淮河流域主汛期降水演变规律研究

基于淮河流域1953～2007年主汛期(6～8月)的降水量资料,分析了流域内淮河水系和沂沭泗水系主汛期降水量的趋势性、突变性和周期性变化规律。结果表明,两水系6～8月的总降雨均呈减少趋势,但淮河水系6月呈增加趋势,沂沭泗水系6、8月无显著变化;两水系主汛期的降水过程并非是一个完全独立的随机过程,除淮河水系7月表现为负持续性外,两水系其他各月均表现为正持续性;淮河水系6月、沂沭泗水系7月降水量发生显著性突变,但两者的突变性质相反,突变后淮河水系6月的降水量增加了24%,而沂沭泗水系7月降水量减少了19%;淮河水系和沂沭泗水系主汛期均具有8年的主周期,淮河水系主汛期各月的丰枯交替频率较沂沭泗水系高,但淮河水系各月的周期性变化与整个汛期周期性变化规律的一致性较差,而沂沭泗水系较好。     

近58年大汶河流域降水量演变特征分析

为进一步系统识别气候变化背景下大汶河流域降水量演变特征,基于大汶河流域32个雨量站1956~2013年逐日降水资料,分析了大汶河流域降水量年内分配与年际变化特征及趋势性、随机性、突变性、周期性的变化规律。结果表明,大汶河流域降水量年内分配不均,连续最大四个月均出现在6~9月,所占比例超过70%;年际变化较大,各分区多年平均降水量极值比分布在3.71~5.26之间;降水量呈现不显著下降趋势;降水序列并非完全独立,表现为正持续性;降水量在1964年发生不显著突变,降水量变化周期以14年为主。     

长江中下游长时间降水序列及其与PDO的关系

为分析长江中下游长时间降水序列与太平洋年代际振荡(PDO)的关系,基于九江海关测候所1885~1937年降水实测记录,结合建国后九江站降水记录,重建了长时间的长江中下游地区九江站的年均降水序列。利用南昌站、吉安站与九江站现代降水数据构建一元回归模型,插补缺测的1938~1950年数据,恢复了九江站近132年的降水序列。分析表明,九江站年平均降水量为1 435.4 mm,其中1898年降水量最小,为764.8mm;1954年降水量最大,为2 165.7mm。线性倾向估计结果表明,近132年来九江站降水量具有不显著的增加趋势,速率为32.5mm/100a。累积距平结果表明,降水的变化呈现出以30年为一个周期,先减少后增加的变动过程。降水在1885、1920、1955、1975、2000年达到所在周期的顶点。目前正处在第6个顶点的前期,未来一段时间降水量将呈上升趋势。综合功率谱分析和多窗谱分析结果,九江站降水量在高频振荡方面主要有5、2~4年周期,低频振荡方面主要有35、21~22、11~16年周期。小波变换表明,在年代际尺度上降水与PDO之间呈现出比较复杂的关系。1885~1900年降水变化落后于PDO约1/4个周期;1900~1980年,降水与PDO呈反相位相关;1980年以来,PDO落后于降水约1/4个周期。小波交叉谱分析表明,在8~16年尺度范围内降水与PDO的交叉谱值最高,且通过了95%置信度检验。研究成果可为长江中下游地区降水变化及防汛抗旱、水利工程建设、水资源合理利用提供依据。     

1951～2013年南京市降水变化特征研究

南京市气候变化较敏感,受亚热带季风气候影响,近年来短历时强降雨等极端天气增多,研究南京市降水变化特征对水资源规划管理有重要意义。基于南京站1951~2013年逐日降水资料,分别采用5年滑动平均法、线性倾向估计法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法和R/S分析法,分析了南京市降水量年际、年内四季变化特征。结果表明:南京市年降水量呈增加趋势,存在2、7、9、17年4个主周期,未来年降水量将呈减小趋势;春季降水量呈减小趋势,存在4、6、16年3个主周期,未来春季降水量将继续减少;夏季降水量呈显著增加趋势,存在4、9、18年3个主周期,未来夏季降水量将继续增加;秋季降水量呈减小趋势,存在3~5、8、12~13、21年4个主周期,未来秋季降水量将继续减少;冬季降水量呈增加趋势,存在5、12~13、18~19年3个主周期,未来冬季降水量将继续增加。     

