鄂北岗地近54 年来干湿指数变化

选取鄂北岗地及其附近8个气象站点1960年-2013年逐日的气象观测数据,采用FAO推荐的PenmanMontecito模型计算该地区参考作物蒸散量和干湿指数,在此基础上利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法分析了干湿指数的变化趋势和总体特征。结果显示:1960年-2013年鄂北岗地干湿指数呈波动上升趋势,其变化速率为0.038/(10a),干湿状况有所改善;夏季干湿指数最大,春秋次之,冬季干湿指数最小;1980年-1981年期间,干湿指数发生了一次由低到高的突变;干湿指数变化过程主要存在3~6a、8~15a和17~25a等3类尺度的周期变化规律,而13a左右的周期变化是干湿变化的主周期;干湿指数与相对湿度和降水量成正相关,与气温、风速、日照时间成负相关,而降水量是导致干湿指数变化的主导因素。     

青藏高原大通河流域气候干湿状况时空分布研究

利用气候倾向率法、反距离加权插值、Mann-Kendall法、小波分析等对大通河干燥指数演变特性进行了分析,以期为流域农业发展布局、生态环境保护以及梯级水电站调度运行提供科学依据。结果表明:大通河流域地表有不显著变湿趋势,干燥指数减小率0.05/10a,但这种湿化表现为反持续性;流域气候空间上为南干北湿,东干西湿,干湿状况在流域上呈现出比较明显的带状交替格局;流域四季与全年一样表现出变湿趋势,其中以春季和冬季湿化较为明显,干燥指数减小率分别0.049/10a、3.79/10a,但只有冬季通过显著性检验,且冬季湿化趋势具有反持续性;季干燥指数空间分布不均,表明流域季节气候干湿变化存在着明显的地域差异性;干湿周期分析显示,流域存在7、17及29a的周期,春季存在4、13和28a的周期,夏季存在8、17及30a的周期,秋季周期对应5、17及26a;冬季气候对应5、9及29a的周期。     

基于两种SPEI序列的淮河流域干湿特征变化

基于FAO56 Penman-Monteith和Hargreaves-Samani两种潜在蒸散发计算方法得到了12个月尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),研究了1960—2016年淮河流域干湿时空变化特征以及两种SPEI序列对相关气象要素的敏感性。结果表明:两种SPEI序列均显示流域呈变湿趋势,温度距平值与SPEI负相关,与潜在蒸散发距平值正相关;空间上,流域西北和东部地区呈显著变湿趋势,中部地区为不显著变干趋势; SPEI去趋势后,流域的干湿变化斜率减小,去趋势过程不改变SPEI的趋势变化分布,只影响流域的干湿变化幅度;气象要素的趋势变化可影响流域干湿变化趋势和干湿等级,淮河流域干湿变化影响因素由强到弱顺序依次为温度、日照时数、风速和相对湿度。     

1964-2013年汉江生态经济带干湿气候时空变化分析

根据1964-2013年汉江生态经济带气象站点的逐日观测数据,通过气候斜向率、Kriging插值法、M-K突变检验、小波分析等手段分别对各干湿要素进行趋势、空间、突变、周期分析.结果显示:该区域总体上经历了由湿变干的过程,年降水量、潜在蒸散量、干湿指数、水分盈亏量均呈线性下降趋势,突变分别发生于2005,1972,2006,2005年前后,且存在5,15,25a左右时间尺度的干湿周期;该区域分为湿润、半湿润地区,各干湿气候要素在空间上基本呈“山区少、平原多”沿汉江自东南向西北逐渐变干的格局.综上,受多因素的影响,汉江中下游流域干湿气候空间分布相对复杂并逐渐变干,这种趋势已经凸显,应予以必要的重视,并采取科学可行的防旱减灾措施应对干湿气候变化.     

