1980-2019年海河流域气象干旱和农业干旱变化及传播特征

研究干旱演变和传播特征可为流域防灾抗灾提供帮助和建议。以海河流域为例,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)和标准化土壤湿度指数(SSMI)分别表征气象干旱和农业干旱,并结合趋势分析和频率分析等方法,对1980-2019年该流域气象干旱和农业干旱时空演变规律以及传播特征进行研究。结果表明：在干旱发生频率上,气象干旱和农业干旱的高发区分别集中在流域东北部和中部,不同季节空间分布存在显著性差异,春季和夏季为气象干旱频发季,冬季和春季为农业干旱频发季;从变化趋势上看,SPEI值呈减小趋势的区域主要集中在流域的中东部,其中春季减小趋势最为显著,而SSMI值呈“北增南减”的分布格局,其中秋季减小趋势最为显著;农业干旱对气象干旱的响应具有延时性,不同季节差异显著,夏季传播时间仅为5个月,秋季、冬季和春季的传播时间分别为6、9和11个月;在空间分布上,春季和夏季的相关系数较低,低值区主要分布在流域北部地区,秋季和冬季的相关系数较高,高值区集中分布在流域中部地区。     

铜川市降水变化及趋势预测分析

基于铜川气象站1961-2013年的逐月降水数据,主要利用Morlet小波法和Mann-Kendall检验法对铜川市的降水变化和趋势预测进行分析。结果表明:年降水变化呈减少的趋势,且年降水量的减少主要集中在春季和秋季;而夏季和冬季的降水量呈增加的趋势;年、春季、夏季、秋季和冬季降水的典型突变年份分别为1986、1983、1985、1983、1987年,表明在20世纪90年代降水发生突变;年降水量和季节降水量都存在多时间尺度的丰枯变化。在2013年以后,年降水进入偏少期,春季、秋季降水进入强烈的偏少期,而夏季和冬季降水进入偏多期。年降水和季节降水均存在10年左右的主变化周期。     

Kriging插值法在梧州季降雨空间分析中的应用

采用交叉验证的方法分析Kriging插值法的效果,研究了梧州市季降雨量的空间分布特征,运用Kriging插值法进行季降雨量Mann-Kendall检验值插值,得到整个研究区季降雨量趋势分布。结果表明:1Kriging法在梧州季降雨量空间插值中的应用效果较好;2春季降雨量自北部向南部递减;夏季降雨量自西北部向东南部和北部递减;秋季降雨量自南部、西北部向中部递减;冬季降雨量自北部、西南部向中部、东部递减;3大部春季降雨量呈增加趋势,但南部一些地区春季降雨量趋于减少;夏季降雨量呈增加趋势;大部秋季降雨量呈增加趋势,但东北、西北部秋季降雨量呈减少趋势;冬季降雨量呈增加趋势。     

基于综合干旱指数的鄱阳湖流域干旱时空分异特征研究

干旱指数适用性问题是当前干旱研究中的热点问题。本文基于标准化降水指数(SPI),标准化降水蒸散指数(SPEI)和降水Z指数(CZI)等传统标准化干旱指数,以线性组合方法构建综合气象干旱指数(linear combination synthesis drought index,LSDI),提出混淆矩阵评价方法对所有气象干旱指数的适用性进行比选分析,并在鄱阳湖流域加以应用。研究表明:(1)LSDI指数与标准化干旱指数的准确率和精度的季节性均值近似相等,但LSDI指数召回率和综合评价指标F1-Score的季节性均值更高。LSDI指数能够像标准化干旱指数一样很好地捕捉到干旱事件,同时具备三个标准化干旱指数表征干旱的优势,对干旱事件识别的效果更好。(2)鄱阳湖流域干旱强度未来趋势:夏季和冬季表现为下降趋势,干旱情况有所缓解,春秋季表现为上升趋势,干旱情况有所加重。(3)鄱阳湖流域夏季和秋季干旱发生频率高,频率范围在30%～40%。干旱发生频率呈现赣南较低,赣北较高的空间分布形式。(4)鄱阳湖流域易发生全域性和局域性干旱,夏季和秋季干旱发生范围存在不显著上升趋势;春季和冬季干旱发生范围存在不显著下降趋势。     

