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。     

太湖流域61年来降水时空演变规律分析

基于太湖流域1951～2011年长系列降水资料,采用正交函数分解法、Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验法、连续小波分析方法等,从空间分布、趋势性、周期性和突变性等方面系统剖析了61年来太湖全流域及各水利分区降水的时空演变规律。结果表明,太湖流域降水表现为两种空间分布类型,一类是年降水量振幅高值中心位于以市岭站为中心的浙西山区以及湖西区的长兴～宜兴一线,第二类表现为年降水量以湖区为分界呈南北相反的分布型态。61年来,太湖全流域和各水利分区年降水量、汛期降水量及年最大30日降水量均不存在显著的变化趋势,但具有较明显的丰枯周期。本文研究结果可为流域开展洪水资源利用、制订调度方案、应对气候变化提供科学依据。     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

潮白河流域降水演变及其径流效应

分析了潮白河流域1991~2000年降水资料时空演变规律,采用同倍比放大法对各年的降水数据进行整体轮换处理,处理后各年总降水量为1991~2000年的平均年降水量。随后基于GBHM(Geomorphology-Based Hydrological Model)模型进行了10年径流量模拟。结果显示,在降水总量相同的情况下,1994年型降水时空分布最有利于产流,径流总量与峰值流量最大,1999年型径流总量与峰值流量最小。1994年型径流总量是1999年型径流总量的3.88倍;1994年型峰值流量是1999年型峰值流量的35.87倍。由此可见,降水总量相同时,其时空分布对径流总量和峰值的影响极大。     

嫩江流域径流时空演化规律分析

以流域时空分布理论框架为基础,分析嫩江流域径流时空演化规律,并着重从地形地貌影响因素方面进行归因分析。采用1955-2003年49 a的降水资料和1955-1973年19 a的径流资料,通过对代表性水文站自上游至下游（空间上）径流、地表径流和地下径流的年内与年际（时间上）演变规律进行分析。结果表明：1）嫩江流域降水年内变化及年际变化过程基本一致,可以忽略降水时空分布对径流时空演化规律的影响。2）从径流年内演化规律上可以判定上下游水源组合的差异性：上游以地表径流为主,在春季来源于融雪,汛期来源于大气降水,枯水季节来源于地下水补给;下游全年以地下径流为主。3）由于坡度和水文地质条件作用,上游更容易产流,下游受下垫面调蓄作用更强,不易产流;因此,从径流年际演化规律上可以判定径流产量自上游至下游逐渐减小。     

1960～2010年漓江流域降水变化特征研究

利用漓江流域及周边地区25个降水观测点50年的监测数据,通过Mapgis 6.7计算流域年降水量和月降水量。在此基础上,采用变差系数法、5年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析漓江流域1960~2010年降水变化规律。结果表明:(1)1960~2010年,漓江流域降水年际动态为波动增加,年降水量每10a增加23.1mm;其中1970~2010年间,漓江流域年降水变化表现为波动减少,年降水量每10a减少14.6mm;但增减趋势都没有通过显著性检验;(2)漓江流域年内降水具有典型的雨季和旱季交替特征,雨季降水占全年降水的76.26%;(3)漓江流域月降水量随时间变化具有规律性的增减,其中1月和6月降水量随着时间推移增加,4月降水量随着时间推移而减少,1、4、6月的这种增减趋势通过99%的显著性检验;(4)漓江流域降水年内变化幅度比年际明显,年降水量变差系数小于0.18,月降水量变差系数大于0.61。     

基于Hurst系数的流域降雨时空变异分析方法

基于Hurst系数能够反映水文序列长期相关性的原理,结合R/S分析方法和分数布朗运动理论,提出一种从整体上识别与检验时间序列变异及其变异程度的分析方法.该法将变异程度划分为4个等级:无变异(或弱变异)、中变异、强变异、巨变异;结合GIS空间分析方法,进而建立降雨量的时空变异分布图.应用该法对无定河流域年降雨序列进行时空变异分析,结果表明无定河流域大部分面积上的年降雨序列处于无变异或弱变异状态,但也有部分地区如高镇一带处于中变异状态,而且年降雨量有减少的趋势,该结论对于无定河流域的沙漠化治理、水土保持规划、水资源规划等具有重要的指导意义.     

东江流域降水场时空分布特征分析

选取东江流域57个测站的45年月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解的方法,对东江流域降水场的时空分布进行了研究.结果表明:东江流域冬季降水场在全流域上具有大尺度特征,而夏季降水场局部性较为明显;降水空间分布特征随时间变化而改变,其中以夏季变化最大,冬季变化最小;东江流域降水空间分布的年际变化中只有秋季存在显著周期.     

