渭干河流域径流变化特征分析

根据渭干河流域5个代表水文站的观测资料,分析了渭干河流域的气温、降水、径流、洪水的变化特征.结果显示:近20年来年平均气温总体呈显著的线性增加趋势,山区秋季升温最显著,平原区冬季升温最显著;山区与平原区均以夏季降水的线性增势最为显著;平原区各站年径流量均呈显著线性增加趋势,而山区各站则增减不一;流域内各河流发生洪水灾害的频次有逐年增加的趋势.     

近年来长江流域植被指数变化规律及气候因素影响研究

基于2000-2011年长江流域MODIS数据以及流域内204个气象站点的气温和降水资料,以像元作为计算单元,运用空间插值、相关分析等方法,以长江流域及其阶梯分区为研究对象分析对应植被NDVI、降水和气温的年际动态及相关性,探究流域植被指数变化的主要影响因素。结果表明：（1）近年来长江流域植被NDVI时空变化规律显著。时间上,NDVI平均值的变化大小：第2阶梯>第3阶梯>长江流域>第1阶梯。空间上,长江流域植被NDVI阶梯分区差异性显著。（2）长江流域及其各阶梯内的降水与气温存在较强的时空可变性。（3）长江流域植被NDVI变化与降水量呈负相关,与气温呈显著正相关。不同阶梯内,植被NDVI变化与降水基本上保持负相关,而与气温均呈现出显著的正相关。近年来长江流域陆生生态系统植被覆盖整体保持平稳态势;温度是该流域植被生长更为重要的制约因子。     

陕西省NDVI时空变化及其对气候和人类活动的响应

利用2001—2020年MODIS NDVI数据，结合降水、气温等资料，采用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数、Pearson相关分析以及多元回归残差分析等方法，研究陕西省近20 a归一化植被指数NDVI的时空变化特征及未来变化趋势，探讨省内气候因素及人类活动对NDVI变化的影响以及NDVI对降水和气温响应的时滞效应。研究结果表明：(1)2001—2020年陕西省NDVI整体呈上升趋势，增长速率为0.004 7/a,NDVI在不同生态区有所差异，空间异质性明显；(2)陕西省NDVI变化的反持续性强于持续性，未来NDVI变化趋势以反持续改善(退化)为主；(3)陕西省降水和气温对NDVI变化均产生了正向影响，且NDVI与气温的相关性强于降水；(4)陕西省NDVI对降水的响应不存在明显的时滞效应，对气温响应的滞后期以0～1个月为主；(5)陕西省大部分地区NDVI残差呈增大趋势，人类活动对植被覆盖变化起到了显著促进作用。     

气候变化对河川径流量的影响——以皇甫川流域为例

基于非参数检验方法 Mann-Kendall法,对黄河中游皇甫川流域的降水、平均气温和径流量的长期变化趋势和序列突变情况进行了检验,并运用水文敏感性分析和降水—径流相关关系分析两种方法探究了皇甫川流域径流锐减的原因。1985—2006年,皇甫川流域的气候暖旱化趋势显著。其中,年降水系列呈减少趋势,但减少趋势不显著;年平均气温呈明显的上升趋势,远远超过了α=0.05的显著性水平。年径流量也表现出显著的减少趋势,显著性水平α=0.1。径流突变性检验结果显示,在1998年前后皇甫川径流出现显著变化,天然时期(1985—1998年)和径流变化时期(1999—2006年)相比,年均径流量减少了60%。归因分析表明,气候变化因素对年均径流变化的贡献率为46%,说明气候变化是导致径流减少的重要因素。     

气候变化对雅鲁藏布江流域植被动态的影响机制

基于雅鲁藏布江流域1981—2015年长时间序列植被、降水、气温和干旱数据集,采用非参数统计方法Sen''s slope和Mann-Kendall趋势检验法识别了各要素时空变化特征,采用Pearson相关性分析和地统计学方法分析了植被覆盖对气候变化响应的时滞效应,探讨了气候变化对植被动态的影响机制。结果表明:归一化植被指数(NDVI)大体由上游至下游呈逐渐增大的空间分布特征,且中游部分地区植被有所改善,下游地区存在一定退化现象;流域上游主要受气温影响呈干旱化,中游和下游地区受降水影响趋于暖湿化;流域上游和中游地区NDVI与降水和干旱呈显著正相关关系,且主要在滞后1月时相关性最高,中游及下游东南部NDVI与气温呈显著负相关关系,滞后0～3月的区域均有分布。     

