基于Mann-Kendall检验法的贺江流域降水量和径流量趋势变化分析

采用Mann-Kendall检验法对贺江流域近50年的降水量和径流量变化趋势和突变特征进行分析,结果表明:贺江流域降水量和径流量总体呈现上升趋势,全年、雨季上升趋势不显著,枯季上升趋势显著,通过信度90%显著性检验;③降水量和径流量突变特征基本一致,90年代之后,突变特征出现差异,径流量突变点明显较降水量偏多。     

基于Mann—Kendall检验的嘎呀河流域降水变化趋势及突变分析

基于Mann—Kendall检验方法,时嘎呀河流域降水量数据进行分析,发现年降水量总体呈现下降趋势,在研究时段内年径流量各雨量站均存在突变点,就流域而言．1985年为整个流域降水量的突变点。汛期降水量整体呈现下降趋势,非汛期降水量整体呈现上升趋势,老庙、天桥岭、汪清、仲坪和西大坡站汛期降水量变化对年降水量变化具有决定性作用。该流域汛期降水量突变点为1982年,非汛期无明显突变点。     

岷江流域近65年降水量时空变化特征分析

基于岷江流域内50个气象站点1956—2020年的日降水量数据,运用线性趋势分析、累积距平检验和滑动t检验对岷江流域年降水量和最大季降水量进行趋势变化分析及突变检验,揭示了岷江流域及各流域单元区降水量时空变化特征。结果表明：岷江流域1956—2020年的年降水量以1.028 mm/10a的微小变化率逐年增加,且呈现出自西北高原地区向东南盆地递增的空间分布格局;岷江流域上游地区年降水量整体上以11.711 mm/10a的速率逐年增加,这一增长趋势在2017年后变得尤为显著。岷江流域中、下游地区降水量变化趋势基本一致,自20世纪60年代以来均长期保持下降趋势,降水量突变也发生在这一时期。研究结果对深入了解岷江流域降水时空变化特征,制定洪涝灾害应对措施和合理利用流域内的水资源具有借鉴意义。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

北京市降水量变化特征分析

基于北京市1950—2012年降水量资料,应用改进的有序聚类法、Mann-Kendall趋势检验、谐波分析及均生函数等4种方法,分析总结出近63年以来北京市降水量的变化特征,并对2013年的降水量进行预测。结果表明:北京市旱灾频发且多呈现连续性;年降水量与汛期降水量具有明显的下降趋势,非汛期降水量具有微弱的上升趋势,各月中2、7、8月份降水量下降趋势显著;年降水量和汛期降水量的突变年为1984年,非汛期降水量的突变年为1951年;年降水量具有4.5年和31.5年的变化周期,汛期降水量呈现出31.5年的震荡周期,非汛期降水量表现出3.3年和7年的变化周期;2013年全年及汛期、非汛期降水量预测为622.1 mm、496.5 mm和102.4 mm;研究结果可为有关部门防洪减灾工作的开展、水资源的开发与利用及规划与管理提供参考。     

1970-2013年大西安地区降水时空变化特征分析

大西安地区降水资源空间差异较大,为深入了解大西安不同区域降水时空分布特征,利用大西安地区14个气象站1970-2013年的逐月降水观测资料,采用滑动平均法、Mann-Kendall检验法、小波分析法以及克里金插值法,对大西安5个区域降水量的时空变化特征进行了分析.结果表明:大西安地区年均降水量为576.65 mm,整体呈下降趋势,下降率为-10.04 mm/(10 a),东部较西部下降显著,北部较南部下降显著;年内降水量分配不均,降水主要集中在7-9月份,占全年降水总量的50.84％,春、秋季降水量呈下降趋势,夏季降水量呈上升趋势;研究区年降水量变化的第1主周期为28 a;全区多年降水量呈现出少—多—少—多的波动趋势,突变年份为1980年和1991年;年代际降水量呈现出增加—减少—增加的趋势;年降水量空间分布不均,呈现自东南向西北逐渐减少的趋势.上述研究成果可为大西安地区降水资源的合理利用提供参考.     

西安市多年降水特征分析及降水量预测

基于西安市1951年-2013年降水实测资料,利用距平、累计距平和Mann-Kendall检验的方法对降水特征进行分析,用BP神经网络模型对年降水量进行模拟预测。研究结果表明:西安市年降水量呈下降趋势但趋势不显著(置信度95%),四季中除夏季表现出微弱的上升趋势外,其他季节均呈现下降趋势,且春季降水下降趋势显著(置信度95%);年降水量在1965年发生突变;BP神经网络预测结果为2014年与2016年降水偏丰,而2015年降水偏枯。研究成果对于合理科学利用降水资源具有一定指导意义。     

