近50年来长江与鄱阳湖水文相互作用的变化

通过分析1957-2008 年长江与鄱阳湖相互作用的基本特征及其与长江中游、鄱阳湖流域的径流量和气候变化的关系,并用2004-2006 年三峡水库蓄水、放水量的数据,定量地计算和比较了三峡水库运行和区域气候变化对长江与鄱阳湖相互作用的影响程度,得出如下主要结论：1)从年际、年代际尺度上来看,鄱阳湖流域的气候变化和五河入湖流量是鄱阳湖水位和水量变化的主要因素,同时也在很大程度上决定了长江与鄱阳湖相互作用关系及其强弱变化。2) 长江与鄱阳湖的相互作用强度是此消彼长的关系。从季节来看,鄱阳湖对长江的较强作用主要在4-6月,而长江对鄱阳湖的较强作用主要发生在7-9 月。3) 三峡水库运行并没有改变长江与鄱阳湖作用的基本特征,在多数季节三峡水库的影响不足以解释长江径流量变化的10%,但是水库在不同季节的蓄水或放水在一定程度上影响了江湖作用的季节变化和鄱阳湖流域的旱涝机率。4-6月的放水加强了长江作用,由于此时正值鄱阳湖流域的雨季,增强的长江作用在湿润气候的环境下可能增加初夏鄱阳湖流域发生洪涝的概率;7-9 月的少量蓄水则减弱长江对鄱阳湖的作用,降低了湖区洪涝的概率;而10 月份三峡水库的大量蓄水可能增加鄱阳湖流域的旱季干旱发生率。     

鄱阳湖水文特征动态变化遥感监测

鄱阳湖是中国第一大淡水湖,对鄱阳湖的水文变化进行持续监测可以为流域内生态环境变化提供基础数据,有利于研究其与长江和流域内河流的交互关系,更好地服务于陆面过程模式和水资源管理。本文利用卫星测高数据反演的鄱阳湖水位数据与MODIS数据结合,对鄱阳湖2000—2015年的水位、水域面积和水量变化进行研究,并通过水量平衡模型,推导出了同期长江—鄱阳湖的水量交互。研究发现,2000—2015年鄱阳湖面积呈现波动性变化,最大水域面积为3600 km ²,是最小水域面积482 km ²的7.5倍。2004年、2007年、2009年和2011年水域面积比较低,2012年后形势好转。每年1月、2月、12月份是鄱阳湖干季,水域面积低至500 km ²,湖口处水位可低至4.71 m,湖面从南往北倾斜,南北水位差异达2.59 m。相对于2000—2015年最低水量,干季时湖泊水量平均增加量为3 km ³。每年6—9月份是鄱阳湖的湿季,水域面积一般大于2670 km ²,水位高于15 m,南北水位差异不大,相对于2000—2015年最低水量,湿季时湖泊水量平均增加量为12 km ³。2000—2015年鄱阳湖流入长江的水量范围为-7~40.66 km ³,每年有93.33%的时间水流从鄱阳湖流入长江。流入长江的水量多少具有明显的季节性,通常5月、6月流入长江的水量高于7月、8月,主要因为7月、8月长江中上游降水增加,长江干流来水增多,对鄱阳湖湖水倒灌有一定的顶托作用。     

基于标准化降水、径流指数的黄河流域近50年气象水文干旱演变分析

针对黄河流域近年来干旱频繁发生和水资源匮乏状况,基于1961-2010年黄河流域146个气象站的逐月降水和干流6个水文站的逐月径流资料,采用标准降水指数(SPI)、标准流量指数(SDI)及其相关评估指标,运用趋势、时滞互相关等气候学分析方法,分析了近50年黄河流域气象和水文干旱时空变化特征.结果表明:全流域年气象干旱表现出加剧趋势,且中游干旱化较突出.中游春旱、全流域秋旱和上、下游夏旱均呈加剧趋势,而全流域冬旱出现减轻态势,以上游较突出.沿干流从上游至下游水文干旱呈加重趋势,且自1990s后期开始水文干旱的发生更加频繁,干旱等级也越来越高.流域水文干旱主要与流域干旱、半干旱气候区的气象干旱有1～5个月的滞时.     