阿克苏河径流演变及其对气候变化的响应

气候变化深刻影响着径流变化过程,是造成我国西北干旱区水资源短缺和生态环境荒漠化等问题的重要原因。以阿克苏河流域上游水文站1961-2014年的月径流资料和气象网格数据为基础数据,通过线性回归法、Mann-Kendall非参数检验法和Pearson相关系数法,分析了阿克苏河流域径流演变规律并进一步探讨了径流对气候变化的响应。结果表明:近54年来,阿克苏河流域径流量呈现显著的上升趋势,且研究区内气候增暖增湿趋势明显;径流量和气候要素在时间上有良好的一致性,突变时间均发生在20世纪90年代,径流量的突变时间略滞后于气温和降水量;经相关统计检验分析,阿克苏河流域出山口径流量受到了气温和降水的双重影响,托什干河径流对气温更为敏感,而库玛拉克河则是降水对径流的影响占主导作用。     

雅鲁藏布江流域近18年来植被变化及其对气候变化的响应

基于MODIS(moderate resolution image spectroradiometer) NDVI(normalized difference vegetation index)数据、DEM数据、1∶100万中国植被类型图,运用Mann-Kendall趋势及突变点检验法对2001—2018年雅鲁藏布江流域不同海拔梯度和植被类型的NDVI进行提取,分别在时间和空间尺度上分析其年际变化并探究流域NDVI变化与植被类型和气候因子的相关性。结果表明:全流域尺度、不同海拔梯度和不同植被类型近18年的NDVI年际变化均呈增长趋势且在2013年之后呈现明显的增长趋势。在空间尺度上,80%的流域近18年来NDVI呈增长趋势,植被状况得到较好的改善;流域NDVI在海拔小于等于3 500 m时主要受针叶林和阔叶林的影响,大于3 500 m且小于等于5 000 m主要受灌丛、草原及草甸的影响,大于5 000 m受高山植被和草甸影响较大;流域植被的NDVI受降水和气温的影响较大,其中温度的影响略强于降水;气候变化对流域植被的影响具有滞后效应,在该条件下流域植被的NDVI与气候因子的相关系数由大到小为草原、草甸、灌丛、高山植被、针叶林、其他植被、阔叶林。若一种植被类型受气温的影响大于降水,其对气温变化的响应也会更为敏感;反之,若该植被类型受降水的影响大于气温,则会对降水变化的响应更为敏感。     

河北省永定河流域水文循环及时空分布规律

受人类活动和自然因素共同作用的影响,近几十年来,河北省永定河流域的水文循环过程产生了较为显著的变化。对1962年-2001年的降水-径流过程进行了分析,结果表明,降水量呈先增加后减少的趋势,而径流量却呈逐年递减的趋势。降水量与径流量均主要分布在汛期,冬季为分布最少时段。从空间分布上来说,流域降水量在空间上分布不均,总体呈现北部降雨量大于南部,东部降雨量大于西部的分布特征;径流量最主要分布在桑干河,其次是洋河,两者年径流量占流域年径流量的90%左右。流域水文循环过程改变原因除气候变化、水资源量短缺、时空分布不均等自然因素外,人类活动对水循环的影响也是重要原因。在对降水和径流进行时空分布及变化特征分析的基础上,对影响流域水文循环因素进行了分析,以期为流域制定水资源开发利用规划提供参考依据,使水资源在持续保护的基础上得到更高效利用。     

