红河流域气温变化的气候特征分析

利用红河流域及其周边地区23个气象站1961年~2005年的年平均气温资料,对红河流域的气温变化特征进行诊断分析,结果表明:近45年来,红河流域气温呈现明显的增暖趋势,无论是整个流域还是上游、中游地区其增温速度均高于全球增温速度。并且,红河流域的气温变化还存在明显的区域差异和季节差异,中游地区增温幅度大于整个流域和上游地区,全流域及上游、中游地区都表现为冬半年增温趋势和幅度大于夏半年。红河流域增温突变出现在20世纪80年代,显著性增温出现在90年代后,特别是1998年以后更为明显。     

2000—2018年青海湖流域气温和降水量变化趋势空间分布特征

青藏高原是全球气候变化的敏感区,气温和降水量的空间分布及变化趋势是气候变化研究的核心和基础,为开展生态环境变化评估提供基础资料。基于2000—2018年青海湖流域及其周边气象站观测数据,以高程为协变量,结合专业气象插值软件ANUSPLIN对气温和降水量进行空间插值。利用线性回归法分析了青海湖流域2000—2018年气温和降水量的变化趋势;利用双变量空间自相关分析法分析了青海湖流域气温和降水量空间匹配关系。结果表明：（1） 2000—2018年青海湖流域年平均气温呈显著增加趋势,平均增速为0.30 ℃·（10a）^-1,春季增温显著。（2） 降水量呈显著增加趋势,平均增速为73.20 mm·（10a）^-1,春夏季增速显著、秋季变化不明显、冬季趋于变干。（3） 青海湖流域气温和降水量空间匹配差异显著。从年尺度来看,气温和降水量莫兰指数（Moran’s I）为-0.66,表现为显著的负相关,面积比为67.56%,水热组合空间匹配不佳。从季节尺度来看,青海湖流域春季、夏季、秋季和冬季的气温和降水量Moran’s I分别为-0.49、-0.80、-0.32和-0.14,均为空间负相关。春夏季,流域低海拔区域气温逐渐升高,高海拔区域降水量逐渐增多,气温和降水量空间负相关面积逐渐增大,水热组合空间匹配不佳。值得强调的是青海湖巨大水体对环湖区局地气温的调节作用明显,是青海湖流域的“气候调节器”。     

青藏高原强降水日数的时空分布特征

 根据青海和西藏48个气象台站近48 a（1961-2008年）的逐日降水和气温资料,分别以日降水量超过5 mm和25 mm作为冬半年（11月～翌年3月）和夏半年（5～9月）强降水的临界值,分析了青藏高原冬、夏半年强降水日数的时空分布特征。结果表明：（1）高原强降水日数与总降水量的空间分布型非常相似,夏半年均表现为由东南向西北递减,而冬半年则为由高原腹地向四周递减。（2）夏（冬）半年强降水主要集中在7月上旬～8月中旬（11月上旬和3月中下旬）。（3）夏（冬）半年强降水存在准6 a（5～6 a）的年际振荡以及准10～11 a（15 a）的年代际振荡。（4）强降水日数变化趋势的空间差异较大,夏半年高原北（南）部强降水日数普遍以增加（减少）趋势为主,而冬半年除雅鲁藏布江流域呈减少趋势外,高原大多数地区均表现出显著增加趋势。     

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。     

黄土高原植被对水热状况的响应研究

利用1999~2010年植被覆盖数据、气温与降水量数据,结合经验正交函数、时滞互相关法与奇异值分解法对黄土高原植被覆盖和水热状况进行研究。结果表明,水热组合状况主成分较多且时间变化规律性差,即水热综合状况比较复杂;植被覆盖特征明显。最大时滞相关反映出黄土高原南部小麦等作物对水热响应最快,其次为林木-温性植物-寒性、盐生、旱生植物-强旱生植物,滞后时间0~30 d。奇异值分解得出黄土高原绝大部分区域植被覆盖与水热变化一致,也存在明显负相关区。     

