白洋淀流域潜在蒸散量与实际蒸散量变化分析

基于Penman-Monteith公式和Budyko假设,利用白洋淀流域1960年-2011年的气象、水文资料,计算分析了该流域潜在蒸散量与实际蒸散量的长期变化趋势,并初步分析了实际蒸散量变化与降水变化、潜在蒸散量变化的关系。结果表明:过去52年白洋淀流域潜在蒸散量和实际蒸散量分别以10.3mm/(10a)和11.6mm/(10a)的速度呈下降趋势;年代际变化分析表明,潜在蒸散量的下降趋势在不同年代际间具有持续性,而实际蒸散量则表现为波动下降,其波动性受降水波动的影响,年实际蒸散量的变化与年降水的变化呈正相关关系(R2=0.99),与潜在蒸散量的变化呈负相关关系(R2=0.37),即降水量的变化对实际蒸散量的变化起主要控制作用。     

基于Max-Stable模型的海河流域气候极值变化特征

为了解在全球变暖的背景下海河流域对气候极端事件的响应,基于海河流域1961-2016年气温与降水数据,使用RClimDex模型、MK趋势检验、Max-Stable模型对海河流域气候极值进行建模分析,研究海河流域气温极值、降水极值不同重现期的时空分布、变化特征。结果表明:海河流域温度极值TXx在空间上表现出从北向南递减趋势,值域为30～40℃,其中36～40℃占大部分地区。TXx在南方呈降低趋势,北方呈上升趋势。降水极值RX1day空间上表现出从东南向西北方向递减的趋势,值域为50～100mm,其中60～90mm占据绝大部分区域。RX1day整体呈下降趋势,其中渤海地区RX1day下降趋势最大。海河流域GEV模型拟合结果表明,海河流域气温极值主要受纬度、海拔影响,随纬度、海拔增加而降低,其变化波动为北方强于南方。降水极值RX1day受海拔和经度影响较大,主要表现为随海拔增大而下降的空间分布,其次表现为随经度变化由西向东递增的空间分布,其变化波动随海拔升高而降低。通过Q-Q百分位图、非参数极值系数θ、GEV与Max-Stable参数和重现期强度散点图判定系数R2,确定Max-Stable模型可以很好地模拟海河流域气候极值,达到GEV模型同等效果。气候极值TXx与RX1day主要受到纬度、经度和海拔的影响,但距海岸距离的加入仅可以优化TXx模型的建立。2年、10年、50年、100年一遇气温极值TXx的空间分布均表现为自东北向西南递增的分布模式,高值区均分布于西南大部一带,最高温度达40～44℃。2年、10年、50年、100年一遇降水极值TX1day的空间分布主要受纬度影响,其次受经度和海拔的影响,均表现为从西南偏中向北方递减,高值区分布在西南偏中一带,最大降水量达80～200mm。     

南盘江流域水文干旱对气象干旱的响应特征研究

选取南盘江流域3个站点40年(1970年-2009年)的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料,计算标准化径流指数(SSFI)和不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析,研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明:南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系;SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同;总体来看,流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。     

南水北调西线工程水源区降水空间插值方法研究

针对南水北调西线工程水源区水文循环模拟,对流域降水空间插值方法进行了研究。针对西线工程水源区地形及降水监测台站分布特点,计算了海拔、经度、纬度、坡度、NDVI值等地理信息与月降水量的相关关系,相关性依次为海拔>经度、纬度>NDVI值>坡度。分析发现海拔、经度、纬度与降水的关系反映出水源区降水西北少东南多的整体趋势,只有NDVI值对局地降水有较强指示作用。因此,提出了基于NDVI值的梯度距离平方反比法。该方法计算结果在水量平衡方面与全国水资源规划成果误差不大,在降水空间格局方面基本反映了山区降水特征,说明方法比较可靠。     

