基于油松年轮的白龙江上游降水重建及其水文意义

树木年轮因样本易获取、时间序列长、定年精确、容易保存等优点成为气候水文变化重建研究中最为重要的代用资料之一,受到国内外学者广泛关注。根据甘肃省南部白龙江上游流域油松(Pinus tabulaeformis)树轮样芯,建立区域树轮宽度差值年表,重建了白龙江上游区域近239 a来上年7月至当年6月的降水量序列,分析了1775～2013年该地区的降水变化特征,并进一步揭示了树轮序列所包含的水文信号。空间相关分析表明:差值年表重建的降水量变化能较好地代表白龙江上游流域降水变化;降水重建序列存在7.6,3.4～3.6,2.4～2.5 a和2.2～2.3 a的准周期变化,这可能与ENSO活动有关。相关分析结果表明:降水量对树木径向生长和径流量变化(r=0.699,p0.01)均具有显著影响,树木径向生长对降水量响应要早于径流量变化响应。上述研究不仅揭示了降水影响白龙江上游油松径向生长变化,还在一定程度上影响区域径流量变化,这为研究区水资源合理利用提供了参考依据。     

祁连山北麓牧区植被生长季不同等级降水时空变化特征

以祁连山北麓肃南县牧区为研究区,选取周边7个气象站1961-2016年的日降水资料,采用气候倾向率、Hurst指数、Mann-Kendall检验和反距离加权插值等方法,对肃南县植被生长季降水的时空变化特征进行研究。结果表明:肃南县植被生长季降水量和降水强度距平百分率趋势显著增加,而降水日数增加趋势不显著;植被生长季降水量和降水强度在1998年发生显著突变,而降水日数无显著突变;植被生长季降水以小雨为主,中雨降水变异系数较大,但近年来趋于稳定上升状态;植被生长季降水日数和降水强度在空间上呈东南多西北少,小雨降水分布与其分布类似,而中雨强度呈南少北多的空间分布差异;小雨对肃南县植被生长季降水量贡献较大,但近年来中雨比小雨增加明显,降水时空分布呈不均衡发展趋势。     

焦作市1951—2010年气候变化特征分析

根据河南省焦作市1951—2010年的年、季平均气温、蒸发量和降水量气象数据资料,采用水文序列中常用的线性趋势拟合、Kendall秩次相关检验、t检验法和Mann-Kendall突变检验方法,分析研究焦作市近60 a来气候变化特征。结果表明:1951—2010年焦作市年平均气温呈显著上升趋势,在1993年发生突变,四季平均气温持续升高,春、冬两季升温幅度最大;年蒸发量呈显著减少趋势,在1971年发生突变,四季蒸发量呈波动式减少趋势,夏季蒸发量减少幅度最大;年降水量呈不显著减少趋势,分别在1960年和2002年发生两次突变,四季降水量持续减少,夏季降水量减少幅度最大。     

南昌市降水变化分析及其与全球气候相关性研究

为研究全球变暖背景下南昌市的降水变化特征,利用南昌站1960—2018年的降水数据,采用Mann-Kendall检验法和小波分析等方法,分析了降水的变化趋势、周期特性、突变性,并探讨了年降水量与部分全球气候指数的相关性。结果表明:年降水量和汛期降水量呈波动上升趋势;年降水量及汛期降水量仍不能确定是否存在突变现象;年降水量及汛期降水量存在28 a的振荡周期;年降水量与南极涛动指数存在显著的线性关系。     

昆明地区降水、气温及极端天气的长期变化趋势

利用昆明气象站1951年-2013年逐日气温和降水资料,采用线性趋势、Sen斜率估计、Mann-Kendall等方法分析昆明降水、气温和极端天气的变化特征与趋势,结果表明:1951年-2013年间,1994是年平均气温突变点;年平均气温和四季气温均呈升温趋势;年降水量和夏、秋两季降水量呈下降趋势,春、冬两季降水呈上升趋势,但趋势并不显著;在极端降水指数中,持续湿期呈下降趋势,持续干期和一日最大降水量呈上升趋势,趋势并不显著;在极端温度指数中,热日持续指数、暖夜指数及暖昼指数均呈显著上升趋势,冷日持续指数、冷夜指数及冷日指数均呈显著下降趋势。     