近57来和丰县气温和降水量的趋势性及突变特征分析

对和丰县1954年-2010年近57年的年均气温以及降水量的资料,在进行距平分析和M-K非参数统计检验的基础上,运用M-K突变检测法和Pettitt突变检测法分别计算和分析了年均气温和降水量的突变特征。结果显示:1988年-2010年,有20年的气温距平值大于0,说明气温自1988年起呈现显著增加趋势,M-K趋势性检验结果也证明了这一点;突变检测未发现气温突变年份。年降水量总体呈现上升的趋势,最小值出现在1977年,最大值出现在2007年,总体变化趋势不显著,丰枯降水年交错分布;突变检测确定2007年为降水量突变年份。     

1961年－2014年西辽河流域降水时空变异性诊断

对西辽河流域1961年-2014年降水量年值建立了由基于过程线、滑动平均、Hurst指数的初步诊断,基于相关系数、Mann-Kendall检验、滑动T检验、小波分析的详细诊断两部分组成的变异诊断系统。并聚焦近10年(2005年-2014年)年降水量时空分布,其年均降水与多年(1961年-2014年)、1961年-1970年、1971年-1980年、1981年-1990年和1991年-2000年五组平均年降水空间分布比较,对采用ArcGIS的Kriging插值后的差值时空分布进行了详细阐述。结果表明:年降水量序列呈轻微下降的整体态势,未来具有增加的可能性;6a、18a或30a为其主周期,1998年是年降水量的突变年。空间分布上,年降水量变异程度大致呈现自流域西南、东部向北部增大的趋势。近10年属于少雨年份。在空间分布上整体少于上述五组降水数据。     

黄河源区水文气象要素时空变化特征分析

为充分了解黄河源区旱涝变化特征,基于黄河源区1961—2016年水文气象资料,采用Mann-Kendall法、Pettitt检验及Morlet小波分析法系统分析年降水量、年平均气温和年径流量序列的趋势、突变和周期性,并采用克里金插值和空间变差系数研究年降水量和年平均气温的空间变化特征。结果表明,年降水量上升趋势不明显,没有明显的突变性,在30 a左右周期显著;年平均气温上升趋势显著,在1997年前后存在较强的突变性,无明显周期;年径流量下降趋势明显,在1989年前后存在较强的突变性,在30 a左右周期显著;年降水和年平均气温的空间差异明显,年降水量的空间分布差异性在减小,年平均气温的空间分布的变化趋势不明显。2000年前,年平均气温空间分布差异比较大,2000年后空间分布比较均匀。研究成果有利于认识流域水资源演变规律,为水资源管理提供技术支撑。     

基于SPEI的海河流域干旱时空演变特征及环流成因分析

基于海河流域31个气象站1961—2017年逐日气象资料、美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)再分析数据集,计算了多时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),分析了海河流域1961—2017年干旱时空演变特征,并结合流域夏季500 hPa等位势高度场分析了流域干旱演变特征的环流成因。结果表明:1961—2017年海河流域有轻微干旱趋势,且长历时干旱主要集中于1980—2017年,但干旱强度呈减弱趋势,春末(5、6月)湿润化趋势显著,夏季(7、8月)干旱化趋势显著;空间分布上,海河流域内57.4%的区域呈现干旱化趋势,19.0%的区域呈现干旱减弱趋势,全流域夏季呈显著干旱化趋势;蒙古高压增强、西太平洋副热带高压西移、南扩以及增强的环流特征不利于水汽输送及降水形成,高压系统的增强和水汽输送的减少是流域夏季干旱化趋势的原因之一。     

基于标准化降水指数的淮河流域干旱 演变特征分析

利用淮河流域35个气象站点的降水资料,采用标准化降水指数(Standardized Drecipitafion in- dex , SP1)分析了淮河流域近50年(1961 } 2010年)的年度干旱指数,并利用干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项干旱指标分析了淮河流域的干旱演变特征。研究结果表明,近50年来,淮河流域以轻旱、中旱为主,重旱、特旱相对较少,有干旱发生面积有逐年递减而发生强度呈增强趋势。在当前气候变化背景下,淮河流域干旱对农业生产的不利影响有减小的趋势。     

浏阳河流域降水时空演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了浏阳河流域1969~2013年的年、汛期和非汛期降水的演变规律。结果表明:(1)45 a来,年、汛期降水量呈非显著性下降趋势,非汛期降水量呈非显著性上升趋势。(2)年降水量的空间分布存在不均衡性,降水量总体从东北部向西南部逐渐减少。(3)年、汛期降水量均在1992年发生显著性均值突变,非汛期降水量突变不显著。(4)年降水量均存在27 a左右主周期,汛期和非汛期降水量在时间尺度上的相位变化与年降水大体一致。研究结果可为浏阳河流域气候分析和气候预测提供参考。     

