Climate-driven trends in mean and high flows from a network of reference stations in Ireland

Abstract

This paper introduces a reference hydrometric network for Ireland and examines the derived flow archive for evidence of climate-driven trends in mean and high river flows. The Mann-Kendall and Theil-Sen tests are applied to eight hydroclimatic indicators for fixed and variable (start and end date) records. Spatial coherence and similarities of trends with rainfall suggest they are climate driven; however, large temporal variability makes it difficult to discern widely-expected anthropogenic climate change signals at this point in time. Trends in summer mean flows and recent winter means are at odds with those expected for anthropogenic climate change. High-flow indicators show strong and persistent positive trends, are less affected by variability and may provide earlier climate change signals than mean flows. The results highlight the caution required in using fixed periods of record for trend analysis, recognizing the trade-off between record length, network density and geographic coverage.

Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor H. Lins

Citation Murphy, C., Harrigan, S., Hall, J., and Wilby, R.L., 2013. Climate-driven trends in mean and high flows from a network of reference stations in Ireland. Hydrological Sciences Journal, 58 (4), 755–772.     

The nature of rainfall in the main drainage sub-basins of Uganda

Abstract

A study of rainfall trends and temporal variations within seven sub-basins of Uganda spanning from 1940 to 2009 has been made. Rainfall climatologies are constructed from observational data, using 36 station records which reflect hydroclimatic conditions. Long-term changes in rainfall characteristics were determined by non-parametric tests (Mann-Kendall and Sen’s T tests), coefficient of variation (CV), precipitation concentration index and drought severity index. Magnitude of change was estimated by applying Sen’s estimator of slope. Decadal variability of rainfall with marked seasonal cycles is evident. Temporal variability of drought patterns is detected. Variations in annual rainfall are low with no significant trends observed in the main drainage sub-basins. Significant trends occur in October, November, December and January. A noticeable decrease in the annual total rainfall was observed mostly in northwestern and southwestern sub-basins. Rainfall trend in the second normal of June–July–August (JJA) was decreasing in all the main drainage sub-basins.

Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor S. Yue

Citation Nsubuga, F.W.N., Botai, O.J., Olwoch, J.M., Rautenbach, C.J.deW., Bevis, Y., and Adetunji, A.O., 2014. The nature of rainfall in the main drainage sub-basins of Uganda. Hydrological Sciences Journal, 59 (2), 278–299.     

1956—2018年青海省黄河流域降水变化特征分析及预测

本研究基于1956—2018年31个气象站月值降水数据,采用M-K检验、Pettitt检验、Morlet小波分析、ARIMA模型等方法,分析青海省黄河流域近63年包括趋势、突变、周期在内的降水量特性以及验证未来5年降水趋势预测变化的合理性。结果表明:(1)近63年青海省黄河流域降水具有集中程度高、年内分配不均、丰枯季明显的特点;不同年代的月均降水量均集中在4—10月,且未来月均降水量有上升的变化趋势。(2)年降水量呈显著增长趋势,增长率为(9.07 mm/10 a),春季和冬季降水增长趋势显著,夏季和秋季降水无显著的增长趋势,2004年为该流域大的降水转折年。(3)年降水时间序列存在23~32 a,15~20 a,9~13 a以及4~6 a的周期变化规律,四级降水主周期分别对应30、15、11和6 a时间尺度。(4)ARIMA(2,1,4)模型能够较好地拟合1956—2018年降水序列并对2019—2023年降水数据合理预测;线性回归及M-K检验分析结果显示1956—2023年降水序列呈显著增长趋势,增长率为(9.22 mm/10 a),与趋势预测结果相一致;ARIMA(2,1,4)模型可以对青海省黄河流域进行短期年降水量预测,为当地水资源合理规划和管理提供参考。     

近20 a新疆南部植被覆盖度时空特征及对气候因素的响应——以塔什库尔干塔吉克自治县为例

植被覆盖度是反映生态环境质量的评价指标,掌握植被覆盖度的变化有助于实现生态文明建设与区域农牧业规划及生态环境保护。基于2001—2020年归一化植被指数（Normalization difference vegetation index,NDVI）,以耕地、林地、草地植被类型为研究对象,采用混合像元二分模型计算植被覆盖度,应用空间稳定性分析、Sen+Mann-Kendall空间趋势分析、线性回归等方法,分析塔什库尔干塔吉克自治县植被覆盖度的时空特征;同时,结合气温、降水量数据,利用Spearman相关分析、GIS空间分析等方法,分析气候因素对植被覆盖度的影响。结果表明：（1） 近20 a植被覆盖度以中植被覆盖区为主,植被覆盖度减小了4.79%。（2） 植被覆盖度的空间稳定性波动较小,以波动变化（37.3%）、中等波动变化（32.7%）为主;植被覆盖度呈显著减少和不显著减少面积分别占总面积的3.8%、54.5%。（3） 耕地、林地、草地植被状况均呈现不同程度的轻微退化,在植被覆盖度上分别减少了4.57%、6.32%、4.24%,在空间稳定性上,不显著减少分别为51.28%、54.48%、52.29%。（4） 2001—2020年耕地比林地、草地空间稳定性和退化程度更为稳定和缓慢,林地退化比耕地、草地严重。研究区植被覆盖度变化较小,呈微弱下降趋势,人类活动是影响植被生长的主要因素。     

