水文双变量重现期分析及在干旱中应用

单变量水文统计中一些广为接受的概念在多变量环境下尚缺乏深入分析,也易被误解,如N年内重现期大于等于T的多变量事件发生的次数与N/T的关系。实践中,多变量联合重现期与其边缘分布变量重现期的一些经验关系被发现并通过了案例验证分析,但缺乏解释和推导。基于GH Copula推导了双变量联合重现期与边缘分布变量重现期的关系以及双变量事件发生次数与其重现期、变量相关程度间的定量关系。以昆明56年的逐月SPI(Standardized Precipitation Index)和SRI(Standardized Runoff Index)识别了干旱事件,采用GH Copula构建了干旱历时和烈度的联合分布函数,验证了双变量联合重现期与边缘分布变量重现期的关系以及多变量事件发生次数与其重现期的定量关系。表明不宜以“and”第1重现期是否接近于比该干旱事件的旱情更重的干旱发生的平均时间间隔来说明干旱特征值重现期分析的合理性。变量的相关性不强时,需谨慎采用边缘分布变量重现期的较大值近似代替“and”事件的第1重现期。     

塔里木盆地新生代地质地貌特征及其演化

塔里木盆地是亚洲大陆腹地独特的巨型地质地貌单元，是研究新生代地球系统的天然实验室。新生代以来，它经历 了古近纪海湾、新近纪湖泊—三角洲平原、河流—湖泊—沙漠、沙漠—河流的地质演化过程，古地理格局变化的主要因素 是远程碰撞造山作用，造成盆地的封闭、气候干旱。古近纪以来，海湾盆地西低东高，构造挤压造成周缘山脉隆升和盆地 逐渐封闭，这是盆地演化最主要的动力因素。新近纪南高北低，随着青藏高原隆升，周围山脉持续隆升，早先形成的河湖 等地质地貌单元不断被周边山脉所封闭，形成塔里木盆地，发育大湖泊。第四纪以来，盆地西高东低，经历了最快速的地 球系统演化，形成中国较大的内流水系以及最大沙漠。内、外动力的耦合作用及其相互作用，控制了塔里木盆地新生代地 球系统演化，塔里木盆地周缘新构造活跃，在巨型盆地内发育了河流、湖泊、沙漠、戈壁、雅丹、干盐湖等多种第四纪的 地貌类型。不同地质因素时空上相互作用，塑造着巨型盆地地球系统演化，塔里木盆地展示了极干旱地区地球系统第四纪 快速的演化过程。     

雅鲁藏布江流域极端降水模拟及预估

为了解雅鲁藏布江流域汛期极端降水的变化规律,推算一定重现期的极端降水量分位数,通过百分位法、Hill图法、年交叉率法选取阈值,借助广义帕累托分布函数（GPD）对流域极端降水频率进行了分析。结果表明：99百分位时的阈值为流域内各站点的最佳阈值,且各站点超阈值序列通过了M-K的平稳性检验,无明显突变。拟合效果通过K-S检验,各站点拟合的极端降水理论频数和实测频数基本相符。尺度参数的大值区位于流域下游,表明该地区的极值波动大;形状参数正值区位于流域中上游地区,说明发生破纪录降水事件的概率较大,拟合结果与实际观测一致。从5年一遇和10年一遇的极端降水值来看,雅江流域除拉孜站外,其他地区降水极值均超过30 mm,日喀则地区的降水极值达50 mm;各地区20年一遇和30年一遇的降水极值增长的非常缓慢。通过与实际极端降水值对比分析得出,GPD拟合计算出的重现期水平基本符合实际,即具有一定的合理性。     

中国历史极端干旱研究进展

中国现有抗旱相关法规、规划、标准和制度等均是按常态干旱考虑的,几乎没有考虑大范围、长历时极端干旱的问题。一旦发生类似崇祯大旱和光绪大旱等极端干旱,将对中国经济社会产生深刻影响。从历史旱涝序列重建、极端干旱事件复原和重演3个方面论述了相关研究进展,发现重建方面缺乏重建方法对比研究、重建序列时空分辨率较低等,复原方面缺乏干旱灾害双重属性的考虑等,重演方面缺乏对抗旱减灾能力以及全球气候变化的考虑等。对未来研究重点和实践需求进行了展望,指出需在不同重建方法交叉检验、高时空分辨率旱涝序列重建、基于自然灾害双重属性的历史极端干旱事件复原、历史极端干旱事件定量化重演和干旱巨灾风险应对战略等方面取得突破性进展。     

