基于ITPCAS数据集的三江源区气候因子时空变化特征分析

利用三江源区23个气象站实测资料对ITPCAS数据集在三江源区域的适用性进行检验,并利用ITPCAS数据对三江源区1979～2015年气候因子的时空变化特征进行分析。结果表明,ITPCAS数据集精度较高。时间上,三江源区气温与降水均有不同程度增加趋势,气温倾向率为0.6℃/10a,降水变化率为14.79mm/10a;空间上,气温呈现从东南到西北递减的趋势,气温变化率差异较大,既有增幅区又有减幅区,其中秋季气温变化率最大(0.04～0.16℃/a),夏季最小(-0.04～0.06℃/a);降水表现为随纬度增加由东南向西北递减的变化特征,研究区年均降水变化率为-9.73～10.95mm/a,大部分地区呈上升趋势,夏季降水变化率较大(-7.95～6.01mm/a),冬季降水变化率较小(-0.35～0.72mm/a)。     

贵州省近50年降水量时空分布及变化特征

基于贵州省19个站点1960~2009年月降水资料,运用降水集度、气候趋势系数、Mann-kendall突变检验法、滑动T检验及小波分析等方法,分析了贵州省降水在不同时间尺度下的时空规律。结果表明,贵州省年降水量空间分布不均,整体呈东多西少的分布趋势,并形成了三多三少的降水集中区;近50年降水量呈下降趋势,年内降水呈季节性变化,春、秋季降水量有显著下降趋势,夏、冬季降水量呈上升趋势但不显著;贵州省年降水量存在22年左右的周期变化,在1984、1991、2001年发生突变,各季节周期变化和突变位置有所差异,这均增强了极端气候事件发生的概率,加剧了农业旱灾发生的风险。     

青藏高原江河源区干湿变化特征及影响因素分析

基于青藏高原江河源区内6个气象站点1961~2014年逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算了标准降水蒸散指数SSPEI,研究了不同时间尺度下的干湿演变特征及其干旱频率空间分布特征,并分析了影响因素。结果表明,年际变化上,长江源区1969年后SSPEI整体呈显著上升趋势,并在2008年发生突变,黄河源区不同年代变化趋势不同,但整体呈不显著的下降趋势,无突变发生;季节变化上,对研究区影响较大的中旱和重旱集中在5~6月,湿润化趋势和干旱化趋势主要出现在长江源区夏季和黄河源区秋季,春季均无明显趋势;区内夏季SSPEI的Hurst指数几乎都大于0.5,有较好的持续性,春秋两季恰好相反,更多体现了反持续性。趋势分析和偏相关性分析发现,整体上长江源降水增多和风速减小是其湿润化的主要原因,黄河源平均气温上升和相对湿度下降是其干旱化的主要原因。     

青藏高原江河源区干湿变化特征及影响因素分析

基于青藏高原江河源区内6个气象站点1961~2014年逐日气象资料,采用Penman Monteith模型计算了标准降水蒸散指数SSPEI,研究了不同时间尺度下的干湿演变特征及其干旱频率空间分布特征,并分析了影响因素。结果表明,年际变化上,长江源区1969年后SSPEI整体呈显著上升趋势,并在2008年发生突变,黄河源区不同年代变化趋势不同,但整体呈不显著的下降趋势,无突变发生;季节变化上,对研究区影响较大的中旱和重旱集中在5~6月,湿润化趋势和干旱化趋势主要出现在长江源区夏季和黄河源区秋季,春季均无明显趋势;区内夏季SSPEI的Hurst指数几乎都大于0.5,有较好的持续性,春秋两季恰好相反,更多体现了反持续性。趋势分析和偏相关性分析发现,整体上长江源降水增多和风速减小是其湿润化的主要原因,黄河源平均气温上升和相对湿度下降是其干旱化的主要原因。     

近59年石家庄市降水变化特征分析

为了解石家庄市的降水变化规律,选取石家庄站1955~2013年的年降水量、降水频率、降水强度、极端降水频率和年最大日降水量共5个降水统计指标,利用气候倾斜率、Mann-Kendall(M-K)气候突变检测法和Morlet小波分析法研究了石家庄市降水统计指标的趋势变化、突变特征和周期性特征。结果表明,石家庄市年降水统计指标均呈现不同程度的下降趋势,近59年来石家庄市降水特征未发生明显突变,年降水量大致呈现出6、10、25年的周期性。     

