基于小波变换的区域降雨量周期性分析

人类活动和全球气候变化对水循环产生了影响。由于小波变换具有很强的周期性和趋势性识别功能，本文采用Morlet小波对黄河流域某地区面降雨量进行周期性分析，结果表明，该地区年降水量具有22年和7年的尺度周期，分别为第一和第二主周期。     

三川河降水径流演变规律及其动因分析

为揭示三川河流域降水、径流的演变规律和形成的动因，将传统检验序列趋势性、周期性的倾向率，趋势系数法、功率谱法和小波分析法结合起来，对1956～1986年降水、径流序列进行了分析。结果表明：三川河降水和径流具有增加、缓慢减少和迅速减少3个阶段的年代趋势和总体下降的总趋势，且径流的下降量大于降水量；同时，在整个变化过程中又具有30a、15a以及不足5a的准周期特性。通过对造成如此现象的动因进行分析，表明降水、径流的变化源于自然、人类的共同作用，且人类活动对径流的影响更加明显，是径流变化的主要动因。     

探究气温对子牙河流域降水影响

针对在气温变化的情况下的子牙河流域降水变化，运用Mann-Kendall检验法和spearman相关系数法，对子牙河流域1961-2010年共50年的气温和降水量进行分析，对子牙河流域全年和四季的气温和降水进行趋势性分析、显著性分析，并分析两者相关性。结果表明，子牙河流域全年和四季气温均为上升趋势，且全部为显著上升，突变年份集中在1990-2000年；子牙河流域降水均成下降趋势，其中全年和夏季降水下降趋势显著；气温与降水呈负相关关系，气温的升高影响降水量减少。     

粤东地区近42 a降水序列时空变化特征分析

以70个雨量站点近42 a降水资料为基础，采用线性趋势、累积距平法、Mann-Kendall突变检验、滑动T突变检验、小波分析和时态GIS等方法，对粤东地区降水特性进行分析。结果表明：降水呈现丰枯交替变化过程，且总体均呈微弱的减少变化；年降水和汛期降水系列在2019年发生突变，并呈现出偏多向偏少变化，非汛期降水无明显的突变年；年降水、汛期降水和非汛期均处于偏枯期；年降水和汛期降水的主周期均为15 a,次周期为4 a、8 a和24 a,非汛期降水序列的主周期为16 a,次周期为3 a、5 a、7 a和28 a;不管是丰水还是枯水年，该地区降雨空间分布特征均为北多南少，即北部山地丘陵地带降雨多，沿海地带降雨少，没有明显随时间节点不同和丰枯变化而产生降水空间分布变化。     

黄河流域气候与水资源演变特点研究

以观测资料和前人研究成果为基础，阐述了气候变化对黄河流域水资源总量、极端水文事件、水生态环境等的影响；指出气候变化已经影响到了黄河流域水资源系统的各个环节，这种影响是否是趋势性的．未来影响程度如何，有待进一步研究。黄河流域气候变化对水资源影响评估研究正在兴起．黄河流域气候变化研究应该着重极端气象水文事件变化对流域水沙调控体系建设、水资源统一管理和调度、黄土高原区和河口区生态环境等的影响及其适应性管理对策研究，以促进流域综合管理。     

雅砻江流域降水时空特征及径流响应分析

在气候变化和人类活动的双重影响下，全球极端气候频发，流域降水发生了深刻变化，因此有必要深入挖掘降水径流的内在特性及变化规律，增强人类在变化环境下对流域水文气象要素演变规律的认识。通过引入Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析法、滑动t检验和Morlet小波变换，解析了雅砻江流域气象站点近50 a来降水的年际趋势、突变识别和周期特征，同时以相关系数衡量了径流对降水的响应程度。结果表明：流域降水Hurst指数均大于0.5,其中清水河、石渠和中甸站趋势性较为显著；同时受变化环境的持续影响，流域降水在时域和频域均存在多尺度显著性周期，降水在1.0～2.5 a的小周期和4～6 a的大周期间不断振荡；且得到了流域径流对降水的强响应气象站点，其中除中甸站外，其余站点的趋势性并不显著。研究成果可为非线性径流预报模型驱动因子筛选提供科学依据。     