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。     

四平市降水量变化特征研究

为了解四平市降水量变化特征,利用气象站1992-2019年日降水量序列数据,采取线性趋势法、5年滑动平均法、累计距平法,分析年降雨量、四季降雨量及各月降雨量。通过Mann-Kendall突变检验,分析四平市年降雨量及季节尺度的突变。研究结果表明,四平市近28年的年降水量呈上升趋势,年际降水量波动,Mann-Kendall趋势分析后发现其上升变化未通过95%置信度的检验,年降水量和秋季降水量均发生5次突变;四季降水量均呈不显著上升趋势,但是上升幅度不同,春季降水量共发生3次突变,夏季在1999-2000年发生一次突变,冬季最早在1999-2000年发生突变,之后发生2次突变;四平市各月降水量中8月份降水达到峰值,在时间尺度表现为春冬枯、夏秋丰。     

黑龙江省八五三农场近50a降水特征分析

为揭示黑龙江省八五三农场降雨量的变化规律,利用农场近50a(1959-2010年)的月降水量,通过线性趋势分析法、滑动平均法、累积距平法、年际极值比、Mann-Kendall(M-K)突变检验法,分析了农场年降水量和季节降水量的变化趋势及其突变点。研究结果表明:(1)八五三农场的年降水量在研究时段内,总体上呈减少的趋势,且年际变化较显著;对于各季节降水量,夏季下降趋势比较明显,冬季上升趋势显著,春季和秋季基本无趋势变化;(2)M-K突变分析显示,年降水量突变趋势明显,存在1986年和1999年2个突变点;而该区域四季降水突变点较多,其中春季和冬季上升趋势明显,夏季和秋季的下降趋势较明显。     

博尔塔拉河径流与降水的集中性及关联性分析

利用1964-2012年艾比湖流域博尔塔拉河径流、降水数据,运用非参数检验、集中度、小波分析等方法研究了博尔塔拉河年径流量与降水量的集中性及多时间尺度相关关系。研究表明:博尔塔拉河年径流量及降水量均通过Mann-Kendall趋势检验,全年增加显著。通过Mann-Whitney突变检验,径流量与降水量分别在1996年和1985年发生了显著的增多突变。博尔塔拉河径流量集中度呈不显著的增加趋势,降水量集中度呈不显著的减少趋势。博尔塔拉河径流量的集中度存在6、11和14a的周期变化,而降水量集中度存在12和18a周期显著。博尔塔拉河年径流量与降水量存在多时间尺度的显著相关关系,并以正相关为主。     

近57年云南降水量时空格局及周期特性研究

降水是水资源的主要补给来源。为了研究云南省降水量的时空变化及周期特性,以云南省1960～2016年日降水数据为基础,采用线性倾向估计法、滑动平均法、Mann-Kendall检验、Hurst指数法和小波分析法进行了时空变化分析和周期分析。得出以下主要结论:(1)云南省年降水量分布极不均匀,多雨区分布在省内西部和南部,少雨区分布在省内西北部如德钦、中甸,最大值与最小值相差1 667.2 mm。(2)年降水表现为不显著的减小趋势,在2002年发生不显著的突变。(3)季节降水量只有秋季变化趋势不显著,且四季均存在突变点,突变时间分别为1970,1994,2002,1980年。(4)年降水量、春夏秋冬四季降水量的Hurst指数分别为0.7,1.0,0.9,0.8,0.8;(5)年降水量、春夏秋冬四季降水量的第一主周期依次为28,22,28,27,18 a。     

浙东海岛地区近64年降水变化规律分析——以舟山岛为例

为了研究浙东海岛地区降水规律特征,预测降水量的变化趋势,选取舟山岛作为研究对象,运用线性回归法、去趋势预置白Mann-Kendall检验法、Pettitt突变检验法等多种方法,综合分析舟山市定海站1956—2019年的年降水量时间序列。结果表明,舟山岛多年平均降水量1 399.5 mm,降水量呈明显的增加趋势,增速达到4.7 mm/a,其中1999—2003年、2015—2019年2个时间段降水量增加趋势最为显著,降水量突变点在1972年附近,突变显著。     

