基于SWAT模型的渭河流域干旱时空分布

以渭河流域为例,从流域水文循环的角度出发,在SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型和Palmer干旱指数(Palmer Drought Severity Index)原理的基础上提出了干旱分析模型SWAT-PDSI,对渭河流域干旱的时空演变规律和发生频率进行了分析。研究结果表明:1经率定和验证的SWAT模型能够较好地模拟渭河流域的水文变化过程;2利用SWAT-PDSI对典型干旱事件(1995年干旱)的评估结果显示,该模型能较好地反映渭河流域干旱的时空差异和变化规律;3渭河流域、渭河干流和泾河流域均表现为变干的趋势,而北洛河流域表现为变湿的趋势,但均未通过95%的置信水平检验;4渭河流域多数子流域的SWAT-PDSI多年平均值处于-1~1,说明该流域多数地区处于正常状态;5渭河流域北部的北洛河流域和泾河流域的上游地区易发生干旱,发生中等以上、严重以上和极端干旱事件的频率最高。     

渭河陕西段流域洪水淹没状况拟合研究

以渭河陕西段流域为研究区,利用2001年至2018年的水文和气象观测数据,计算出该流域十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量的致洪面雨量,采用水文动力学方法和分布函数,利用地理信息系统技术,拟合出该流域被十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量导致的洪水的淹没深度、淹没范围和淹没面积。研究结果表明,十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区(洪水淹没深度大于2.0 m)分布在渭河干流宝鸡段下游、沣河、泾河、石川河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为42.92 km~2;五十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区分布在泾河干流、千河下游、渭河干流宝鸡段、沣河、石川河下游、北洛河下游及渭河下游南山支流流域,其面积为115.95 km~2;百年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区集中分布在渭河干流宝鸡段、沣河、泾河干流、石川河、北洛河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为183.27 km~2。     

基于MOD16的汉江流域地表蒸散发时空特征

基于MOD16遥感产品,在数据精度验证的基础上,运用GIS统计法、线性趋势法等研究了2000~2014年汉江流域蒸散发的年际和年内变化规律及不同土地覆被类型下的蒸散发特征。结果表明：① 2000~2014年,潜在蒸散发(PET)多年平均值为1 476 mm,呈东南向西北递减态势;实际蒸散发(ET)多年平均值约654 mm,ET呈东低西高,南高北低态势。不同土地覆被类型下年均PET和ET大小顺序相反。② PET年际变化率为13.63 mm/a,呈弱增加趋势;ET年际变化率为-2.3 mm/a,呈弱减少趋势,表明汉江流域水资源呈减少趋势。PET空间上呈东增西减趋势,ET呈东减西增趋势,东北部具有干旱化倾向。③ 年内PET和ET呈单峰型。PET在6月最大,ET在7月最大,二者均在12月最小。二者在4~6月差距最大,形成春旱。不同土地覆被类型下PET和ET呈单峰型,植被生长季节ET差距大,林地增长速度最快。④ PET和ET具有较强的季节性。ET季节性空间差异非常显著,在于林地的植被蒸腾作用对全年ET贡献较大。流域西部山地ET季际增加趋势明显而东部呈减少趋势,整体上冬季年际变化最明显,春季最弱。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

1961-2016年渭河流域极端降水事件研究

基于1961-2016 年渭河流域26 个气象站点的逐日降水数据,选取与极端降水事件密切相关的9 个指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变点检验和方差分析等方法,揭示渭河流域极端降水事件的变化趋势、突变情况以及渭河流域上、中、下游降水情况的差异特征,对研究区未来极端降水事件提供科学预测和理论参考。结果表明：① 渭河流域上、中、下游地区及整个流域的年总降水量分别以16.588 mm/10a、8.319 mm/10a、6.703 mm/10a和9.544 mm/10a的速率下降,表明渭河流域56 a来降水总量存在逐年减少的趋势,整个渭河流域地区呈现变干的趋势。② 降水强度(SDII)、强降水总量(R95PTOT)和极端降水总量(R99PTOT)在整体上均呈现上升趋势,极端降水总量的上升趋势高于强降水总量,上游地区的上升趋势高于中下游地区,表明渭河流域极端降水强度有所增强,极端降水事件发生频率有所增大。③ 渭河流域出现极端降水事件的年份集中在20世纪90年代和21世纪初期,且降水情况的年际差异较大,中游地区的变化更为明显。④ 相关分析显示中下游地区对整个流域极端降水事件的发生情况起到较大的贡献。     