全球气候指数与天山地区气温变化遥相关分析

依据天山地区40个气象站点的实测气温资料和同期的全球气候指数,运用线性倾向估计和相关分析等方法,分析近63年来天山地区气温变化特征及其对全球气候变化的响应。初步得到以下结论:天山地区平均升温幅度为0.306℃/10a;南亚季风季风指数(SASMI)是影响天山地区气温变化的主要气候指数,春季SASMI与四季的气温均呈现正相关;夏季SASMI与春季气温呈现负相关,而与夏季气温呈现正、负两种相关;冬季SASMI与夏、秋、冬季气温均呈现正相关,说明春、冬SASMI对四季的升温均有一定影响。太平洋10年涛动(PDO)是影响天山气温变化的另一较为主要气候指数,夏季PDO与夏季气温呈现负相关,与冬季气温呈现正相关;秋季PDO与夏秋季气温均呈现负相关。夏季北大西洋涛动NAO与春季气温呈现负相关,与夏季气温呈现正负两种相关;夏冬季太平洋北美涛动(PNAO)与冬季气温呈现正相关,秋季印度洋偶极子(IOD)与春季气温呈现正相关。此外,上述气候指数对气温变化的影响,在空间上存在一定的差异性。     

晋西北地区气候变化及其对土地沙漠化的影响

利用晋西北5个代表站近50 a逐月的气温、降水资料,建立了年和冬、夏半年的平均气温、降水序列,分析了晋西北近50 a来气温、降水变化特征。结果表明,晋西北总的气候变化存在暖干化趋势,年和冬、夏半年平均气温变化倾向率分别为0.202 ℃/(10a)、0.2 ℃/(10a)和0.132 ℃/(10a);夏半年气候变暖缓慢且具有阶段性特点;年和冬、夏半年降水变化倾向率分别为-16.68 mm/(10a)、0.404 mm/(10a)和-14.95 mm/(10a);年降水的减少主要由夏半年降水的减少引起,冬半年降水有增多的迹象;夏半年降水减少,减弱了流水对表层土壤的冲刷,冬半年降水增多,一定程度上减缓了土地沙漠化过程。     

1951-2010 年中国气温变化分区及其区域特征

以中国623 个测站1951-2010 年逐日气温观测资料为基础数据, 通过正交旋转因子分析对1951-1980、1961-1990、1971-2000、1981-2010 年4 个时间段的年、冬、夏半年气温变化特征进行分区, 并探讨分区结果的季节和年代际差异。结果表明:依据年、夏半年气温变化特征, 可将全国划分成8 个不同的区域, 且研究时段内年、夏半年气温变化的空间结构比较稳定;而依据冬半年气温变化特征, 可将全国划分为7 个变化区, 且冬半年气温每30 年分区结果存在着明显变化。另外, 通过对区域平均气温距平序列的变化趋势分析可以得出:1951-2010 年间, 中国各区域气温均呈上升趋势, 升温趋势最快的是东北区(0.30 ℃∕10a), 最慢的是华南区(0.13 ℃∕10a);各区域升温过程不同步, 东北区与滇藏高原区显著增暖趋势在1961-1990 年开始出现, 而其他区域则发生在1971-2000 年及1981-2010 年。     

