黄河源区降水径流变化特性初步分析

黄河源区唐乃亥水文站以上流域面积121972km^2，占黄河流域面积75．2万km^2的16．2％，多年平均径流量200亿m3（1956-2002年），占黄河流域多年平均径流量580亿m3的34．5％，因此该区域被称为黄河的水塔，也是黄河上受人类活动影响较小的天然产汇流区，其降水径流特性具有相对稳定性，对黄河水资源状况有重要影响。通过对黄河源区降水径流时空变化分析，初步揭示该区域降水径流变化特性及其规律。     

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。     

近52a黄河源区降水量和气温时空变化特征

利用黄河源区8个气象台站的降水量和气温资料,采用线性趋势法、滑动平均值法、累计距平法和回归分析法,系统研究了黄河源区1960—2012年降水和气温的时空变化规律,揭示了黄河源区不同区域降水量和气温变化的差异性。结果表明:1黄河源区降水量和气温呈增加趋势,增长率分别为1.92 mm/10 a和0.29℃/10 a,黄河源区降水量变化趋势与青藏高原一致,降水增加速率低于青藏高原的,升温幅度高于青藏高原的,为全国异常变暖区之一;2从5 a滑动平均曲线可以看出,黄河源区降水和气温变化趋势不同,降水量在20世纪70年代末至80年代中期显著偏高,1986年之后迅速减少,直到2004年又开始增加,气温在70年代末至80年代中期显著偏低,1986年之后迅速回升,进入显著高温期;3黄河源区降水量在春、夏季和冬季呈升高趋势,秋季呈减小趋势,气温在全年都呈升高趋势,降水量的增加主要发生在春季,而气温的升高主要发生在冬季;4黄河源区降水量空间变化差异显著,呈现出由东南向西北逐渐减小的变化规律,气温从西部向东部、北部和东南部地区升高,表现出以西部地区为中心,呈同心圆向四周升高的空间变化规律。     

黄河源区径流演变研究进展

黄河源区是黄河流域重要的产流区和水源涵养区,年径流量占黄河流域径流量的三分之一左右,对流域水资源安全具有重要意义。总结了近20 a发表的有关黄河源区径流演变特征及其影响因素的相关文献,对研究成果进行了系统梳理、总结和对比。各研究成果在黄河源区径流整体变化趋势上具有一致性,近几十年黄河源区径流总体呈下降趋势,且存在丰枯交替的演变特征,径流年内分配不均,存在不同时间尺度的周期性变化,未来一定时期黄河源区径流仍将有所下降。但在径流演变驱动机制方面存在一定的分歧,气温和蒸发对径流变化的影响机制仍不明确,未来径流变化的定量预测仍存在差异。基于此,未来应注重开展黄河源区径流演变驱动机制、空间特征及未来趋势等方面的研究,为黄河源区水源涵养能力提升提供支撑。     

黄河源区降水径流时空特性及相关分析

分析了黄河源区降水径流的一般特点及统计特征。分析径流与降水的相关性 ,得出汛期降水与径流相关性好 ,年降水量与径流过程相关系数一般较大 ,说明地下水径流作用显著。黄河沿以上地区径流与降水相关性小 ,说明下垫面条件对径流调蓄作用显著。     

黄河源区径流变化研究综述

针对20世纪90年代以来黄河源区径流量大幅度减少的现实,以及对影响径流的关键因子存在一定分歧的研究现状,对源区径流变化研究进展进行了总结和分析：降水是引起径流变化的重要原因,不同区域降水变化、季节降水变化以及降水强度变化等原因可能导致了径流量减少;源区气候变暖,但气温增加与水面蒸发量没有密切相关关系,二者相关性仍需要深入探讨;源区下垫面发生变化影响了降水量与径流量关系,但尚难明确气候变化和人类活动分别对下垫面变化的影响程度。     

