基于降雪识别的1951—2020年京张地区降雪演变趋势分析

【目的】为研究京张地区极端气候变化规律和趋势，【方法】选取1951—2020年北京、张家口两市4个气象站的降水数据，通过参数化降雪识别的方法得到降雪数据，采用气候倾向、非参数M-K突变检验、相关分析等方法，研究降雪量、降雪天数的年际变化特点，【结果】结果表明：(1)大雪和极端大雪发生在初冬的概率最高，初春降雪天数最多，导致降雪量在11月和2—3月较大；(2)小雪降雪量减少导致城区站点降雪量呈减少趋势，大雪和极端降雪量的增加导致山区站点降雪呈增加趋势；(3)由于小雪降雪天数降低，京张地区的降雪天数呈减少趋势，其中城区变化趋势比山区更为明显；(4)降雪天数与降雪年内平均相对湿度、平均最高温度相关性较高，其中，城区站点的温度对降雪天数的影响高于湿度，在山区则相反。【结论】该研究可为京张地区冬季降水预测、冰雪气候资源评价及配置提供参考。     

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。     

东江流域降水演变特征及其影响因素分析

利用东江流域河源、连平、惠阳、增城、深圳5个代表站1953—2012年的逐月降水、气温、日照和风速资料,运用线性趋势估计、Mann-Kendall非参数检验、R/S分析法以及相关、偏相关分析研究了东江流域的降水变化特征及其影响因素。研究结果表明,近60年来,东江流域降水呈不显著增加趋势,整体上有较明显的丰、枯变化。深圳站降水呈减少趋势,连平、惠阳和增城站呈增加趋势,其中增城站降水增加趋势最为明显(32.95 mm/10 a);R/S分析结果显示各站降水变化均呈不显著的持续性,M-K检验结果显示除深圳站外其他4站降水均有较明显突变。同时,研究发现东江流域降水与日照、风速呈不同程度的负相关,而气温对降水的影响相对较弱;海拔高度对降水也有较明显的影响。研究成果可为气候变化背景下的东江流域水资源管理提供参考依据。     

气候变化对黄河上游流域径流影响分析

利用黄河上游14个气象站点1967―2012年的逐月降水、气温和潜在蒸发资料以及1967―2010年唐乃亥水文站和上诠水文站的径流资料,采用线性相关法和Mann-Kendall法分析了气候变化对黄河上游流域径流的影响,结果表明,研究区域降水大致呈不显著递增趋势,气温、蒸发量呈显著递增趋势,径流量呈现显著减少的趋势;径流量发生突变的时间与气象因素的一致性较差,因此,可以得出径流量不仅受气温、降水、蒸发等气候因子的影响,还受到其他因素例如土壤、植被等因素的影响。     

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。     

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。     

金沙江流域近55a降水时空分布特征及变化趋势

利用金沙江流域内44个气象站点的逐月降水数据资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法、克里金插值法以及空间分布格局法,研究了该流域近55 a降水时空分布特征及变化趋势。结果表明:流域年降水量和非汛期降水量均呈不显著的增加趋势,汛期则呈不显著的减少趋势;流域年内降水分布不均匀,主要集中在汛期5~10月,降水量约占全年的89%;流域降水空间分布特征主要表现为由上游向下游呈逐渐增加的趋势;流域降水的空间格局具有较大差异,主要呈现出流域河源及其中游地区降水量增加,下游地区降水量减少的变化特征。     

气候变化对黄河上游流域径流影响分析

近年来在气候变化和人类活动的共同影响下,黄河上游地表水资源偏枯形势严峻,严重影响了我国北方地区经济的可持续发展。为研究气候变化对径流的影响,利用黄河上游14个气象站点的逐月降水、气温和潜在蒸发资料以及唐乃亥水文站和上诠水文站的径流资料,采用线性相关法和Mann-Kendall法分析了气候变化对黄河上游流域径流的影响,结果表明,研究区域降水大致呈不显著递增趋势,气温、蒸发量呈显著递增趋势,径流量呈现显著减少的趋势;径流量发生突变的时间与气象因素的一致性较差,因此,可以得出径流量不仅受气温、降水、蒸发等气候因子的影响,还受到其他因素例如土壤、植被等因素的影响。     

