1970～2014年长江流域极端降水过程的时空变化研究

基于长江流域131个气象站数据,利用Mann-Kendall非参数检验、主成分分析及R/S分析等方法分析了长江流域极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)主要强降水指数变化均呈现增加趋势。20世纪70年代主要极端降水指数呈持续下降趋势,20世纪80年代、90年代和2000年以后降水指数变化趋势年代差异增大,稳定性差。(2)强降水在太湖流域、鄱阳湖流域大部分地区和洞庭湖流域的下游地区呈显著增加。(3)除了弱降水指数外,各极端降水指数之间具有显著的相关性。(4)长江流域降水的主要特点在于弱降水变化不显著,强降水变化幅度较大,降水过程不稳定,容易发生洪涝灾害。     

近40年来新疆策勒绿洲气候变化特征分析

利用策勒县气象站1961～2000年气温和降水观测资料,以回归分析、趋势线分析、5年滑动平均等方法分析了位于昆仑山北麓的策勒绿洲近40年来气温和降水的年际变化、季节变化及变化特征.分析结果显示:(1)近40年来策勒绿洲年均气温总体呈增加趋势,年均气温线性倾向率为0.27℃/10a.从20世纪60年代,气温在平均值附近波动降低,自70年代以来波动较大,并明显升高.气温波动基本上与我国西北地区气温变化趋势一致.年内气温变化存在季节差异,夏、秋和冬三个季节气温均呈上升趋势,春季的气温呈下降趋势,其中冬、秋两季对全年平均气温增加贡献较大.(2)近40年来策勒绿洲年降水量总体呈减少趋势.年均降水量线性倾向率约为-0.63mm/10a,结果与我国西北地区气候由暖干向暖湿转变的趋势相反.20世纪60年代年降水在多年平均值附近波动.增减不明显,自70至80年代渡动较大,先减后增,到90年代低水平波动,变干趋势明显.年内降水量变化有明显的季节差异,除了夏季外,春、秋、冬三个季节降水均呈减少趋势,减少幅度从大到小依次为冬季、秋季和春季.     

松花江流域年降水和四季降水变化特征分析

利用松花江流域35个气象站1960~2010年的降水资料,采用协克里格插值法、线性倾向估计方法以及M-K秩次相关法等,分析了流域年降水和四季降水的时空变化特征。结果表明:(1)流域年降水由东部向西部递减,51年来流域大部分地区年降水呈不显著减少趋势。(2)流域春季降水呈不显著增加趋势,夏季呈不显著减少趋势,秋季呈不显著减少趋势,冬季降水呈显著增加趋势。(3)流域四季降水在二松源头地区一带较大,流域西部地区降水较少,松花江中下游两侧地区居中。(4)春季,流域大部分地区降水增加,但不显著。夏季,大部分地区降水减少,但不显著。秋季,全流域降水呈不显著减少趋势。冬季,全流域呈增加趋势,且绝大部分地区显著增加。(5)嫩江流域、松花江流域年降水-径流关系发生显著变化的时间是1974年、1980年和1999年。     

近40年来珠江流域降水量的时空演变特征

为阐明珠江流域降水量的时空演变特征,利用中国气象局1961～2000年80个观测站的逐月降水资料,采用克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月降水量进行插值,并用Mann-Kendall法分析降水序列的变化趋势及其突变分量。结果表明：①40年来,流域总降水量呈微弱的增加趋势,增加率为5．5mm/10a,且具有明显的11年主周期振荡,但不存在突变现象：在空间上表现为东半部以增加为主,西南部以减少为主。②从降水变化趋势的季节来看,春、夏、冬三季降水都呈不显著增加趋势,而秋季降水则呈不显著下降趋势。③汛期(4～9月)降水量呈不显著减少趋势,主汛期(5～7月)与非汛期(10～翌年3月)则呈不显著增加趋势。④从月降水量变化来看,1、2、3、7四个月份是增加明显的月份,其余各月都呈不显著减少趋势。这种变化加剧了降水年内分布的不平衡,即枯水期8～12月份降水更少,而雨水较多的7月降水增加较多,增加了流域洪涝和干旱灾害发生的几率。     

IPCC AR4气候情景下长江流域径流预测

通过评估IPCC第四次评估公开发布的22个全球气候模式对长江流域降水和气温的模拟性能,选取了BC-CR-BCM2.0等7个气候模式,利用这些GCM s在A1B、A2和B1三种典型排放情景下的未来气温和降水预测结果,结合BP神经网络模型,在对模型验证效果良好的基础上,预测未来气候变化下长江流域径流变化趋势.结果表明,长江流域未来年平均径流量呈减少趋势,宜昌水文站以枯水年减少为主,未来年平均流量比历史年平均流量减少了520 m3/s;大通水文站则以平水年减少为主,比历史年平均流量减少了250 m3/s,水量的减少对南水北调东中线的调水规模和调配、管理提出了较大的挑战.长江流域多年平均月流量增加将主要发生在1~6月,而7~12月将以减少趋势为主.宜昌站和大通站的1~6月份平均增加幅度分别为29.6%和13.8%,7~12月份的平均减少幅度分别为-18.2%和-11.0%,宜昌站的变幅要高于大通站.宜昌站汛期呈减少趋势,平均为-8.5%,非汛期略有增加.大通站变化趋势与宜昌站相反,汛期呈增加趋势,平均为2.3%,非汛期略有减少.     