黑河流域水环境演变及其驱动机制研究进展

基于近几十年来诸多学者对西北干旱区典型内陆河流域——黑河流域水环境演变诸方面研究成果,综述了上游山区成水环境、中游绿洲用水环境和下游荒漠天然绿洲水成环境在不同时间尺度上的演变过程及其驱动机制。通过对各种古环境代用指标的对比研究表明：在大尺度上,流域上下游表现出阶段性的一致性水环境演变趋势;在小尺度上,则表现水环境演变的时空异质性。驱动机制方面,在空间上,流域上、中、下游水环境演变的气候变化和人类活动影响驱动作用各有侧重;在时间上,表现为不同尺度上气候变化与流域人类活动耦合作用的驱动机制。     

基于SWAT模型的绍兴城市径流时空演变规律分析

为克服较大尺度城市径流的定量难题,引入了分布式流域水文模型(SWAT),对绍兴城市径流开展了定量模拟及时空演变规律分析。经DEM建模分析,将绍兴城市置于合适尺度的流域内建立SWAT模型;在敏感性分析的基础上,利用径流监测数据对模型进行了校准与验证,模型评价结果表明,所有站点校准期与验证期的平均相对误差Re(-5.29%~8.81%)、判定系数R2(0.91~0.96)和效率系数Ens(0.90~0.94)均满足年水平和月水平径流定量要求。在此基础上,以1992~2011年的降雨为驱动模拟得到了子流域的月径流数据;最后利用地统计学方法(GSM)对绍兴城市径流的时空演变规律进行了分析,并得到了关键源区,为绍兴城市水资源保护与利用提供科学依据。     

基于多变量M-K检验的北江流域降水趋势分析

降水是北江流域水资源的主要来源,因此研究北江流域降水趋势有利于水资源合理规划和实现可持续利用,但目前的趋势分析主要以单变量趋势检验为主,对多变量的趋势分析研究较少。基于此,分别采用单变量和多变量M-K检验趋势分析方法,针对北江流域6个代表性气象站点1959~2009年逐日降水资料,以各站的年降水量、年降水天数和年最大降水量三个变量为主要研究对象,分析得到北江流域的降水变化整体趋势。结果表明,仁化站、韶关站、乐昌站、连州站和广宁站的变化趋势不显著,清远站的变化趋势显著。在整体趋势分析方面,多变量趋势分析方法可同时考虑降水的多重属性特点,从而可更好分析流域降水整体趋势。     

大凌河流域朝阳地区1955～2014年降水趋势变化及突变分析

为了掌握辽西大凌河流域的降水变化规律,更加科学地利用和管理水资源,以大凌河流域朝阳地区为研究典型区域,根据研究区域内19552014年的降水实测资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、滑动平均法和线性回归法从年降水量和季降水量两个角度分析了大凌河流域朝阳地区降水量的变化。结果表明,朝阳地区近60年年降水量呈下降趋势,夏季、秋季、冬季三个季节的降水量均呈下降趋势,其中降水量夏季的减少最多,而春季降水量呈显著的增多趋势;年降水量分别在1982年和2007年发生了两次突变,四季降水量的突变发生年份各不相同。     

广西西江流域降水极值趋势分析

根据1958~2007年广西西江流域年最大1d、3d降雨量,首先,绘出平均年最大1d、3d降雨量变化曲线图,研究其趋势变化;然后,采用线性趋势回归检验法对广西西江流域内103个测站1958~2007年年最大1d、3d降雨量进行趋势分析;最后,运用Mann-Kendall秩次相关检验法和Spearman秩次相关检验法对代表站点的年最大1d、3d降雨量的变化趋势进行显著性检验。结果表明:广西西江流域平均年最大1d、3d降雨量呈上升趋势但上升趋势均不显著;广西东部和东北部年最大1d、3d降雨量增加趋势明显,其中东北部最为明显;在全球气候变化背景下,广西西江流域6个代表站年最大1d、3d降雨量不同区域趋势变化存在差异,东北部、北部存在递增的区域,其余为递减的区域,但变化趋势均不明显。     

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。     

珠江流域降水周期特征分析

运用小波分析方法,研究了珠江流域全年、汛期(4～9月)和非汛期(10～翌年3月)三种降水序列时间周期演变特征,结果表明:(1)珠江流域不同区域降水周期不一,大体可分成三个片区,周期尺度分别为6～8a、12～14a和20～21a;(2)珠江流域全年与汛期降水周期以年际变化为主,且两者降水周期分布一致;非汛期降水周期以年代际变化为主,与全年及汛期的降水周期差异较大。     

珠江流域降水集中度时空变化特征及成因分析

基于珠江流域内43个常规气象站点1960~2012年的逐日降水资料,计算了流域内各站点长期降水集中度(LCI)和逐年降水集中度(ACI);采用Mann-Kendall趋势检验法和Sen’s坡度检验法检测ACI时间上的变化趋势;同时采用反距离权重插值法(IDW)对LCI的区域特征和ACI的变化趋势进行空间插值以分析降水集中度的时空分布规律;采用随机森林(RF)算法对降水集中度的影响因子进行重要度分析。结果表明:(1)珠江流域逐年降水集中度ACI的年际变化不明显,东南部呈上升趋势,西北部呈下降趋势;(2)珠江流域西北部长期降水集中度LCI值偏小,即降水分布较平均;东南部长期降水集中度LCI值偏大,即降水较集中,表明该地区降水极值情况发生的几率相对较高,该空间分布趋势可能是受距离海洋的远近及海拔的影响;(3)众多气候影响因子中,东亚夏季季风(EASMI)对珠江流域的降水集中度影响最明显。     

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。