金沟河流域水文气象要素关系变异诊断

为了研究全球气候变化背景下金沟河流域水文、气象要素变化特征,选取内陆干旱区金沟河流域八家户水文站1964-2016年实测年径流资料和同步实测气象(气温、降水)资料,在采用累积距平法、R/S分析法、M-K趋势检验法分析水文气象要素序列演变规律的基础上,运用Pearson相关系数法分析径流与气温、降水间的相关性,将偏相关系数法与数据滑动窗口技术相结合,分析径流与气象要素(气温、降水)间的相互关系及变异特征,最后采用双累积曲线法对变异点进行验证。结果表明:金沟河流域1964-2016年年径流量以极其微弱的趋势波动增加,增加趋势不显著(0 U=1. 0 Uα/2=1. 96),并且未来一段时间内年径流量将继续保持上升趋势(H=0. 680. 5);同时段气温具有极显著的增加趋势(U=4. 33 Uα/2=2. 56 0),未来气温将呈现出明显的持续增加趋势(H=0. 78 0. 5);同时段降水具有显著的增加趋势(U=2. 13 Uα/2=1. 96 0),未来降水将持续增加(H=0. 54 0. 5);相关性分析表明,气温是影响金沟河流域径流的主要气象因子;滑动偏相关系数法分析表明,径流-气温联合序列变异点为1985年,采用双累积曲线法进行验证,结果与其一致。     

鄱阳湖流域气候变化及其对入湖径流量的影响

为分析鄱阳湖流域气候变化特征及评估其对流域径流的影响,研究利用1961-2010年间鄱阳湖流域29个气象站和入湖"五河"水文控制站观测数据,分析该时段内流域气候和径流量变化趋势,建立统计模型分析其对流域径流量的影响。研究结果表明:鄱阳湖流域年气温呈显著性(99%置信度检验)波动上升趋势,流域降水总体呈略上升趋势,降水天数呈下降趋势。受气候变化的影响,鄱阳湖流域径流量呈上升趋势。统计模型计算结果表明,径流量与降雨变化呈非线性关系,径流量对降雨变化有着较强的敏感性,相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,表明降水变化对径流量有着不同程度和方向的影响作用。气温对径流的影响呈线性,但其影响不明显。未来气候变化情景下,2050年前鄱阳湖流域在高排放A2和RCP8.5情景下呈现明显增长趋势,但其径流量低于其他排放情景。     

基于DFA的桑干河水文气象因子的趋势分析

研究区域的气象因子(气温、降水和蒸发)及径流的长期演变特性,对于水文水资源系统的预报、模拟具有十分重要的作用。采用非趋势波动(DFA)分析法,对桑干河近55年(1955年-2010年)的气象因子的变化及石匣里水文站1955年-1990年的径流量的变化进行了分析,计算得到气温、蒸发、降水和径流的标度指数的数值分别为0.523 9、0.696 8、0.723 7、1.201 1,其中气温、降水和蒸发的标度指数居于0.5～1之间,而径流的标度指数大于1,分析结果表明,未来该流域的气温将呈升高的趋势,而蒸发和降水呈逐渐减少的趋势,降水的减少将更为显著,径流未来的变化趋势不能用DFA法来识别,有待于进一步的研究。     

雅砻江流域气候变化对径流的影响分析

选取雅砻江流域1960～2004年降水、气温及径流资料,采用随机过程分析方法,探讨其变化趋势、突变点以及周期性,进而分析降水和气温对径流变化的影响。结果表明,雅砻江流域降水分布地区差异较大,年内分配严重不均匀,但年际变化较小。年降水在1960～2004年呈不显著的上升趋势,相比之下,春季降水上升趋势显著。年降水突变主要发生在1997年,但夏季降水在1966年也表现出显著性突变。降水存在3 a、5 a、11 a、19 a的年际周期变化,其中,8～15 a降水的周期振荡最显著。     

