CMORPH卫星站点融合降水的沂河流域径流模拟适用性评估

为验证卫星地面融合降水在北方半湿润地区径流模拟中的适用性，对比了2008～2012年沂河流域汛期的CMORPH融合降水和实测网格降水时空分布，并分别驱动HEC-HMS模型进行日径流模拟、洪水模拟，进而评估利用卫星地面融合降水进行洪水预报的可行性。结果表明，在沂河流域，CMORPH卫星站点融合降水与实测网格降水具有较高的相关性，其洪水模拟精度与实测网格降水相当，径流深和洪峰的预报能力更优，在研究区洪水预报中具有很好的适用性。     

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。     

多源卫星降水数据在瓯江流域的适用性分析

为利用卫星降水数据开展流域水文模拟预报,基于瓯江流域内94个雨量站1998~2013年逐日降雨量数据,分析了多源卫星降水数据(TMPA、RT、CMORPH和PERSIANN)在该地区的适用性。结果表明,PERSIANN数据精度最低,其次为CMORPH和RT,TMPA数据精度最高,其中PERSIANN和CMORPH数据低估了实际降水量,而RT和TMPA略高估了降水量;梅汛期和非汛期的精度高于台汛期,月时间尺度降水量的精度高于日时间尺度。各卫星降水数据中,TMPA和RT数据在中雨级别下精度最高,对小雨和大雨级别的降水分别存在低估和高估现象,而PERSIANN和CMORPH数据对所有量级下的降水均存在低估现象;随着雨量的增加,卫星降水的误报率均有不同程度的增加。     

五种降水数据产品在元江—红河流域的适应性评估

红河作为重要的国际河流,研究不同降水产品在红河流域的适用性,对于丰富区域水资源数据有重要意义。基于红河流域及其附近的29个气象站点实测降水数据,从时间和空间两个角度评估CRU、GPCC、GPCP、PREC/L、APHRO五种产品的降水数据。结果表明,总体上来看,这五种产品均能较好地反映红河流域降水的时空分布特征,综合分析GPCP表现最佳。从年降水量的对比来看,CRU、GPCC、PREC/L、APHRO存在对降水的低估,GPCP存在对降水高估;五种降水数据在旱季的降水精度比雨季表现好,夏季表现最差。在年降水量的空间分布上,五种降水数据整体上均表现出较为一致的空间分布特征;通过计算五种降水数据的降水空间分布图与实测降水空间分布图的Kappa系数,GPCC与实测降水空间分布表现为显著一致,其他降水产品表现为基本一致,且多数格点数据的降水精度与实测气象站点的高程呈正比。评估红河流域多源降水数据集的适用性,极大地丰富了红河流域的降水资料,为资料匮乏地区水资源研究提供了更多可能。     

GPM卫星定量降水产品在南流江流域的适用性研究

在南流江流域定量评估三种GPM IMERG降水产品(FRCal、ER、FRUncal)的精度,并通过新安江模型模拟径流量,探讨IMERG卫星降水产品在南流江流域的水文适用性。结果表明,FRCal、ER、FRUncal与地面观测的平均月降水相关系数(CC)在0.80以上,尤其FRCal更是高达0.94,在日尺度上稍差,但FRCal的CC值亦高达0.71;在不同的时间尺度上,FRCal相对于ER、FRUncal更符合地面降水观测结果;将IMERG产品日降水数据驱动新安江模型模拟的径流与观测流量有一定偏差,与ER(0.46)、FRUncal(0.54)相比,FRCal的纳什指数NSCE(0.59)较大,具有更好的水文模拟性能,但FRCal略微低估了流域汛期的流量。IMERG产品在南流江流域对降水捕捉准确性较高,但在径流模拟方面还需改进。     

澜沧江—湄公河流域气象干旱时空分布特征分析

以澜沧江—湄公河流域为例,基于38个气象站1977～2010年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、干旱频率、干旱覆盖范围及干旱重心分析了流域气象干旱时空分布特征。结果表明,干旱强度与覆盖范围随时空分布呈规律性变化,年际变化较大,雨季变化趋势不明显,旱季呈显著下降趋势。该方法计算简单易行、资料易获取、稳定,可用于不同时空的干旱监测与评估。     