1954-2012年乐安河流域水文气象要素 变化规律分析

根据乐安河流域1954-2012年水文、气象资料,采用滑动平均法和Mann-Kendall秩次相关检验法对其降水、气温、暴雨、干旱和径流进行趋势分析。结果表明：流域平均气温呈显著上升趋势（P<0.01）,近10年来干旱情况日益加剧,尤其是2003、2004年和2007年干旱时间分别达到56、81、57 d;蒸发量总体呈振荡缓慢下降趋势;降水量呈增加趋势,且近些年来暴雨强度和暴雨频率都有所增加。通过Mann-Kendall突变点检验,发现径流在1985和2003年存在两个显著的突变点。以上结果说明,该流域季节性干旱和旱涝灾害有进一步加剧的风险,需要采取措施应对全球气候变化对区域水资源的影响。     

北回归线纵向岭谷区干湿日时空变化特征

在全球变暖背景下,极端气候事件频发,从多角度了解降水量的变化对水资源的利用具有重要意义。利用纵向岭谷区北回归线沿线1961—2019年24个站日降水量计算14个干湿日指数,基于修订的Mann-Kendall检验、Pettitt、小波相干等方法揭示了干湿日指数时空变化特征及与大尺度环流指数相关性。结果表明：(1)北回归线纵向岭谷区湿日事件呈显著减少趋势,干日事件呈增多趋势,尤其是北回归线以南元江以西,大多数站点干湿日指数突变年主要集中在2002年;(2)短历时湿日事件发生频率及对年降水量贡献率呈现上升趋势,中长历时湿日事件呈现减少趋势;短历时干日事件呈现减少趋势,中长历时干日事件呈增多趋势,整个地区呈现干旱化;(3)极端干日指数与ENSO密切相关,其存在约6年负相关共现周期;极端湿日指数与南海夏季风密切相关,其存在约8年正相关共现周期。通过以上分析表明北回归线纵向岭谷区干湿日指数整体上表现为干旱化趋势,这意味着干旱风险呈增加趋势,其时空变化特征及局部差异可能与大尺度环流指数、季风和岭谷区“通道-阻隔”作用共同影响密切相关。     

温州市50余年四季降水特征及其变化趋势分析

采用Mann-Kendall趋势检验法和突变检验法对温州市1956—2013年的四季降水量进行分析。结果表明:温州市降水四季分布不均,夏季最大,约占全年的41%,冬季最小,仅占10%;春季呈下降趋势,下降幅度为5.7 mm/10 a;夏季降水量呈显著上升趋势,上升幅度为46.7 mm/10 a,1989年为突变点;秋季降水量呈下降趋势,下降幅度为17.6 mm/10 a,1962年存在突变现象;冬季降水量略有上升,上升幅度为6.8 mm/10a,1987年存在突变现象。     

鄂北岗地近54 年来干湿指数变化

选取鄂北岗地及其附近8个气象站点1960年-2013年逐日的气象观测数据,采用FAO推荐的PenmanMontecito模型计算该地区参考作物蒸散量和干湿指数,在此基础上利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法分析了干湿指数的变化趋势和总体特征。结果显示:1960年-2013年鄂北岗地干湿指数呈波动上升趋势,其变化速率为0.038/(10a),干湿状况有所改善;夏季干湿指数最大,春秋次之,冬季干湿指数最小;1980年-1981年期间,干湿指数发生了一次由低到高的突变;干湿指数变化过程主要存在3~6a、8~15a和17~25a等3类尺度的周期变化规律,而13a左右的周期变化是干湿变化的主周期;干湿指数与相对湿度和降水量成正相关,与气温、风速、日照时间成负相关,而降水量是导致干湿指数变化的主导因素。     

巴音河流域德令哈市气象站近60年来降水变化特征分析

基于1956-2013年德令哈气象站逐月降水资料,借助标准化降水指数(SPI)表征干旱,运用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检测、滑动t突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,分析近60年来其降水及干旱特征。结果表明:20世纪80年代之前处于降水偏少期,20世纪80年代至今处于降水偏多期,且呈现出上升趋势,冬季降水变化相对平稳,秋季降水波动较大;近60年来,年及各季节降水量呈显著上升趋势,年降水量上升率为21.16 mm/(10a),夏季降水量上升趋势明显,上升率为12.35 mm/(10a);年及各季降水量存在显著的3~9年的短周期和18~28 a的长周期变化;降水距平和SPI显著相关,干旱呈减弱趋势,干旱变化的周期为5 a和18 a。巴音河流域降水量的变化具有持续性,未来降水将保持增多趋势,干旱呈减弱趋势。     

