1950~2005年大通河流域径流变化特征及影响因素

以大通河流域享堂水文站1950~2005年实测径流数据为基础,综合运用趋势分析、累积距平、R/S分析、Morlet小波分析、降水-径流深度双累积曲线等数理统计方法,研究了大通河流域径流的年内分配、年际变化和周期振荡特征、并定量分析了气候因素和人类活动因素对径流变化的影响。结果表明:（1）大通河径流年内主要集中在510月,占年径流总量的82%左右。1950~2005年,大通河流域年径流呈微弱减少趋势,递减率为-0.55×10⁸m³/10a（R2=0.025,P=0.249）,Hurst指数为0.58,表明未来一段时间内径流仍可能呈减少趋势;（2）1950~2005年,大通河流域年径流在27a时间尺度上周期震荡明显,经历了"多-少-多-少-多-少-多"7个循环交替;（3）大通河流域降水-径流深度双累积曲线在1994年发生显著偏移,1994年之前径流变化主要受降水影响,1994年以后,径流变化主要受人类活动影响。     

喀斯特流域径流量时序演变特征分析——以贵州省为例

以贵阳水文站近45年年径流量序列为例,利用Mo r let 小波变换对喀斯特流域径流量时序演变特性进行了分析预测。结果表明: ( 1)贵阳水文站年径流主要存在4a和25a 两个时间尺度的周期变化,在这两种时间尺度下,径流演变呈现出较明显的丰、枯交替振荡。( 2) 2000年以后的10a左右,年径流量有由丰转为枯、逐步下降的趋势。( 3)年平均径流量的丰、枯周期变化主要受年平均降水量的影响;人类活动对喀斯特流域年径流量有增加和减小两方面的影响,总体上会使径流量略有增加。      

1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

叶尔羌河径流量与降水量的变化特征分析

利用叶尔羌河源流区近50 a的逐月降水量与径流资料,借助 Mann-Kendall单调趋势检验、小波分析等方法研究了叶尔羌河年径流量与降水量变化特征。结果表明：（1）叶尔羌河径流量呈不显著的增加趋势,而降水量增加显著。（2）叶尔羌河径流量存在9和17年的周期变化,而降水量的周期则为8和22 a。（3）径流量在9 a周期处的2008-2011年和2015-2017年将处于枯水期,而降水量8 a周期在2008-2010年和2013-2015年将处于枯水期。     

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.     

小波变换在河西地区水文和气候周期变化分析中的应用

小波时—频分析由于其局部优化性质而优于傅立叶分析。应用 Meyer小波 ,对甘肃河西地区近 50 a来年径流量、年降水量和年平均气温做周期分析 ,发现河西地区水文气象序列的变化周期基本在 35a、2 2 a、1 1 a、5～ 6a和 2～ 3a左右的时间尺度上浮动。而这些基本周期正是太阳黑子活动周期或海—气相互作用的周期 ,说明河西地区水文、气象序列的周期变化受天体运动变化的影响。天体运动直接影响降水和气温的周期变化 ,进而在一定的下垫面条件下 ,影响径流的周期变化。     

监利水文站年径流量序列多时间尺度分析

水文时间序列往往在时域中存在多层次时间尺度结构和局部化特征.本文运用小波分析的多分辨率功能,对监利水文站1951～2006年年径流量时间序列资料进行了多时间尺度分析,研究内容具有一定的实际意义和应用价值.研究结果表明,监利站年径流量存在明显的年际变化特征,主要存在20～30年、15～20年、5～10年及5年以下4类尺度的周期变化规律,变化主周期为17年,第二周期为7年;径流变化趋势分析表明,自2006年以后的6年左右,监利河段年径流量将处于一个相对偏枯期.     

气候变化背景下玉龙雪山漾弓江流域径流变化 及其影响因素分析

利用1979-2016年金沙江支流漾弓江流域木家桥水文站流量资料和丽江市气象资料,揭示了漾弓江流域径流变化特征及其主要影响因素。研究结果表明：漾弓江流域年径流量呈先增加后减小趋势。在年代际时间尺度, 20世纪80年代、90年代以及2000-2009年,径流量呈现增加趋势,而2010-2016年径流量呈减小趋势,与2000-2009年相比, 2010-2016年径流量减少了42%（减少径流量为0.88×10⁸ m³）。气温和降水量对径流的影响均较为显著,其中,降水量对径流的影响主要体现在雨季,而气温对径流的影响主要体现在消融期。气温升高导致冰川累积负物质平衡,进而引起冰雪融水变化,漾弓江流域2000-2009年径流变化的主要原因。     