淮河流域植被降水利用效率时空格局分析

利用2001～2016年MODIS NDVI及气象数据,基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算了淮河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP),并结合降水量数据,分析植被降水利用效率(Precipitation Use Efficiency,PUE)的时空分布特征及其对气候因子的响应。结果表明:①2001～2016年间淮河流域的植被平均PUE为0.598 g C/(m~2·mm),总体呈下降趋势;②淮河流域植被降水利用效率空间上呈规律性变化,流域北部PUE增加,南部降低;③淮河流域不同植被类型PUE有较大差异,大部分地区为农田且PUE最高,其次是森林、灌丛,最后为草甸;④淮河流域99.7%的地区PUE与降水量呈负相关,而80.1%的地区与温度为正相关;⑤降水量是影响淮河流域植被PUE的重要因素。     

1961—2015年淮河流域气象干旱发展过程和演变特征研究

为刻画连续性干旱事件的时空动态演变过程,本文在时空维度下构建干旱事件发展时空特征变量并进行特征分析,对干旱发展过程和演变特征开展研究。首先确定干旱指标和阈值,然后判别干旱事件的时空连续性,进而建立涵盖干旱逐月集中点、干旱时空集中点、干旱时空迁移速率等12项干旱事件发展时空特征变量,使干旱事件发展时空特征可视化,最后对1961-2015年淮河流域气象干旱事件开展实例研究。结果表明：淮河流域夏旱和春旱发生频率较高,夏秋冬三季连旱年发展过程呈现出起源于沂沭泗河流域,再转向淮河中游,并逐渐向淮河上游迁移的规律,并存在秋旱较为严重的特点;干旱迁移方向对干旱逐月强度大小有一定的影响;受干旱影响最严重的地区主要分布在流域北部;过去干旱强度呈增大趋势,干旱面积呈下降趋势,整体向西北方向迁移,预计未来将向流域东北方向迁移。该研究为全面、精细解析干旱发展过程和时空演变特征提供了新的方法和技术。     

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。     

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。     

塔里木河流域降水量的非线性时空变化对比研究及预测

基于塔里木河流域25个气象站1961-2007的实测降水量数据,本文利用Mann-Kendall、R/S分析以及小波分析和周期性叠加趋势模型对塔里木河流域降水量的非线性时空变化特征进行分析,并对未来降水量的变化做出预测。结果表明:1961-2007年之间塔里木河流域降水量整体呈增加趋势,位于塔里木河干流北侧气象站增加趋势要明显强于南侧,其中阿克苏河、迪那河、库车-渭干河和塔里木河干流流域呈极显著增加趋势;在塔里木河干流及阿克苏河源流区出现了增加率的高值中心,最大值在阿合奇,开都-孔雀河的源流区为降水量减少的高值中心,最大减少率在巴音布鲁克;塔里木河干流及子流域的Hurst指数均大于0.5,表明塔里木河流域降水量将保持较鲜明的持续性;相比较1998-2007年,迪那河流域和库车-渭干河流域降水量在2015-2020年的增加值最大。     

近十年中国陆地水储量变化及其时空分布规律

利用GRACE重力卫星数据分析了我国及十大流域近十年水储量变化趋势、年变化特征、年内分布特征以及时空分布规律,结合TRMM降水数据分析了水储量与降水的关系。研究结果表明:近十年,中国水储量变化趋势具有空间差异性,西南大部、华北平原及黄河中下游、西北准噶尔盆地一带水储量呈减少趋势,东南部、长江大部分区域、长江黄河源头以及塔里木盆地区域水储量呈增加趋势;中国水储量年变化幅度较小,淮河、海河、珠江、松花江流域振幅较大,西北诸河流域振幅最小,全国除黄河、海河和西北诸河流域外,流域水储量年变化与降水年变化均呈显著正相关,东南诸河、珠江、长江流域相关系数均达0.7以上;年内分布上,我国冬春季水储量亏缺,夏秋季水储量盈余,3月-4月西南诸河及长江流域水储量亏缺严重,7月-9月则盈余较大,华北平原5月-7月水储量有亏缺,其他月份则水储量略为盈余。此外,黄河、长江、东南诸河、西南诸河以及珠江流域水储量与降水量年内分布一致性较好,西北诸河流域2月-4月份水储量与降水一致性较差,其他月份一致性较好,而其它流域则一致性较差。     

基于标准化降水指数的1959—2014年中国季节干旱时空特征分析

利用597个气象观测站点1959—2014年的降水数据,按3个月（季尺度）为单位计算了标准化降水指数,利用旋转经验正交函数分析了我国春夏秋冬各个季节的干旱空间分布特征,并划分了相应的干旱分区,同时用小波变换分析了时间序列的特点,识别了干旱周期,系统性地分析了我国季节干旱的时空特征。结果表明：①春季干旱主要分布在淮河流域、长江中下游和黑龙江流域等地,夏季干旱主要分布在华北北部、珠江流域、长江中下游和东北等地区,秋季干旱主要分布在黄河中下游、东南沿海、辽河流域等地,冬季干旱主要分布在东南沿海、东北地区、太湖流域和黄河中下游等地;②我国主要干旱周期在10~15a。春季、夏季、秋季和冬季干旱的第一主周期依次为13a、11a、4a和10a。