基于MOD16的山西省地表蒸散发时空变化特征分析

基于MOD16全球蒸散发产品和气象站点实测数据,运用变异系数法、Sen趋势法等研究了山西省2000—2014年地表蒸散发ET、潜在蒸散发PET的空间分布特征、变化趋势及影响因素。结果表明：① MOD16蒸散产品与气象站点实测蒸散发之间具有良好的时空相关性(R ²=0.90),其产品精度可以满足山西省蒸散发时空分布研究的要求;②山西省多年平均ET、PET分别为816.77、1608.46 mm,年内变化表现为先增高后下降的“单峰”型分布,二者差值在5月、6月最大,此时山西省最为干旱;③ 全省年平均ET呈现西北低、东南高的分布特征,PET呈西南高、东北低的分布特征,二者差值整体上较大,表现为全省地表水分比较缺乏,其中忻州、吕梁西部最为严重;④ 全省近15 a来ET和PET的年际变化都比较小,整体上全省PET在增加,ET在相对减少,意味着近15 a来干旱情况在加剧;⑤ ET、PET的时空变化与诸多气象因子相关,在空间尺度上与降水、相对湿度密切相关,在时间尺度上与气温、降水关系最为密切。     

SEBS模型在黑河流域中游的应用及参数敏感性分析

干旱区的蒸散发（ET）研究对干旱区的水资源管理和生态系统恢复具有重要意义。本文基于SEBS模型和参考作物蒸散量估算2009年3—9月黑河流域中游地区蒸散发。使用涡度相关蒸散数据验证表明,SEBS模型能够有效估算黑河流域中游的蒸散发。从各月的ET分布状况来看,区域平均ET有着明显的月变化;植被生长季内ET总量空间分布差异大,在23.4~752.6 mm之间,区域平均值为428.7mm。通过对SEBS模型参数敏感性分析发现,SEBS模型对地面温度最为敏感,其次是空气温度,再者是风速和反照率,对NDVI和空气湿度的敏感性最小。     

基于遥感和SEBAL模型的塔里木河干流区蒸散发估算

运用1985 年、2000 年和2010 年遥感资料与SEBAL 模型估算了塔里木河干流区蒸散发。结果表明：该区蒸散发量较大,介于0~5.11 mm/d之间;靠近河道区蒸散发明显大于远离河道区;各土地利用/覆被类型蒸散发大小依次为：水体> 耕地> 林地> 草地> 未利用地> 居工地,主要与其植被覆盖度和水分供给条件有关;而日总蒸散发大小顺序为：草地> 未利用地> 耕地> 林地> 水体> 居工地,这与各土地利用/覆被类型面积密切相关。在1985-2010 年间,塔里木河干流区日总蒸散发量先减小后增大;上游平均日总蒸散发量为中游和下游的1.27 倍和1.42 倍。2000 年塔里木河干流区日总蒸散发比1985 年减少了6.80×10⁴ m³,原因是中游和下游日总蒸散发减小,而上游日总蒸散发量却增加了3.02×10⁵ m³。2010 年干流区日总蒸散发比2000 年高6.78×10⁵ m³,其中上游和中游日总蒸散发量增加了1.19×10⁶ m³,而下游却降低了5.16×10⁵ m³,主要受中上游地区绿洲耕地面积扩张,水资源开发量过大,下游来水量减少的影响。     

博斯腾湖流域潜在蒸散发时空演变及归因分析

运用博斯腾湖流域1970—2014年的气象站点数据及Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发(ET0),对比分析了流域山区和平原区ET0的时空变化及对主要气象因子的不同影响。结果表明:(1)在年际尺度上,山区ET0在1970—2000年整体呈波动下降的趋势(P <0. 01),2000年开始,ET0呈现略微上升的趋势;平原区ET0在1970—1993年间以-77 mm·(10 a)-1的速率呈减小的趋势(P <0. 01),1993年之后逆转为以83. 8 mm·(10 a)-1的速率呈上升趋势(P <0. 01),平原区的变化明显强于山区。(2)季节上呈现夏季为流域ET0最高的季节,是年变化的主要贡献者;而变化趋势则表现为平原区春季和夏季ET0大于山区,秋季和冬季略小于山区。(3) ET0变化对净辐射和风速最为敏感,同时,山区净辐射和风速对ET0变化的贡献率最大,平原区影响ET0变化的主导因素是风速,风速对ET0的贡献率均超过50%。     