滹沱河流域植被覆盖时空演变及其与 SPEI 的相关关系

选择2001-2015年MODIS NDVI(250m)及14个气象站点气温、降水数据,通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),探究滹沱河流域近15年植被覆盖时空演变特征,分别从月、季节、年等尺度探究植被覆盖与SPEI的相关关系。结果显示:(1)近15年滹沱河流域归一化植被指数(NDVI)呈显著增加趋势,增速为0.024/(10a)。(2)植被恢复以明显改善为主,覆盖范围占整个流域面积的51.58%,主要分布于流域中、上游。(3)滹沱河流域SPEI总体上呈波动上升趋势,干旱程度有所降低,流域中游变湿趋势最显著。(4)6月、7月是干旱条件对植被覆盖影响最显著的月份,其中,6月气温对NDVI的影响大于降水,而7月降水对NDVI的影响大于气温;夏季干旱程度对植被覆盖度的影响最为明显;NDVI年际变化与SPEI具有显著正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响。     

秃尾河流域植被覆盖变化及其对径流的影响

黄土高原地区水土流失严重,生态环境脆弱。随着退耕还林还草政策的有序实施,区域植被覆盖率从90年代末开始显著提高,但河川径流也随之显著减少,对黄土高原区的水资源安全造成了重要影响。选取陕北秃尾河流域为研究对象,通过分析流域植被变化特征,检验径流序列趋势变化、变异特征以及其与降水、植被指数(NDVI)的相关关系,探讨了降水与植被覆盖变化对径流的影响,并使用基于Budyko假设的弹性系数法对不同时段的贡献率进行了定量分析,指出其影响径流缩减的物理机制。研究结果表明:(1)秃尾河流域植被覆盖格局总体为东南高、西北低,且近年来逐渐趋好,特别是2000年后流域植被覆盖率显著上升,到2013年年均NDVI值已达0.45,其变化主要表现为西北部未利用土地转化为草地和林地;(2)近年来秃尾河流域径流显著持续减少,且以1983和1997年为拐点呈三阶段变化,而降水、潜在蒸散发呈不显著减少,且潜在蒸发量和径流量的下降趋势将可能持续;(3)1984—1997年间流域降水驱动径流减少,两者呈现较强的正相关性,1997年后流域植被覆盖变化显著,表现为与径流的强烈负相关性,并成为引发径流显著减少的主因;(4)由Budyko方程计算得到的下垫面参数n与年NDVI值具有相同的变化趋势,验证了弹性系数法的适用性。定量分析结果表明1984—1997年间气候变化与覆被变化对径流变化呈异向影响,气候变化使径流减少而覆被变化使径流增多,且前者贡献率明显高于后者。之后,覆被改变对径流缩减的影响显著增强,贡献率高达75%以上。由物理解析可知,当前气候环境下植被覆被变化正在逐渐主导流域的径流变化,"地表变绿"可能对流域水安全造成潜在威胁。     

黄河流域1982—2015年不同气候区植被时空变化特征及其影响因素

研究不同气候区植被覆盖的时空变化及气候因子与植被生长的关系,对生态环境建设与治理具有重要意义。基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g数据集,运用均值法、Sen+Mann-Kendall趋势分析、偏相关系数、多元线性回归模型+残差法等方法,分析了黄河流域不同气候区生长季植被时空变化特征及气候因子与人类活动对植被变化的影响。结果表明:①1982—2015年黄河流域及不同气候区归一化植被指数(NDVI)年际变化呈缓慢上升趋势,干旱区变化波动平稳,半湿润区变化较明显。②34 a来各气候区大部分地区植被呈显著增加,半干旱区所占面积比例最大,不显著减少主要分布在半湿润区西南部及南部。③各气候区降水、气温、日照时数对NDVI表现出正影响,且日照影响最大;在半干旱区降水对NDVI影响最大,在半湿润区影响最小,在半湿润区气温对NDVI影响最大,在干旱区影响最小。④34 a来,人类活动对各气候区植被的积极影响明显大于消极影响。     

金沙江下段植被NDVI变化趋势及其归因

基于MODIS NDVI数据及标准气象站数据、退耕还林资料,辅以空间统计、叠置分析和趋势分析等方法,研究了金沙江下段植被NDVI时空变化特征及其影响因素,结果表明:从年内来看,金沙江下段植被NDVI变化呈单峰型,3月份为最低值0.55,而9月份为最高值0.75,年际上10年以来植被覆盖总体呈现出增长趋势,且这种增长存在显著的空间异质性;研究区植被覆盖较好,植被NDVI平均值为0.65,海拔3 850m以下植被覆盖随海拔上升而增加,超过3 850m后随海拔升高呈降低趋势;年内植被NDVI受降水量的影响较气温更为明显,对两者均有2个月的滞后期,而年际上植被NDVI则受气温变化的影响较降水量更为突出,且大规模的植被恢复工程对金沙江下段植被覆盖的增加有重要贡献。     