黄河源区径流变化特征及影响因素研究

近年来,黄河源区水资源状况发生了较大变化,为探究黄河源区径流变化特征及影响因素,基于1961-2018年共58 a的径流和气象资料,采用Mann-Kendall检验和小波分析等方法对其进行了分析。结果表明：黄河源区径流量整体上呈现出不显著减少趋势,递减速率为-0.63×10⁸ m³/a,夏、秋季减少幅度大,冬、春季减少幅度较小;1990年前后径流量均呈现不显著增加趋势,且1990年后增加趋势明显加速,后者增幅是前者的3.09倍;1990年后,降水量和气温递增高值区高度重合,且降水量是影响径流量变化的最重要因素。说明暖湿化加速和空间迁移过程导致了黄河源区冰川的加速消融,这也是1990年后径流快速增加的主要原因。     

黄河源区近60a气候变化特征及暖湿化分析

为揭示黄河源区气候变化特征与趋势,利用1953—2012年玛多地区年平均气温和年降水量,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波变换等方法,对玛多地区的气候变化特征进行了分析。结果表明:玛多地区年平均气温呈显著升高趋势,倾向率为0.289℃/10 a,1997年发生了由低温向高温的突变;年降水量呈增加趋势,倾向率为10.21 mm/10 a,降水量由少到多的突变发生在2003年;玛多地区年平均气温的第一主周期为15 a,此外还有6 a、29 a的变换周期;年降水量的第一主周期为27 a,此外还有12 a、5 a的变换周期。     

黄河源区汛期降水径流序列多尺度小波分析

基于黄河源区15个地面站点日降水数据、唐乃亥水文站逐日径流数据以及小波分析方法,分析了黄河源区1961—2020年汛期降水和径流的周期规律、变化趋势及相关关系。结果表明,1)黄河源区近60 a汛期降水、径流均存在多时间尺度的变化特征,且不同时间尺度汛期降水、径流丰枯变化趋势均不同;2)汛期降水、径流序列均具有63 a左右、35 a左右特征时间尺度的主周期,两个时间尺度下的平均周期分别为41、25 a左右,汛期降水、汛期径流具有一定的正相关性;3)在63 a特征时间尺度可预测2020年之后未来5～10 a内黄河源区汛期降水、径流整体均呈减小趋势。     

基于WEP-QTP模型的近65 a黄河源区径流演变分析

为研究黄河源区径流演变规律,以WEP-QTP(The Water and Energy transfer Processes in the Qinghai-Tibet Plateau)模型为基础构建基于水热耦合的黄河源区冻土水文模型。采用玛曲站2019—2021年冻融期逐日土壤温度及土壤液态含水率对模型进行验证,率定期及验证期决定系数(R²)均值为0.8左右,均方根误差(RMSE)均值分别为1.0℃及0.04左右;采用8个冻土监测点1971—2000年冻融期逐日冻土深度进行验证,决定系数(R²)均值为0.89,均方根误差(RMSE)均值为214.81 mm。模型模拟黄河源区1956—2020年逐月流量过程,效率系数(NSE)为0.8左右,相对误差(RE)为5%左右,表明模型能较好地模拟黄河源区径流过程。利用M-K趋势检验分析得到1956—2020年黄河源区径流呈不显著增加趋势,其变化趋势是降水与气温共同影响的结果。冻融期、非冻融期径流与全年趋势一致。降水增加、气候变暖及冻土退化使径流组分发生变化,地表径流及地下径流均呈增加趋势,但地下径流在全...     