基于SPEI和SDI指数的云南红河流域气象水文干旱演变分析

本文基于红河流域43个气象站1961-2012年逐月降水、气温数据以及干支流2个水文站1956-2013年逐月流量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI)分析流域气象水文干旱的演变特征,并探讨水文干旱对气象干旱的响应。结果表明：①1961-2012年期间,流域总体上表现出干旱化的趋势,季节变化上春季有变湿的趋势,而夏、秋、冬三季有变干的趋势,但趋势并不显著。干旱频率季节空间分布差异较大,春旱和冬旱发生频率较高。从干旱范围来看,春旱范围呈缩小的趋势,夏旱、秋旱和冬旱范围表现出不同程度的增大趋势;②1956-2013年期间,流域水文干旱表现出加剧的趋势,其中1958-1963、1975-1982、1987-1993、2003-2006和2009-2013年为水文干旱多发期,近10年来频率明显增加;③流域水文干旱滞后于气象干旱1~8个月,气象和水文干旱事件的干旱历时、严重程度和强度之间具有紧密的相关性,流域气象干旱是水文干旱的主要驱动力。     

东江流域实际蒸发量与蒸发皿蒸发量的对比分析

利用东江流域1956-2003年的水文、气象资料,用趋势线分析、集对分析和方差分析方法对年实际蒸发量和年蒸发皿蒸发量的变化特征及其与气象因子的关系进行对比分析,揭示其相同与相异之处.结果表明:实际蒸发量与蒸发皿蒸发量都有减少的趋势,但蒸发皿蒸发量减少的趋势显著,实际蒸发量减少的趋势不显著;两者都在20世纪90年代出现最小值;实际蒸发量与蒸发皿蒸发量存在不确定相关关系和弱的负相关关系.温度与实际蒸发量、蒸发皿蒸发量都为不确定相关关系;风速与蒸发皿蒸发量为正相关,与实际蒸发量为不确定相关关系;随降水量的变化,两种蒸发量的变化相反,即一个增加而另一个减小:随日照时数的变化,趋势线分析与集对分析都反映出两者有相反的变化,通过年景分析,随日照时数的增加,蒸发皿蒸发量增加,实际蒸发量先增加后减小.年日照时数偏多、降水量偏少时,蒸发皿蒸发量显著偏多;年日照时数为中等、降水量偏多时,实际蒸发量最大,但没有达到显著水平.     

基于SPEI的广西干旱时空变化特征分析

以标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)作为干旱的评价指标,通过对1961-2013年广西地区87个气象站逐月降水量和平均气温的计算,得出各个站点不同尺度SPEI值,根据不同尺度SPEI值的变化规律、各个季节发生频率、空间分布、周期及变化趋势,分析广西干旱的时空变化特征。结果表明,受季风环流和地形分布影响,广西夏季发生干旱的概率较小,冬季普遍发生干旱,而春季和秋季干旱空间分布格局显著,桂西北地区和北部湾地区形成春季干旱格局,桂东北形成秋季干旱格局,且秋旱发生严重旱情的几率比春旱大。春旱区存在3 a、7 a和13 a的周期变化,秋旱区存在2 a、4 a、7 a和17 a的周期变化,且均在21世纪进入干旱周期。     

1960-2009年新疆渭干河流域蒸发皿蒸发量变化特征

根据新疆气象局地面观测资料,整理出渭干河流域1960-2009年蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:①50年来,渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降,总体上呈波动式减少的趋势,其变化倾向率为-19.72 mm/10a,通过了0.05的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示,年蒸发皿蒸发量以1987年和2004年为转折点,前期偏多,中期偏少,后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987年发生了由多到少的突变,在2004年发生了由少到多的突变,突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a的时间序列中存在8a、17a和20a的周期。在8a的时间尺度上,年蒸发皿蒸发量序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在17a的时间尺度上,经历了2个偏多期和2个偏少期;在20a的时间尺度上,经历了1个偏少期和2个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。     