夏季风影响过渡区陆面蒸散发对夏季风活跃度的响应北大核心CSCD

在东亚夏季风影响过渡区,陆面蒸散发(Evapotranspiration,ET)时空变化对夏季风活动响应规律的研究对理解陆地水热循环过程至关重要。本研究利用夏季风过渡区及邻近区域14个陆面观测站点的蒸散发观测数据评估了6种常用蒸散发全球产品的适用性,并对它们在过渡区的年际变化进行了比较。评估表明,JRA-55(Japanese 55-Year Reanalysis)可以较好模拟站点尺度的蒸散发,而且能够合理刻画过渡区平均蒸散发的长期年际变化,因此将JRA-55作为蒸散发参考数据集。在理解过渡区蒸散发时空变化的基础上,考察了陆面蒸散发对夏季风活动的响应特征。为识别东亚夏季风在影响过渡区的活跃度和活动规律,引入夏季风持续时间,该指数较常用的夏季风强度指标能更合理地反映过渡区夏季降水和夏季风活动的年际变化特征。本研究发现陆面蒸散发在年际时间尺度上与夏季风持续时间的散点呈现近似对数/幂函数曲线。在弱夏季风年,蒸散发年际变化对夏季风持续时间更为敏感。对蒸散发和夏季风持续时间进行集合经验模态分解,结果显示出夏季风活动在3年、年代际和长期趋势上显著影响蒸散发。未来气候情景下,东亚夏季风系统的活跃度很可能将增强,这会加速陆面蒸散发等水循环过程,同时对流域水资源和生态系统的稳定性将会产生重大影响。     

基于MOD16产品的鄱阳湖流域地表蒸散量时空分布特征

基于MOD16遥感数据集,统计分析了鄱阳湖流域2000-2010年地表蒸散量的年际和年内时空变化状况,探讨了不同地表类型下蒸散量的差异性变化特征。研究表明:①MOD16产品的精度能够满足鄱阳湖流域地表蒸散量时空变化分析的要求;②流域内平均蒸散量的年际波动较大,以2003年、2007年尤为突出,分别超出多年平均值49.28 mm和46.71 mm。ET空间格局呈现四周高、中间低的分布规律,尤其在高植被覆盖区蒸散量较大;③年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5-9月份,最高值出现在7月;④土地利用特点基本影响着流域蒸散量的分布状况。蒸散强度大小按地表类型排序依次为林地>草地>农田>裸地>城镇。研究结果对鄱阳湖流域旱涝灾害成因分析、生态需水量研究等均具有一定的理论和实践参考意义。     

黄河流域绿色发展水平时空演变特征

采用全局Malmquist-Luenberger指数,测算了2001—2018年黄河流域的绿色全要素生产率,作为绿色发展水平的度量指标,并借助于核密度估计、泰尔系数、变异系数、Dagum基尼系数等考察黄河流域绿色发展水平的时空演变特征。结果表明：黄河流域绿色发展总体水平不高,且呈现出缓慢的波浪式上升特征,增长的动力来源于绿色技术进步;流域内差异较为明显,下游>上游>全流域>中游。绿色发展水平省际差距呈逐步缩小趋势,分布形态呈现由两极分化向单极化演进态势,总体呈现高—低—高的发展态势,空间分异特征较为明显,呈现以山西和河南为核心的“双核”空间不平衡特征。基于泰尔系数,黄河流域内部绿色发展水平差距大于上游、中游、下游三大区域间的差距;基于变异系数,绿色发展水平不平衡程度整体呈现下降趋势;基于Dagum基尼系数,绿色发展水平空间不平衡总体呈下降趋势,差距主要来源于地区内差异,且流域间的交叉重叠现象对绿色发展水平总体差距的影响较小。     

黑河甘肃段浮游植物群落结构演变趋势

为探究西北干旱区内陆河流域水生态系统时空演变规律,2017年7月对黑河甘肃段进行了浮游植物的采样调查,并收集1981、1997、2008年浮游植物夏季调查数据,分析黑河上中下游浮游植物物种、生物多样性和优势种等群落结构的演变特征,同时提出生物活动力指标以表征河流生物的活动能力和活跃程度。结果表明：在空间分布上,黑河中游在各年份都具有最为丰富稳定的浮游植物群落结构,物种数（61属）、生物多样性指数（2.87）和生物活动力指数（0.194万cells·hm^-2）均高于上下游。在时间尺度上,上游浮游植物群落变得持续丰富;中游从1981年持续衰落到2008年后出现反转并快速恢复到2017年更为丰富和活跃的水平;下游则呈现出持续衰落的态势。以1981年为基准,黑河中游水域面积到2010年减小5.2%,浮游植物生物活动力降低了16.5%,到2017年水域面积增加1.2%,浮游植物生物活动力增加了4.3%。黑河浮游植物对流域天然湿地及水域的变化具有强烈的敏感性和依赖性,浮游植物演变特征与湿地水域面积变化趋势一致。     