长江上游径流对气象要素变化的敏感性分析

选取长江上游8个主要水文站(直门达、石鼓、屏山、高场、北碚、寸滩、武隆、宜昌)控制流域作为子流域,利用其1979—2015年径流及气象数据,采用机器学习方法计算径流对降水与气温变化的敏感性,并与多元线性回归法和Budyko框架法进行对比,分析降水与气温变化对径流变化的贡献。结果表明：1979—2015年8个子流域径流与降水变化趋势整体不显著(p=0.01),气温呈显著上升趋势(p<0.01);径流对降水、气温的敏感性系数均值范围分别为0.37～0.76 mm/mm、-4.77～-33.53 mm/℃;径流对降水、气温的敏感性系数随着干旱指数的增大而减小;在干旱指数大的子流域降水变化对径流变化的影响更大,在干旱指数小的子流域气温变化对径流变化的影响更大。     

祁连山区气候变化对黑河出山径流的影响

以黑河上游流域为研究区,依据祁连山区4个气象站的逐月实测气象资料及莺落峡水文站逐月径流资料,采用Penman-Monteith方法计算了潜在蒸散发量,采用线性回归以及Mann-Kendall趋势检验等方法研究了降水、潜在蒸散发、气温及径流的年、季变化趋势,运用弹性系数法分析了降水、气温和潜在蒸散发变化对黑河出山径流的影响。结果表明:(1)黑河流域气候水文要素的总体年际变化为年降水量和气温均呈显著升高趋势,潜在蒸散发量呈不显著增加趋势,出山口莺落峡水文站径流量呈显著增大趋势;(2)祁连山区降水量、气温和潜在蒸散发量是影响黑河流域出山径流量的主要气象因子,径流与降水在年和季节尺度上都存在显著相关关系,其中祁连山区秋季降水量与莺落峡站径流量的相关性最为显著,春季气温与径流量呈正相关,气温升高促进了冰雪消融,进而增大径流量,潜在蒸散发量特别是夏季蒸散发量增大对降水量增大造成的年径流增大起到了一定的削弱作用;(3)祁连山区降水量增加1%将使莺落峡站径流量增加约0.74%,祁连山区气温升高1%将使莺落峡站径流量增大约0.16%,祁连山区潜在蒸散发量增加1%将导致莺落峡站径流量减少约1.75%。     

基于HBV的黑河流域径流对气候变化的响应

黑河流域是我国西北干旱区内陆河研究的代表性流域,研究未来气候变化对黑河流域山区径流的定量影响,对干旱区水资源规划设计、开发利用和保护管理具有重要意义。采用HBV-light模型,首先根据实测径流数据验证了该模型在黑河流域上游的适用性,然后拟定25种气候变化情景模式,模拟气温与降水变化对径流的定量影响。结果表明:(1)当气温保持不变时,降水增加会造成年径流增加;而当降水维持不变时,气温升高将导致年径流减少。(2)关于径流年内分布,气温变化与6~9月份的径流呈负相关关系,而与4月份的径流呈显著正相关关系;降水变化与径流呈明显的正相关关系;年径流与年内分配均表现为对于降水变化的敏感性高于气温变化。(3)未来气候变化有助于缓解黑河流域水资源短缺的现状。     

云南杞麓湖流域降水蒸发特征及变化趋势分析

统计分析了杞麓湖流域1980年以来的降水蒸发变化特征和干旱指数,采用线性回归法和Kendall秩次相关法对杞麓湖流域降水和蒸发变化趋势进行了分析和检验,并用Hurst指数对流域降水蒸发未来变化趋势作了预测。结果表明:①杞麓湖流域多年平均降水量899.0 mm,多年平均蒸发量1 239.3 mm;流域总体属于半湿润地区。②年降水量系列呈不显著增加趋势,未来将保持增加趋势但持续性较弱;年蒸发量系列呈显著增加趋势,未来也将保持增加趋势且持续性较强。③流域降水和蒸发的未来变化趋势不利于杞麓湖的保护。     

沙河流域气候变化趋势突变分析

基于Mann-Kendall检验和R/S-Hurst指数法,对沙河流域52年的风、温、湿、压、降水等主要气象水文数据的时间序列进行趋势分析和突变点检验,结果显示:沙河流域年平均气温呈现出显著的上升趋势,年平均相对湿度和年平均风速的时间序列呈现显著的下降趋势,气压的时间序列变化规律不明显;气温在1993年前后该序列出现了突变上升,降雨则在1998年出现突变;未来沙河流域年平均气温仍将持续升高,具有持续性较强的上升趋势,降雨则表现出微弱的变化趋势。     

