金沙江流域年与季气候特征统计分析

利用金沙江流域30个气象站46年的气温与降水资料,运用线性相关分析法和小波分析法对金沙江流域的气温和降水在年与四季中的变化及空间分布特征进行分析。结果表明:流域的年均气温在20世纪90年代后呈明显上升趋势,冬季增温效应最明显;流域的降水量总体呈不明显的增加趋势,春冬两季的降水量变化较明显。至2006年后,除时间尺度6a以下,流域的气温在其他时间尺度上将处于偏高期。夏秋两季降水量在2006年后将处于偏低期,年、春冬两季降水量则将处于偏高期。流域的气温变化具有区域性差别,高值区与低值区分别位于流域的下游和上游地区;而降水的发生主要在流域的东北部。     

河南省雨季降水时空变异特征分析

降水的时空变异分析是认识区域水资源形成与演变的重要方法。时空变异特征分析不仅可以系统地对降水的时间序列进行分析,而且能从空间上把握降水的分布格局。本文将河南省近51年雨季降水资料,结合数字高程模型(DEM),利用回归分析、空间自相关分析、空间插值模拟及交叉验证等,对河南省降水时空变异特征进行分析。结果表明:(1)河南省雨季降水整体来看呈增加趋势,近年来尤为明显;但9月份表现异常,呈下降趋势。(2)月降水量差异明显,最大降水量在7月份,平均达到178.3 mm;(3)在空间上降水呈现出明显的南多北少,东多西少的格局;有明显的集聚特点,在南部以罗山、潢川为中心形成降水丰沛聚集区,北部以辉县为中心形成降水稀少聚集区;林县、栾川和西峡表现为空间例外,明显高于相邻区域的降水量。     

贵州高原1960-2016年降水变化特征及重心转移分析

利用贵州高原34个气象站1960-2016年共57 a的降水资料,基于协同克里金法、Mann-Kendall趋势检验法、气候倾向率、重心模型等方法分析了贵州高原降水在不同时间尺度下的时空分布规律以及降水重心的转移趋势。结果表明：① 贵州高原多年平均降水量呈现南多北少特征。在南部与东部存在3个多雨中心,分别位于西南暖湿气流的北上通道（兴义-安顺一带）、苗岭山脉的迎风坡（都匀-独山一带）以及武陵山脉的迎风坡（铜仁–松桃一带）;少雨区位于乌蒙山脉背风坡的威宁–毕节一带。② 1960-2016年降水量年代变化呈现出波动性,2010s的降水变异性最大,1990s的降水变异性最小;年际变化较为剧烈,呈不显著减少的趋势,在空间上呈现中部西部减少、东部增加的趋势;降水季节差异显著,春季、秋季降水显著减少,夏季、冬季的降水不明显增加;各月降水变化情况不同,1、3月降水增加最明显,4月降水下降最明显。③ 降水重心呈西南-东北向分布,有明显的东移趋势。贵州高原降水量的减少可能与西南季风的减弱有关。研究结果对贵州地区水资源配置及洪涝灾害预防具有重要意义。     

基于GIS的汉江流域水汽输送与降水时空模式研究

水汽输送及降水模式对流域水文模型及水资源研究具有重要意义。汉江流域水资源对南水北调以及下游生态环境有重要影响,研究汉江流域水汽输送和降水的时空分布特征是水文模拟和水资源环境管理的基础。本文利用NCEP/NCAR再分析资料和汉江流域19个气象站点的降水资料,以及GIS数据库和分析工具,分析了汉江流域的水汽通量、可降水量、实测降水量和降水转换率的计算方法;以汉江流域1998年7月的气候再分析资料和降水资料为例,计算并分析了汉江流域1998年7月可降水量与实测降水量的空间分布特征,以及降水转化率的分布特征;探讨了水汽输送、可降水量、实测降水量,以及降水转化率的相关性和空间分布特征。通过分析汉江流域1981-2010年的可降水量和实际降水量的分布表明,汉江流域可降水量与降水量变化趋势基本相同,降水转换率近年有所增加。     