1961—2019年黄河流域降水量时空变化特征分析

为研究黄河流域气候变化特征,利用线性趋势、5 a滑动平均、Mann-Kendall趋势和突变检验以及经验正交函数分解方法(EOF),对黄河流域1961—2019年降水量时空变化规律进行分析。1961—2019年黄河流域年降水量总体呈不显著减少趋势,1961—1972年和1985—2001年为两个年降水量下降期,1973—1984年和2002—2019年两个时段年降水量呈上升趋势,1964年前后年降水量发生突变性减少。黄河流域整体夏季和冬季降水量呈不显著增加趋势,春季和秋季呈不显著减少趋势,除上游地区在冬季呈显著增加趋势外,各地区在四季表现出不显著增加或减少趋势。根据EOF分析,1961—2019年黄河流域年降水场前两个特征向量能较好地表达其时空变化特征,第一特征向量场呈一致性分布,第二特征向量场呈“西北-东南”反位相分布;根据其时间系数,可将黄河流域不同年份降水特征划分为4种分布形式：全流域偏少、全流域偏多、流域东南部偏多(西北部偏少)和流域西北部偏多(东南部偏少)。     

金沙江流域降水量变化特征分析

为了分析金沙江流域降水量变化特征,根据该流域28个雨量站1971~2011年月降水量资料,应用基于ArcGIS平台的泰森多边形法,计算了流域年和四季的平均降水量;使用基于ArcGIS平台的反距离权重空间插值法,分析了降水量及其变化趋势的空间变化情况;运用线性回归分析、滑动平均法、Kendall秩次相关法以及降水集度法,分析了年和四季降水量的变化趋势以及年内分配情况;通过Mann-Kendall检验法分析了降水量的突变性;采用小波分析法对年和四季降水量进行了周期分析。结果显示:金沙江流域降水量空间分布不均;年、春季、夏季和冬季降水量呈增加趋势,秋季降水量呈减少趋势,降水量年内分配呈季节性变化;春季、夏季和秋季降水量突变开始的时间分别为1999,1979年和2001年;年及四季降水量变化周期为5~22 a。     

长江流域降水量和径流量长期变化趋势检验

采用TFPW-MK(Mann-Kendall test with trend-free pre-whitening)趋势检验法,对20世纪50年代以来长江流域154个气象站降水量和26个主要水文站径流量的变化趋势进行了显著性检验.结果显示:①流域年降水总量整体变化趋势不显著,但各季节和月份的降水量存在的增加或减少趋势显著,尤其是在上世纪90年代期间降水量分布存在一定的变异,在流域空间分布上不仅出现了降水显著增加的集中区(洞庭湖和鄱阳湖水系),而且还出现降水显著减少的集中区(四川盆地和汉江上游),在降水的年内时间分布上也存在着趋于集中的态势,表现在夏季降水量增加、而秋季和春季降水量减少.②流域内各主要支流径流量变化趋势与其降水量变化趋势基本一致,夏季长江中下游地区径流量增加趋势显著,而秋季长江上游和汉江地区径流量则呈减少趋势,相对而言干流径流量的变化趋势并不显著.     

滇中“三湖”流域降雨侵蚀力时空分布特征研究

为研究滇中抚仙湖、星云湖、杞麓湖流域（“三湖”流域）降雨对土壤侵蚀特征的影响,基于流域内梁王河、海口、茶尔山、沙沟嘴4个雨量站1992—2020年日降雨观测数据,用日降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,用M-K法分析降雨侵蚀力的时间变化特征,用Kriging插值法进行空间插值分析降雨量和降雨侵蚀力的空间变化规律。结果为：1992—2020年期间,“三湖”流域多年平均降雨量907.6 mm,多年平均降雨侵蚀力为3 088～4 172 MJ·mm/（hm²·h）;年降雨侵蚀力变异系数为0.25～0.32;各站发生侵蚀性降雨日数686～759 d;年降雨量与年降雨侵蚀力相关关系较好,流域年降雨侵蚀力总体呈波动变化,系列为不显著增加趋势,无突变;降雨侵蚀力年内变化差异较大,夏季占全年的61.4%,汛期占全年的90.5%,降雨侵蚀力变化表现为夏季>秋季>春季>冬季;流域多年平均降雨侵蚀力空间分布趋势基本与年降雨量分布趋势一致,为北大南小;年、汛期、夏季和秋季,流域降雨侵蚀力基本呈从北向南逐渐递减的趋势;而非汛期、春季和冬季,降雨侵蚀力基本呈从东北向西南递减的趋势...     