云南省气候干湿状况时空变化特征研究

为研究云南省气候干湿变化特征,将云南省分为五个分区,并采用云南省31个气象站点1970~2014年的逐日气象水文资料,计算了云南省区域潜在蒸散量,并结合M-K法和小波分析法研究了云南省各区干燥指数的时空变化特征。结果表明,近45年云南省各区气候呈变干趋势,其突变年份主要集中在1972年左右和2009年以后,除春季呈变湿趋势外,其他季节均呈变干趋势,其中秋季最为明显;云南省湿润和半湿润区主要集中在滇西南、滇东南和滇西北,半干旱区主要集中在滇东北和滇中,各季节基本上均表现出中间干四周湿的分布特征,气候最干燥区均集中在滇中和滇西南靠近干热河谷的地区;云南省气候变干趋势由西北向东南越来越明显,春季中西部呈变湿趋势,东部呈变干趋势,夏季变干趋势由中部向东部和西部越来越明显,秋季变干趋势由西向东越来越明显,冬季与秋季相反;云南省干湿变化普遍呈现约为2、28年的干湿周期。研究结果为云南省区域水资源配置提供支持。     

1961~2018年嘉陵江流域降水量时空分布特征

利用嘉陵江流域9个气象站点1961~2018年共58年实测降水资料,选用Morlet小波分析方法研究流域降水序列的多时间尺度,同时对降水数据做Mann Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水量年际变化特征、降水变化时间周期及空间分布特征。结果表明,嘉陵江流域58年的年平均降水量为9541 mm,并以3.9 mm/10a的速率减少,在1984年突变最明显,降水由丰变枯; 降水变化存在4个主周期,分别为32、14、8、3年,且周期波动强度依次由强到弱变化;受季风因素影响,流域降水地域性差异较为明显,由西北至东南方向呈逐渐上升趋势;只有达县和沙坪坝两区降水量呈增长趋势,增加倾向率分别为14.1、15.1 mm/10a,其余地区降水量均有不同程度的降低,所以东南地区偏涝。     

塔里木盆地西缘山地降水量变化特征研究

基于塔里木盆地西缘山地1960~2015降水量数据,采用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、线性趋势分析、多项式拟合、移动平均、Morlet小波函数和滑动t检验(MTT)等方法分析了其降水变化趋势、变化过程、变化周期和突变情况。结果表明,塔里木盆地西缘山地以夏秋降水为主,年降水量和四季降水量在波动中整体呈上升趋势,其中年降水量、夏秋季节降水量递增速率快、趋势显著,这些变化将加大防洪压力,必须引起重视;年降水量、四季降水量存在准4、8、12、28年周期波动,但模方系数变化较大,表明年降水量和不同季节降水量波动周期的主控因素不同,不同时段降水量波动周期的主控因素也不同;年、春季、夏季、秋季和冬季降水突变点分别为1985、1977、1986、1997、2000年,突变前后降水量平均值变化明显。研究结果对于防洪防汛、水资源合理利用及山区或河流上游修建水库设计具有一定借鉴价值。     

莆田市1956~2012年降水量及径流变化分析

基于莆田市1956~2012年降水及径流资料,采用ARCGIS空间分析、线性倾向估计、滑动平均、累计距平、Mann-Kendall突变检验法及小波分析,对莆田市降水及径流变化特征进行了全面分析。结果表明,该地区降水空间分布不均,整体呈西北山区向东南沿海递减,年降水量整体呈增长趋势,但变化不显著,气候倾向率为13.5mm/10a,降水突变点为1961、1996年,存在25、20、8年周期变化;径流深地带分布趋势与降水量分布相似,多年平均径流深呈上升趋势,但不显著,变化倾向率为17.3mm/10a,突变点为1989年,存在20、25、12年周期性变化。     

广西近50年降水结构时空变化特征分析

为研究广西地区汛期降水结构的时空变化特征及趋势,基于1962~2012年广西83个国家级地面气象站逐小时降水观测资料,采用Mann-Kendall分析法、ArcGIS的空间分析技术研究了广西年降水量及不同历时降水的发生率和贡献率的趋势变化及空间分布规律。结果表明,近50年来,除桂北、桂中、桂西北气候区外,其他气候区的年降水量序列均呈上升趋势,降水峰值主要分布在桂南和沿海气候区;降水发生率和降水历时大致呈逆相关,贡献率随降水历时变化趋势则不明显;大部分地区短历时降水发生率、贡献率均呈下降趋势,10h以上降水事件的发生率、贡献率均呈上升趋势。     

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.     

安徽省淮河流域近56年来气候时空变化的R/S分析

基于1955~2011年安徽省淮河流域7个水文站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省淮河流域近56年来的平均气温、降水量等指标的冬季(12月~次年2月)、夏季(7~9月)及年均值进行了计算,分析了该流域段的气候要素空间分布情况。结果表明,平均气温和冬季降水量呈上升趋势、夏季降水量呈微弱上升趋势,年降水量上升趋势不明显;各项指标的H值均大于0.5,说明存在明显的赫斯特现象,反映了该流域近56年来气候变化存在趋势性成分;气候因子的1月、7月、冬季、夏季和年平均H值存在季节性差异,均为夏季大于冬季,说明安徽省淮河流域夏季的气候效应影响高于冬季;气温和降水都存在空间分布差异,整体表现为西南部气温高、降水多,东北部气温低、降水少,中部气温适中、降水少的特点。     

