1956-2006年阿克苏河径流变化及其对区域水资源安全的可能影响

应用新疆塔里木河流域天山南坡阿克苏河流域1956-2006年的实测径流资料, 分析了阿克苏河流域各支流径流变化的特征与趋势. 结果表明, 近50 a来, 阿克苏河流域径流量呈显著的增加趋势, 其中冰川融水是其主要贡献量. 径流量在1994年发生了增多的跃变, 原因可能是气温持续升高引起冰川消融径流急剧增多, 导致以冰川融水补给为主的河流径流量大增. 这种趋势能够持续多久, 取决于未来的气候变化及流域上游冰川系统的响应. 随着冰川的加剧退缩和较小冰川的消失, 短期内会给阿克苏河流域带来丰富的水资源;但是随着冰川补给峰值过后径流量逐渐减小, 将会给塔里木河流域带来严重的水资源和生态安全问题. 冰川的强烈退缩, 还会带来一系列的洪水灾害问题.     

一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异

文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数,并以此为依据从1948～1999年中挑选出两组强弱冬季风年份,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明:东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、200hPa层南亚高压偏弱;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大;东亚大槽加强。研究还揭示,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数,北大西洋和北太平洋海温状况对同期东亚冬季风强弱有着显著的影响     

嫩江流域径流与主要大气环流指标相关分析

本文选取影响嫩江径流变化的主要大气环流指标进行相关分析,以揭示大气环流指标对于径流空间和时程影响规律.分析结果表明:在空间分布上,嫩江流域干流及支流径流与大气环流主要指标相关性存在明显的空间分布特征,即上游断面径流与大气环流指标相关性较大,下游相关性较小.在时程演变上,嫩江流域径流与前1个月的大气环流指标相关性较大,与其他前期月份的相关性迅速减小,说明在做中长期径流预报时,大气环流前滞期可以选1个月,更较前的大气环流对当月径流影响不大.这些结论可以为中长期径流预报预报因子的选择和预报模型的建立提供基础参考.     

塔里木河流域干湿变化与大气环流关系

基于塔里木河流域39个气象站1961—2010年逐日观测数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,分析了该流域近50年来干湿时空变化特征及典型干湿月份和突变前后的大气环流特征。对SPEI序列进行的趋势检验和突变分析表明,近50年来,塔里木河流域显著变湿并在1986年发生显著突变,SPEI上升趋势显著的站点较多的月份主要集中在暖季（5~10月）。对突变前后不同等级干湿事件频率变化的统计结果表明,突变后,极端干旱事件发生频率略有增加,但轻度和中度干旱事件发生频率有所减少,而不同等级的湿事件发生频率则一致地表现为增加。对典型干湿月份和突变前后对应的北半球500hPa位势高度场和风场变化的合成分析表明,暖季典型干湿月份环流系统配置存在明显差异,增加的水汽和弱不稳定大气层结构是该区域1986年后暖季变湿的原因之一。     

塔里木河流域干湿变化与大气环流关系

基于塔里木河流域39个气象站1961—2010年逐日观测数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析了该流域近50年来干湿时空变化特征及典型干湿月份和突变前后的大气环流特征。对SPEI序列进行的趋势检验和突变分析表明,近50年来,塔里木河流域显著变湿并在1986年发生显著突变,SPEI上升趋势显著的站点较多的月份主要集中在暖季(5~10月)。对突变前后不同等级干湿事件频率变化的统计结果表明,突变后,极端干旱事件发生频率略有增加,但轻度和中度干旱事件发生频率有所减少,而不同等级的湿事件发生频率则一致地表现为增加。对典型干湿月份和突变前后对应的北半球500 hPa位势高度场和风场变化的合成分析表明,暖季典型干湿月份环流系统配置存在明显差异,增加的水汽和弱不稳定大气层结构是该区域1986年后暖季变湿的原因之一。     

20世纪下半叶以来阿克苏河山前绿洲带气候、径流变化特征及其人类活动影响

利用1961-2000年气温、降水资料和20世纪50年代初/中期建站到2005年逐月实测径流资料,分析了20世纪下半期以来阿克苏河山口到塔里木河汇合区的气候与径流变化特征,同时分析了人类活动对区域气候及径流变化的影响.研究表明:研究区存在升温变化的趋势,尤其是冬季升温明显,40 a来增温率为0.13 ℃·(10a)-1,流域内降水增加趋势明显.阿克苏河两大支流合计年径流量20世纪90年代较50年代增加46.7%.受人类活动和绿洲效应等影响, 区域内温度变化不尽相同,阿克苏市夏季气温升高速率为0.20 ℃·(10a)-1,但阿拉尔夏季气温却以-0.27 ℃·(10a)-1速率呈下降趋势.耕地面积、灌溉引水增加等人类活动改变了径流的年内分配,使得阿克苏河补给塔里木河的水量明显减少,50a来阿拉尔水文站年径流量持续减少,径流量减少达15.9 %.     