鄱阳湖流域降水变化及其与太阳黑子的关系

基于鄱阳湖流域1961―2000年的降水栅格数据和太阳黑子相对数数据,采用滑动平均、一元线性回归、Mann-Kendall检验等方法对鄱阳湖流域1961―2000年降水特征进行了分析;采用小波分析方法探讨鄱阳湖流域降水变化规律与太阳黑子的可能联系。结果表明:1961―2000年鄱阳湖流域降水量呈增加趋势,并在1996年发生突变。通过小波分析发现鄱阳湖流域降水主周期为10 a,与太阳黑子活动周期相同,且两者的小波方差系数达到0.86。在1996年发生突变之前,降水量在太阳黑子活动的上升期比下降期小,鄱阳湖流域降水周期变化与太阳黑子活动有一定联系。     

植被恢复与气候变化影响下的鄱阳湖流域蒸散时空特征

蒸散是地球表层物质循环与能量交换过程的重要组成部分,了解其时空特征和影响因素具有重要的科学意义。以鄱阳湖流域为研究区,基于WaSSI-C生态水文模型,利用气象数据、叶面积指数数据和土壤数据等估算1983-2011年鄱阳湖流域蒸散,分析其时空特征,并通过情景模拟定量分析植被恢复和气候变化对蒸散的影响。研究表明：鄱阳湖流域蒸散多年均值变化范围为741~914 mm/a,植被和降水量分布是造成流域蒸散空间差异的主要原因;近三十年来鄱阳湖流域蒸散呈阶段性增长趋势,增长率为1.495 mm/a;植被、气温和降水对鄱阳湖流域蒸散的单独影响均为正向,但气温和降水的联合效应会导致蒸散下降;鄱阳湖流域蒸散变化的主导因素具有空间差异性,从整体上看,植被恢复是驱动蒸散呈增加趋势的主要原因,而气候变化是导致蒸散年际波动的主要原因。     

基于标准化流量指数(SDI)的石羊河流域水文干旱特征

利用石羊河流域8个水文站1961－2017年逐月实测流量数据和4个气象站点的气象观测资料,采用标准化流量指数（SDI）、游程理论来获得干旱事件的特征指标,分析了石羊河流域水文干旱演变特征,并采用与降水量、最高气温、最低气温、平均气温、蒸发量的相关性来分析石羊河流域SDI的影响因素。结果表明：1961—2017年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致,流域水文干旱历时20世纪70年代最长,80年代最短;干旱烈度全流域90年代最强,烈度最弱出现在80年代;干旱强度全流域60年代最强,80年代强度最弱;石羊河流域及流域中、西部年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势,西部增加幅度最大,中部增加幅度很小,流域东部年SDI在波动中呈减小趋势;石羊河全流域及流域东、中和西部年及四季干旱发生频次总体都是中旱和重旱频次最多,四季水文干旱发生频率最高的是春季,冬季干旱发生频率最低;从流域不同地段看,水文干旱发生的频率流域东部最高;构建的SDI 临界值识别出的主要水文干旱事件和实际干旱事件基本一致,干旱等级也较一致,说明使用SDI能够较好地监测到石羊河流域干旱年份及干旱等级;石羊河流域年SDI值与最高气温、平均气温和蒸发量呈负相关,与降水量和平均气温呈正相关。     

洞庭湖流域各季节旱涝及其与大气环流和关键区海温的关系

利用逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,分析了洞庭湖流域春、夏、秋季57年来旱涝异常的年际变化以及典型旱涝异常年份的全球海温分布形势,并利用降尺度和趋势分析方法探究气象因子对ENSO和关键区海温的响应,以加强对流域旱涝前期影响因素的认识.结果表明:1)流域在春、秋季旱涝变化趋势不明显,在夏季较明显地变湿.2)前...     