基于Budyko假设的乌伦古河源区径流变化特征及归因识别

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960～2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960～1994年，变化期1995～2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%;降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%,研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。     

洞庭湖流域极端降水指数变化特征分析

基于洞庭湖流域17个气象站1961～2009年逐日降水资料,采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法对洞庭湖流域四种极端降水指数进行趋势分析和突变检验。结果表明,四种极端降水指数在洞庭湖流域不同测站表现出不同的变化趋势,但变化均不显著,基本上未通过置信水平检验,非常湿天、极端湿天在西北和东南方向的各测站均表现为上升趋势,雨日数在位于北部的部分测站表现为上升趋势,日最大降水量在大部分测站均表现为上升趋势;各指数突变年主要集中于20世纪后期,2001年后明显减少,表现突变减少年的测站数量明显多于表现突变增加年的测站数量。     

澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

嘉陵江流域降水量时空分布特征

利用嘉陵江流域9个气象站点1961～2018年共58年实测降水资料,选用Morlet小波分析方法研究流域降水序列的多时间尺度,同时对降水数据做Mann-Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水量年际变化特征、降水变化时间周期及空间分布特征。结果表明,嘉陵江流域58年的年平均降水量为954.1mm,并以3.9mm/10a的速率减少,在1984年突变最明显,降水由丰变枯;降水变化存在4个主周期,分别为32、14、8、3年,且周期波动强度依次由强到弱变化;受季风因素影响,流域降水地域性差异较为明显,由西北至东南方向呈逐渐上升趋势;只有达县和沙坪坝两区降水量呈增长趋势,增加倾向率分别为14.1、15.1mm/10a,其余地区降水量均有不同程度的降低,所以东南地区偏涝。     

大伙房水库流域降水变化特征分析

采用五点滑动平均法、趋势系数法、Mann-Kendall趋势检验法和方差分析法对大伙房水库流城1951～2006年的降水资料进行了分析.结果表明,1980年前年降水序列明显下降,1980年后微弱上升;季降水序列中夏季降水与年降水变化基本一致,秋季降水明显下降,春,冬两季降水变化趋势不明显;年降水和季降水序列均具有明显的周期变化规律.这些规律可为大伙房水库流域降水的中长期变化趋势估报提供参考.     

基于突变级数法的山西省水资源脆弱性评价

水资源脆弱性评价是水资源安全研究的重要内容,突变级数法为水资源脆弱性评价方法研究提供了新的视角。通过构建突变级数模型,并利用突变级数原理重新划定分级标准,有效弥补了突变级数法缺陷,对山西省2004～2016年水资源脆弱性从自然脆弱、人为脆弱和承载脆弱三个方面进行评价。结果表明,2004～2016年山西省水资源脆弱度呈波动式变化降低,其中自然脆弱度呈波浪式变化,人为脆弱度呈波动式下降趋势,承载脆弱度呈减少趋势;按照水资源综合脆弱性,山西省可划分为重度脆弱区、中度脆弱区和轻度脆弱区三个区,其中重度脆弱区1个市,中度脆弱区3个市,轻度脆弱区7个市。     

新疆石河子市近51年蒸发量变化特征分析

为分析新疆石河子市水面蒸发变化的特征,研究了新疆石河子市1964~2014年的水面蒸发量特点,发现石河子市51年间蒸发量呈减小趋势,1980年代中后期蒸发开始进入明显下降阶段;51年间石河子市蒸发量季节变化特征为春、夏、秋三季下降、冬季上升的趋势,其中夏季下降最为明显,冬季上升趋势微弱;2002年石河子市蒸发量发生由多到少的突变,且在51年的时间尺度上石河子市年蒸发皿蒸发量存在约18年的年代际周期,在该时间尺度上经历了3个偏少期和3个偏多期;由于2014年其小波系数等值线未闭合,由此推测2014年后的几年内石河子市年蒸发量仍可能处于相对低值区;关联分析表明气温、风速是影响该地区蒸发的主要因子。     

VIC模型在三江源地区产汇流模拟中的应用

基于大尺度陆面水文模型VIC模型,以纳什效率系数、相关系数及相对误差为评判标准,对三江源地区产汇流过程进行了模拟分析。结果表明:三江源地区产流存在明显的时间和空间分布,产流主要发生在6～9月与降水的空间分布相吻合,且受东亚季风的影响,产流量随纬度的升高而减小;VIC模型能较好地模拟三江源地区年内及年际流量的变化过程,具有较高的模拟精度,具体表现为纳什效率系数在0.65～0.80之间,黄河源区、长江源区、澜沧江源区相对误差分别为-0.3%、8.8%、-15.2%,可见VIC模型在三江源地区具有较高的适用性,能用于该地区水文过程的模拟及气候变化对水资源影响的研究。