1961-2010年江苏省农业气候资源演变特征

利用1961-2010年江苏省59个气象站观测资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变检测等方法,分析江苏省农业气候资源的时空演变特征。结果表明：以热量、水分和光照为主的农业气候资源总量已发生明显变化,表现在平均气温以0.29 ℃/10 a显著升高;≥0 ℃和≥10 ℃的年积温分别以101.1 ℃/10 a和83.4 ℃/10 a的趋势明显增加;无霜期变化略有延长;降水量以9.1 mm/10 a的趋势略有增加;年日照时数以-65.4 h/10 a明显减少。江苏农业气候资源的突变期主要始于20世纪90年代初期左右。农业气候资源的变化将对江苏省农业产生深远影响,制定相应的计划是保证未来生态性农业发展的必然。     

Inconsistent linear trends in Senegalese rainfall indices from 1950 to 2007

Abstract

Daily precipitation data from 31 Senegalese stations spanning the period from 1950 to 2007 were used to examine the inter-annual variations of seven rainfall indices: the annual mean precipitation (MEAN); the annual standard deviation of daily precipitation (STD); the frequency of wet days (Prcp1); the maximum number of consecutive dry days (CDD); the maximum 3-day rainfall total (R3D); the wet day precipitation intensity (SDII); and the 90th percentile of rain-day precipitation (Prec90p). The indices were spatially averaged over three agro-climatic regions in Senegal. Trends in the time series of the averaged indices were assessed using both visual examination and a modified version of the Mann-Kendall (MM-K) test. Initially negative significant trends in all seven indices suggest gradually drier conditions over the three agro-climatic regions between 1950 and 1980. In contrast, no significant trends, or even positive significant trends, were observed from the mid-1980s to 2007. The MM-K test was applied to all available data (1950–2007) and the period from 1971 to 2000. While several indices were found to have significant trends towards drier conditions for the 1950–2007 period, only PRCP1 showed a positive significant trend for the 1971–2000 period. The MM-K test did not detect a significant trend for the other indices. It was found that the rainfall deficit and therefore drought is no longer intensifying, and that the region may even become wetter. However, the period covered by the observations is still too short to resolve the question of whether there is now a trend towards wetter conditions.

Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor K. Hamed     

基于中国气象资料的趋势检验方法对比分析

结合全国317个气象站1956-2005年气象资料,分别利用普通Mann-Kendall、预置白Mann-Kendall、去趋势预置白Mann-Kendall趋势检验方法分析了年降水量、年平均气温和年蒸发皿蒸发量的趋势检验结果及自相关系数变化规律。其中,年降雨序列的自相关性不显著,3种趋势检验方法的分析结果差异不大;年平均气温和年蒸发皿蒸发量自相关性显著,其3种方法的检验结果差异性较大,需要剔除自相关性后进行趋势检验;空间特征上,北方站点气象要素的自相关显著性较高。数据分析和数学推导表明,序列正自相关性会放大序列趋势的显著性,序列的趋势项会增大计算的自相关系数。     

海南岛逐日太阳总辐射长期演变特征与关联因子

为了解海南岛太阳辐射资源的时空变化规律及变化原因,以海口（1961―2013 年）和三亚（1993―2013年）2 个气象站点长时间序列逐日太阳总辐射、日照时数、气温等观测资料为基础,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验方法分析了全年、雨季、旱季日均太阳总辐射的长期演变特征,利用多重线性回归分析了辐射变化的主要关联气象因素。结果表明：1961―2013 年期间海口全年、雨季、旱季日均太阳总辐射气候倾向率分别为0.021、0.004、0.038 MJ/m²,1993―2013 年三亚全年、雨季、旱季日均太阳总辐射气候倾向率分别为-0.68、-0.658、-0.714MJ/m²。海口日均太阳总辐射变化呈波动趋势,全年、雨季日均太阳总辐射显著的“变暗期”分别出现在1975―1992、1975―1990 年;海口旱季日均太阳总辐射呈先降后升的趋势,1967―2003 年为下降期,2003 年之后呈现上升趋势,显著的“变暗期”为1995、1988―1989 年。1993 年以来,三亚全年、雨季、旱季日均太阳总辐射变化都呈下降趋势,显著的“变暗期”分别出现在1999―2013（全年）、2000―2003 和2009―2011 年（雨季）、1996―2001 和2004―2013 年（旱季）,突变年份分别为1997、1995、1995 年。三亚站点太阳辐射资源较海口站点丰富;日照时数与海口全年、雨季、旱季和三亚全年、雨季日均太阳总辐射变化关联度最强,而日平均气温则与三亚旱季日均总辐射变化关联度最强。     

青藏高原年楚河流域径流变化特征分析

基于青藏高原河流年楚河1961-2000年天然径流量资料,选用Mann-Kendal分析方法和小波分析等方法对年楚河径流变化特征进行研究。结果表明：年楚河流域径流量年际变化相对平稳,年内分配极不均衡。丰水季节与枯水季节径流量相差悬殊,6-9月径流量占全年65%,最大月径流量占全年百分比达24.56%;在1961-2000年中,年楚河径流量呈现显著增加趋势,在1985年左右径流量发生突变性增加;日喀则和江孜两站5-8年左右时间尺度的周期震荡最显著,其次10-15年左右时间尺度的周期震荡也较为显著,两站径流量变化的主周期分别为5年和7年,次周期分别为13和12年。年楚河流域气温升高引起冰川融水增加可能是年楚河径流量增加的主要原因。     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。