近55年来澜沧江流域降水时空变化特征分析

本文利用澜沧江流域及周边共30个气象站点1960-2014年的逐月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析、Co-Kriging插值以及重心模型等方法,分析了澜沧江流域降水的时空变化特征。结果表明：① 分析时段内全区、北部和中部年降水量呈现增加趋势,南部年降水量出现减少趋势。春季全区、北部、中部和南部降水均呈增加趋势;夏季均呈减少趋势;秋季全区和南部降水呈现减少趋势,北部和中部呈增加趋势;冬季全区、中部和南部呈下降趋势,只有北部呈增加趋势。② 近55年来,全区包括北部、中部和南部年降水都存在近29年、近22年和5-10年左右的周期,这3个周期在分析时段内表现很稳定,具有全域性。全区、北部和南部还存在明显的13年左右的周期,中部1975年前和1995年后也存在13年左右的周期,北部1975年前存在明显的7-10年的周期,1995年后,7-10年的周期表现也比较稳定。降水量变化的第一主周期是近29年,第二主周期是近22年。③ 澜沧江流域多年平均降水量由南部向北部减少,流域南部降水最多,多年平均降水量在1200 mm以上,中部多年平均降水量处于800~1100 mm,北部多年平均降水量多小于800 mm,大部分在400~800 mm;澜沧江流域年降水重心和月降水重心都集中在中部,其中11月的降水重心迁移距离最大,向东南方向迁移了131.82 km。从季节来看,春季、夏季和秋季降水重心向东南迁移,冬季的向西北方向迁移,雨季降水重心相对比较集中,旱季降水重心相对 比较分散。     

新疆阿克苏河流域降水空间变异特征分析

根据阿克苏河流域降水空间观测数据,其降水稀疏且分布不均匀的特点,选取不同模型对降水空间变化规律进行研究,其结果精确性差异很大。通常应用地统计理论研究降水空间变异性,一般只涉及单个变量,传统的多元回归分析虽然涉及多个变量的影响,但缺乏区域化的空间结构特征。揭示具有协同区域化特征的降水空间变异现象及建立其空间分布模型,既要考虑多元信息的空间位置关系,即同一变量在不同地理位置上的相关性,又要考虑多元信息由于空间重复性引起的协同关系,即同一地理位置上不同变量的相关性。本文用阿克苏河流域范围内的降水观测数据建立析取-协克立格模型,考虑高程变量对降水量空间分布的影响,定量地揭示降水区域化变量的空间变异规律,并将其结果用于降水量的空间最优插值。     

中国陆表水空间展布及动态变化分析

陆表水是维持人类生存的重要资源之一,而中国是水资源严重匮乏的国家之一。因此,掌握中国陆表水的空间分布及其变化状况对合理利用水资源、提高人们节约用水意识等具有重要作用。利用全球首套空间分辨率为30m的全球地表覆盖数据(Globe Land30))中的2000年和2010年两期数据,首先采用重分类的方法提取出我国2000年和2010年的内陆地区水体数据,再根据我国的主要流域和等降水量线数据,统计出各流域及各降水区域的水域面积、水域率数据,并对其动态变化进行分析。结果表明,我国水资源分布不均,呈现明显的南多北少、东多西少的态势。从2000到2010年,我国的陆表水水域面积趋于减少,其中以长江流域水域面积的减少最为明显。     