拉萨河流域近50 年来径流变化趋势分析

以拉萨水文站以上流域为研究区, 基于拉萨水文站和唐加水文站的水文实测数据和当雄 县等3 个气象站的气候观测数据, 统计分析了1956~2003 年研究区径流的年内、年际变化, 利用 Mann- Kendall 趋势分析法和Pettitt 变点检验法分析了拉萨河流域径流的变化特征, 采用多元回 归方法分析了气候因素( 气温、降水) 对径流变化的影响。结果表明: ( 1) 研究时段内, 径流年际变 化波动较大, 在1970 年前后径流发生了较大的突变, 呈现出明显的增加趋势, 尤以近20 年来的 趋势最大; 月均径流的年际变化中, 有增加趋势的主要分布在冬半年( 11～4 月) 和夏半年的个别 月份( 5、7、9 月) ; ( 2) 流域内气候变化趋势与径流变化趋势基本一致, 但不同月/年均径流受不同 气候因素影响, 主要表现在年平均尺度上受降水影响较大, 在月平均尺度上, 夏半年径流增加趋 势受降水增加影响较大, 而冬半年径流变化则主要与气温有较显著相关性, 其主要原因可能是全 球变暖导致冰川融水增加。     

艾比湖流域气候变化及其径流响应

利用艾比湖流域5个气象站45年的气温降水资料,分析了艾比湖流域的气候变化特征。在近45年当中,艾比湖流城的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。艾比湖流城气候变化对区城水文水资源的影响主要表现在:1)近45年来艾比湖流域气温存在着明显变暖的总趋势,尤其以20世纪90年代最为明显。气候变暖具有明显的季节性差异,主要是在冬季,而春季变暖的趋势较为缓慢;2)近45年来艾比湖流域降水量呈现增多趋势,尤其是进入20世纪90年代后期,降水量明显偏多,其中夏半年降水量增长趋势率要高于冬半年降水量增长趋势率;3)艾比湖流域主要河流年径流的多年变化不大,总体上博尔塔拉河下游径流量呈减少趋势,而精河径流量呈上升趋势。博尔塔拉河下游地表径流对博乐站年降水量有正响应,精河地表径流对精河水文年降水量有正响应;4)变暖也造成了河湖水质的不断恶化,艾比湖和河流下游水体的矿化度逐年升高,水体化学类型由碳酸盐型向碳酸盐—硫酸盐型再向硫酸盐—氯化物型过渡。     

东江流域近50年径流系数时空变化特征

基于东江流域1964-2012 年降雨、蒸发和径流等气象水文资料,采用线性倾向估计、M-K趋势检验及变化幅度和变化弹性等多种方法,结合ArcGIS自相关等空间统计分析技术,分析了东江流域径流系数的时空变化特征及其对降雨、蒸发和地表植被等影响因素的空间对应关系。结果表明：近50 年来,东江流域年径流系数均呈上升趋势,且随着流域空间尺度的增大而增加,总体形成“南北低、中间高”的空间分布格局;径流系数变化幅度及变化弹性在20 世纪90年代之后显著增加。径流系数变化幅度热度指数高值区大致位于东源及其以北地区。相较于蒸发和地表植被覆盖,流域降雨变化趋势与径流系数及其变动幅度热度指数的空间分布格局具有较好的一致性。本文可为识别变化环境下流域来水过程变异提供科学参考依据。     

汾河流域县域经济差异的时空格局演变及驱动因素

探索流域经济差异的时空演化及其规律,可以为推进流域经济空间结构调整和优化、制定区域协调发展政策、促进流域经济持续稳定和高质量发展提供科学参考和依据。利用数理统计分析与探索性空间数据分析方法（ESDA）相结合,以县域为研究的基本单元,以人均GDP为测度指标,对1995—2016年汾河流域县域经济差异的时空格局演变及其驱动因素进行研究分析,主要结论如下：① 1995年以来,汾河流域县域经济的绝对差异呈现先快速上升后逐步下降的趋势,而相对差异则表现为波动上升后波动回落的特征;② 县域经济空间分异特征明显,且存在明显的时空演变,形成了以太原市区、孝义市为中心的流域经济发展的核心区,和包括宁武、静乐、娄烦、岚县、汾西、万荣等县组成的经济发展边缘区,经济空间结构的“核心-边缘”特征显著;③ 汾河流域县域经济存在较为明显的空间正相关性,但空间相关性随时间呈现波动变化。流域县域经济的热点和次热点区主要集中在以太原市区、孝义市为中心的流域中游地区,而流域的上游以及下游的南部则成为冷点和次冷点区。流域经济空间重心沿主轴方向向西南移动趋势较为明显,并在沿主轴和辅轴方向均存在一定程度的扩张趋势;④ 自然条件和地理区位、区域资源禀赋和产业结构、人口和城镇化水平以及国家政策和市场环境等是影响汾河流域县域经济空间格局演变的重要因素。     