吉林省近60年降水量时空演化特征分析

为准确分析吉林省1951~2011年近60年年降水量时空演化特征,基于8个雨量站年降水量数据,采用一元线性回归分析法、预置白Mann-Kendall法(PW-MK法)进行趋势特征分析,结合预置白Mann-Kendall法和滑动t检验法进行突变特征检测,并采用Morlet小波进行周期特征识别。结果表明,1951~2011年吉林省各站年降水量均呈减少趋势,年降水量多年平均值在三大地貌单元上自西向东呈增加趋势,其与雨量站高程存在较强的正相关关系,且年降水量自东向西减少趋势越来越显著,其中西部和中部呈显著性减少趋势,东部呈不显著减少趋势;吉林省西部和中部降水突变年份在1998年前后,东部突变年份在1975年前后;吉林省各站均存在5、10年左右的主周期,其中,西部和中部还存在15、20年左右的主周期,东部还存在15、28年左右的主周期。     

近50年来沭河流域天然径流演变特征分析

掌握沭河流域天然径流的演变特征是合理开发利用流域水资源的前提,基于沭河流域主要控制站——大官庄站1958~2000年的天然径流资料,采用差积曲线、趋势系数、基尼系数和Mann-Kendall法,并选取逐年累计均值、距平百分比、绝对变幅、绝对变化率等特征指标,分析了天然径流年际变化的丰枯性、阶段性、趋势性和年内分配的不均匀性、年内变化的趋势性。结果表明,大官庄站出现枯水年和丰水年的概率最大,出现平水年的概率最小;径流年际变化经历了3个丰水段、1个平水段和3个枯水段;年、汛期、非汛期及各月径流量均呈减少趋势,仅7月径流量减少趋势显著;20世纪70年代径流年内分配最不均匀,1980年代最均匀;1987年径流年内分配最不均匀,1974年最均匀;基尼系数、绝对变幅、绝对变化率呈减少趋势,但均不显著。     

陆浑灌区主要气象因素与作物需水量的演变特征分析

针对陆浑灌区极端天气频发的问题,利用陆浑灌区1951~2013年逐日气象资料,采用小波分析对灌区降水量、平均气温及作物需水量(ET0)进行一般趋势分析及多时间尺度周期分析,运用Mann-Kendall法对各气象要素进行突变检验。结果表明,陆浑灌区的年降水量呈下降趋势,其中秋季降水减少对灌区年降水量下降贡献最大;气温、ET0呈上升趋势,春季气温上升对灌区气温升高贡献最大,夏季ET0的增加对灌区ET0增加贡献最大;陆浑灌区气温突变点在1998年,ET0的突变点在1974、2012年,灌区降水量年际变化不稳定使得突变点较多,分别在1958、1981、1986年;气温与ET0的波动主周期高度一致,均为7、17、30年,说明气温对灌区ET0的贡献相对较大。     

洛阳市降水量时空变化特征分析

基于洛阳市11个代表站1956~2013年日降水量数据,运用滑动平均法、Pettitt检验、小波分析对年降水量进行趋势分析、突变检验和周期分析,研究了洛阳市时间变化特征和空间分布规律。结果表明,近58年洛阳市年平均降水量为670.60mm,降水偏少且集中在夏季;年降水量倾向率为-13.733mm/10a,且呈明显减少趋势;年平均降水量存在15年的主周期,在1985年发生突变;洛阳地区降水量大体呈现出西多东少、南多北少的分布规律,东北部降水量少且减少速率快;洛阳市降水量减少,时空分布极不平衡将成为经济发展的制约性因素。     

清涧河流域水沙变化规律及影响因素分析

为系统了解清涧河流域水沙变化规律及影响因素,基于清涧河流域出口控制站延川站1954~2011年径流量与输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、累积曲线法和距平法等,分析了清涧河流域近58年来的水沙特征、水沙关系和水沙趋势及突变情况。结果表明,2001年以来,径流量和输沙量分别较1970年以前减少了35.5%和66.7%;径流量呈明显下降趋势,输沙量呈显著下降趋势,且在下降过程中均存在显著突变,突变分别发生在2004、1982年;流域水沙减少主要受降水量减少、水土保持措施和水库拦沙等因素影响。     