鄱阳湖流域降水集中指标的时空变化特征

研究降水在年内的集中程度,对干旱、洪涝及水资源管理具有重要意义。本文基于1957—2012年鄱阳湖流域的月降水资料,并利用两种降水集中度(PCI和PCD)指标、一种降水集中期(PCP)指标,研究了降水集中指标在鄱阳湖流域的适用性及其时空变化特征。结果表明采用的这些降水集中指标在鄱阳湖流域有较好的适用性。两种降水集中度指标均呈现出由西南向东北逐渐增加的趋势,其时空分布特征十分相似。降水集中期变化范围为4月上旬至6月中旬,呈由西向东逐渐减少的趋势。通过对月降水集中几种指标的变化进行MMK趋势检验,发现流域内大部分站点的降水集中度指标呈不显著的减小趋势,降水集中期呈不显著的延后趋势。     

近50年来塔里木盆地西缘绿洲气候变化分析

全球变暖背景下的气候因素变化趋势分析是当前研究的热点。本文通过对塔里木盆地西缘阿克苏河绿洲1966—2010年的气温、降水量和相对湿度数据进行标准化处理和趋势分析,结果表明:研究区1966—2010年的气温、降水和相对湿度均成增加趋势;降水、温度和相对湿度的增加速率分别为0.2mm/10a、0.38℃/10a和0.4/10a;在不同季节方面,春季降水和气温增加速度最快,夏季和秋季次之,冬季的平均降水量和相对湿度呈减少的趋势,相对湿度的增加速率最大的为秋季。     

上海市1971-2010年降水时空变化特征

基于上海市11个气象站的逐月降水数据,利用线形回归、Mann-Kendall等多种数理统计及GIS空间插值的地学统计方法对上海市1971-2010年的年、季降水时空演变特征进行分析。结果表明:在时间上,年降水量为不显著增加趋势,春秋两季呈微弱下降趋势;变化特征不明显;夏冬两季呈增加趋势,冬季增加趋势尤为显著。在空间分布上,年、秋季降水呈东西分异,春、冬呈南北分异,夏季呈东北-西南分布。年、季降水量及趋势分布表现出差异性和一致性特点,其中年和夏季降水量分布与各自趋势分布的空间相关性较高,整体表现为市区大于郊区、东部沿海大于西部内陆。研究结果对于认识全球气候变化的区域响应具有重要的基础性科学意义,同时可为上海市水资源管理及洪涝灾害应对提供参考。     

1960-2008年间洞庭湖流域降水变化时空特征分析

依据洞庭湖流域27个气象观测站1960—2008年逐月的降水量资料,综合运用气象统计方法和GIS空间分析技术,对洞庭湖流域近年来降水变化的时空特征进行了分析。结果表明:(1)在1960—2008年间,流域年降水量呈现出不显著的增加趋势,四季中春、秋两季表现为减少趋势,而夏、冬两季则表现为增加趋势,其中夏季的增加最为明显;但在1999—2008年的近10年间,流域年降水量表现为显著的减少趋势,四季中除冬季仍表现为增加的趋势外,其余三季均表现为减少的趋势。(2)在近10年间,流域内除个别站点年降水量仍表现为增加的趋势外,其余多数站点均表现出不同程度的减少。在时间分配上,夏、冬两季降水较流域多年平均值分别偏多2.85%和3.07%,而春、秋两季则偏少1.35%和11.43%。其中,秋季9、10月份偏少明显,而变差系数同期则明显增大,带来入湖水量大幅减少和区域干旱发生增加等不良影响。     

关中盆地降水量变化趋势的Mann-Kendall分析

采用关中盆地1959—2006年的气象资料,应用Mann-Kendall检验方法分析了关中盆地降水量的年季变化趋势和突变情况。结果表明:关中盆地降水量总体呈减少趋势;春、秋季节降水量呈下降趋势,夏、冬两季降水量均呈上升趋势;年降水量的突变发生在1992年,之后降水量总体开始下降,到21世纪依旧呈减少趋势;春季降水量在1994年发生突变,降水量明显下降;夏季降水量突变于1978年,之后降水量开始上升;秋季突变于1973年,之后降水量转变为下降趋势;冬季降水量总体呈增加趋势。     

