长江流域参照蒸发量突变及其原因分析

研究参照蒸发量的突变时间及其影响因子,有助于了解气候变化和水资源循环规律。根据世界粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯方程,计算出长江流域139个地面气象观测站1961~2010年的参照蒸发量。采用Mann-Kendall法、滑动t检验、Cramer法、Yamamoto法联合检测参照蒸发量的突变,通过相关法分析参照蒸发量与气象要素的关系,揭示了长江流域参照蒸发量产生突变的时间及原因。结果表明,50 a来长江流域上游、中下游、全流域参照蒸发量均存在突变现象;突变主要集中在3个时间段,春、夏、秋三季突变明显。日照时数和相对湿度的变化可能是引起长江流域参照蒸发量突变的主要原因。     

气候变化和人类活动对大凌河上游流域径流的影响

通过趋势分析方法及突变点检验方法,分析大凌河流域水文气象要素的变化趋势;结合大凌河流域人类活特征及突变点分析结果,将流域径流量序列划分为"天然基准期"和"人类活动影响期"两个阶段;应用大凌河上游水文、气象、土地利用等数据建立大凌河上游水文模型,采用弹性系数法和水文模拟法定量分析大凌河上游流域气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:1956—2006年,大凌河流域降水量有轻微的上升趋势,而潜在蒸发量与径流量呈现显著下降趋势,导致径流量减小的主要原因为人类活动。     

近60年石羊河流域降水径流演变趋势分析

通过对石羊河流域近60年降雨径流序列资料进行统计分析,结果表明:按单站或区域分析,降水量存在增加或减少趋势,但流域面平均年降水量无明显变化趋势;流域出山口径流过程总体与降雨过程对应,但受人类活动致下垫面条件改变的影响,出山口径流整体存在减少趋势;旱多涝少、连枯多于连丰是石羊河流域径流的主要特征;极端不利的径流过程在一定程度上对流域水资源紧张状况起了推波助澜的作用。     

近50a玛纳斯河流域上游气候变化的分析

根据玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站1959—2008年气温、降水量及1984—2000年蒸发量观测资料,运用线性回归、Pearson相关系数、5 a滑动平均、Mann-Kendall检验以及Morlet小波分析方法对流域上游气候变化特征进行分析。结果表明:1近50 a玛纳斯河流域上游气候总体趋向于暖湿,其中年均气温显著升高,且年内气温变化存在明显的季节差异,夏、秋两季增温趋势显著,降水量总体也呈增加趋势,但不够显著,且年内分配不均匀,降水量主要集中在春、夏两季;2近20 a流域年蒸发量围绕均值1 651.2 mm上下波动,总体呈微小增加趋势;3气温和降水量在20世纪90年代期间发生由低向高的突变,并且存在明显的年际周期变化。     

长江上游甘孜流域历史降雨时空变化分析

以长江上游甘孜流域为研究对象,采用一元线性回归法对流域3个降雨站点的降雨数据进行趋势分析,采用M-K检验分析其突变年份。结果表明,流域内降雨整体呈现增长趋势,流域降雨量从上游到下游逐渐增加,上游、中游和下游的年降雨量分别以0.684,1.9553,0.8313mm/a的速度增长;上游站点降雨突变年份为1982,2011,2015,2017年,中游站点突变年份为2016年,下游站点突变年份为1990和2000年。面对逐年增长的降雨量,流域内径流量将出现一定增长,能带来一定的发电效益。     

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。     

气候变化和人类活动对汉江上游径流变化影响的定量研究

以汉江上游为例,基于弹性系数法和水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨了变化环境下流域径流对气候变化和人类活动的响应特征。研究结果表明:1961年-2013年汉江上游流域径流呈明显下降趋势,并在1985年前后发生了突变;降水及潜在蒸散发在同时期内也逐渐降低,但变化趋势不显著。气候变化对径流变化的贡献率为42.8%~43.5%,人类活动对径流变化的贡献率为56.5%~57.2%,相比人类活动对汉江上游径流的影响稍大,且其对径流变化的影响呈现增长的趋势。     

金沙江上游气温变化及其水文响应分析

分别运用Mann-Kendall检验法和Spearman秩次相关检验法,对金沙江上游7个站近50年的气温变化及其在该流域出口的水文响应按照不同的时间尺度进行了计算与分析。最终得出金沙江上游7站平均气温呈0.31℃/10 a逐渐增加的趋势,且增加显著,21世纪初气温增幅明显增大,突变多发生在20世纪80年代之后。流域出口的水温呈增加趋势;降雨量变化趋势不明显;年平均流量有微弱增加,变化趋势也不明显;蒸发量年际以及季节变化趋势明显,呈显著下降趋势。     