近50年黑河流域降水变化特征分析

黑河流域是我国西北地区第二大内陆流域,中游地区,地势平缓,水源充足,并建有多座水库,是西部粮食和蔬菜生产基地之一。在气候变化的背景下,该流域的降水格局发生了一定程度的变化。现以黑河流域及周边地区15个气象站点1961年-2010年的逐日降水资料和国家1∶25万的DEM资料为基础,分析了黑河流域平原地区和山丘地区的降水变化特征。结果表明:(1)平原地区降水较少而山区降水相对较多,整体呈降水增加趋势且山区所占比例较大;(2)山区和平原地区的降水质心均向西南偏移,且山区偏移明显;(3)全流域上分布较广的0～100mm降水带在萎缩,相反分布稀少300mm以上降水带在增加。     

近50a黄淮海地区降水演变规律

基于ArcGIS平台分析了黄淮海地区1961—2011年生长季降水量和暴雨的时空变化特征,研究指标包括面生长季降水量、生长季降水质心空间位置以及暴雨中心笼罩面积。结果表明:1961—2011年,黄淮海地区生长季降水整体上呈减小趋势,生长季降水量的倾向率为-8.4 mm/10 a;近50 a来,黄淮海地区雨带整体上呈较明显的南移态势,但近10 a雨带呈北抬的特点;强降水事件特性在20世纪80年代发生转变,尤其是近10 a连续暴雨事件影响范围增大。     

松花江流域近50年降水序列趋势分析

利用松花江哈尔滨水文站1961—2008年降水量观测资料,采用一元线性回归和累积距平分析法,分析了松花江哈尔滨水文站月降水量的季节性变化特征。结果表明:松花江流域夏季和秋季降水量随时间变化呈递减趋势,而春季和冬季降水量则呈递增趋势;春季降水变化趋势和冬季基本相似,变化幅度较小,而夏季降水变化与秋季降水、年平均降水波动均较大。     

黄河流域近50a极端降水指数的时空变化

根据黄河流域80个气象站1957—2008年的逐日降水资料,利用Rclim Dex软件选用了10个极端降水指数,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归分析法,研究了极端降水指数在年和季节尺度上的时空变化特征。结果表明:极端降水指数中除了Rx5DAY呈显著下降趋势、SDII呈上升趋势外,其他8个指数均呈非显著下降趋势;从极端气候指数的四季变化来看,Rx1DAY和Rx5DAY在夏、秋季的空间分布相似,且数值大于春、冬季的;黄河流域降水量呈逐年减小趋势,极端降水指数的变化趋势不明显,但存在时空差异。     

近50a黄河宁蒙河段输沙量的沿程变化规律

从河段输沙量及排沙比的角度分析黄河宁蒙河段的水沙特点。以青铜峡站和河口镇站1952—1990年的实测水沙资料为研究对象,统计分析了输沙量与水量的关系,以及河段排沙比与水量和来沙系数的关系。结果表明,宁蒙河段输沙量与水量的关系在全年和汛期的统计特性略有不同,指数关系式更能体现河段在汛期的输沙特性,而二次式关系更能体现河段在全年的输沙特性。河段排沙比的年统计特征与汛期一致。     

黄河源区降水特点及气象成因分析

黄河源区降水时空分布极不均匀,东南部雨水丰沛,是黄河流域的多雨中心之一。年内降水主要集中于夏季(6—8月),占年降水量的57.1%,汛期(5—9月)降水量占年降水量的85%,雨季、旱季分明。黄河源区主要有连阴雨和强降雨两种典型降雨类型,连阴雨平均每年出现1.8次,持续时间长、强度小;区域强降雨持续时间短,平均只有1 d,主要集中在7—8月,突发性强。形成典型降雨的200 hPa环流形势表现为南亚高压异常强大,黄河源区处于南亚高压中心区域或北部边缘的强高空辐散区内。500 hPa高度场分析发现,连阴雨期间6—8月主要受新疆低压槽、高原槽、印缅低压和高原切变线等系统影响,由副高影响形成的连阴雨主要出现在9月;形成强降雨的500 hPa天气系统与连阴雨相似,但副高对强降雨的影响更为明显,7—9月都可由副高形成强降雨天气。物理量场上,典型降雨期间,黄河源区处于湿度、气流垂直速度和假相当位温场大值区内,水汽、动力和热力条件非常有利,强降雨发生时,气流上升速度、比湿、假相当位温等都较连阴雨期间更强,更有利于降水。     

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。     

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。