基于SDSM的赣江流域未来降水与气温的时空变化分析

利用赣江流域6个气象站数据(1961年～2005年)和NCEP再分析资料,建立了气候要素的SDSM降尺度模型,并将模型应用于Can ESM2模式的RCP4. 5情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。即SDSM降尺度模型对赣江流域气温的模拟效果较好,降水略差;赣江流域未来降水均呈增加的趋势,降水空间分布基本呈南低北高趋势;未来气温均呈增加的趋势,各时期最高气温稍大于基准期;各时期最低气温稍大于基准期;赣江流域未来不同季节的平均气温均大于基准期;赣江流域未来气温空间分布呈现南高北低,西高东低的趋势。     

气候变化和人类活动对渭河流域径流量的影响

采用M-K趋势检验法、有序聚类变点分析法以及径流变化归因分离评判方法,分析渭河流域近50 a的气温、降水、径流的演变特征和径流量变化的影响因素。结果表明:流域气温升高趋势显著,通过95%的置信度水平检验,其中1994年是气温突变的节点;流域降水量呈缓慢减少的态势,变化节点发生在1969年;流域径流量减少趋势极显著,通过95%的置信度水平检验,突变节点发生在1969年,与降水突变节点一致。由VIC模型计算得出:流域径流量的变化主要由气候波动和人类活动改变流域下垫面共同作用引起的,其中气候变化的影响较大。     

黄河流域近40年气候变化的时空特征

黄河流域是我国主要的气候敏感区之一,气候变化对其生态环境演变与经济社会发展有显著影响。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料分析了黄河流域过去40年的温度、降水、水汽通量散度、蒸散和荒漠化风险等的演变特征,结果发现:1979—2019年黄河流域四季均呈现明显增温趋势,其中春季增温最为明显;季节性降水的变化差异显著,春季和夏季降水呈现下降趋势,秋季降水增加;黄河流域空中水汽以辐合为主,过去40年黄河流域上游水汽辐合年际波动最小,中游次之,下游最大;黄河流域蒸散整体呈现减少趋势,其中增加趋势集中在上游地区;黄河流域荒漠化风险整体处于中等风险以上,呈现由南向北加剧的空间分布,1982—2014年黄河流域荒漠化风险呈现下降趋势。本研究厘清了全球气候变化背景下黄河流域蒸散、水汽输送和降水等水循环过程的变化规律,能够为维护黄河流域地区生态安全、防范重大气象灾害风险提供科学依据。     

怒江流域云南区段降雨时空变化分析

利用怒江流域云南区段及其毗邻地区77个站点1980~2009年雨量资料,以及怒江干流道街坝站1957~2015年和南汀河支流姑老河站1960~2015年降雨、径流资料,研究该流域降雨区域分异特征及变化趋势。结果表明:怒江流域云南区段多年平均面雨量达1 336.7 mm,远大于全省平均降雨量;怒江干流云南区段上游贡山地区和下游支流苏帕河流域,以及支流南汀河流域下游多年平均降雨量达1 500 mm以上,而干流的中游怒江坝干热河谷不足1 000 mm,降水空间分布格局与西南季风强弱及纵向岭谷地形密切相关;怒江流域云南区段降水量呈下降趋势,与怒江上游西藏区域相反,支流南汀河流域面雨量减少速率(56 mm/10 a)大于怒江干流云南区段(29 mm/10 a);怒江流域云南区段夏季降水占全年降水量的51%,怒江干流云南区段与支流南汀河流域降水量差异主要表现在夏季;怒江流域云南区段春季降水量呈增加趋势,夏季、秋季和冬季降水量呈减少趋势;怒江干流道街坝站、支流南汀河姑老河站降雨量长周期分别为36 a和33 a左右,从降雨变化长周期来看,2002年以来的少水期将持续到2018~2020年。怒江干流云南区段降水量变化的Hurst指数值为0.69,表明其未来趋势与过去一致,仍将延续降水量减少的变化趋势。     