基于弹性系数法的阿克苏河径流归因分析

为了探究阿克苏河径流对气候变化和人类活动的响应情况,采用Mann-Kendall、Pettit检验法结合距平序列变化分析水文、气象要素的变化趋势和突变情况,基于弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,并探究了冰川积雪消融对径流量的影响。在此基础上,根据突变点检验结果,将历史长序列划分为基线期(1956—1976年)、改变期I (1977—1993年)及改变期II (1994—2018年),定量研究了阿克苏河径流变化的归因。结果表明:(1)阿克苏河流域1956—2018年的年平均降雨和径流呈现出显著的上升趋势,降雪量呈现不显著的上升趋势,而潜在蒸散发呈现出递减趋势;(2)径流变化对降雨和潜在蒸散发变化的敏感性程度自基线期到改变期II呈显著的增加趋势;(3)径流变化对降雨变化的响应更敏感,降雨的增加与潜在蒸散发的减少都会导致流域径流量的增加;变暖引起的积雪与冰川的加速消融都将显著地促进径流量的增加;(4)自1977—2018年,气候变化使径流量增加的影响(59%)明显大于人类活动使径流减少的影响(-41%),气候变化是阿克苏河径流量变化的主导原因。     

永定河上游环境变化和水资源演变研究进展

在回顾文献研究进展的基础上,对永定河上游流域气候变化、土地利用变化及水资源量质演变的特征进行梳理和总结,并揭示其驱动因素。分析指出:永定河上游流域气温突变型升高,最低气温及冬季气温上升显著;年均降水量呈现不显著下降趋势,夏季降水下降趋势明显;潜在蒸散发和实际蒸散发并未随温度升高而升高,且流域存在一定的"蒸发悖论"现象。土地利用变化较为剧烈,以林地和建设用地增加,耕地、未利用地和水体面积减少为主要特征。高强度人类活动是导致径流下降的主要原因;水体污染物以氮磷为主,整体上上游水质优于下游,工业废水和农业面源是水体中氮、磷持续增加的主要原因。最后结合流域水资源可持续发展面对的挑战,对未来研究问题提出科学建议。     

基于Budyko弹性系数法的佳芦河流域径流变化归因识别

气候变化和人类活动对径流的影响是一个综合过程,因此径流动态变化及其归因识别和定量表征对区域水资源开发管理至关重要。以佳芦河流域为研究区,选用Mann-Kendall趋势检验法、有序聚类法等分析了研究区水文要素的主要变化特征;采用基于Budyko水热耦合平衡理论的弹性系数法,定量分析了径流深变化对各驱动因素的响应程度。结果表明:研究时段内,降水量和潜在蒸散发量均无明显变化,但径流深呈显著减少趋势且在1978年发生突变,相比基准期,径流深相对变化率为-58.5%;人类活动和气候变化共同作用于该流域导致径流深锐减,其中人类活动、降水量和潜在蒸散发量对径流深变化的贡献率分别是77.54%、21.31%和1.15%。     

The effects of climate change on the water resources of the Geumho River Basin,Republic of Korea

Assessments of the variation and vulnerability of water resources due to climate change are essential for future planning in agriculture. In this study, the impacts and uncertainty associated with climate change on water resources in the Geumho River Basin were measured based on the relative change in the mean annual runoff and the aridity index. Statistically adjusted and downscaled multi-ensemble General Circulation Model (GCM) predicted rainfall and temperature data for three representative concentration pathways (RCPs) (RCP2.6, 4.5 and 8.5) were applied to two lumped parameter conceptual rainfall runoff models. The results revealed considerable uncertainty in the projected temperature, rainfall, potential evapotranspiration (PET), runoff and aridity index (AI). Additionally, temperature and rainfall were predicted to increase significantly in the future. The PET was projected to increase by a mean (range) of 9% (7–12%), 18% (9–30%) and 25% (8–49%), while the mean annual runoff was projected to change by a mean (range) of 1% (−33 to 40%), −9% (−47 to 27%) and −4% (−44 to 35%), in the 2030s, 2060s and 2090s, respectively. The AI was projected to decrease in the future, particularly for the RCP8.5. Overall, the results of this study indicate that climate change will most likely lead to lower water resource levels than are currently present in the Geumho River Basin.     