西北与华北地区现代降水变化趋势的对比

利用研究区内国家级气象站观测资料,分析1951~2013年降水变化趋势。其结果表明:西北与华北地区年均降水呈"东多西少"的空间格局;西北地区降水呈明显增加趋势,以青海及新疆西部较为显著,华北地区降水呈减少趋势,两地区降水趋势增加与减少的变化在104°E附近地区过渡;西北地区降水增加趋势起始于1980年代中期,华北地区降水减少趋势起始于1980年代初期;两地区降水变化"反(错)位相"特征在降水量累计距平百分比指标上表现明显。采用REOF方法,结合地理位置和地形等因素,西北与华北地区可分为6个降水子区域,各子区域及其之间的降水变化更详细体现出"反(错)位相"特征的情况,这种特征可能受到近几十年亚洲季风变化的影响。     

青海高原1961-2013年积雪日数变化特征分析

应用1961-2013年逐日积雪深度及气象要素资料,采用REOF、多元线性回归等方法,分析了青海高原积雪日数时空分布特征,探讨了各季节积雪日数与气温和降水的关系.结果表明：（1）青海高原积雪日数呈先增加再减少的变化趋势,1961年至20世纪90年代末呈增加趋势,其中1982年达到峰值为44天,2000-2012年呈减少趋势.（2）青海高原积雪时空分布不均,地域差异大,分为六个积雪气候区,主要特点为高原南部积雪日数最多且呈显著增加趋势;东部农业区、西部柴达木盆地积雪少且呈下降趋势.（3）冬、春季积雪日数有上升趋势,冬季较显著;秋季积雪日数有下降趋势.（4）各季节平均气温均呈上升趋势,是影响秋、春季积雪的关键因子;冬、春季降水量呈上升趋势,是影响冬季积雪的关键因子.青海高原冬、春季有暖湿化趋势.     

1961—2005年河西走廊东部极端降水事件变化研究

利用1961—2005年河西走廊东部5个气象站的逐日降水资料,研究了河西走廊东部近45 a极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征.结果表明:在空间分布上,年极端降水分布与地理位置、海拔密切相关,也与影响本地的天气系统有关.河西走廊东部极端降水总量、降水频数呈南-北走向,最大值出现在乌鞘岭,最小值出现在民勤;极端降水强度也呈南-北走向,但最强中心在古浪,最小在民勤.近45 a来极端降水总量和强度呈增加趋势,总量增加最大的是乌鞘岭,武威最小;强度增加最明显的是武威,最不明显的是古浪;年极端降水频数在古浪和民勤呈减少趋势,其它地区为增加趋势,降水频数增加最明显的也是乌鞘岭,降水频数减少最明显的是民勤.全球大幅度变暖水循环加快使得河西走廊东部年极端降水指数都呈增加趋势,其中年极端降水总量、年极端降水强度、年极端降水频数都是90年代增加最明显;极端降水指数在6~7 a和9~10 a周期上反映明显,在60年代年极端降水指数都发生了突变.     

1971-2010年青海高原不同功能区可降水量的变化特征

利用1971-2010年青海省境内43个气象站的降水量和水汽压月资料, 运用整层大气可降水量经验公式, 计算了青海高原东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个不同生态功能区的可降水量和降水转化率. 结果表明: 不同生态功能区可降水量均呈单峰形态分布, 均在夏季达到最大值; 降水转化率在三江源区和东部农业区呈双峰分布, 柴达木盆地和环青海湖地区呈单峰分布. 不同生态功能区年可降水量近40 a均呈上升趋势, 其中, 柴达木盆地和环青海湖区上升趋势显著; 不同生态功能区年可降水量均发生了突变, 东部农业区发生在1983年, 柴达木盆地发生在1996年, 三江源区和环青海湖区发生在1993年. 可降水量自西向东呈逐渐增加趋势, 降水转化率形成以青海湖区为中心的马鞍形场.     