基于CMIP5模式预估长江上游流域气温及降水时空特征

针对8个气候模式模拟的降水量较观测值系统偏大、模拟的平均气温较观测值系统偏小的问题,采用双线性内插降尺度方法及等距离分位数误差修正方法来减小系统误差,修正后的模拟效果均得到了大幅改善,且多个模式集合平均的模拟效果优于各个模式。基于长江上游82个气象站点的气象数据,利用修正后的8个模式预估长江上游2006～2099年降水、气温的变化情况。结果表明,在RCP4.5和RCP8.5情景下,8个气候模式模拟的长江上游未来时期的降水、气温均呈增加趋势,气温呈显著性增加;RCP4.5情景下的降水、气温增加趋势逐渐减弱,RCP8.5则逐渐增强,且RCP8.5的年际波动更大,4、5月的升温幅度要低于其他月份,且RCP8.5情景下的升温趋势要高于RCP4.5。两种情景下流域降水空间分布不均,呈东部及盆地多川西高原少、南多北少。冬季的降水线性趋势低,夏、秋季区域变化比较明显;秋、冬季的升温幅度要高于春、夏季。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。     

流域尺度全球降水数据产品的相互比较

鉴于国家、大陆和全球尺度降水数据集之间的差异性方面的研究较多而很少考虑河流流域尺度上数据集的可靠性，采用最大/最小差异百分比法和TFPM-MK趋势分析法研究评估了12种广泛应用的降水数据集在全球6 292个流域中降水估计和变化趋势等方面之间的差异。结果表明，降水数据集之间存在较大差异，数据集之间的年平均降水量差异超过500 mm/a的流域共有2 469个，占地面积达4 419.6×10⁴ km²,主要分布在格陵兰岛、非洲、大洋洲和西亚。现有数据产品不能对所有流域的降水趋势达成一致，难以为确保流域内的水利发电、生活供水、防洪和抗旱等方面有效政策的制定和实施提供合理的科学依据。     

基于WGEN天气发生器的石羊河流域降水模拟

为实现石羊河流域降水的模拟,通过改进WGEN天气发生器模型算法,选择民勤、永昌、武威、门源、乌鞘岭、景泰、靖远和西宁等8个站点,利用各站点1968～1997年雨季逐日降水资料进行了降水模拟参数估计,并在此基础上采用KS检验及绘制Q-Q图对模型在石羊河流域的适用性进行评价,发现除尾部拟合不理想外,GAMMA分布能较好地拟合石羊河流域的降水状况;利用各站点1998～2017年雨季逐日降水资料实测值与模拟值,选取月平均降水日数、日平均降水量、雨日平均降水量和月最大降水量作为评价要素,分别计算4个评价要素中模拟值与实测值的均方根误差、平均绝对百分误差和相关指数,以此来评价降水模拟效果。结果表明,该模型能较好地模拟石羊河流域除极端降水情况以外的其他降水状况。     

新疆叶尔羌河流域山区降水与平原河川径流关系研究

基于叶尔羌河流域山区历年积雪面积、冰川和逐月径流资料,采用典型相关分析法研究了积雪与水系河川 径流之间的关系,获得了一些有益的结论,可为平原区防洪预警预案及水库的蓄水方案的制定提供决策依据。     

蒙江流域降水及径流变化特征分析

分析蒙江流域降水及径流的变化特征,有利于水资源的开发利用与保护。基于蒙江流域1959～2012年降水、径流资料,应用线性倾向估计法探讨了降水和径流年际、年代变化特征;借助Mann-Kendall法、Yamamoto法、滑动t检验、小波分析法和R/S方法探讨了降水、径流的趋势性、突变性、周期性及长程相关性。结果表明,降水年际、年代间变化较小,径流年际间波动剧烈;年代间,最大年径流量出现时间一般较降水滞后3年,除1990年代,最小年径流、年降水出现时间同步,降水、径流分别呈不显著减少、不显著增加变化,这主要是由1990年以后的人类活动所致;流域降水在1975、1981年发生突变,年径流在1991年发生突变,均存在24年的主周期,未来一段时期内,降水、径流均呈偏丰状态,区域水资源形势较为乐观。研究成果可为区域水电站运行及水资源配置提供参考。     