基于能量的鄱阳湖——长江相互作用表征指标研究（英文）

The complex relationship between the Yangtze River and Poyang Lake controls the exchange of water and sediment between the two,and exerts effects on water resources,flooding,shipping,and the ecological environment.The theory of energy is applied in this paper to investigate the physical mechanisms that determine the nature of the contact between the Yangtze River and Poyang Lake and to establish an energy differenceindex to quantify the interactions between the two systems.Data show that Fe values for this interaction have increased since the 1950s,indicating a weakening in the river effect while the lake effect has been enhanced.Enclosure of the Three Gorges Reservoir(TGR)has also significantly influenced the relationship between the river and the lake by further reducing the impacts of the Yangtze River.The river effect also increases slightly during the dry season,and decreases significantly at the end of the flooding period,while interactions between the two to some extent influence the development of droughts and floods within the lake area.Data show that when the flow of the five rivers within this area is significant and a blocking effect due to the Yangtze River is also clearly apparent,floods occur easily;in contrast,when the opposite is true and the flow of the five rivers is small,and the Yangtze River can accommodate the flow,droughts occur frequently.Construction and enclosure of the TGR also means that the lake area is prone to droughts during September and October.     

Applying energy theory to understand the relationship between the Yangtze River and Poyang Lake

The complex relationship between the Yangtze River and Poyang Lake controls the exchange of water and sediment between the two, and exerts effects on water resources, flooding, shipping, and the ecological environment. The theory of energy is applied in this paper to investigate the physical mechanisms that determine the nature of the contact between the Yangtze River and Poyang Lake and to establish an energy difference (F_e) index to quantify the interactions between the two systems. Data show that F_e values for this interaction have increased since the 1950s, indicating a weakening in the river effect while the lake effect has been enhanced. Enclosure of the Three Gorges Reservoir (TGR) has also significantly influenced the relationship between the river and the lake by further reducing the impacts of the Yangtze River. The river effect also increases slightly during the dry season, and decreases significantly at the end of the flooding period, while interactions between the two to some extent influence the development of droughts and floods within the lake area. Data show that when the flow of the five rivers within this area is significant and a blocking effect due to the Yangtze River is also clearly apparent, floods occur easily; in contrast, when the opposite is true and the flow of the five rivers is small, and the Yangtze River can accommodate the flow, droughts occur frequently. Construction and enclosure of the TGR also means that the lake area is prone to droughts during September and October.     

明清时期凉山地区水旱灾害时空分布特征

在对四川凉山地区明清时期地方志及四川省志、档案材料、水旱灾害调查材料、今人水旱灾害史料汇编、旱涝分布图集、相关论著等所载水旱灾害史料搜集整理基础上,对四川凉山地区明清时期水灾和旱灾时空分布特征进行了量化统计分析。研究表明:明清时期四川凉山地区水旱灾害频发,而水灾较旱灾更为频繁;水旱灾害发生时间主要集中在春夏季节,其他季节分布较少;水灾与旱灾多隔年发生,较少同年爆发;水旱灾害等级以一般性水旱灾害和大水旱灾害为主,特大水旱灾害相对较少;水旱灾害多发地带集中在金沙江下游一带、安宁河流域一带,其他地域相对较少。明清时期四川凉山地区水旱灾害发生规律对当前凉山地区水旱灾害的防灾减灾具有一定的借鉴意义。     

长江对鄱阳湖退水期洲滩出露特征的影响

采用具有物理机制的二维水动力模型MIKE 21,基于2006 年长江枯水与1953―2000 年长江平均来水条件（平均条件）2 种情景,模拟比较2 种情景下鄱阳湖退水期（7―12 月）洲滩出露过程,阐释长江来水变化对鄱阳湖洲滩出露特征的影响。结果表明：2006 年长江来水减少导致鄱阳湖洲滩出露开始时间提前,与平均条件相比提前1 个月;洲滩出露50%面积仅历时约0.5 个月,比平均条件缩短约1.5 个月;长江枯水对鄱阳湖洲滩出露分布影响最显著的时段为8―11 月,8 月上旬洲滩增加的出露面积主要分布在赣江入湖三角洲和东部湖湾,而8月中旬―11 月末增加的出露面积主要分布在中部开敞湖区和北部入江通道洲滩;长江枯水对鄱阳湖中北部洲滩出露天数的影响大于南部湖区,对修水和赣江北支入湖三角洲的影响大于赣江中支和南支入湖三角洲,对鄱阳湖国家级自然保护区的影响明显大于南矶山自然保护区;长江来水变化还显著影响洲滩出露速率,2006 年长江水情下洲滩自开始出露至到达最大出露面积（8 月初―10 月中旬）期间的平均出露速率（25 km²/d）,与平均条件下洲滩自开始出露至到达最大出露面积（9 月初―12 月末）期间的平均出露速率（14.5 km²/d）相比增大了72%。     