中国北方荒漠区降水多时间尺度变异性研究

依据我国北方荒漠区35个站点1951-2005年月降水资料，运用PCI降水集度、游程检验、功率谱、Morlet小波分析、Mann-Kendall秩次相关及气候趋势系数等方法，分析了北方荒漠地区降水多时间尺度下的变异规律及其变化趋势。结果表明：我国北方荒漠区降水存在5 a、9 a及准14 a主周期，1988年以来以9 a及14 a周期为主；各地单独丰水年的概率要高于单独枯水年，而发生连枯年的概率则高于连丰年；降水年内分配的差异将变缓，北方荒漠区的西部和东部降水年际波动呈增加趋势，中部地区有变缓的趋势；东亚夏季风及西风环流的强弱显著影响着研究区降水的时空分布及丰枯变化，70年代以前，东亚夏季风强度偏强、北进明显为河套及内蒙古地区带来丰富降水，新疆地区受西风气流控制降水相对偏少；80年代以来，东亚夏季风强度偏弱并急速南退，内蒙古地区降水逐渐减少；西北地区中西部（河西、新疆地区）在西南气流、北冰洋的冷空气形成的纬向环流及西风环流等辐合影响下降水逐渐增加。主要表现为：降水年增幅较大的地区由内蒙古东部逐渐向西北偏移，年代尺度下，以多年均值衡量，21世纪内蒙古高原东部地区降水将减少，平均减幅为15~40 mm/a，北疆大部分地区平均增幅为10~40 mm/a，南疆以0~10 mm/a小幅减少；各年代，春（秋）季降水占全年百分率变化不大，维持在14.4%~17.5%（17.3%~21.2%），夏季是主要降水期占全年降水的58%~62%，冬季所占比例较小，最高为5.1%；预计未来：春、夏季降水将增多，冬季降水逐渐减少，年降水有增加趋势；极端干旱区和干旱区的降水有增加趋势的地区概率分别为83%和70 %，而半干旱地区降水有明显减少趋势的概率为58%，西部有向暖湿变化、中部地区趋于暖干、而东部地区趋于干旱的可能。     

1951—2016年延安市安塞区降水变异特征分析

利用安塞站1951—2016年的降水资料对延安市安塞区年降水和汛期降水特征进行趋势性、突变性和周期性分析,其中趋势性分析采用EEMD分析法,突变性分析采用Mann-Kendall突变分析法,周期性分析采用Morlet分析法,以此对安塞区1951—2016年降水进行了时序变异特征分析。结果表明:随着时间的推移年降水量下降趋势较明显,汛期降水量存在微弱上升趋势;年降水量在1952年和1992年发生突变,并在2000年以后下降趋势明显,而汛期降水量在1986年发生突变;年降水量和汛期降水量分别存在4个和3个主周期。     

GAMLSS模型在黄河流域蒸发皿蒸发量序列统计建模中的应用研究

本文采用广义可加模型(GAMLSS),以年份序号作为解释变量拟合模型参数,对黄河流域蒸发皿蒸发量序列的非一致性特征进行研究。考虑到流域空间差异性和年内变化,从年、汛期、非汛期3个时间尺度来研究黄河流域29个水资源三级区面蒸发量序列的非一致性特征。研究结果表明,黄河流域各水资源三级区的面蒸发量序列在不同时间尺度上均具有较为明显的趋势变化;非汛期蒸发序列呈现出显著的趋势变化,与一致性模型拟合结果相比,黄河流域非汛期蒸发序列的AIC准则(Akaike Information Criterion)和SBC准则(Schwarz Bayesian Criterion)值减少明显,能更好地反映出非一致性变化的特征。     

近50年来淮河流域降水时空变化特征分析

以淮河流域及周边地区48个气象站点1961年-2010年共50年逐日降水过程为基础资料,以地理信息系统技术为数据处理平台,结合Mann-Kendall秩次相关检验、Morlet小波变换和集对分析法(SPA)等,分析淮河流域年降水量时间序列趋势性、周期性以及降水集中度、集中期、降水质心、旱涝发生频率、旱涝交替在空间上的分布特征。结果表明:①近50年来,年降水量整体呈略微减少趋势,南部地区降水增加,北部地区降水减少;②年际变化上存在27年的主周期,年内分配集中在夏季,且北部地区降水更为集中;③干旱易发区分布面积较广,洪涝易发区分布相对较集中,上游和中游部分地区为旱涝交替易发区。     

气候变化情景下黄河天然径流预测研究

1961—2000年黄河天然径流量呈减小趋势,且径流变化与降水量变化过程基本一致。选用IPCC提出的A2、B2两种温室气体排放方案,并采用北京大学在黄河流域未来气候情景研究中的降尺度成果,以黄河流域未来气候情景模式和预测成果为基础,建立黄河水量平衡模型,预测黄河主要断面的未来天然径流量并分析其时空变化。结果表明:黄河径流量2050年将减少29.3亿～61.1亿m3,2100年将减少42.2亿～71.2亿m3;从空间分布来看,上游兰州以上主要产水区的降水量、径流量有较大幅度减小,其他区域产流量有所增加;从径流年内分配来看,冬季、春季略有增加或基本不变,夏季、秋季减少明显。     

黄河流域降水变化规律分析

近年来，黄河下游出现许多新问题，如冬春季断流日益严重，汛期洪水水位表现高、传播速度慢等，这些问题都与黄河流域降水量变化有关系。本文分析了黄河流域各区年降水量和暴雨量及暴雨强度的变化规律，其中用年最大７日（或最大１日）和最大３０日降水量代表暴雨量和暴雨强度，能比较好地反映降水与产流产沙的关系，对黄河下游防洪减淤工作具有指导意义。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。     