赣江径流特征及其变化趋势分析

为了解赣江河川径流特征和趋势变化,利用流域上、中、下游主要水文站1961~2010年的年、月径流资料,采用不均匀系数、集中度和集中期、滑动平均法等,对流域径流年内分配特征,年、月径流变化规律及趋势进行了研究,并用Mann-Kendall法对径流长期变化趋势进行了分析检验。结果表明：赣江流域内各站不同年代径流不均匀系数、完全调节系数等总体呈减小趋势;径流集中期在时空分布上没有明显的差异;近50 a来,各站年径流量均呈弱上升趋势;各站年径流Mann-Kendall检验总体趋势基本相似,但干支流、上下游在变化幅度和局部过程上略有不同。     

基于小波变换的红河年径流时间序列趋势分析

以红河流域上游的大东勇站、中游的元江站和下游的蛮耗站为例,基于各站建站以来的年径流资料,运用趋势检验和小波分析方法分析了红河流域径流的变化趋势,揭示了红河流域径流的演变规律。研究结果表明:红河流域上、中、下游的年径流序列呈下降趋势,下降趋势不显著;红河流域上、中、下游各站的年径流序列的主周期尺度并不一致,流域上、中、下游年径流序列随着主周期时间尺度的降低,发生突变的年会不断增加,对径流变化的敏感性也增强;流域上、中、下游年径流序列小波系数等值线分布不太密集,但是存在明显的小波系数高低值中心震荡,流域内年径流量在不同的时间周期尺度范围均存在多个"丰枯"交替。     

滦河流域干湿变化及大尺度气候因子影响

利用经验正交函数、小波变换等方法,基于标准化降水指数分析滦河流域1957—2016年的干湿变化趋势,研究流域干湿变化典型场的时空和周期特征,并通过对比大尺度气候因子对不同典型场的影响差异,讨论滦河流域干湿变化的气候成因。结果表明:滦河流域干湿条件在1989年发生突变,干旱有加剧趋势且在研究时段内年际干旱事件频发;流域干湿变化表现为两种典型模态,模态1呈现出全区一致性的空间分布,以及流域干旱程度增加的时间变化特征,两种模态在时间变化上均存在1.5～4.0 a主周期;对流域干湿变化影响最强烈的是ENSO,其次是AO和NAO,而AMO和PDO影响最弱。上述气候因子指数对干湿场的影响主要体现在改变流域干湿一致性。     

近50a新兴江流域降水变化的Morlet小波分析

为研究新兴江流域年降水量的变化特征,采用了Mann-Kendall检验法和Morlet小波分析法对新兴江流域年降水量趋势变化及多时间尺度周期变化进行了分析。结果表明:新兴江流域年降水量先减少后增加,总体上呈不显著的上升趋势;年降水量存在枯—丰循环交替的周期变化,具有10a和22a尺度周期,随着时间的推移,周期震荡强度先减弱后逐渐增强。得出了新兴江流域年降水量还处于上升的趋势,随着全球气候变暖,要重视极端降雨引发的洪涝灾害等问题。     

北回归线纵向岭谷区干湿日时空变化特征

在全球变暖背景下,极端气候事件频发,从多角度了解降水量的变化对水资源的利用具有重要意义。利用纵向岭谷区北回归线沿线1961—2019年24个站日降水量计算14个干湿日指数,基于修订的Mann-Kendall检验、Pettitt、小波相干等方法揭示了干湿日指数时空变化特征及与大尺度环流指数相关性。结果表明：(1)北回归线纵向岭谷区湿日事件呈显著减少趋势,干日事件呈增多趋势,尤其是北回归线以南元江以西,大多数站点干湿日指数突变年主要集中在2002年;(2)短历时湿日事件发生频率及对年降水量贡献率呈现上升趋势,中长历时湿日事件呈现减少趋势;短历时干日事件呈现减少趋势,中长历时干日事件呈增多趋势,整个地区呈现干旱化;(3)极端干日指数与ENSO密切相关,其存在约6年负相关共现周期;极端湿日指数与南海夏季风密切相关,其存在约8年正相关共现周期。通过以上分析表明北回归线纵向岭谷区干湿日指数整体上表现为干旱化趋势,这意味着干旱风险呈增加趋势,其时空变化特征及局部差异可能与大尺度环流指数、季风和岭谷区“通道-阻隔”作用共同影响密切相关。     