明清时期嘉陵江流域水旱灾害时空分布特征

在系统搜集、整理明清时期嘉陵江流域水旱灾害历史资料并对其进行量化统计分析的基础上,揭示了明清时期的500多年间嘉陵江流域水旱灾害存在如下特征:①水灾和旱灾频繁,而水灾略多于旱灾。两种灾害的发生频率分别为2.56年/次和3.03年/次;②水旱灾害主要发生在农历五、六、七月。在发生月份可考的灾害中,农历五、六、七月发生的旱灾超过了总数之半,水灾也达到水灾总数的69.5%;③涪江流域是水旱灾害发生最频繁的区域。涪江流域的水灾次数占嘉陵江流域水灾总数的31%,旱灾占嘉陵江流域的38%;④水旱灾害等级以一般性灾害和大灾害为主,特大灾害较少。明清时期嘉陵江流域的212次水灾中,一般性水灾147次,大水灾42次,特大水灾23次;所发生的179次旱灾中,一般性旱灾115次,大旱灾42次,特大旱灾22次;⑤森林覆盖率与水旱灾害的发生次数成反比例关系。本文所探讨的明清时期嘉陵江流域水旱灾害的时空分布特征对当前该区域的防灾减灾工作有重要的借鉴意义。     

Temporal and spatial trends of precipitation and river flow in the Yangtze River Basin, 1961–2000

The suspected impact of climate warming on precipitation distribution is examined in the Yangtze River Basin. Daily precipitation data for 147 meteorological stations from 1961–2000 and monthly discharge data for three stations in the basin have been analyzed for temporal and spatial trends. The methods used include the Mann–Kendall test and simple regression analysis. The results show (1) a significant positive trend in summer precipitation at many stations especially for June and July, with the summer precipitation maxima in the middle and lower Yangtze River basin in the 1990s; (2) a positive trend in rainstorm frequency that is the main contributor to increased summer precipitation in the basin; and (3) a significant positive trend in flood discharges in the middle and lower basin related to the spatial patterns and temporal trends of both precipitation and individual rainstorms in the last 40 years. The rainstorms have aggravated floods in the middle and lower Yangtze River Basin in recent decades. The observed trends in precipitation and rainstorms are possibly caused by variations of atmospheric circulation (weakened summer monsoon) under climate warming.     

基于能量的鄱阳湖—长江相互作用表征指标研究

鄱阳湖与长江之间存在着复杂的相互作用关系,决定着江湖水沙交换,对整个区域的水资源、防洪、航运、生态环境等均具有重要影响。本文基于能量的观点,在从新的角度解释鄱阳湖和长江相互作用原理的基础上,构建了江湖相互作用的表征指标—能差F_e,对20世纪50年代以来江湖作用关系变化进行了研究。结果表明,自20世纪50年代以来,F_e值整体呈现增加趋势,说明长江作用减弱,鄱阳湖作用不断增强。三峡水库蓄水运用对江湖关系产生了重要影响,进一步削弱了长江作用。从年内变化来看,由于三峡水库的调节,枯水期长江作用略有增强,汛末长江作用减弱较大。江湖作用一定程度上影响着湖区旱涝灾害的产生,当五河来流较大且长江顶托作用明显时,易发生洪涝;当五河来流较小但又对长江有明显的补水作用时,易发生旱情,三峡水库蓄水使湖区9-10月更易发生干旱。