土地利用和气候变化对海河流域蒸散发时空变化的影响

蒸散发（ET）是水文能量循环和气候系统的关键环节,研究ET的时空变化特征及其响应土地利用和气候变化的驱动机制对于理清流域水资源和气候变化的关系具有重要的意义。本文基于MOD16/ET数据集定量分析了海河流域2000-2014年ET的时空变化特征,并结合时序气温降水数据和土地利用数据,采用相关分析方法定量探索了ET与气候因子的驱动力关系。结果表明：① 海河流域2000-2014年ET表现为较为显著的空间分布格局,呈现出北部和南部高、西北部和中东部低的分布特性。不同土地利用类型的多年ET呈林地>草地>耕地>其他类型的特征;② 2000-2014年海河流域年均ET波动范围为371.96~441.29 mm/a,多年ET的均值为398.69 mm/a,平均相对变化率为-0.41%,整体呈下降趋势;③ 多年月ET与气温和降水均呈单峰型周期性变化趋势,年内月ET呈单峰变化趋势;④ 春秋两季的ET与降水和气温的相关性明显高于其他季节,ET与气温和降水的平均相关系数是-0.17和0.37,表明降水对于ET的响应程度强于气温;⑤ 驱动分区结果表明海河流域ET受气候因子驱动的主要类型是降水驱动型和降水、气温共同驱动型;⑥ 海河流域耕地ET变化气候因子驱动模式主要是降水、气温共同驱动型;林地、草地的驱动模式主要气温驱动型和降水驱动型,其他土地利用类型的驱动模式主要是受其他因素驱动。该研究将对海河流域水资源开发管理和区域气候调节起到科学指导作用。     

京津冀地区植被时空动态及定量归因

作为气候变化的敏感指示器,植被的物候、生长、空间分布格局等特征及其动态变化主要取决于气候环境中的水热条件,因此在气候变化背景下,气候-植被关系成为了全球变化研究的前沿和热点问题。本文综合平均温度、降水、水汽压、湿度、日照时数、SPEI等气候因子,坡度、坡向海拔等地形因子及人为活动因子,应用地理探测器方法针对2006-2015年京津冀地区不同季节NDVI、不同地貌类型区、不同植被类型区生长季NDVI的定量归因研究,揭示了过去10年间植被时空分布格局,及植被对气候、非气候因素响应的季节差异与区域差异,以期为生态工程的建设与修复提供参考意义。趋势分析表明：①2006-2015年京津冀地区NDVI呈现增加趋势,但存在显著的空间差异,如山地生长季NDVI的增长速率大于平原、台地、丘陵等地;②基于地理探测器的定量归因结果表明,降水是年尺度上NDVI空间分布的主导因子（解释力39.4%）,土地利用与降水的交互作用对NDVI的影响最为明显（q=58.2%）;③NDVI对气候因子的响应存在季节性及区域性差异,水汽压是春季NDVI空间分布的主导因子,湿度是夏、秋两季的主导因子,土地利用是冬季的主导因子;④影响因子对生长季NDVI的解释力因不同地貌类型区、不同植被类型区而差异显著。     

1954-2014年云南省降水变化特征与潜在的旱涝区域响应

本文基于云南省1954-2014年32个气象站点逐月降水量资料,采用线性倾向估计法、径向基函数空间插值法、小波分析法、R/S分析法、Z指数法,分析了61年的云南省降水序列、旱涝情态的时间特征和空间格局。结果表明：在此期间除春季外,其余各季节降水量均呈现减少态势,年降水量总体以8.1 mm/10 a的速率减少,并且在未来一段时间内将保持减少趋势。多年平均降水量由云南省南部的西双版纳州向西北部的丽江市-迪庆州一带逐步减少;年降水量存在准2 a、准6 a、准8 a、准18 a、准28 a的周期性特征,且以准28 a为主周期;干旱化趋势增加速率较快（K_L=0.359）,印证了降水减少态势,洪涝化趋势减小速率相对较慢（K_I= -0.071）;旱灾易发地区主要涉及5个州,分别为迪庆州、德宏州、西双版纳州、红河州、楚雄州;洪涝易发地区涉及3州2市,依次为怒江州、大理州、文山州、普洱市及邵通市。     

近60年“雅安天漏”变化特征分析

针对雅安地区特殊的"天漏"气候特征及以往对其变化特征研究较少问题,利用雅安市1951~2010年降水资料,从降水量和雨日数出发,通过回归分析、小波分析等现代气候统计诊断方法,综合分析"雅安天漏"的变化特征。结果表明:在降水量上,雅安市年降水量总体呈显著减小趋势,20世纪90年代中期以后尤为明显;从季节尺度上来看,春、夏、秋三季降水量呈现明显减少趋势,但冬季与之相反;从逐月降水比重可以看出,极大值主要出现在7、8、9月;从量级上看,小雨、中雨、大雨的降水量均在减小,暴雨却在增加,但各量级降水所产生的降水量与全年总降水量的比值相对比较稳定。从雨日数上看,雅安市四季的雨日数均表现出减少趋势,各个强度量级的雨日数也均在波动减小。小波分析结果显示:年降水量和雨日数在年代际时间尺度均存在准周期振荡。     