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

随着全球变暖,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水,通过MK趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明：（1）里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势;空间分布差异明显,总体呈自西北向东南逐渐增加的分布。（2）研究区内各站点极端降水指数变化不同,总体而言,极端降水强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。（3）极端降水指数变化过程中存在3类尺度的周期性变化,在整个时间尺度上存在3个偏多中心和2个偏少中心。（4）除R10mm和R20mm未来变化趋势与过去趋势相反且呈弱持续性,其他极端降水指数未来变化趋势与过去相一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时间长度在9~16年左右。研究结果为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。     

近50a以来青海省水资源变化趋势分析

选取三江源区主要代表站1956-2000年的年径流量与年降雨量资料,分析青海省三江源区水资源变化趋势.结果表明:青海省三江源区近45a来水资源变化趋势不明显.为了从更广的区域说明问题,对内陆河区青海湖、柴达木盆地的主要代表站1956-2000年的年径流量与年降雨量资料进行了分析,发现除了香日德河年径流量呈现比较明显的增加趋势之外,其它各站的年径流变化趋势均不明显,与三江源区具有相似的变化特征.     

气候变化对祁连山石羊河出山口径流的影响研究

根据近50a来石羊河流域上游祁连山山区的气温、降水及出山径流观测数据,用遗传算法和自动寻优-人机对话法,建立了出山径流对于气温、降水变化的响应模型,并以该模型为基础,初步预测了石羊河流域上游山区未来气温、降水的变化趋势以及该气候情景下出山径流的相应变化.结果表明:未来数十年间,山区气温仍呈缓慢的上升趋势,山区降水变化总体趋势是下降的,但下降幅度不大.受山区气温、降水变化的影响,未来出山径流亦呈下降的趋势,下降幅度主要取决于山区降水减少的幅度.     

五台山区地形雨减少对水资源量的影响

海河流域水资源量减少的原因倍受关注,以五台山地区为例分析地形雨减少对水资源量的影响,分析五台山站与山下周边的5个站点年降水量之比——地形强化因子(R_o)的减少趋势以揭示地形雨的减少;并利用水热耦合平衡方程定量评估地形雨减少对该地区水资源量的影响。结果表明,近50年间R_o减少了0.53(27%),即地形雨大幅度减少;导致南庄水文站控制的五台山地区天然年径流量减少了1.9亿m3/a,占径流总减少量的70%,为多年平均年径流量的26%。中国很多地区的降水观测站网都缺少位于山上的雨量站,难以估计山区地形雨的减少,导致根据降水进行径流计算时,会低估水资源的减少量。     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

鄱阳湖流域抚河径流特征及变化趋势分析

抚河是鄱阳湖流域第二大河流,其径流变化研究对揭示鄱阳湖水文情势演变规律和鄱阳湖生态环境保护具有重要的科学意义。本文采用鄱阳湖流域抚河上、中、下游8个主要水文站的实测资料,分析了抚河径流年内分配特征及变化规律;应用Mann-Kendall非参数检验与回归分析等方法,研究了近几十年内抚河年、月径流变化规律及与降雨的关系。结果表明:(1)抚河径流年内分配不均,但不均匀性在流域内空间差异较小;(2)受水利工程调蓄影响,径流年内分配越来越均匀;(3)不同年代年径流特性存在差异,20世纪70年代至90年代初,径流相对稳定,90年代中期到2002年,呈较明显上升趋势,2002年后,表现为下降趋势;(4)月径流变化有增有减,基本规律为枯水期(11月~次年3月)月径流量基本呈上升趋势,洪水期(4~6月)月径流基本呈下降趋势;(5)抚河的年降水量在2002年附近发生突变减少,与年径流量突变时间基本吻合,说明气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖流域抚河入湖径流的减少影响显著。     

全球变暖情景下黑河山区水循环要素变化研究

利用有关水文气象台站的观测资料,对近50年来黑河上游山区流域降水、气温与径流深等水循环要素的变化进行了分析,结果表明：该区域的平均气温变化总体上呈上升的趋势,且其升温幅度高于全球过去50年的升温幅度;降水与径流的变化均呈增加的趋势,但增幅不是十分显著,且径流增长的增幅要大于降水量,这意味着径流的增长并不完全依赖降水的增加,气温上升导致的冰川和高山积雪及地下冻土层融水增加也是影响黑河上游山区流域径流变化的重要原因。根据降水和气温未来的变化趋势,预计在未来50年中, 除非遭遇到特别极端的气候组合,黑河山区径流仍将维持过去50年来缓慢增加的趋势,但增幅非常有限,最大变幅基本在目前多年均值的±5%左右。     

阿克苏河源流区径流量与降水量丰枯变化和相关性研究

利用新疆塔里木河流域阿克苏河源流区出山口沙里桂兰克和协合拉两水文站1957-2008年近50a的径流和降水数据, 借助Z指数法、参数T检验和非参数检验和小波变换等, 分析了阿克苏河两水文站降水量和径流量的变化趋势, 以及二者多时间尺度相关关系.结果表明:近50a来, 沙里桂兰克、协合拉径流量和降水量均呈增加趋势, 两水文站径流量在1993年发生了显著的增多突变, 其中, 降水量突变点沙里桂兰克在1985年, 协合拉在1986年.沙里桂兰克和协合拉降水量和径流量丰枯指数由突变前的"偏枯"和"正常"等级为主转变为突变后的"正常"和"偏涝"等级占优势.沙里桂兰克和协合拉径流量变化分别存在7a和6a的主周期, 降水量变化分别存在7a和4a的主周期.沙里桂兰克径流量和降水量在整个时间尺度上以正相关为主, 协合拉则以负相关为主, 在大于20a的时间尺度上两水文站径流量和降水量均呈不显著的正相关关系.     