北半球OLR与黄河上中游6—9月降水的关系

利用黄河上中游43个气象站6—9月降水资料和NCEP再分析月平均地气系统射出长波辐射(OLR)资料,采用EOF、相关分析方法,分析了汛期月降水与北半球OLR的关系,结果表明:①同期相关场在黄河流域皆有强的负相关区存在,相关系数为-0.77～-0.69,长江以南为较强的正相关区,反映出我国南北降水反向变化的合理性;②黄河上中游流域6—9月各月降水与前期OLR都有较好的相关区存在,取成片相关区中的最高相关系数格点作为预测因子,在上年1月至当年4月之间,6、7、8、9月分别有22、36、18、19个预测因子;③将相关系数绝对值大于等于0.65格点的OLR作为前期强信号因子,6、7、8、9月分别有4、4、1、2个因子;④强信号因子与黄河上中游降水有很好的关系,但影响流域内降水的区域有差异,6—8月上游的高原以及河套北部的相关性普遍差,其余大多数流域相关性显著,9月大部分流域相关性显著。     

黄河流域20世纪90年代天然径流量变化分析

黄河流域地处我国腹地，多年平均降水量455．5mm。20世纪90年代以来，黄河流域持续干旱少雨，沿黄地区引用黄河水量普遍增加，致使全河径流普遍偏枯，下游非汛期频繁断流。对黄河流域的降水径流的分析结果表明，90年代以来，黄河流域降水量和径流量都发生了较大的变化，实测径流的变化幅度远大于天然径流。     

黄河三角洲地区降水时序变化特征研究

基于黄河三角洲内5个气象站1961—2007年逐日降水资料,采用Mann Kendal非参数检验、小波分析等方法,对近50年来黄河三角洲地区降水量时序变化特征进行研究。结果表明,黄河三角洲地区近50年来,年际和年内不同季节降水量均呈逐步下降趋势,并在1976年左右发生突变,之后降水量下降显著。年际降水存在约8~9年的主变化周期,而春夏秋冬四季降水存在约16~17年的主变化周期。根据周期变化特征,预测2012—2014年黄河三角洲地区将处于多水期,其中秋季和冬季降水较多,而春季和夏季降水较少。     

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。     

长江源区和黄河源区降水量变化分析

利用长江源区和黄河源区22个气象站1961—2010年的逐日降水量资料,基于正态分布和Gamma分布,从概率角度讨论了两个源区的年、季节和日降水量的变化特征。结果表明：黄河源区年平均降水量和标准差均大于长江源区,近年来长江源区降水量明显增多,两者之间差异减小。两个源区年内降水量分布很不均匀,长江源区降水量大多集中于夏季,年际间丰枯差异显著;黄河源区降水量集中于夏季,年际变率随时间变化减小,降水稳定性增加;两个源区的日降水量以小雨为主,极端日降水量可达暴雨程度,近年来,随着形状参数和尺度参数的增大,日降水量概率分布有偏度和陡峭度减小的趋势,导致日降水量有所增大,进而影响到极端日降水量,使其有增大趋势。     

黄河主要产沙区近年降雨及下垫面变化对入黄沙量的影响

近几年,黄河来沙量锐减原因成为人们普遍关注的热点问题。本文以天然产沙量约占流域入黄沙量90%的黄河潼关以上主要产沙区为研究范围,优选了降雨因子和模型的函数型式,改进或构建了各支流在天然时期的降雨~产沙相关模型,进而分析了该区近35年不同时段的降雨和下垫面因素的减沙作用。研究表明,若以各支流1956—1975年前后的降雨-产沙响应关系为基准,1980年以来下垫面减沙作用越来越大,近十多年最为突出。近10年研究区降雨总体偏丰、其中近5年明显偏丰,因此降雨变化不是黄河该时段来沙锐减的原因;2005—2014年和2010—2014年,下垫面因素的实际总减沙量分别为13.87~15.45亿t/a和15.70~18.70亿t/a。     

近50a来讨赖河流域气候变化分析

根据祁连、肃南、酒泉和金塔四站的气象资料,采用Mann-Kendall法和小波分析法研究了讨赖河流域近50 a来的气候变化特征,并用相关分析法分析了气候变化对径流量的影响。结果表明:20世纪60年代中期以前流域气温总体呈下降趋势,60年代中期后气温波动升高,80年代中期以来气温升高幅度加大;流域内年降水量近50 a来呈平、枯、丰交替状态,总体上微弱增加;11、18 a分别为山区、平原代表站气温变化的主周期;山区降水量变化的主周期为11 a,平原区降水量变化的主周期则为21 a;径流量与降水量呈正相关关系,与气温呈微弱的负相关关系。