广东阳江夏季降水的气候特征分析

为解阳江夏季降水的气候特征,进一步做好阳江气候降水预测,利用Motlet小波分析理论、Mann-Kendal检验和滑动t检验等方法对阳江单站57年（1953—2009年）6月到8月逐日降水资料进行分析,结果表明：阳江夏季降水经历了3个阶段,由降水逐渐增加时期变化到相对干旱时期,再到现阶段降水年际变化大;主要的降水周期为7—8年,1963年是降水的突变点;小雨量级降水为主要降水类型,在1980年以来阳江夏季大雨和暴雨降水日数逐渐增多,而大雨和暴雨量级降水是降水量的主要构成。     

江淮梅雨期各类降水的变化分析

为了揭示江淮梅雨降水量的长期变化规律,利用1957~2008年中国740站逐日降水资料,使用线性倾向估计、小波分析等方法,在将日降水划分为小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨5类降水的基础上,重点分析了江淮梅雨期间上述5类降水的趋势变化特征,结论如下:暴雨频率、暴雨强度是决定江淮梅雨降水多寡的主要内在因子;小雨、中雨的频率及其对梅雨量的贡献率的趋势变化在1970年代中期发生了显著的年代际变化,即由1970年代中期前的显著上升趋势改变为其后的显著下降趋势;大雨及其以上等级降水的频率、贡献率的趋势变化特征并不显著。     

基于TRMM数据的福建省降水时空格局BME插值分析

传统空间插值方法可获得福建省区域内降水的总体分布,但该地区气象站点较稀疏且分布不均,导致该区域内降水的空间插值结果误差较大。为提高插值精度,本文利用TRMM卫星数据以弥补站点数据的不足,尝试将TRMM数据作为"软数据"、台站数据作为"硬数据",两者相结合后采用贝叶斯最大熵(Bayesian Maximum Entropy,BME)方法对福建省降水的时空格局进行分析。以2000-2012年近13年20个气象站点的年降水量和月降水量为基础数据,分别利用普通克里格法(Ordinary Kriging,OK)和TRMM为"软数据"的BME插值法,分析福建省多年降水的时空分布格局,并对2种方法的插值结果进行比较。结果表明:在时空分布上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果能更好地体现降水的局部差异特征;在误差评价上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果的MAE和RMSE较小,表明TRMM数据作为"软数据"参与插值的BME方法可以在一定程度上弥补站点数据的不足,有效降低预测结果的绝对误差。通过对福建省降水插值的时空分布格局分析和误差评价可看出,BME插值法通过对基础台站数据,以及TRMM卫星产品数据的利用,使降水的时空分析结果更加真实客观,同时,为TRMM卫星降水数据的应用提供了一个新思路。     

1982-2006年加纳植被覆盖时空变化及其气候影响

非洲陆地生态系统是气候变化的高敏感区,研究该区域植被覆盖变化及其控制因素,对深刻认识气候变化的影响具有重要意义。本文利用1982-2006年植被指数（NDVI）数据,研究位于非洲西部热带地区的加纳共和国植被覆盖的时空变化特征,结合同期的气温和降水量数据,分析其植被活动对气候变化的响应特征。研究结果表明,加纳86.4%的植被覆盖区NDVI在25 a间都呈现不同程度的增加趋势。20世纪80年代初和21世纪初这2个时期,NDVI值大于0.4的面积百分比呈增加趋势;NDVI值大于0.5的面积百分比从26%增加到38.2%;NDVI值在0.4-0.5之间的面积百分比从47.5%增加到51.9%。NDVI受降水量控制的区域占总区域面积的57.2%,而受气温控制的面积占总区域面积的42.8%。总的来看,加纳植被覆盖对降水量变化的敏感程度强于气温变化。     