海河流域河川径流对气候变化的响应机理

利用可变下渗容量(Variable Infiltration Capacity,VIC)模型,在海河流域选取了6个典型流域来率定VIC模型的参数。通过模型参数移植技术,建立了全流域的径流模拟平台。根据假定的气候变化情景,分析了海河流域河川径流对气候变化的响应机理。结果表明:在年平均气温升高2℃时,海河流域的径流量将减少6.5%;当年降水量增加或者减少10%时,海河流域的径流量将分别增加26%和减少23%;当汛期降水占年降水量的比例分别增加或者减少10%时,全流域的径流量将会增加12%或者减少7%;在空间上,在年平均气温升高和年降水量变化的情景下,海河流域西北部的河川径流比东南部更敏感;在降水年内分配变化的情景下,海河流域东南部的河川径流比西北部更敏感。总体上,年降水量越大,径流量对降水量的敏感性越小,对平均气温的敏感性也越小,而对降水年内分配的敏感性越大。     

长丰河流域年径流量变化趋势及原因分析

依据成县水文站1959-2018年实测年径流值,研究长丰河年径流变化趋势,并从年降水量、年蒸发量、流域蓄水量变化三方面对年径流量的影响进行了探讨。得出长丰河流域年径量有明显减小趋势,1968年左右和1993年左右存在两个明显的跳跃点;年降水量也有减少趋势,但趋势幅度较小,对年径流量趋势变化影响较弱;年径流量变化趋势减小的主要原因还是人类活动使长丰河流域下垫面性质发生变化。     

Drought–flood variation and its correlation with runoff in three headstreams of Tarim River, Xinjiang, China

The Tarim River lies in the inland area of Northwest China, which has a semiarid or arid climate. Because of relatively scarce precipitation in this area, the main water resource is runoff from a mountainous drainage basin. It is very important to ascertain variations of regular hydrologic and meteorological time series data. Through the use of monthly precipitation and hydrologic data in the three headstream mountain areas of the Tarim River over the past 50 years, this work analyzes the variation of a drought–flood index and annual runoff volume, along with spatio-temporal structures of the index related to runoff at multiple time scales, via non-parametric testing and a wavelet transform method. Wavelet transform can clearly demonstrate many characteristics of the time series, including trend, shift, and major periods. Based on the analysis, the following conclusions can be drawn: (1) the drought–flood indices showed increasing trends for the Aksu and Yarkand rivers, and rose non-significantly for Hotan River. The indices of the three headstreams changed remarkably (p < 0.05) in 1986. The curves of wavelet variance show that significant periods of the indices are 4 and 8 years for Aksu and Hotan rivers, and 8 and 10 years for Yarkand River; (2) runoff of the Aksu and Hotan rivers had significant periods of 6 and 8 years, plus 3 and 9 years for Hotan River; (3) there was significant correlation between the drought–flood indices and annual runoff volume in the three headstreams. The results provide important information toward achieving predictability of flood and drought in Northwest China.     

天山南坡清水河与阿拉沟流域径流变化特征及其对气候变化的响应

依据1956-2012年天山南坡清水河流域的克尔古提水文站以及阿拉沟流域的阿拉沟水文站资料,采用Mann-Kendall非参数检验法和交叉小波变换法,分析了清水河与阿拉沟出山径流的趋势、突变、周期变化等特征,并进一步探讨了出山径流对气候变化的响应。结果表明：清水河与阿拉沟流域年径流量均呈上升趋势,其中1988年为径流突变年,该年前后年均径流变化态势不同,1988年以后径流升幅显著。同时,流域径流过程呈现多时间尺度的周期变化,以32 a以上大周期为主,2 a和8 a小周期变化为辅。因流域下垫面特征等差异,清水河出山径流对降水变化的响应程度强于阿拉沟,而阿拉沟出山径流对气温敏感性高于清水河。且受冰川径流调节作用与多年冻土退化的影响,阿拉沟径流过程对气温的滞后性强于清水河。     

Multi-temporal scale modeling on climatic-hydrological processes in data-scarce mountain basins of Northwest China

Previous studies showed that the climatic processes drive the streamflow of the inland river in Northwest China. However, it is difficult to quantitatively assess the climatic-hydrological processes in the ungauged mountainous basins because of the scarce data. This research developed an integrated approach for multi-temporal scale modeling the climatic-hydrological processes in data-scarce mountain basins of Northwest China by combining downscaling method (DM), backpropagation artificial neural network (BPANN), and wavelet regression (WR). To validate the approach, we also simulated the climatic-hydrological processes at different temporal scales in a typical data-scarce mountain basin, the Kaidu River Basin in Northwest China. The main results are as follows: (i) the streamflow is related with regional climatic change as well as atmosphere-ocean variability, (ii) the BPANN model well simulated the nonlinear relationship between the streamflow and temperature and precipitation at the monthly temporal scale, and (iii) although the annual runoff (AR) appears to have fluctuations, there are significant correlations among AR, annual average temperature (AAT), annual precipitation (AP), and oscillation indices, which can be simulated by equations of WR at different temporal scales of years.     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