金沟河流域水文气象要素关系变异诊断

为了研究全球气候变化背景下金沟河流域水文、气象要素变化特征,选取内陆干旱区金沟河流域八家户水文站1964-2016年实测年径流资料和同步实测气象(气温、降水)资料,在采用累积距平法、R/S分析法、M-K趋势检验法分析水文气象要素序列演变规律的基础上,运用Pearson相关系数法分析径流与气温、降水间的相关性,将偏相关系数法与数据滑动窗口技术相结合,分析径流与气象要素(气温、降水)间的相互关系及变异特征,最后采用双累积曲线法对变异点进行验证。结果表明:金沟河流域1964-2016年年径流量以极其微弱的趋势波动增加,增加趋势不显著(0 U=1. 0 Uα/2=1. 96),并且未来一段时间内年径流量将继续保持上升趋势(H=0. 680. 5);同时段气温具有极显著的增加趋势(U=4. 33 Uα/2=2. 56 0),未来气温将呈现出明显的持续增加趋势(H=0. 78 0. 5);同时段降水具有显著的增加趋势(U=2. 13 Uα/2=1. 96 0),未来降水将持续增加(H=0. 54 0. 5);相关性分析表明,气温是影响金沟河流域径流的主要气象因子;滑动偏相关系数法分析表明,径流-气温联合序列变异点为1985年,采用双累积曲线法进行验证,结果与其一致。     

基于GIS的石羊河流域气候生产潜力估算

根据石羊河流域4个气象站1959-2008年气温和降水资料,应用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型,估算了石羊河流域温度气候生产潜力、降水气候生产潜力和蒸散量气候生产潜力.结果表明:石羊河流域气候生产潜力呈上升趋势,流域热量条件较好,水分是限制作物产量的主要因素.由温度估算的气候生产潜力以民勤最高、乌鞘岭最低,其分布规律与年平均气温相似;由降水量估算的气候生产潜力以乌鞘岭最大、民勤最小,呈现随纬度升高而递减的规律,其分布规律与年平均降水量相似.     

红河流域TRMM卫星降水数据精度评价

利用红河流域及周边地区45个气象站点1998-2015年实测降水数据,在不同时空尺度上对TRMM3B43V7卫星降水数据进行精度评价,并分析高程、坡度和坡向对降水数据精度的影响。结果表明:在年尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.75,整体上TRMM降水数据比站点实测降水数据偏高7.73%,月尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.84,两者之间相关性显著,季尺度上,春季降水拟合优度(R~2=0.77)高于其余3个季节,冬季降水拟合优度最差(R~2=0.64);流域尺度上,降水重心移动轨迹表明TRMM降水数据基本能反映降水的空间分布及演变过程,站点尺度上,各站点的相关系数均大于0.84,相对偏差较大的站点主要分布在河谷和盆地地区;TRMM降水数据在海拔大于1 000 m、坡度小于2°以及东南方向上的精度较高;主成分分析方法表明坡度和坡向对TRMM降水数据精度的影响大于高程。     

黄水沟流域区降水、蒸发时空分布特征

选取该河流域巴仑台气象站的降水、蒸发资料和黄水沟水文站的降水、蒸发资料,运用数理统计的方法对流域内时空变化特征进行分析,结果表明,黄水沟流域降水、蒸发年内分配不均,但年际变化不大;流域内随海拔高度增高降水量增大,随海拔高度降低蒸发量增大,降水、蒸发与流域高度关系密切。     

长江上游径流对气象要素变化的敏感性分析

选取长江上游8个主要水文站(直门达、石鼓、屏山、高场、北碚、寸滩、武隆、宜昌)控制流域作为子流域,利用其1979—2015年径流及气象数据,采用机器学习方法计算径流对降水与气温变化的敏感性,并与多元线性回归法和Budyko框架法进行对比,分析降水与气温变化对径流变化的贡献。结果表明：1979—2015年8个子流域径流与降水变化趋势整体不显著(p=0.01),气温呈显著上升趋势(p<0.01);径流对降水、气温的敏感性系数均值范围分别为0.37～0.76 mm/mm、-4.77～-33.53 mm/℃;径流对降水、气温的敏感性系数随着干旱指数的增大而减小;在干旱指数大的子流域降水变化对径流变化的影响更大,在干旱指数小的子流域气温变化对径流变化的影响更大。     