黄河流域降雨-径流关系时空演变研究

由于气候变化和人类活动的影响,黄河流域的降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响流域水资源的规划和管理。为了揭示黄河流域降雨-径流关系的变化特征、趋势及主要驱动因素,研究采用Mann-Kendall检验、双累积曲线法、Copula函数、累积量斜率变化率法分析1960-2010年黄河流域的径流系数时空变化规律、7个主要区间降雨-径流关系的突变年份、降雨径流组合概率变化,以及气候变化和人类活动对降雨-径流关系变化的贡献率。结果表明:黄河全流域降雨-径流关系有明显的趋势性变化,其中除黄河源区的径流系数没有明显变化及少数地区的径流系数有增大的趋势外,绝大部分地区的径流系数有明显减小的趋势;黄河流域7个主要区间,即唐乃亥以上、唐乃亥—兰州、兰州—头道拐、头道拐—龙门、龙门—三门峡、三门峡—花园口及花园口—利津的降雨-径流关系突变年份依次为1989、1984、1997、1979、1992、1987和1970年,年份差异主要受到人类活动时间的影响,流域内大规模水土保持措施开展的年份、水利工程的兴建时间都是造成降雨-径流关系发生转折的重要因素;黄河流域主要区间降雨-径流关系发生转折后,同等降雨条件下其产流能力降低;人类活动是降雨-径流关系变化的主要驱动因素,贡献率均在50%以上,且越往下游,影响越大。     

变化环境下“中华水塔”水资源及产流规律变化分析研究

受全球气候变暖的影响,“中华水塔”地区正面临着以“变暖变湿”为主的气候变化。受气候及下垫面条件的综合影响,区域水资源显著增加,各流域产流机理在空间上呈现出明显的地区差异特征。基于“中华水塔”区域1956—2020年水文气象资料,通过趋势、突变、距平等分析方法,分析其水文要素和产流规律的变化趋势、特征及相互之间影响关系。结果表明：近年来“中华水塔”区域气温显著升高,蒸发能力总体增强,区域进入丰水期,降水、径流显著增加,在同等降水径流尺度下,黄河源区产流能力有所降低,长江、澜沧江源区产流能力明显增强;气温升高、降水量持续偏丰以及流域前期影响雨量（蓄水量）增加、枯季径流比例提高、下垫面生态持水能力增强是引起区域产流规律变化、水资源量增加的主要原因。     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。     

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。     

拉萨河流域潜在蒸散发的气象因子敏感性

蒸散发可以反映气候变化对水资源的影响状况,根据拉萨河流域两个站点1955-2018年的逐日气象数据,采用FAO-56-Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发(ET_0),进而采用敏感性分析、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率及小波分析等方法对拉萨河流域ET_0的变化特征及其影响因素进行分析。对比两个站点的变化规律,结果表明:流域ET_0整体对最高温度最为敏感,最高温度的贡献率最大,气象因子的敏感系数年内变幅为相对湿度最高温度风速日照时数最低温度;流域ET_0的日变化趋势为每10年增加0.03 mm,Mann-Kendall检验流域ET_0增长并不显著;流域的ET_0在25～30a尺度上周期振荡明显,出现了7次循环交替。     

An Integrated Approach for Partitioning the Effect of Climate Change and Human Activities on Surface Runoff

Climate change and human activities have been identified as the two main reasons for the change in runoff. To better understand the factors causing runoff change, this paper develops an integrated approach which combined the elasticity coefficient approach (including a non-parametric model and six Budyko framework based models) and the hydrological modelling approach (using SIMHYD models) for partitioning the impacts of climate change and human activities on surface runoff. The Guanzhong River Basin(GRB), which is the sub-basin of the Wei River basin in China is chosen as the study area. In this study, trends in runoff, rainfall and potential evapotranspiration (PET) from 1958 to 2008 are analyzed using the Mann-Kendall test and change-points in the annual runoff from 1958 to 2008 are sought using the Fu formula, Mann-Kendall test and double mass curve. The calibrated and validated rainfall-runoff model SIMHYD is used to simulate the runoff in the GRB during 1958–2008. Seven different methods are used to calculate the elasticity coefficient and then the elasticity coefficient methods are used to evaluate the contribution of climate change and human activities. Combining all these results, the contribution of climate change and human activities to runoff change is 34.1?~?47.3 and 52.7?~?65.9 %, respectively. The study provides scientific foundation for understanding the causes of water resources decrease and significant information for water resources management under the influence of climate change and human activities.     

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段（汛期、非汛期）月径流深变化的相对重要性。研究结果表明：1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深（69.34 mm）大于小觉流域（39.07 mm）,两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率（13.0 mm/10a）大于小觉流域的下降速率（8.7 mm/10a）;在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶河流域的径流深主周期分别为16、10和5 a,在第一主周期的时间尺度上都存在5个丰枯变化周期。对汛期和全年时段进行相关分析和随机森林模型的结果表明,降水是影响流域径流长期变化的主导因子,尤其在汛期时段;在非汛期,叶面积指数是影响径流变化的重要因素。     

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。