基于GsMAP的尼洋河流域降水时空分布特征研究

鉴于尼洋河地区实测降雨资料缺乏,卫星降雨产品具有显著优势,基于GsMAP降雨产品数据和地面观测站点数据,利用降雨量年内分配特征的δ方法建立卫星降雨校正公式,分析流域降雨量的时空分布特征。结果表明,实测站点月降雨量校正结果较好,相关系数达0.954,年尺度的站点降雨相关系数为0.54,降雨量空间分布呈现出自西向东递增的特点。卫星降雨观测在西部地区存在低估,东部地区有一定程度的高估,在降雨梯度分布上,流域在3500~4000m高程段降雨量呈上升趋势,其他高程段均为显著下降,整体变化率为-104mm/km。流域的年均面平均降雨量为699mm,降雨多集中于夏季,且有逐年增加趋势。     

基于信息熵的淮河流域降水时空变异特征研究

为了深入研究淮河流域的降水时空变化特征,以淮河流域1961~2005年36个气象站日降水数据为基础,基于信息熵理论,首先利用边际熵研究年、季、月等不同尺度下降水的变化特征;再利用分配熵和强度熵研究年内不同月份降水的分配情况;然后利用改进的Mann-Kendall趋势检验方法对淮河流域降水序列不确定性的变化趋势进行检验;最后对降水月份分配情况与极端降水量进行相关分析,以研究极端降水量与降水月份分配的关系。结果表明,淮河流域降水量较小的季节或地区,其降水量的年际变化也较大,淮河流域北部降水的不均匀性及其较小的降水量可能加剧该区的干旱风险;降水量与降水天数月份分配的不均匀性均表现出由南向北增大的空间分布特征;对于淮河流域大部分站点,降水量月分配不均匀的年份面临洪灾的风险也会增加,而淮河流域西部降水月份分配不均的情况可能加剧,且该区面临的洪灾风险也可能加剧。     

塔里木河流域降水特性时空分析

基于塔里木河流域及周边29个站点1980～2004年日降水资料分析了降水量时空变化规律,采用Mann-Kendall检验法研究了流域降水量的变化趋势.结果表明,该流域降水稀少且分布不均,主要集中于夏季,空间分布由东南向西北逐渐增加,在西北部边缘形成一个相对丰水带,且在丰水带上的降水量增加较为显著,而接近沙漠腹地地区的降水则呈减少趋势.     

黑河流域主要水文要素变化特征分析

综合应用数理统计分析、差积曲线分析及坎德尔(K endall)秩次相关检验等方法,结果表明,黑河流域降水量总体上平缓,但最近几年的平均降水量较多年平均值小;蒸发量大于实际降水量,其值相对稳定;径流量年际变化大,受降水和蒸发的影响,呈减小趋势,且趋势显著;气温日较差大,积温有效性高。     

淮河流域主汛期降水演变规律研究

基于淮河流域1953～2007年主汛期(6～8月)的降水量资料,分析了流域内淮河水系和沂沭泗水系主汛期降水量的趋势性、突变性和周期性变化规律。结果表明,两水系6～8月的总降雨均呈减少趋势,但淮河水系6月呈增加趋势,沂沭泗水系6、8月无显著变化;两水系主汛期的降水过程并非是一个完全独立的随机过程,除淮河水系7月表现为负持续性外,两水系其他各月均表现为正持续性;淮河水系6月、沂沭泗水系7月降水量发生显著性突变,但两者的突变性质相反,突变后淮河水系6月的降水量增加了24%,而沂沭泗水系7月降水量减少了19%;淮河水系和沂沭泗水系主汛期均具有8年的主周期,淮河水系主汛期各月的丰枯交替频率较沂沭泗水系高,但淮河水系各月的周期性变化与整个汛期周期性变化规律的一致性较差,而沂沭泗水系较好。     

淮河上游区域GPM IMERG卫星降水数据应用评价

为系统评估GPM IMERG V05B卫星降水产品在淮河息县以上流域的应用,以流域内9个地面站实测雨量数据作为参考,应用统计指标、分类指标及极端降水指标,对2015～2017年GPM IMERG产品分别评价分析了日、月、年尺度上统计指标与分类指标,评估了不同雨强、极端降水探测性能。结果表明,GPM IMERG卫星降水产品与地面监测数据在日、月尺度的降水监测值表现出较好的相关性,总体呈高估现象,日尺度探测率高于0.8,但错报率、汉森和凯普斯得分不理想,月尺度上在8、9月份存在低估,年雨量误差10.0%～23.8%;GPM IMERG对小雨综合探测性能强,但错报率较高,对中雨探测精度较高;极端降水事件探测能力表现不稳定。