Trend analysis of major hydroclimatic variables in the Langat River basin,Malaysia

Trend analyses of monthly, seasonal and annual rainfall, air temperature, and streamflow were performed using Mann‐Kendall test within the Langat River basin to identify gradual trends and abrupt shifts for 1980 − 2010. Annual rainfall showed an increasing trend in upstream flow, a combination of decreasing and increasing trends in middle stream flow, and a decreasing trend in downstream flow. Monthly rainfall in most months displayed an insignificant increasing trend upstream. Stations with significant increasing trends showed larger trends in summer than those of other seasons. However, they were similar to the trends observed in annual rainfall. Annual minimum air temperature showed a significant decreasing trend upstream and significant increasing trends in the middle stream and downstream areas. Annual maximum air temperature portrayed increasing trends in both upstream and middle stream areas, and a decreasing trend for the downstream area. Both monthly and seasonal maximum air temperatures exhibited an increasing trend midstream, whereas they demonstrated trends of both decreasing and/or increasing temperatures at upstream and downstream areas. Annual streamflow in upper, middle and lower catchment areas exhibited significant increasing trend at the rates of 0.036, 0.023 and 0.001 × 10³ m³/y at α = 0.01, respectively. Seasonal streamflow in the upstream, midstream and downstream areas displayed an increasing trend for spring (0.55, 0.33 and 0.013 m³/y respectively) and summer (0.51, 0.37, 0.018 m³/y respectively). The greatest magnitude of increased streamflow occurred in the spring (0.54 m³/y). Significant increasing trends of monthly streamflow were noticed in January and August, but insignificant trends were found in May, September and November at all stations. Annual streamflow records at the outlet of the basin were positively correlated with the annual rainfall variable. This study concludes that the climate of the Langat River basin has been getting wetter and warmer during 1980‐2010.     

黄河流域近50年降水变化趋势分析

本文简要分析了黄河流域降水空间分布规律,用非参数检验方法（Mann-Kendall法）对流域内77个气象站近50年的降水资料进行了年月降水序列趋势检验,并用线性回归方法与其进行了比较。结果表明,对于年降水序列,有65个气象台站呈现下降趋势,典型月（包括1月、4月、7月、10月）中4月、7月和10月对年降水下降趋势贡献较大,但其趋势空间分布情况存在差异。对于所有月降水序列,全年4⁵月以及7¹2月降水呈现下降趋势。而其趋势空间分布,黄河上游北纬35°以南地区除7⁹月外其余月份降水呈现增长趋势。渭河上游及呼和浩特地区降水趋势随月份时有变化,流域内其他地区降水则呈减少趋势。对比两种方法,Mann-Kendall方法在冬季（12月至次年2月）的检验结果中无变化趋势气象站数明显多于线性回归方法,且后者估计出的趋势变化幅度略大于Mann-Kendall方法所估计出的结果。     

黄河流域城市创新能力时空格局及影响因素

以黄河流域91个地域单元的专利授权数据测度黄河流域城市创新能力,揭示2004—2019年黄河流域城市创新格局时空演变特征,并分析影响城市创新能力演变的相关因素。结果表明：黄河流域创新格局地带性差异显著,呈下游—中游—上游梯式递减态势。黄河流域城市创新能力空间相关性显著,高-高和低-低集聚现象明显,高-高集聚区集中分布在下游山东半岛,低-低集聚区主要分布在中上游省区,并且低值集聚区范围远大于高值集聚区。政府财政投入、人才要素、经济基础、信息化水平、金融环境、经济外向度6个指标共同影响着黄河流域城市创新格局的形成与演变。其中,信息化水平和政府财政投入影响较大,经济基础和人才要素次之,金融环境和经济外向度影响相对较小,所有因素影响均为正。     

长江经济带“4E”协调发展时空格局研究

利用综合评价法和耦合协调模型对长江经济带经济发展、生态保护、能源建设和教育质量及其协调发展的时空格局进行分析。研究表明：2003~2014年间长江经济带经济发展指数、生态保护指数、能源建设指数与教育质量指数持续上升,其中经济发展指数增长最为明显;4E综合发展水平、耦合度和协调度均呈现上升趋势,4E协调发展模式由中心聚集向均衡化发展转变。根据研究结论提出加快传统经济向绿色经济发展转型、提高资源环境的生态承载力、降低单位GDP的能源消耗量和提升科技成果的经济转化率的发展建议。