1961 - 2018年青海高原昼夜雨量时空变化特征分析

基于青海高原1961 - 2018年47个气象站昼夜雨量数据, 分析了青海高原及各生态功能区的昼夜雨量及雨日的时空变化特征。结果表明： 近58年来, 青海高原昼夜雨量空间分布基本一致, 总体表现为东南向西北减少, 夜雨日多于昼雨日分布。青海高原昼夜雨量总体均呈增多趋势, 昼雨量的增加速率大于夜雨量; 从空间分布来看, 柴达木盆地西部、 东部农业区大部及青南牧区南部少数地区昼夜雨量呈减少趋势, 而柴达木盆地东部、 环青海湖地区、 青南牧区大部昼夜雨量均呈增多趋势。青海高原昼雨日略有增加, 夜雨日有减少趋势; 在地域上, 柴达木盆地昼夜雨日增多趋势明显, 而东部农业区昼夜雨日减少趋势明显。青海高原昼夜雨量分别呈2 a、 3 a的周期。近58年来, 青海高原、 东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木地区昼雨量均无明显的突变现象, 仅青南牧区昼雨量在2003年前后存在明显突变现象; 青海高原、 东部农业区、 青南牧区夜雨量无明显突变现象, 环青海湖地区、 柴达木盆地夜雨量分别在1979年、 2003年出现了突变现象。     

1936—2017年北极勒拿河流域气候变化及其对径流的影响

北极河流径流的变化会影响海冰热力过程和海洋温盐环流。基于全球降水气候学中心（GPCC）及俄罗斯水文气象部提供的1936—2017年间的气温、 降水和径流数据, 分析了北极勒拿河（Lena River）流域近80年来的气候和径流变化特征, 并探究了气候变化对径流的影响。通过分析得出： 研究期内勒拿河流域气温上升0.18 ℃·（10a）^-1, 降水量增加率为4.7 mm·（10a）^-1, 径流增加399 m³·s^-1·（10a）^-1。各个季节的径流均呈增加趋势, 其中春季径流增加最为明显, 冬季次之。春季径流的增加主要是由春季气温升高所致的积雪加速消融造成的, 其次是春季降水的补给。夏、 秋季径流增加的主要原因是降水的贡献, 气温升高加剧蒸发反而使径流减少。冬季径流的增加, 是由于气温升高导致冻土退化或活动层厚度增加, 促进更多冻结水进入径流过程, 致使径流增加。     

1981-2013年气候因子变化对西藏拉萨河径流的影响

采用1981-2013年西藏拉萨河流域2个气象站降水量、气温、蒸发量的实测数据,以及拉萨水文站径流序列资料,分析拉萨河流域降水、气温变化及其对径流量的影响.结果显示:近33 a来,拉萨河流域降水量呈增多趋势,冷季增多趋势显著,倾向率达到3.51 mm·(10a)^-1;年、季平均气温、平均最高、最低气温呈显著增高趋势.平均气温倾向率年尺度为0.58℃·(10a)^-1、暖季0.42℃·(10a)^-1、冷季0.74℃·(10a)^-1;年、季蒸发量呈显著减少趋势,倾向率达到年127.7 mm·(10a)^-1、暖季82.2 mm·(10a)^-1、冷季45.5 mm·(10a)^-1.20世纪80年代降水量偏少、气温偏低、蒸发量大,是一个比较寒冷干燥的时期;90年代降水增多、气温增高、蒸发量减少,到21世纪初,降水、气温均达到各年代最高值,蒸发量为各年代最小,拉萨河流域进入一个相对温暖湿润的时期;拉萨河径流量年际变化较小,其变化趋势与降水、气温基本一致,20世纪80年代径流量最小,之后逐年代增大,21世纪初,年、季径流量达到各年代最大.1983年全流域出现的干旱少雨天气,导致20世纪80年代拉萨河年和暖季径流略偏枯,其他时段年、季径流无明显的丰枯变化,处于一个比较平稳的状态;拉萨河流域降水量的大小直接影响着径流量的大小,且暖季降水在拉萨河年径流的形成上起主导作用;气温的显著升高和人类活动对下垫面条件的改变,削减了降水量增多、蒸发量减少对径流形成的有利影响.