Effect of the Zagros Mountains on the spatial distribution of precipitation

In order to examine the effect of the Zagros Mountains on precipitation, first, the annual and Seasonal rainfall indices （rain days frequency, rain amount, daily rainfall intensity, and heavy rains） from 43 stations in 1995 - 2004 between the 30° N to 35° N parallels over the mountain range were analyzed. Second, the effect of the Zagros Mountains was studied through the computation of the spatial correlations between the precipitation parameters and the topographic indices （station site elevation, station mean elevation within a radius of 2.5 km, mean elevation of 9 blocks along each of the eight Cartesian directions, and the elevation differences of these 9 blocks from the station mean elevation）. The results showed that in the cold season the maximal rainfall occurs on the upper range of west slope, while in warm season it spreads over the study area. The correlations between precipitation and elevation indices were positive on the north of the stations and negative on the south of the stations, that is, the higher elevations of the stations to the north force the uplifting of the moist air masses and increase rainfall at the stations, while the lower elevations to their south lead the movement of the moist air masses to the stations. This is due to the fact that these stations or slopes are exposed to the moist air masses coming from the Mediterranean Sea and the Persian Gulf. The heavy rain days and the summer sporadic rain events do not show significant correlations with the topographic indices. The findings indicate that the Zagros Mountains intensify the cold period frontal rains especially over the west slope and block the moist air masses from entering the interior parts of the country. Moreover, these mountains play a secondary role in creating rain days. But they are very important in the production of precipitation in the area. Therefore, their absence will decrease the amount of rainfall to their west and, in return, expand the dry climates of their west and east.     

VARIABILITY OF DAILY PRECIPITATION IN CHINA(1980-1993):PCA AND WAVELET ANALYSIS OF OBSERVATION AND ECMWF REANALYSIS DATA

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＡｓｉａｎｓｕｍｍｅｒｍｏｎｓｏｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅＩｎｄｉａｎ(ｏｒＳｏｕｔｈＡｓｉａｎ)ａｎｄＥａｓｔＡｓｉａｎｓｕｍｍｅｒｍｏｎｓｏｏｎｓ,ｂｏｔｈｏｆｗｈｉｃｈｆｏｒｍｔｈｅｍｏｓｔｄｒａｍａｔｉｃｍｏｎｓｏｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈｅｒｎＨｅｍｉｓｐｈｅｒｅ.ＴｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒａｐｐｅａｒｓｔｏｂｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｒａｉｎｆａｌｌｉｎｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ.Ｔｈｅｒｅｗｉｌｌｂｅａｎｅｍｐｔｙ…     

Spatio-temporal trends and causes of variations in runoff and sediment load of the Jinsha River in China

The Jinsha River Basin is an important basin for hydropower in China and it is also the main runoff and sediment source area for the Yangtze River,which greatly influence the runoff and sediment in the Three Gorges Reservoir.This study aims to characterize the spatial distribution,inter-annual variation of runoff and sediment load in the Jinsha River Basin,and to analyze the contribution of rainfall and human activities to the runoff and sediment load changes.The monitoring data on runoff,sediment load and precipitation were collected from 11hydrological stations in the Jinsha River Basin from1966 to 2016.The data observed at the outlet of the basin showed that 71.4%of the runoff is from the upper reaches of the Jinsha River Basin and the Yalong River,while 63.3%of the sediment is from the lower reaches(excluding the Yalong River).There is no significant increase in runoff on temporal scale in the Jinsha River Basin,while it has an abrupt change in runoff in both upstream and midstream in 1985,and an abrupt change in downstream in 1980 and2013.The sediment load demonstrated a significantincreasing trend in the upstream,no significant reducing trend in the midstream,but significant reducing trend in the downstream.The sediment load in upstream showed abrupt change in 1987,in midstream in 1978 and 2014,in downstream in 2012.Rainfall dominated runoff variation,contributing more than 59.0%of the total variation,while human activity,including reservoirs construction,the implementation of soil and water conservation projects,is the major factor to sediment load variation,contributing more than 87.0%of the total variation.