晋江西溪流域气候变化下的水文响应研究

气候变化的水文响应研究主要集中在气温和降水的变化对流域各水文要素的影响,选用分布式水文模型SWAT模型,采取直接设定气候情景的方法,定量的评估晋江西溪流域在不同气温和降水条件下产流量、产沙量及蒸发量的变化情况.模拟结果表明气温升高或降水减少都会使产流量减少,气温升高4℃,降水减少20 %,产流量减幅最大,为33.34 %,气温升高或降水增加会使产沙量及蒸发量增加,气温升高4℃,降水增加20 %,产沙量及蒸发量增幅最大,分别为106.73 %和25.12 %,且降水对产流、产沙的敏感性要大于气温.     

西南亚高山区流域植被演替与地表水量平衡对气候变化的敏感性模拟

为了研究西南亚高山区流域植被与地表水量平衡对气候变化的响应,用生物物理/动态植被模型SSiB4/TRIFFID与流域水文模式TOPMODEL的耦合模式SSiB4T/TRIFFID模拟了不同气候情景下西南亚高山区的梭磨河流域植被演替和水量平衡过程,分析了流域尺度植被与水量平衡对气候变化的敏感性。结果表明:降水不变温度增加1℃,流域年径流深减小14.8%~20.1%;温度不变降水增加10%,流域年径流深增加19.8%~28.7%,而蒸散仅略有增加;降水不变温度增加2℃,流域蒸散增加28.9%~39.0%,径流深减小39.9%~53.5%;在C3草、苔原灌木和森林3种植被类型中,生长季森林叶面积指数对温度变化最敏感。西南亚高山区流域蒸散对温度变化敏感但对降水变化不敏感,径流对降水和温度变化均很敏感,温度增加通过增加蒸散而减小径流,蒸散与径流对气候变化的敏感程度与流域植被覆盖类型有关。随着温度增加,由于森林冠层截留蒸发和蒸腾随温度增加而显著增加,在3种植被类型中森林蒸散增加幅度最大,森林覆盖的流域蒸散和径流对温度变化最敏感。     

基于 Budyko 假设的若尔盖流域径流变化归因分析

变化环境下的水文循环研究是当今水科学研究的热点之一,研究流域水文过程变化的响应机制,对未来流域水资源规划及管理具有重要的现实意义。以若尔盖流域为研究区域,基于Budyko假设理论,应用敏感性分析方法,对若尔盖流域径流变化进行归因分析,结果表明:若尔盖流域径流对降水、潜在蒸散发和流域特征参数的敏感性系数分别为0.645 1、-0.234 7和-182.205 0,即若尔盖流域降水每增加1mm将导致流域径流增加0.645 1mm,潜在蒸散发每增加1mm将导致流域径流减少0.234 7mm,流域特征参数每增加1将导致流域径流减少182.205 0mm;若尔盖流域逐年径流呈明显的下降趋势,与基准期(1960-1990年)相比,变化期(1991-2011年)径流量减少了56.23mm(20.48%),其主要影响因素为流域下垫面特征的变化,其贡献率可达93.46%,而气候变化的影响仅占5.57%。     

基于HBV的黑河流域径流对气候变化的响应

黑河流域是我国西北干旱区内陆河研究的代表性流域,研究未来气候变化对黑河流域山区径流的定量影响,对干旱区水资源规划设计、开发利用和保护管理具有重要意义。采用HBV-light模型,首先根据实测径流数据验证了该模型在黑河流域上游的适用性,然后拟定25种气候变化情景模式,模拟气温与降水变化对径流的定量影响。结果表明:(1)当气温保持不变时,降水增加会造成年径流增加;而当降水维持不变时,气温升高将导致年径流减少。(2)关于径流年内分布,气温变化与6~9月份的径流呈负相关关系,而与4月份的径流呈显著正相关关系;降水变化与径流呈明显的正相关关系;年径流与年内分配均表现为对于降水变化的敏感性高于气温变化。(3)未来气候变化有助于缓解黑河流域水资源短缺的现状。     