南美洲巴拉那河流域水文气象要素演变特征及径流变化的气候响应

基于1951-2014年巴拉那河流域月尺度降水、气温、径流3个要素的观测数据,运用线性回归与MannKendall方法分析了序列的趋势性,运用小波方法分析了序列多时间尺度特征及气象因子与水文要素的内在联系。结果表明:在研究时段内,3个要素均有不同程度的增大趋势,气温与径流量显著上升,降水量不显著上升;在月尺度特征方面,3个要素均存在12个月左右的主周期,同时不同要素存在不同的次周期,其中气温存在微弱的6个月左右的次周期,月均降水量无明显次周期,径流量具有约36个月、48个月、64个月、100个月的次周期;在年尺度特征方面,3个要素均无明显主周期存在,降水量存在约3、4、8、10 a的次周期,气温无明显连续次周期,径流量的次周期特征与降水相似;交叉小波凝聚谱显示,巴拉那河流域月降水量的变化对径流量的影响远大于月均气温变化对其的影响;结合趋势性分析与小波分析可以清晰地了解流域内水文气象要素的变化规律与内在联系。     

基于SPI和SPEI的淮河中上游流域气象干旱时空分布特征对比研究

基于淮河流域1960-2017年逐月降水、气温资料,采用SPI、SPEI等干旱指数和线性趋势法、Mann-Kendall、小波分析等数学统计方法对年和四季气象干旱的趋势性、周期性及干旱频次进行时空分布特征的对比研究。结果表明:流域年、夏冬两季两种干旱指数呈微弱增加趋势,SPEI较SPI上升幅度略大,春秋两季均呈微弱减少趋势,SPEI较SPI下降幅度略大;研究时段内同一区域的两种干旱指数反映的干湿变化周期性基本一致;年尺度淮河以北SPEI显示中旱频次较多而SPI显示轻旱频次较多,其他时间尺度南北区域接近一致;两种干旱指数的空间变化趋势除夏季较为一致外,年、春秋两季在同一区域上SPEI显示的干旱化趋势较SPI略强,冬季SPI显示绝大部分区域呈湿润化趋势而SPEI呈干旱化趋势;两种指数在空间分布上存在一定程度的差异性,四季SPEI显示的干旱频次普遍比SPI统计的干旱频次高。研究结果对于干旱客观性评估和水旱灾害防治管理具有重要参考价值。     

水量调度下西江下游枯季径流演变特征

对西江枯季水量调度下径流演变特征及极端枯水特征进行分析,为西江流域枯季水量统一调度和水资源高效利用提供参考。选取梧州水文站1950—2015年逐日流量资料,采用Mann-Kendall法、滑动T检验、R/S法等多种方法对西江下游枯季水量调度前后枯水年月流量序列进行趋势性对比分析,并详细探讨其变异性及未来变化特征。结果表明:西江下游枯季流量呈不显著上升趋势,呈正持续性,且变异可能性较小;水量调度后枯季11月份,次年1月份和2月份流量呈显著上升趋势,而10月份流量明显下降,即呈现拦蓄汛末洪水补给枯水月份特点,但作为枯水关键期的12月份流量呈微弱上升趋势值得关注;枯季各月流量的Hurst指数和相关系数C(t)表明,未来西江下游枯季各月流量仍与过去趋势相一致,且无显著变异。PPCC检验表明,LP-Ⅲ型分布描述西江枯水年月流量频率分布最优,以该分布频率P=90%为极端枯水标准,显示枯季径流前期随着指标流量尺度变小,极端枯水发生变多,但后期变少,可见枯季水量调度一定程度上有助于减少极端枯水事件的发生。     