金沙江流域径流变化特征及成因

基于金沙江流域近 60?a 的降雨和径流资料,采用水量平衡法对天然径流量进行还原,利用 Mann-Kendall 法 及小波分析方法研究流域降雨量及天然径流量的变化趋势、周期及可能突变的年份,分析天然径流的变化原因, 构建天然径流量与降雨量及归一化植被指数的相关关系式。结果表明：金沙江流域降雨量和天然径流量总体呈 周期性变化,主周期均为 28?a,与此同时降雨量和径流量均呈增加趋势,降雨量每 10?a 相对增长幅度约 1.28%,天 然径流量每 10?a 相对增长幅度约 0.57%;造成两者相对变幅差异较大的原因源于流域植被覆盖面积的增加;考虑 降雨及植被的综合影响,建立的天然径流与两者共同作用下的方程相关系数为0.940,其关系式为R=0.017?7P 1.691/N ?0.923。 研究成果可为金沙江流域水电开发和综合治理提供决策参考。     

南四湖流域水循环要素的时空变化特征

选取南四湖流域鱼城、孙庄等8个监测站点,利用其1952-2015年的实测水文数据,采用Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波变换等分析方法,分析了流域降水、径流、蒸发等水循环要素变化时空特征,研究结果表明:(1)流域降水量呈现增加趋势,径流量和蒸发量呈减少趋势;各水循环要素的年际变化周期都有多种时间尺度相互嵌套,降水量和蒸发量的主周期为25a,径流量的主周期为31a;水循环要素的年内分配不均匀,降水量集中在6月-8月,径流量的峰值较降水量滞后1个月,蒸发量的最大值出现在6月份;(2)空间分布不均匀,表现为降水由东南向西北方向递减趋势,径流深的空间分布格局吻合于降水;湖东区域水循环要素的变化大于湖西区域;(3)流域水循环要素的时空变化特征受到气候变化和人类活动的共同影响。     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素，探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据，采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法，分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明:GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好，流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm，呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183~708 mm，空间差异显著，呈现从东南向西北方向递减的趋势，季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系，与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显，气温显著升高，NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。     

雅鲁藏布江流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应

基于雅鲁藏布江流域2000—2016年MODIS遥感产品,选取植被归一化指数NDVI研究近年来研究区植被覆盖变化情况,并结合流域内气象站实测数据,采用趋势分析法、Hurst指数法和偏相关系数法研究流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应关系。结果表明:近年来流域上游和下游地区植被覆盖以改善为主,中游地区则以恶化为主;流域低海拔地区为NDVI高值区,植被覆盖度随海拔升高呈先稳定后下降再稳定的趋势;流域NDVI与气温的偏相关系数大于降水,说明雅鲁藏布江流域整体上植被生长受气温影响要大于降水;流域Hurst指数空间差异性显著,均值为0.51,说明流域植被覆盖整体呈弱可持续性,其中拉萨河流域及雅鲁藏布江上游地区空间持续性较强,达到0.74。     

汾河流域径流减少因素的定量解析

分析汾河流域 1981—2015 年气候、植被和人类取用水的演变特征。结果表明,流域年降水和净辐射分别呈 不显著（p>0.05）增加和减少趋势,叶面积指数显著（p<0.05）增加,人为取用水量波动增加,实测年径流显著（p<0.05） 减少。基于分布式水文模型和因素去趋势方法定量解析降水、净辐射、温度、叶面积指数以及取用水对汾河年径 流减少的贡献。结果表明,取用水的增加是导致汾河径流减少的主要原因,其次为温度、叶面积指数和净辐射的 变化。在上述 4 个因素无趋势情景下,实测年平均径流将分别增加 27.4%、14.4%,13.7% 和 2.1%。降水增加缓解 了年径流的减少。在年降水无趋势的情景下,实测年平均径流将减少 5.3%。上述研究结果可为汾河流域的水资 源管理和规划提供参考。