滹沱河流域植被覆盖时空演变及其与 SPEI 的相关关系

选择2001-2015年MODIS NDVI(250m)及14个气象站点气温、降水数据,通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),探究滹沱河流域近15年植被覆盖时空演变特征,分别从月、季节、年等尺度探究植被覆盖与SPEI的相关关系。结果显示:(1)近15年滹沱河流域归一化植被指数(NDVI)呈显著增加趋势,增速为0.024/(10a)。(2)植被恢复以明显改善为主,覆盖范围占整个流域面积的51.58%,主要分布于流域中、上游。(3)滹沱河流域SPEI总体上呈波动上升趋势,干旱程度有所降低,流域中游变湿趋势最显著。(4)6月、7月是干旱条件对植被覆盖影响最显著的月份,其中,6月气温对NDVI的影响大于降水,而7月降水对NDVI的影响大于气温;夏季干旱程度对植被覆盖度的影响最为明显;NDVI年际变化与SPEI具有显著正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响。     

石羊河流域水循环要素变化特征研究

根据石羊河流域1959-2005年降水、蒸发和1961-2005年径流资料,运用差积、累积和Kendall秩次相关检验法对流域水循环要素变化特征及影响因素进行分析。结果表明:流域降水年内变化不均,多年略有递增趋势,尤其在1990年后,水汽的增多使中游地区降水偏多;蒸发量年际呈递减趋势,年内变化较降水稳定;六河径流量略有减少趋势,年内分配与降水基本一致,下游红崖山水库入库径流量减少趋势极显著,与中游地区不合理开发利用水资源密切相关。研究结果对水资源的高效利用和生态环境修复具有重要意义。     

基于HIMS的渭河中游黑峪口子流域径流模拟及其对气候变化的响应研究

水文模型是认识水循环机理、模拟水文系统及其对气候变化响应的重要工具和方法。基于国内自主研发的水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS),选择渭河中游的黑峪口子流域(面积1 476 km2)作为研究对象,构建黑峪口子流域的集总式水文模型,模拟黑峪口子流域1991—2000年的日径流过程,并在此基础上模拟8种气候变化情景(降水增加10%、不变、减少10%;蒸发增加10%、不变、减少10%)下的径流响应。研究取得了以下几点认识:①模型的整体模拟效果评价:在模型率定期(1991—1996年)Nash-Suttcliffe系数为0.64,相关系数为0.65,体积误差为5%;在模型验证期(1997—2000年)Nash-Suttcliffe效率系数为0.63,相关系数为0.66,体积误差为10%;②降雨的空间差异性较大,并且降雨是径流的直接来源,而在整个黑峪口子流域内只用到了3个气象站的连续观测资料,导致在整个子流域内降雨站点分布较少的情况对于径流模拟效果并不理想(Nash-Suttcliffe系数未大于0.7);③模型的体积误差在验证期偏大,约为10%,引起体积误差偏大的原因是模型在对最大洪峰的模拟上效果不理想,模型还需要在洪峰模拟上改进;④径流对于降雨与蒸发的响应均很敏感,并且径流对于降雨量的敏感性高于对于潜在蒸发的敏感性,在降水量不变的情况下蒸发每增加10%,年径流量减少0.2亿m3,在降水增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为17.1%和-16.0———而在蒸发不变的情况下,降水每增加10%,年径流量增加0.6亿m3,在蒸发增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为-4.6%和5.0%,降水引起的径流变化率为蒸发引起的径流变化率的3～4倍;⑤径流与降雨量的变化呈现正相关关系,而径流与潜在蒸发量的变化呈现负相关关系,并且径流对于降雨量和潜在蒸发量的响应均呈现非线性关系。     