台兰河流域水文气象要素变化特征分析

根据台兰水文站1957-2010年降水、气温、径流资料,应用多种数理统计法对各水文气象要素的变化趋势进行分析。研究表明：降水量年际变幅增大,但多年平均值基本稳定,总体呈上升趋势;气温以1980年为分界,以前呈显著降低趋势以后有着显著上升趋势,总体气温呈明显的上升趋势;径流表现出较明显的增多趋势,初步判断得出在春季气温是影响径流变化的主导因素,而在夏秋冬季降水与气温共同影响着径流组成。     

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。     

和田河流域冰川径流对气候变化响应的模拟分析

为模拟和田河流域上游冰川径流,构建了嵌入冰川模块的SWAT模型,并基于实测径流数据及冰川编目数据对模型进行校正与验证,定量分析了和田河流域上游冰川径流的变化趋势及其对出山径流的贡献和对气候变化的响应规律。结果表明:1967—2017年玉龙喀什河流域多年平均冰川径流量为11.02亿m³,冰川径流对出山径流的贡献率为48.7％,喀拉喀什河流域多年平均冰川径流量为9.51亿m³,冰川径流贡献率为45.5％;在0.01显著性水平下,玉龙喀什河流域气温与降水量均呈显著上升趋势,喀拉喀什河流域气温呈显著上升趋势,降水量呈不显著上升趋势;气候变化背景下,两条支流由于地理位置、冰川特征等的不同,导致两条支流的径流响应呈现较大差异,玉龙喀什河流域冰川径流量呈显著增加趋势,而冰川径流对出山径流的贡献率呈显著下降趋势,喀拉喀什河流域冰川径流量与冰川径流贡献率均呈不显著增加趋势。     

大渡河流域年径流变化特征及其归因分析

根据1951—2012年大渡河流域内气象站年降水量、年平均气温和铜街子站年径流量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验法识别年径流量变化趋势,基于小波分析法检验其周期成分,采用有序聚类法、累积距平法及Pettitt法诊断年径流量突变点,利用累积量斜率变化率比较法揭示气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。研究结果表明:1951—2012年大渡河流域年径流量整体呈不显著的减少趋势,其中,1951—1968和1988—2012年期间呈不显著的减少趋势,1969—1987年期间呈不显著的增加趋势;年径流量存在7年、11年、17年和28年的周期成分;流域年径流量在1968年和1987年发生突变;以1951—1968年为基准期,1969—1987年期间气候变化和人类活动对大渡河流域径流量减少的贡献率分别为36.22%和63.78%;在1988—2012年期间的贡献率分别为33.68%和66.32%;人类活动是大渡河流域年径流量变化减小的主导因素,气候变化是次要因素。     

怒江上游流域降雪识别及其演变趋势和原因分析

降水的相态变化直接影响地表能量和水循环过程,有效的识别降水中的降雪量,并量化气候变化对降雪变化趋势的影响,对于提高融雪径流模拟、支撑变化环境下高寒地区水资源管理具有重要意义。本文根据怒江上游流域1979年以前6个气象站点的降雪比例和日平均气温的统计关系,采用指数方程形式的双温度阈值方法对1979年以前有记录的降雪量进行了识别和验证。在此基础上,对1980—2016年各气象站点降雪量进行估计和趋势分析,并量化识别了气温和降水变化对其降雪量变化的影响。结果表明:(1)降雪识别指数方程能够在年和月尺度上较好估计各气象站点降雪量,其相关系数均在0.86以上,相对误差均在5%以内。(2)1979年以后,各气象站点气温均呈显著增加趋势,整体上年降水量和年降雪量分别呈增加和减少趋势,但趋势并不显著。(3)气象站点气温升高具有减少降雪量的作用,且作用强度均从流域东南向西北逐渐增强。气候变化背景下,低温条件下降水概率增加对流域降雪量的增加具有显著促进作用,但1979年以后气温的显著增加对降雪量的影响占据主导作用,使得流域降雪量整体呈减少趋势。     

近55年珠江上游流域降水演变规律

采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势检验及小波分析等方法,对珠江上游流域1954年-2008年降水序列进行研究分析。结果表明:近55年来,珠江上游流域年降水量总体呈不显著增加趋势;各季节降水均呈现无显著变化趋势;除1月降水增加显著外,其余各月均无明显趋势变化。流域各站点的年、季节降水趋势基本上也无显著变化。除年降水量在1963年发生了显著突变外,季节和大部分月降水均无显著突变发生。年和季节降水量的相位变化时间尺度大体一致,均存在多年尺度的变化特征。     