汉江流域植被变化及其对多时间尺度气象干旱的响应

干旱是影响植被生长的重要因素之一,因此研究植被对不同时间尺度干旱的响应具有重要意义。利用1982—2019年汉江流域逐月降水和归一化植被指数（NDVI）数据,计算得到不同时间尺度下的标准化降水指数（SPI）、植被状态指数（VCI）和植被覆盖度（FVC）,分析了植被时空变化及对多时间尺度气象干旱的响应特征。结果表明：汉江流域生长季NDVI在时间上呈现波动上升趋势,植被覆盖度在空间上表现为西高东低的分布特点;随着时间尺度的增加,干湿交替频率减小,表征干旱事件对降水的敏感性在降低;从干旱趋势来看,分别有37.62%和62.38%的地区呈现上升和下降趋势;从干旱频率来看,各季干旱高频事件集中在流域中部和东部;在年尺度下,NDVI与SPI-12在大部分地区呈负相关,有43.26%的地区表现为正相关,主要分布在流域中部和东南部;在季尺度下,春季NDVI对SPI-3的响应最明显,85.64%的地区表现为正相关;在月尺度下,汉江流域春季VCI受SPI-1和SPI-3的影响最为明显,而秋季VCI对SPI-12的响应更为显著;在不同土地利用类型中,草地和耕地与SPI的相关性较高,说明其对干旱的抵抗力较弱。     

新安江流域气候变化及径流响应研究

针对新安江流域新安江水库控制区域,构建新安江月水文模型,利用1979-2005年实测水文资料对模型进行率定和验证,并以CMIP5大气环流模式输出驱动水文模型,生成2006-2099年该流域在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的逐月径流过程。在此基础上,研究气候变化背景下流域气温、降雨、蒸发和径流的变化趋势,并对其不确定性进行分析。结果表明:2006-2099年该流域年均气温与年蒸发深度均呈上升趋势,且对于辐射强度变化较敏感,呈显著正相关关系。流域年降雨量与径流深呈波动上升趋势,对于辐射强度变化敏感性并不显著。年径流深在丰水年和平水年相对基准期有所减少,而在枯水年和特枯水年则呈增加趋势。月径流深在秋、冬季呈上升趋势,在春、夏季则呈下降趋势。     

基于TRMM 3B43 V7数据的云南降水与干旱监测及精度评价

选取云南省12个分布均匀的气象站点对TRMM 3B43 Version7降水数据进行相关性分析,利用降水Z指数进行干旱监测精度评价,分析云南省15年逐年及特大旱灾实例逐月的干旱时空特征。结果表明:TRMM数据的精度较高,多数站点的相关系数R2均在0.9以上,大部分TRMM数据比实测偏小;就全省而言年降水量有递减趋势,雨季主要集中在5-10月份占全年降水量的85.47%,降水量由东北向西南逐渐增加;单站及全省范围的TRMM-Z指数均与实测旱情趋势一致,其中11个站点的Z指数相关系数R2均在0.7⁰.85左右,全省年尺度TRMM-Z指数精度比单站略高;TRMM-Z指数监测的15年旱情及旱灾实例时空特征与实情相符,旱灾程度略低于实际情况,该监测方法在本区域适用性强。     

新疆额尔齐斯河流域降水量变化特征及趋势分析

降水量研究对于干旱半干旱地区水资源的合理开发利用、生态环境的改善和灾害控制具有重要意义。为分析新疆额尔齐斯河流域降水量变化特征及其变化趋势,选取流域内富蕴、阿勒泰、哈巴河3个气象站1962-2013年实测月降水资料,采用Mann-Kendall检验法、复Morlet小波分析法、R/S分析法及相关水文统计方法进行研究。结果表明:额尔齐斯河流域内3个气象站年降水量均呈现出显著上升趋势,降雨变化倾向率分别为17.91、17.47、17.37 mm/10a;流域年降水量呈现出多个时间尺度的相对丰枯交替特征,富蕴、阿勒泰、哈巴河气象站主震荡周期分别为22、18、22 a;赫斯特指数表明未来额尔齐斯河流域年降水量总体上继续保持上升趋势,且其未来年份降水量增长趋势的程度为:富蕴阿勒泰哈巴河。     