塔里木盆地西缘山地降水量变化特征研究

基于塔里木盆地西缘山地1960~2015降水量数据,采用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、线性趋势分析、多项式拟合、移动平均、Morlet小波函数和滑动t检验(MTT)等方法分析了其降水变化趋势、变化过程、变化周期和突变情况。结果表明,塔里木盆地西缘山地以夏秋降水为主,年降水量和四季降水量在波动中整体呈上升趋势,其中年降水量、夏秋季节降水量递增速率快、趋势显著,这些变化将加大防洪压力,必须引起重视;年降水量、四季降水量存在准4、8、12、28年周期波动,但模方系数变化较大,表明年降水量和不同季节降水量波动周期的主控因素不同,不同时段降水量波动周期的主控因素也不同;年、春季、夏季、秋季和冬季降水突变点分别为1985、1977、1986、1997、2000年,突变前后降水量平均值变化明显。研究结果对于防洪防汛、水资源合理利用及山区或河流上游修建水库设计具有一定借鉴价值。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

东江流域降水时空变化及其与ENSO事件的响应关系

为了解东江流域降水的时空变化特征,揭示气候变化对流域降水变化的驱动关系,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验、直线回归滑动平均、交叉小波等方法分析了东江流域1959~2018年降水时空特征,并揭示其与ENSO事件的响应关系。结果表明,东江流域近60年来降水以-4.29mm/10a的幅度缓慢减少,年内分布不均,属夏季降水最多,占年降水总量44%;各季节降水变化不一,春、秋两季在缓慢减少,夏、冬两季则在缓慢增加。汛期降水占年总量79%,以-10.6mm/10a的幅度减少;非汛期降水以6.1mm/10a幅度增加。空间上降水地域差异性明显,汛期降水与年际降水呈现由中游向上游、下游逐渐递减的分布;非汛期降水则呈现由上游向下游递减的带状分布;降水与ENSO事件响应关系显著,主要表现在1970年代2~4年周期与1990年代后期3~6年周期尺度上,表明气候变化是目前降水变化的主要驱动因子。     

海河流域极端降水时空变化规律及其与大气环流的关系

为了解海河流域极端降水时空变化规律,基于海河流域40个气象站1960～2016年逐日降水资料,采用线性回归、M-K趋势检验法、Pearson相关性分析法,分析了海河流域近57年来10个极端降水指数的时空变化及其与大气环流的相关性。结果表明,除了持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外,大多数极端降水指数多年平均值在空间上呈自东南向西北减少的分布规律,CDD呈现自北向南减少的规律,CWD呈现自东南向西北增加的规律;在时间变化上,所有极端降水指数均呈下降趋势,只有最大一日降水量(RX1day)的下降趋势显著;在空间变化上,除中雨日数(R10mm)和降水强度(SDII)呈上升趋势的站点与呈下降趋势的站点个数相同外,多数站点各极端降水指数呈下降趋势;除CDD与其他极端降水指数相关性较弱外,各极端降水指数的变化具有较好的一致性;除CWD外,极端降水指数与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)现象关系密切,而AO(北极涛动)和NAO(北大西洋涛动)是CWD变化的重要因素。研究成果对于海河流域水灾害防治及水资源配置有重要意义。     

汾河上游水文干旱与气象干旱的关系

为分析汾河上游水文干旱与气象干旱的关系,基于汾河上游4个气象站1956~2000年月降水量、月平均气温资料建立流域标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),并根据4个水文站同期月径流资料建立各水文站标准化径流指数(SRI);对1、3、6、12个月4个时间尺度的指数进行趋势分析,然后分析各水文站4个时间尺度的SRI与流域SPI、SPEI的相关性,最后采用时移互相关分析、回归分析研究水文干旱对气象干旱的滞后性。结果表明,汾河上游呈干旱化趋势;各站水文干旱与气象干旱间的相关系数随时间尺度的增加而增加,都通过了显著性检验;相同时间尺度下,4个水文站水文干旱与气象干旱相关程度差异较弱;SRI与SPEI的相关程度较SRI与SPI更为紧密;12个月时间尺度下,汾河水库、寨上、兰村SRI表征的水文干旱滞后于以SPEI表征的气象干旱约1个月。     