基于遥感影像的黄河内蒙古段冰-水分类研究

及时获取凌汛期河冰和水体的空间分布特征,对于预测冰凌灾害、提高防凌信息化管理水平有重要意义。遥感技术是当前获取河冰和水体空间分布的最主要手段之一。但是,黄河水体有大量悬浮泥沙,这给基于遥感技术的高精度冰-水分类带来了挑战。以黄河内蒙古段为例,基于Landsat 8 OLI遥感影像数据,在利用归一化积雪指数（NDSI）及河道矢量数据排除无关地物的基础上,对比了近红外波段反射率值、归一化差异水体指数（NDWI）、归一化积雪指数（NDSI）、改进的归一化积雪指数（MNDSI）以及归一化差异未封冻水体指数（NDUWI）在黄河内蒙古段典型河道河冰、水体分类中的表现,计算各指标总体分类精度及Kappa系数并进行阈值稳定性分析。结果表明：在利用NDSI和高清历史影像排除河道外无关地物后,NDUWI在各子段影像中的总体分类精度和Kappa系数均达到90.00%及0.90以上,其河冰、水体最优区分阈值大体分布于阈值中值附近。研究结果可为凌汛期黄河冰凌监测方法的选取以及冰上爆破位置的拟定提供依据。     

河流健康评价的主评指标筛选

河流健康是近年来探讨水资源问题的一个热点,其评价指标体系正成为河流管理的目标。为了筛选出一些基本的、易于量化的主要评价指标来揭示河流健康基本状况和变化趋势,通过对1972～2010年约150篇相关文献、45个河流健康评价指标体系902项指标的整理和归纳,应用统计、层次和相关性分析法,确定各指标的被采用率,并同时综合考虑指标的重要性、普遍性、可量化性和易获得性,筛选出揭示河流生境物理、水环境、生物和水资源利用4类特征的主要指标。结果表明,有以下8个指标可作为河流健康的主评指标:河岸植被覆盖率、河流连通性、湿地保留率、径流量变化率、水质达标率、鱼类生物完整性指数、水资源利用率和流域天然植被覆盖率。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

流域主体功能区划方法与指标体系构建——以长江流域为例

在对国内外空间区划与流域规划研究成果评析、主体功能区划与流域规划关系梳理的基础上,针对目前自然单元主体功能区划不足与流域协调发展实践需要,以长江流域为例,开展流域主体功能区划理论与方法研究。阐述了流域主体功能区划的内涵与特征,提出其本质是主体功能区划与流域规划的有机结合体,进而构建区划逻辑思路与方法路线。基于科学性、系...     

长江流域国土空间开发适宜性综合评价

国土空间开发适宜性评价是国土开发格局优化与区域协调发展的科学基础,开展长江 流域国土空间综合评价,可以加强和深化对流域国土空间合理开发的科学认知,指导流域治 理与可持续发展实践。根据“3步骤4原则”首次界定长江流域覆盖的县级行政区域范围,从 长江流域实际出发,采用Delphi与AHP方法,构建国土空间开发适宜性综合评价指标体系, 建立以724个县级行政区为基本单元的长江流域综合数据库。在此基础上,结合专业知识与 GIS 空间聚类方法进行单因子分级评价,运用动态加权求和法建立测度模型开展综合评价,构 建耦合差系数模型进行人口-经济空间耦合度分析。研究结果表明：全流域开发约束总体水 平较高,高值区 (V~VIII级) 主要分布在上中游地区。开发强度和开发潜力的空间集中度高, 区域发展差异呈继续扩大态势。综合评价分级高值区土地面积比重为22.95%,表明适宜开发 区域仅占少部分流域国土面积;人口-GDP耦合差系数 (D值) 为8.70,流域人口与经济空间 耦合度较低;上中下游开发适宜性存在显著差异,适宜性高值区主要包括长江三角洲、合肥 与皖江沿线地区、武汉城市圈、荆州-宜昌长江沿线地区、襄阳-南阳地区、长株潭城市 群、南昌-九江-新余地区、成渝城市群、贵阳-安顺地区、昆明市及大部分地级城市。     