冰雪变化对大气环流和天气气候的影响

就冰雪变化及其对大气环流和天气气候的影响进行了综述。主要讨论了以下几个问题:地球冰雪变化的事实,冰雪变化的特征及其在气候系统中的作用,冰雪变化,特别是青藏高原积雪变化对大气环流和天气气候影响研究的主要成果和最新进展。     

大尺度大气环流变化及其对北半球冬季温度的影响

近半个世纪来的全球温度的变化表现出有很大的空间尺度和显著的线性趋势 ,许多研究强调温室效应对全球气候变暖的影响。文中的研究表明大尺度的大气环流的变化对北半球冬季温度有很重要的影响。最近一些学者侧重北大西洋涛动 (NAO)和北太平洋涛动 (NPO)的作用 ,而NAO和NPO都是行星尺度大气环流在区域的特殊表现形式。全球西风环流系统可能具有根本性的作用。当西风环流处于高指数时期时 ,则温度偏高 ;当处于低指数时期时 ,则温度偏低。西风强度及NAO和NPO能解释近 50年来北半球冬季温度变化方差的 2 7 2 %。     

无定河年径流量变化特征及人为驱动力分析

分析无定河年径流量1956—2000年时间序列变化特征及其对气候因子的敏感程度,以径流突变前的数据建立预测模型;对比分析径流量的实测值与模型输出值,其差值即人为影响程度。结果表明无定河年径流总量显著减少,径流量演变以1971年为突变点分为前后2个阶段;人为因素驱动力占总驱动力的份量显著上升,1997年达到最大值,为56.9％。可以认为在全球变化的气候背景下,人类活动因子是无定河径流演变的主要驱动因子。     

1979-2014年东北地区雪深时空变化与大气环流的关系

基于被动微波遥感反演的雪深数据集（1979-2014年）,利用Mann-Kendall检验、R/S分析、相关分析和小波分析等方法研究了东北地区雪深时空变化特征及其与大气环流的关系。结果表明：1979-2014年,东北地区年均雪深总体呈减小趋势,减小速率为-0.084 cm·（10a）^-1。其中,春季雪深减小速率最大,为-0.19 cm·（10a）^-1（P<0.05）,其次是冬季[-0.17 cm·（10a）^-1],而秋季雪深减小速率最小,仅为-0.05 cm·（10a）^-1。空间上,平原区（东北平原和三江平原）与少部分高原区（呼伦贝尔高原西南部）年均雪深呈增大趋势,山地（大、小兴安岭和长白山）与高原大部（内蒙古高原）雪深呈减小趋势,而且雪深增大区域的面积和变化速率均小于雪深减小的地区。东北地区年均雪深变化的Hurst指数为0.85,表明雪深未来减小的持续性很强;同时雪深变化具有22 a的主周期。春秋季雪深变化与东亚槽强度及北半球极涡面积呈显著负相关性,而冬季雪深与北半球副高强度关系密切。     

北江流域径流年内分配特征的变异性分析

以北江流域石角站53年的实测月径流资料为基础,研究了流域内径流年内分配特征及其变异性。计算了径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标。发现各年代和多年平均相比,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,70年代以后,径流年内分配逐渐趋于均匀,集中期和极小比的变化表现为具有波动性。从各指标的变化趋势看,不均匀系数、调节系数和极大比在1967、1975、1999年发生了变化,集中度在1999年发生了变化,集中期在1984、1999年发生了变化,极小比在1975、1983、1991、1999年发生了变化。径流年内分配特征的趋势变化和降雨不一致,主要表现在径流的年内分配不均匀性趋势较降雨降低,径流对降水的滞后时间延长,径流极大比变化趋势较降雨下降,极小比变化较降雨平稳。说明北江流域径流年内分配特征发生了变异。对流域内水利工程设施的修建、植被条件、城市化发展情况进行了分析,认为北江流域径流年内分配特征发生变异,主要是受到了上述人类活动的综合影响。     

长江源区径流年内分配时程变化规律分析

在气候变化和人类活动的影响下,河川径流的年内分配特征也发生变化,直接影响人类开发利用和生态环境建设.根据长江源区1956-2000年河流月径流资料,分析了年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期、变化幅度等特性.结果表明:长江源径流年内分配特征在1960年前后与1988年前后径流年内分配较为相近,1970—1976年与1993年以后径流年内分配较为相近.沱沱河站径流年内分配的不均匀性、集中度以及相对变化幅度都高于直门达站.     