近50年淮河流域年降水量变化分析

为了解淮河流域年降水规律,利用淮河流域28个气象台站1958~2007年逐日降水资料,采用线性倾向估计、最大熵谱、小波分析、Mann Kendall突变检验、经验正交函数（EOF）分解、集对分析（SPA）等方法分析了淮河流域年降水事件特征及变化规律。检验结果表明,淮河流域面雨量及大部分台站降水量线性倾向率为正,沿海地区台站降水量线性倾向率为负;最大熵谱谱密度有两个峰值分别对应周期为2.5、7.1年;流域降水量经历过一次减少和一次增加的突变,但未达到显著性水平;南北反向变化的模态比较显著,降水分布具有很强的地域特色;淮河流域年降水量呈增加趋势,存在2~3年主周期震荡和7年左右的次周期,突变性不显著,降水量具有南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特点。     

大渡河流域近51年降水径流特征分析

为给大渡河流域水资源科学开发利用提供参考依据,根据大渡河流域1960～2010年流域的降水和径流资料,采用线性倾向估计法、Morlet小波变换、肯德尔秩次相关法和双累积曲线等方法,分析了年降水、年径流和年降水—年径流关系。结果表明,流域年降水量呈增加趋势但不明显;流域年降水存在准4～7、8～13、23～27年的振荡周期,未来10年将处于多雨期;年径流与年降水变化趋势一致,年径流变化主要受降雨影响。     

怒江中上游流域降水趋势和周期变化分析

基于怒江贡山水文站以上流域1958～2008年降水资料,运用M-K检验法及Morlet小波函数方法,分别对该流域的年降水和四季降水序列进行了趋势和周期分析,揭示了该流域各降水系列均有增加的趋势,其中年降水系列和春季、冬季降水系列增加趋势明显,并确定了各降水系列的震荡主周期。由此预测未来3～5年内怒江中上游流域年降水和夏季、秋季降水处于偏枯期,春季、冬季降水处于偏丰期。     

基于降水-流量关联与水力模型的暴雨洪涝灾害预警

为提高暴雨洪涝灾害预警工作的普适性与时效性,收集松花江流域2011～2015年逐日降水、流量和水位数据,结合前期影响雨量,构建了研究流域三种降雨情景下的降水-流量关系模型;并基于水动力演进法,得到流量-水位关系模型。在此基础上,分析松花江流域暴雨洪涝灾害危险性的空间变化,并结合影像实例对所提方法进行验证。结果表明,松花江流域降水-流量的平均相关系数为0.72,流量-水位关系模型的平均绝对误差为0.78m,模拟效果总体良好;随重现期的变化,河道危险等级有低等级向高等级转变趋势,河道断面评估预警的准确性为71.15%。研究实现了对暴雨洪涝灾害的危险程度的量化分析和快速预警评估。     

北部湾经济区入海河流径流变化分析

以南流江、钦江、防城河为例,分析了北部湾经济区1956～2000年入海河流径流量年际变化特征,采用线性趋势线法、滑动平均法、Kendall秩次相关法分析了3条河流年际径流变化趋势.结果表明,南流江入海径流年际变化最剧烈,3条河流丰、枯年份径流基本持平且历时较短,南流江入海年径流量呈减少趋势,钦江和防城河入海年径流量呈增加趋势,但趋势均不显著.     

澄碧河流域极端降水变化分析

根据广西岩溶区澄碧河流域1963～2014年逐日降水资料,结合百分位计算法定义极端降水阈值,在此基础上,采用线性趋势、Mann-Kendall、Morlet小波分析及Pearson相关系数等方法分析了极端降水指数演变规律及其与年径流的关系。结果表明,极端降水量、极端降水日数和极端降水比率呈上升趋势,10年上升率分别为2.3mm、0.034d、0.7%,极端降水强度呈下降趋势,下降率为-0.02mm/(d·10a),经Mann-Kendall趋势检验,上升和下降趋势均不显著;经过多种突变检验法综合诊断,极端降水量和极端降水强度的突变年份为2009年,极端降水日数和极端降水比率的突变年份为1976年;各极端降水指数周期演变特征基本一致,第一、二主周期分别为28、15年,且丰枯交替明显;极端降水量与年径流的相关性最强,极端降水强度与年径流的相关性最弱。