基于区域农业用水量的干旱重现期计算方法

为研究实际水利条件下农业干旱的发生规律,简化农业干旱事件的评估方法,提出基于区域农业用水量的干旱重现期计算方法。通过构建农业用水量距平百分率干旱指标W_A,在基于降雨量距平百分率干旱指标P_A识别干旱事件的基础上,提取W_A干旱指标下的干旱历时和干旱烈度特征变量,并根据以P_A为干旱指标的干旱烈度频率分布曲线F_S（x）和干旱历时频率分布曲线F_D（x）,运用Copula的简化方法计算基于W_A的干旱事件重现期T,最后结合基于P_A的干旱事件重现期T₀,回归分析出T与T₀间关系的计算公式。选取干旱灾害影响严重的亳州市为实证区域开展应用研究,计算得到1975-2007年各场干旱事件的T₀和T以及T₀与T的经验关系式。结果表明:T比T₀更合理地反映区域农业实际受旱状况,重现期T₀和T间存在高度的相关关系,采用T的回归方程可简化计算考虑区域实际抗旱能力下的干旱事件重现期,在区域防旱减灾实践中具有推广应用价值。     

海河流域极端暴雨特征及其天气成因

利用海河流域实测和调查年最大点暴雨、实测大面积暴雨和气象等资料,分析了年极端点暴雨的季节变化、特征和地区分布、大面积暴雨特征以及形成极端暴雨的天气成因,揭示了极端暴雨发生的基本规律。结果表明,流域暴雨9成以上集中在7~8月,极端暴雨7成高度集中在7月下旬到8月上旬;极端暴雨集中分布在太行山~燕山山脉的迎风山区;短历时小面积极端暴雨则分布在高原区;极端暴雨的年际变率迎风山区最大,平原和高原区较小;流域性极端暴雨高空环流多为经向型,通过中纬度西风槽、副热带高压或台风等天气系统以及迎风山区地形抬升作用共同造成。     

罗布泊罗中地区地层浅表裂隙成因及对罗中工程建设的影响分析

国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司在罗布泊罗中地区先后进行了20万t钾肥项目采输卤工程、盐田、试验加工厂及120万t钾肥项目盐田等工程建设,在建设过程中发现大量的地层浅表裂缝(简称浅表裂隙),其平面上分布具区域性,走向上具一定方向性,垂直方向延深依地质条件不同而不同,且具有裂缝壁面平直,倾角陡等特性。对工程建设具有一定的危害性。本文就罗中地区地层浅表裂隙的形态特征、空间分布规律、水文地质和工程地质特性及浅表裂隙的形成机理进行描述和分析,并针对其在工程建设中的危害性影响提出对策。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

干旱山地生态系统植物群落不同尺度下物种数的变化特征

对典型干旱山地生态系统不同生境（土质山坡,石质山坡）的植物群落在不同取样几度下所测定的植物物种数的变化情况进行分析。采用了曲线拟合和分形维数相结合的分析方法进行探讨。从物种数随取样尺度的变化曲线（对数曲线）看（p〈0．01）,土质山坡植物群落（草本植物群落）曲线比较平滑,石质山坡（草本和灌丛混合群落）曲线较粗糙。两个样地植物群落物种数在不同取样尺度下变化的趋势不同。分形维数变化趋势表明,两个样地植物物种数随取样尺度（r）变化趋势的差别较大,土质山坡植物群落物种数空间变化异质性不大。可以找到合适的取样面积;石质山坡物种数变化的空间异质性大,物种分布空间格局较复杂。在整个山坡范围内没有合适的取样面积。因此,建议在干旱山地石质山坡上进行植物群落研究时采用设置典型样方方法,同时尽量增加样方数量,使取样尽量代表整个山坡植被。     

基于帕默尔干旱指数的中国春季区域干旱特征比较研究

利用全国515个站(1957-2000年)气象资料,修正计算帕默尔干旱指数(Palmer drought severy index),进行干旱区划和研究春季区域演变特征.结果表明:中国干旱变化全区一致性程度低,干旱演变的区域差别大,存在着以内蒙古高原、南岭、华北北部及长白山脉、长江中下游、黄土高原、黄淮地区、天山北部、东北平原、河西走廊、云贵高原、塔里木盆地、青藏高原等为代表的12个干旱特征区.内蒙古高原区、华北北部及长白山脉区、黄土高原区、天山北部区域、东北平原区、河西走廊及其沙漠戈壁区春季干旱指数趋势变化呈下降趋势.南岭区、长江中下游区、黄淮区域、云贵高原区、塔里木盆地区、青藏高原区春季干旱指数趋势变化呈上升趋势.中国春季干旱指数大多存在5～8年的短周期年际周期变化,12～13年、15～16年的长周年际周期变化存在于部分区域,个别区域还存在20年长周期年际周期变化.中国干旱的区域特征差别显著.