1961- 2013 年贵州省地面温度时空变化特征

利用贵州省1961-2013年逐日0cm地面温度观测资料,采用ArcGIS空间分析、线性趋势分析、小波分析、Mann-kendall非参数统计检验法等对贵州省地温的空间分布、变化趋势、突变特点、周期变化等进行研究。结果表明:平均地温、平均最低地温年际、季节空间分布大致从黔西北向黔东南随经度增加、海拔和纬度的降低而逐渐升高;平均最高地温年际与秋、冬季空间分布大致从黔东北向黔西南随着经度、纬度的降低和海拔的升高而逐渐升高。平均地温与平均最低地温年际、季节变化均呈增温趋势,尤以平均最低地温年际、季节增温趋势最显著;平均最高地温年际与春、夏、秋季均呈增温趋势,冬季呈缓慢下降趋势。平均地温、平均最高地温、平均最低地温年际、季节突变集中于20世纪90年代以来;且均以春、秋季突变十分显著。平均地温、平均最高地温、平均最低地温年际、季节周期变化主要以长周期为主周期。年平均地温、年平均最低地温与海拔呈显著的负相关,与经度呈显著的正相关,而年平均最高地温则与纬度呈显著的负相关。     

1960-2013年宝鸡市降水变化特征分析

为正确认识宝鸡市降水变化特征,以1960-2013年宝鸡各气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数以及R/S分析法对研究区降水量的时间变化特征进行诊断分析。研究结果表明:近54 a宝鸡市平均降水量总体呈减少趋势,夏、冬两季降水量增加,春、秋两季降水量减少。降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,年降水特征时间尺度为32、12、6以及4 a,季节降水存在4~7、10~17以及24~32 a的变化周期。未来宝鸡降水变化趋势与过去变化趋势相一致,年以及春、秋两季降水仍将呈现减少态势,夏、冬两季降水则继续呈增加态势。此外,影响夏季降水系统发展变化的因素最为复杂。     

渭河源区水文气象要素演变趋势及阶段性分析

研究渭河源区水文气象要素变化特征,并进一步分析各个要素之间的相互关系,为渭河源区水资源的合理开发利用提供科学依据与技术支撑。采用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对渭河源区水文气象要素变化趋势进行检验,利用M-K检验法找出各要素的突变年份,运用多元线性回归分析法分析不同阶段降雨、蒸发量对径流量的影响程度。结果表明:近30年来渭河源区年降水量与四季降水量均呈不显著减少趋势,年蒸发量与春、夏季蒸发量呈显著增加趋势,年径流量与夏季径流量呈显著减少趋势,冬季径流量呈不显著增加趋势。年降水量和年径流量均在1993年发生显著性突变,年蒸发量在1990年发生显著性突变。分析得出:1981-1993年年径流量变化主要受降水量变化影响,1994-2010年径流量变化主要受蒸发量变化影响。     

Trends in the Lake Superior Water Budget Since 1948: A Weakening Seasonal Cycle

An analysis of Lake Superior water levels from 1948–1999 reveals that the seasonal cycle has decreased in amplitude by 20% (from 40 cm to 32 cm). This change is manifested as a downward trend in summer and autumn lake levels (when levels are typically highest) accompanied by roughly no change in winter and spring lake levels (and an overall 4-cm drop in annual mean levels). The decreased rates of seasonal rise and fall in lake level over the 51-year interval reflect a large decrease in the net monthly influx of water during the late spring (up to –1,360 m³/s) coupled with a nearly compensating increase in net influx during late autumn (up to +1,100 m³/s). Analysis of the Lake Superior water budget indicates that these changes are primarily the result of trends in runoff and over-lake precipitation. A systematic decrease in outflow through the St. Marys River is also evident during July-December (in association with the lower lake levels), as well as a moderate shift in the seasonal pattern of lake evaporation (but not the annual mean). The observed water budget trends are primarily related to variations in climate, rather than lake regulation. Land surface effects are also important, as suggested by a 20% increase in annual mean evapotranspiration during the 51-year interval and large changes in monthly storage (e.g., snowmelt, groundwater, etc.). Significant uncertainties are present in the calculated water budget, and it is suggested that a likely source of error is in measured precipitation and (especially) runoff.