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。     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。     

1961—2017年长江中下游冬季降雪气候特征及其变化分析

气候变化引起局地气象灾害频发,降雪事件导致交通、电力、农业等严重受损。以1961—2017年长江中下游地区118个常规气象站数据为基础,采用气候倾向、累积距平、非参数M-K趋势分析以及旋转经验正交函数(REOF)分解4种方法,对长江中下游地区冬季降雪变化特征进行分析。结果表明长江中下游大多数区域降雪量随年际变化呈现递减趋势;冬季降雪日数在1981年出现突变,其降雪日数由增加转变为减少;REOF结果表明长江中下游地区降雪与降雪变化主要集中于该地区的西北部。降雪特征及其趋势分析可为长江中下游地区的雪灾防范工作提供技术支撑。     

基于多源产品的西南河流源区地表蒸散发时空特征

基于5个地面通量站点观测数据,对ET-EB、MOD16、GLEAM、Zhang-ET和GLDAS共5种地表温度蒸散发产品开展了验证工作,继而选取精度较好的产品,采用经验正交分解方法研究了西南河流源区2001—2013年地表蒸散发的时空变化特征。结果表明:5种产品中,GLEAM的精度较好,均方根误差为23.4 mm/月;西南河流源区的地表蒸散发夏季最高,冬季最低;从东南向西北,西南河流源区的地表蒸散发逐渐降低;2001—2013年,长江上游和黄河上游地表蒸散发均呈增加趋势,黄河上游上升幅度最大;整体上看,比湿与源区地表蒸散发的相关性最强,但不同流域地表蒸散发与气温、比湿和降水的相关性不同:怒江流域、澜沧江流域、长江上游和黄河上游春秋两季的地表蒸散发与比湿相关性较强,雅鲁藏布江流域、藏南诸河、青海湖水系春秋两季的地表蒸散发与气温的相关性较强;源区地表蒸散发随着高程的增加而降低,随着坡度的增加而增加,在坡向为东南和西北时,地表蒸散发较高。     

汉江上游径流变化趋势及特征分析

南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,作为调水工程水源区,研究汉江上游的径流变化趋势及特征具有重要意义。采用累积距平法和Mann-Kendall趋势分析法分析典型测站的长系列年径流量变化趋势,采用滑动t检验和有序聚类法分析年径流量突变情况。以汉江上游典型水文站武侯站、洋县站、汉中站和石泉站为例。结果表明:20世纪50年代以来,汉江上游径流量总体呈减少趋势,尤其在20世纪90年代以后减少趋势显著。各站年径流量的变化趋势相似,年代平均径流量存在高低交替的现象。突变分析表明4个水文站径流的突变年份均为1990年。汉江上游径流量减少主要受降水量的减少、社会经济用水的增加及水资源开发利用等方面的影响。     

基于GRACE和GRACE-FO的黄河流域陆地水储量及影响因素分析EI北大核心CSCD

基于GRACE和GRACE-FO卫星陆地水储量遥感数据,采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型,结合水量平衡方程和全球陆地数据同化系统(GLDAS)重建GRACE与GRACE-FO间的陆地水储量变化量,分析黄河流域2002年4月至2020年3月陆地水储量变化特征,探究影响陆地水储量变化的环境因子。结果表明:LSTM模型可以有效填补GRACE与GRACE-FO间的陆地水储量变化量;黄河流域陆地水储量呈明显下降趋势,上、中、下游下降趋势依次增大,陆地水储量与地下水储量的变化特征高度相关;黄河流域上、中、下游年陆地水储量变化量与年降水量和年干燥度指数呈极显著相关关系,表明黄河流域陆地水储量变化受到降水和蒸散发的影响。     

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。