海河流域干旱时空演变及其与气候因子的关系EI北大核心CSCD

以标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱反映指标,运用Mann-Kendall趋势检验法分析海河流域及站点的干旱变化情况,采用经验正交函数分析法解析海河流域干旱分布的主要模态,并通过交叉小波变换和皮尔逊相关分析探究年尺度、季尺度、月尺度下太阳黑子及大尺度环流因子与海河流域干旱的相关关系。结果表明:1960—2017年海河流域SPEI在年尺度、季尺度、月尺度下分别以每10 a下降0.16、0.015和0.004的速率向干旱化发展;海河流域干旱分布第一模态为全域统一分布型,第二模态为南—北反向分布型,反映了纬度对干旱分布的影响;大气环流因子中的Ni o3.4与海河流域干旱有较强的相关关系(年、季尺度下为负相关,月尺度下为正相关),而太阳黑子与海河流域干旱呈明显负相关,并对海河流域干旱事件有着深远影响。     

南盘江流域季节性干旱时空分布特征研究

为了有效减少干旱损失,以及为合理预测干旱提供依据,对南盘江流域干旱的发生规律和形成成因进行了研究。选取流域范围内25个气象站40 a（1971~2010年）的逐月降水和气温资料,计算RDI干旱指标,统计近40年来各站点发生干旱次数,以每个站点当年11月至次年5个月时间尺度的RDI多年平均值为指标,进行空间插值,并结合降水和气温分布分析南盘江流域季节性干旱时空分布特征。认为：流域季节性干旱加剧;各个地区都会发生不同程度的气象干旱;RDI指数的较小值区域与降水较少、气温较高的区域基本吻合,中部大部分地区、南部和东北部的部分地区干旱较严重。     

老灌河流域径流对降水响应关系

文章根据老灌河流域1970-2017年近50 a降水、径流资料,从年际、年内、年代变化三方面分析降水、径流的变化规律及二者的响应关系。结果表明:降水的年际变化比较稳定,径流量年际变化比较剧烈,1970-2017年降水量与径流量呈波动变化,但总体上呈减少趋势,老灌河流域降水量主要集中在5-9月,占年降水总量的72.67%;老灌河流域近50 a的径流和降水相关系数R为7.19×10-1,两者相关性比较高。     

海河流域蒸发皿蒸发量变化及其影响

利用海河流域17个气象站1960-2012年气象资料,采用面板数据模型,分析海河流域蒸发皿蒸发量与相对湿度、风速、日照时数、平均气温、气温日较差的变化趋势及其回归关系,重点在于对海河流域"蒸发悖论"的影响因素进行分析,同时探究面板数据模型对水热平衡、气候变化的研究可行性,为水资源规划和管理提供科学参考。结果表明:(1)在1960-2012年间,海河流域的蒸发皿蒸发量以22.89mm/(10a)的速率呈现显著减少而气温以0.27℃/(10a)的速率呈上升趋势,该流域存在蒸发悖论现象。(2)利用面板数据模型对各数据进行单位根检验、Hausman检验和F检验,检验结果表明变系数固定效应模型更适用于海河流域蒸发皿蒸发量与其他气象因素的建模分析。(3)从单因子回归角度来看,日照时数对蒸发皿蒸发量变化的贡献值最大,然后依次是相对湿度、气温日较差、风速、平均气温;从全因子回归分析来看,蒸发皿蒸发量与相对湿度呈负相关关系,与日照时数、平均气温、气温日较差、风速呈正相关关系;从平均气温和气温日较差分别拟合的效果来看,平均气温更适合于该模型拟合;对比平均气温和日照时数的回归结果,全球变暗对蒸发皿蒸发量变化的贡献值大于全球变暖。