黄河流域Budyko方程参数n演变规律及其归因研究

基于移动窗口法、多元逐步回归模型、敏感性系数法和贡献评估法,定量分析黄河流域Budyko水热耦合平衡方程中的参数n在黄河流域的变化规律及其与气候变化和人类活动的相关关系。结果表明,参数n在1956—2000年间呈现上升趋势,其变化与降水(P)、人口状况(Pop)、生产总值(GGDP)和有效灌溉面积(Airr)最为相关。其中,参数n的变化对P最为敏感,敏感系数达到1.169,且P的变化抑制了参数n的增加(贡献率为-20.2%);参数n对Pop、GGDP和Airr的敏感性系数分别为0.795、0.038和-0.152,并随人类活动的加剧而上升,其中Pop的增加对参数n增加的贡献最大(128.7%)。     

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。     

基于变化的水热耦合平衡方程参数预测区域水资源量

水热耦合平衡Budyko方程被广泛地应用于水文过程模拟和水资源预测中。目前,多数应用均基于方程唯一的参数在未来气候条件下恒定不变这一假设,这个假设与实际的气候变化与人类活动影响下流域特征改变的事实不符。为此,本研究综合考虑不同气候情景下Budyko参数的动态变化,选取了代表我国不同气候区的3个典型流域(松花江流域、黄河源区和珠江流域),通过研究其水文气象变量的变化趋势,计算并分析Budyko参数的变化规律。利用基于Budyko方程的动态水量平衡模型,采用CMIP5中4种气候模式的3种情景分别预测3个流域未来的水资源量,进而评价Budyko参数改变对水文响应预测的影响。结果发现:黄河流域2021—2050年间降水、潜在蒸发均增大,径流减小;松花江流域未来降水、潜在蒸发、径流均增加;珠江流域未来径流在RCP4.5和RCP8.5情景下仅GFDL模式下的径流增加,其余3个气候模式下的径流减少。与基于恒定Budyko模型参数预测的径流相比,黄河流域由于未来下垫面改变会加剧该区水资源量减少,松花江流域下垫面的改变更将造成该区未来水资源量的增加,珠江流域下垫面的改变对Budyko模型预测该区未来径流改变不明显。研究结果为变化环境下的水文模拟与水资源研究开辟了新的思路。     

基于概率性Budyko方程的我国可利用水资源量脆弱性评估

利用概率性Budyko方程定量评估我国可利用水资源量空间分布情状及其相应的不确定性,识别我国可利用水资源量高脆弱性地区。结果表明,降水是影响可利用水资源量脆弱性的主导因素,并且较为干旱的区域具有较低不确定性;我国东北地区、西北地区、华北地区以及华东地区北部这一带状地区的可利用水资源量最易受到降水变化的影响,并且在降水减少量不同(分别减少5%、10%、15%)的情况下这种现象依然明显,可见这些地区对降水变化呈现高度的脆弱性。     

淮河流域降雨集中度的时空演变规律分析

基于淮河流域内30个常规气象站点1957～2008年的逐日降水资料,计算了淮河流域内各站点长期降雨集中度(Lcl)和逐年降雨集中度(Acl).在此基础上,分别采用Mann-Kendall趋势检脸法和Sen's坡度检验法检测了Acl时间上的变化趋势,并采用Pettitt检验找出Acl突变的年份.同时,采用反距离权重插值法分析了淮河流域Lcl的空间分布规律和Acl在时间上的变化趋势.结果表明,在淮河上中游区Lcl值偏小,降水分布较平均,而在沂沐泗河流域和淮河下游区Lcl值偏大,降水较集中,降水极值情况发生的频率相对较高;淮河流域上Acl的年际变化较大,整体呈下降趋势,其中60%的站点下降趋势显著,在流域的大部分地区,降雨Acl有明显的突变,集中发生于20世纪70～80年代初.