近50a来讨赖河流域气候变化分析

根据祁连、肃南、酒泉和金塔四站的气象资料,采用Mann-Kendall法和小波分析法研究了讨赖河流域近50 a来的气候变化特征,并用相关分析法分析了气候变化对径流量的影响。结果表明:20世纪60年代中期以前流域气温总体呈下降趋势,60年代中期后气温波动升高,80年代中期以来气温升高幅度加大;流域内年降水量近50 a来呈平、枯、丰交替状态,总体上微弱增加;11、18 a分别为山区、平原代表站气温变化的主周期;山区降水量变化的主周期为11 a,平原区降水量变化的主周期则为21 a;径流量与降水量呈正相关关系,与气温呈微弱的负相关关系。     

气候变化条件下洪泽湖以上流域水资源演变趋势

基于IPCC对全球和中国的气候变化趋势,利用1990—2011年气象资料,采用增量情景设置方法,分析气候变化情景下洪泽湖以上流域水资源的演变趋势。结果表明:该流域水资源量对降雨变化有较强的敏感性,实际蒸散发对温度变化的敏感性较强。与基准期相比,在气温同等条件、降水增加情景下,流域水资源量呈增加趋势;在降水同等条件、气温升高情景下,流域的实际蒸发会增加,导致水资源量呈减少的趋势。径流年内分配受降水变化影响较大;随着降水增加,径流年内分配更集中,加大年内径流分配差异,可能加大流域湖泊调蓄压力。     

新疆叶尔羌河流域径流规律分析

针对叶尔羌河流域2个主要水文站51 a天然实测径流资料,分析了径流统计特征,采用极大熵法分析了径流系列的周期性,利用Kendall检验法以及R/S分析法分析了径流趋势以及径流趋势的持续性。结果表明:①叶尔羌河、提孜那甫河的径流变差系数分别为0.16、0.19;②叶尔羌河天然径流序列具有稳定的3 a和6 a变化周期,提孜那甫河具有稳定的6 a变化周期;③叶尔羌河径流序列具有不显著递增趋势,提孜那甫河具有显著的递增趋势;④叶尔羌河径流未来将呈微弱减小的趋势,提孜那甫河径流在未来将继续保持增长趋势。     

南水北调西线工程引水区气候变化趋势分析

以南水北调西线工程引水区及邻近地区共13个气象站近60年的降雨、温度、日照时数、平均风速、平均湿度、平均水汽压资料为基础,分别运用Mann-Kendal法、Hurst系数法和小波方法对气象系列进行趋势、持续性和周期性分析。结果表明:各气象站温度年序列均呈显著上升趋势,而四季中的冬季上升尤为明显;降雨年序列92%的站点呈不明显上升趋势,但在春季上升显著;日照年序列64%的站点呈下降趋势。在空间分布上,气候因子趋势显著的站点多集中在河源段。各气象因子的Hurst系数均大于0.5,说明系列正持续性效应明显,未来变化趋势与过去基本一致。此外,各气象因子序列具有较明显的6¹8年震荡周期。     

清流河流域水文气象要素历史演变特征

利用清流河流域1961-2012年的降水、气温、蒸发和径流量资料,采用数理统计方法系统诊断了不同尺度水文气象要素的历史演变特征。结果表明,近50年,清流河流域夏季气温呈非显著升高趋势,年与其它季节气温呈显著性升高趋势,在2007年之后,年和季节气温均存在下降的态势。年降水量和夏、冬季降水量呈增加趋势,春、秋季节降水量呈非显著性减少趋势。年水面蒸发量和除春季之外的季节水面蒸发量呈减少趋势,在清流河流域蒸发悖论现象突出。径流量的演变趋势与降水的演变特征总体一致,年和季节径流量均呈增加趋势,其中冬季径流量增加趋势显著;年和季节降水径流量之间的相关系数均在0.65以上,降水是径流量变化的主要驱动要素,因此,未来气候变化特别是降水变化对水资源的影响应引起足够的重视。