泾河流域径流量变化特征研究

通过分析张家山典型水文测站长序列径流量变化情况,揭示泾河流域径流量演变规律,预测未来变化趋势。采用线性回归、滑动平均法、Mann-Kendall检验分析泾河流域径流量变化特征,采用有序聚类法和滑动t检验分析突变点,采用R/S法对流域径流量的未来变化趋势进行预测。结果表明:张家山站径流量年内分配不均,主要集中在7-10月,占到全年径流量的近70%。从年际变化趋势来看,年径流量、汛期径流量与非汛期径流量丰枯年份交替频繁,突变点在1996年左右,其中汛期径流量波动性与年径流量波动性相似程度更高,非汛期波动相对平稳。张家山站在1950 s至1980 s年代平均径流量较大,处于偏丰年代,1990s至2010s年代平均径流量小于多年平均值。年径流量、汛期径流量与非汛期径流量均呈现出显著减少趋势,其Hurst指数均大于0. 5,表明未来与当前趋势有一定持续性,预测未来将呈现持续减少趋势。     

长江大通站流量丰枯演化趋势预测

大通水文站是长江干流最后一个控制站,流量变化对下游感潮河段的潮流界及潮区界变迁、长江口盐水入侵及河床演变具有重要意义。应用Kendall趋势检验法、Markov过程基本的理论、条件概率分析法,就大通水文站1950~2007年实测年均流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明：大通站年径流量年际变化较稳定,但年内分配不均匀;枯水年多以连续形式出现,枯水状态的出现概率占优。应用研究结果对2008~2010年的丰枯水年进行预测,预测结果与实测资料相符。     

昆明地区降水、气温及极端天气的长期变化趋势

利用昆明气象站1951年-2013年逐日气温和降水资料,采用线性趋势、Sen斜率估计、Mann-Kendall等方法分析昆明降水、气温和极端天气的变化特征与趋势,结果表明:1951年-2013年间,1994是年平均气温突变点;年平均气温和四季气温均呈升温趋势;年降水量和夏、秋两季降水量呈下降趋势,春、冬两季降水呈上升趋势,但趋势并不显著;在极端降水指数中,持续湿期呈下降趋势,持续干期和一日最大降水量呈上升趋势,趋势并不显著;在极端温度指数中,热日持续指数、暖夜指数及暖昼指数均呈显著上升趋势,冷日持续指数、冷夜指数及冷日指数均呈显著下降趋势。     

阿克苏河流域不同植被类型NDVI时空变化特征

归一化植被指数(NDVI)是反映地表植被生长状况的一类敏感的光谱信号。利用NDVI反演新疆阿克苏河流域内的植被覆盖及动态变化特征,有利于及时准确地获取流域内植被的时空分布,在气候变化背景下深入研究阿克苏河流域植被的生长及变化特征,具有重要意义。根据土地利用类型划分标准,结合研究区现状,将阿克苏河流域植被分为林地、灌木林地、草地、园地和耕地共5种类型,利用2000年2月-2014年12月NDVI 16 d逐月合成数据,分析了研究区不同植被类型的NDVI在各生长阶段的数量变化特征,拟合了不同植被类型的生长状况及其变化曲线。研究结果表明:2000-2014年,阿克苏河流域林地、灌木林地和耕地的NDVI整体呈下降趋势,草地和园地的NDVI则呈现上升趋势;各类植被的NDVI最低值均出现在冬季(1-2月),峰值则出现在夏季(7-8月);NDVI值急剧上升阶段处于3-5月,下降阶段处于9-11月;耕地和园地覆盖度明显增加,林地、灌木林地和草地覆盖度则呈现减少趋势。