腾格里沙漠南缘末次冰消期气候不稳定性记录

通过对红水河剖面元素地球化学和孢粉以及地层岩性的分析,在讨论了沉积地层连续性和记录完整性的基础上,重建了腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候环境演变序列。结果表明,沉积物中Ca,Fe,Mg,K,Na和Mn等元素含量的变化以及结合其不同的孢粉组合,不仅与沉积环境紧密相关,而且可以很好地揭示该地区晚冰期以来气候环境变化的基本特征和历史,显示研究区在13.6～9.7cal.kaB.P.期间主要经历了以下几个阶段: 13.60～13.08cal.kaB.P.,12.75～12.20cal.kaB.P.和 11.60～10.45cal.kaB.P.期间气候较温暖湿润;  13.08～12.75cal.kaB.P.和10.45～9.70cal.kaB.P.期间气候相对冷干;  而在12.2～11.6cal.kaB.P.期间,则表现相对冷湿。自11.6cal.kaB.P.之后,研究区进入全新世暖期,元素Ca,Fe,Mg,K,Na及Mn的含量和孢粉A/C比值变化曲线均表明在全新世初期气候波动频繁,并在11.3cal.kaB.P.和10.5cal.kaB.P.左右出现较强的冷波动。通过与其他研究区地质记录对比,指出研究区腾格里沙漠南缘末次冰消期气候环境变化尽管存在一定的区域特点,但基本格局与全球气候变化一致。     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.     

开都河源区气候变化及径流响应

应用巴音布鲁克水文站和气象站1960-2005年的观测资料,分析了开都河流域源区气温和降水的变化特征以及径流对气候变化的响应.结果表明:近46 a来开都河源区气温总体呈上升趋势,而降水量年际波动较大,降水量自1989年以来增加显著,降水和气温是开都河源区径流量变化的主要影响因素.年降水量与年径流量的单相关系数最大,为0.73;年平均气温与年径流量的相关系数为0.36.在降水量不变的情况下,径流量随气温升高而减少;在气温不变的情况下,径流量随降水量的增加而增加;而在降水量和气温都增加的情况下,径流量将有所增加.     

Response of runoff to climate change in the area of runoff yield in upstream Shiyang River Basin,Northwest China: A case study of the Xiying River

The objective of this study was to analyze the response of runoff in the area of runoff yield of the upstream Shiyang River basin to climate change and to promote sustainable development of regional water resources and ecological environment. As the biggest tributary of the Shiyang River, Xiying River is the only hydrological station (Jiutiaoling) that has provincial natural river and can achieve long time series monitoring data in the basin. The data obtained from this station is representative of natural conditions because it has little human activites. This study built a regression model through identifying the characteristics of runoff and climate change by using Mann-Kendall nonparametric statistical test, cumulative anomaly, and correlation analysis. The results show that the average annual runoff is 320.6 million m³/a with the coefficient of variation of 0.18 and shows slightly decrease during 1956–2020. It has a significant positive correlation the average annual precipitation (P<0.01). Runoff is sensitive to climate change, and the climate has becoming warm and wet and annual runoff has entering wet period from 2003. Compared to the earlier period (1955–2000), the increases of average annual temperature, precipitation and runoff in recent two decades were 15%, 9.3%, and 7.8%, respectively. Runoff in the Shiyang River is affected by temperature and precipitation among climate factors, and the simulation results of the runoff-climate response model (R = 0.0052P ? 0.1589T + 2.373) indicate that higher temperature leads to a weakening of the ecological regulation of surface runoff in the flow-producing area.     

楼兰佛塔剖面10.84kaB.P.以来的环境变迁

新疆楼兰佛塔剖面(40°30.980'N,89°54.849'E)深度6m,以5cm间距采样,共采121个样,进行了粒度、总碳、无机碳、有机碳、氮含量分析,根据光释光年龄结果内插得出剖面时间跨度为10.84～4.69kaB.P.,剖面气候环境可划分为3个阶段:10.84～10.13kaB.P.为高湖面湿润时期;10.13～7.45kaB.P.沉积间断,气候干旱;7.45～4.69kaB.P.罗布泊气候相对湿润,其间湖泊存在多次的收缩与扩张,湖面扩张是短时间快速完成的,湖面衰退是逐渐变化的.楼兰佛塔剖面顶部年龄为4.69kaB.P.,此区发现的石器基本为地表采集,年代不会早于4.69kaB.P..