黑河流域春季降水空间分异性特征及其与黑河流量的相关分析

利用黑河流域13个气象站建站至2012年3—5月降水量资料和黑河莺落峡水文站流量资料,分析了黑河流域春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、Morlet小波变换等方法,对黑河流域春季降水的时空特性进行了研究;用Mann-Kendall检验法检验黑河流域春季降水序列是否存在突变现象.结果表明:黑河流域春季降水空间分布极不均匀,其空间分布特征是南部为多雨区、北部为少雨区.黑河流域春季降水在第一空间尺度上为全区一致,在第二空间尺度上可分为2个自然气候区,在第三空间尺度上可分为3个自然气候区.从年代际变化来看,21世纪最初10年是近半个世纪来降水最多的10年,20世纪70年代是降水最少的10年;黑河流域春季降水的年际变率十分显著,降水最多的年份是最少年份的6倍多.1961—2012年间河西走廊春季降水发生了明显的突变:2001年出现了一次趋于增多的突变.最显著的周期是4年的短周期、14年和22年的长周期.黑河流域春季各月降水与黑河流量均呈正相关,尤其是春季各月降水滞后1个月的相关和5月份降水的同期相关性显著;春季气温与黑河流量也均呈正相关,特别是春季各月气温的同期相关和3月气温滞后1个月的相关性显著,说明黑河流量的增加取决于前期降水量的增加和同期气候的明显变暖.     

黄河中游流域地貌形态对流域产沙量的影响

在黄河中游地区 ,选择了 5 0多个面积约 5 0 0～ 2 5 0 0平方公里的水文测站流域 ,分别代表 6种不同自然地理类型 ,在流域沟壑密度、沟间地坡度小于 15°面积百分比等地貌形态指标量计的基础上 ,进行了流域产沙量与地貌形态指标相关分析。结果表明 ,对于不同类型流域 ,流域产沙量随流域地貌的变化遵循不同的响应规律 ,而且视流域其它下垫面环境条件的均一程度 ,其相关程度和响应速率各不相同。受地面物质、植被、地貌发育阶段等流域其它下垫面环境条件的制约 ,除沟壑密度外 ,流域产沙量与流域地貌形态的关系都没有人们以前所预期的好。     

黑河流域典型区土地利用格局变化及影响比较

在黑河流域选择两个典型区域进行土地利用变化的空间差异与影响的对比研究,利用20世纪60年代以来的三期遥感数据,通过定量表征指标体系,对比分析了两个区域不同空间土地利用格局变化和土地利用类型变化的分异特征,定量评价了土地利用变化对不同区域绿洲系统的稳定性和水资源空间分配的影响。结果表明：过去35年来两个对比区域不同的土地利用格局变化,形成了显著的绿洲沿河流的溯源迁移和以基于下游老绿洲的渐进性绿洲外围拓展两种不同模式,前者导致流域水资源过度集中消耗于流域上游和源区,中下游水资源可利用量急剧减少,在35年间下游荒漠化土地增加了85.1%,灌溉绿洲萎缩了25.5%;后者则不同,水资源利用量的空间配置在区域下游具有小幅度集中,区域绿洲系统整体的稳定性较高。从流域整体的水土相互关系出发,合理规划干旱内陆流域土地利用模式和空间土地资源配置,对于促进流域整体的可持续发展具有重要意义。