漳河流域近60年径流变化分析

近年来,漳河流域径流量显著减少,严重影响流域内水资源的开发与利用。采用多种数理统计方法,分析了径流量的演变特征。结果表明:漳河流域年径流量呈显著性减少趋势,其中下游减少的趋势更加显著;20世纪80年代以前年径流量高于多年平均值,80年代以后低于多年平均值,且不同年代变幅较大;漳河流域实测径流量在20世纪70年代中后期出现变异点,变异点之后年径流量比变异点之前明显偏小。径流量系列存在6~7a的准周期。     

永定河上游清水河年径流序列特性分析及其随机模拟

利用位于清水河水系中下游的张家口水文站多年径流系列资料(1954～2008年),在简单阐述其符合水文资料的可靠性、一致性、代表性的基础上,分析清水河的多年径流量变化趋势,通过对资料的自相关和偏相关分析,判断对其模拟采用的随机模型,及其具体方程表达公式,并对模拟模型进行统计检验。     

树轮记录的天山南坡阿克苏河过去300a径流变化特征

利用采自天山南坡阿克苏河上游5个采样点的树木年轮样本,建立了5个树木年轮宽度年表．树轮宽度年表与近48a阿克苏河径流资料相关普查表明,阿克苏河年径流量与树轮标准化宽度年表显著相关,最高单相关系数达0．611（α〈0．00001）．利用该年表重建了阿克苏河过去300a的年径流量系列,经多方面验证表明,重建结果具有较好的可...     

2009年阿克苏河枯水年水文特征及其对塔里木河干流生态环境的影响

塔里木河流域2009年4—8月0℃层高度平均为4290 gpm,较12 a平均值偏低52 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第5位.而夏季(6—8月)4站平均高度偏低129 gpm,偏低幅度位居近19 a(1991—2009年)同期第1位.2009年阿克苏河流域年径流量69.28×108m3为偏枯水年;经两支流灌区后,阿克苏河西大桥站年径流量为52.34×108m3,为枯水年.由于塔里木河阿拉尔站以上阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流2009年入塔里木河水量仅为12.01×108m3,使阿拉尔站年径流量仅为14.08×108m3,为历史最小值,属特枯水年.新渠满站年径流量仅为8.374×108m3,为历史最小值,属特枯水年,并于6月1日—7月22日河道断流52 d,该站至台特玛湖河道断流长达1 100km,占塔里木河干流总长1 321 km的83%,这在历史上是罕见的.     

河流年径流量的R/S灰色预测

径流过程具有分形和灰色特征。基于此,将R/S分析与灰色系统理论相结合,提出了R/S灰色预测模型以预报河流年径流量。针对黑河正义峡水文站60a(1949~2011年)的年径流量资料,首先进行R/S分析,确定径流量序列的Hurst指数H和平均循环周期T;然后在一个周期内进行年径流量灰色预测。结果表明:R/S灰色预测结果的精度明显高于直接进行灰色预测的精度。该方法拓宽了分形和灰色理论在径流过程研究的应用范围,为河流径流量的科学预测提供了一种新方法。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

气候变暖情景下黄河上游径流的可能变化

根据水文气象台站观测资料, 分析了全球变暖情景下黄河上游唐乃亥以上流域温度、降水和径流的变化状况, 并采用假定气候组合对未来数十年黄河上游唐乃亥以上流域的径流变化进行了预测. 结果表明: 黄河上游的温度与全球变暖有着明显的对应关系, 近几十年来, 流域各个地方的温度有不同程度的上升. 降水变化因流域各地所处位置、地势、地形的不同而差异较大, 受温度上升和主要产流区域降水大幅减少的影响, 近10余年来黄河上游的径流量呈持续递减的态势. 在未来几十年, 如果遭遇到气温升幅与降水减幅较大的"暖-干"气候组合时, 流域产水量将有较大的减幅; 当气温变化不大而降水增幅较大时, 流域产水量将有明显的增加, 同时由于冰雪及冻土融水的补给, 此气候情景下黄河上游唐乃亥以上流域径流量的增幅还将略大于降水量的增幅.     

黄河三门峡水文站1470～1918年年径流量的推求

利用清代黄河报汛资料和《中国近五百年旱涝分布图》等有关资料,推求出黄河三门峡站1470～1918年的天然年径流系列,与陕县(三门峡)1919～1989年实测期的71年资料,组成1470～1989年共520年的天然年径流系列。