兰州市1951—2015年降水量变化特征研究

为了解兰州市降水量的变化特征,利用兰州气象站1951—2015年月降水量序列数据,采取线性倾向估计法、滑动平均法、累积距平法、Mann-Kendall非参数检验法及Morlet小波分析等方法分析兰州市近65年来年降水量及各季降水量的变化特征。研究结果表明：近65年来兰州市年降水量总体呈波动式下降趋势,倾向率为-8.20 mm/10年。4季中除冬季降水量呈略微上升趋势外,其余3季降水量均与年降水量变化趋势相同,呈波动式下降趋势。年降水量于1979年发生由增多至减少的突变,各季降水量变化同样存在若干突变点。兰州市降水量变化存在多时间尺度效应,其中年降水量变化的第一、第二及第三主周期分别为46年、32年及14年。目前处于第一主周期降水偏丰阶段,且在未来5~7年内仍将处于偏丰状态。研究成果可为兰州市农业生产活动提供一定的科学依据。     

1971-2018年汉江流域陕西段降水时空特征分析

基于1971-2018年汉江流域陕西段 27个气象站点的逐日降水数据,选择了年降水量、降水强度、最大日降水量、年降水日数、中雨日数和大雨日数6个降水指数分析其降水时空特征,分析方法包括线性估计法、小波分析法、滑动均值法、IDW 空间插值法及Mann-Kendall检验法。结果表明：在研究时段内,汉江流域陕西段降水强度有缓慢增加趋势,其余5个降水指数均呈缓慢减小趋势,且6个降水指数的变化趋势均不显著;研究区域仅年降水日数无突变点,且在1995年后呈现显著减小趋势,其余降水指数均有突变点;年降水量有7 a的副周期和27 a左右的主周期,主周期有3个循环交替,且丰、枯交替突变点在1983和2000年。汛期降水量与年降水量周期基本一致,而非汛期有4和16 a两个副周期和1个28 a的主周期;年降水量空间分布呈现由北到南逐渐增大的趋势,除了年降水日数的高值中心在宁强县外,其余5个降水指数的高值中心均在镇巴县,而低值中心除了降水强度在太白县外其余的均在商县。在研究时段内各年代际降水指数的比较中,1971-2018年的年降水量、降水强度和年降水日数均仅次于最大值,预计未来极端降水事件可能更加频繁,严重的情况下会影响水生态、水环境、水安全等的健康发展。     

江汉平原区域降水与气温长期变化趋势分析

挑选江汉平原区域内具有代表性的5个气象站52年间（1957-2008年）的逐月降水量和月平均气温观测资料,取显著性水平α=0.05,运用Mann-Kendall检验对年季降水量和年平均气温时间序列进行统计分析。结果发现：区域年降水量没有明显的变化趋势。从季节变化来看,春秋两季降水呈缓和的下降变化趋势,夏季降水呈上升趋势,但变化趋势不显著,冬季降水有显著的上升变化趋势;区域年平均气温有显著的上升变化趋势,特别是最近20年来上升幅度明显增大。年平均气温时间序列从1994年开始发生了突变,突变以后上升变化趋势更加强烈。     

近63年陕西宝鸡极端强降水事件变化特征诊断

为明确宝鸡市极端强降水事件变化特征,掌握极端降水事件发生规律,以1952-2014年宝鸡气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、Morlet小波函数、R/S分析法、Mann-Kendall非参数检验法对极端降水变化特征进行诊断分析。结果表明:宝鸡市近63 a来,除年降水总量、强降水量、中雨日数、大雨日数呈波动下降趋势外,其余指数呈现上升趋势,其中以极强降水量变化表现最为剧烈,变率超过1 mm/10a。强降水量和极强降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,二者仅存在弱突变;未来宝鸡强降水变化与过去变化趋势一致将呈减少态势,极强降水变化以反向趋势呈减少态势发展。此外,各极端强降水指数与年降水总量、降水强度呈现正相关,年降水的变化可以很好的反映极端降水指数的变化。