多模式下泾河上游流域未来降水变化预估

利用站点实测资料、GCMs 月数据对 GCMs 进行秩评分评估排序, 从 21 种 GCMs 模式优选出的 6 种 GCM模式的日数据、6 种 GCM 集成的气候模式、站点实测资料和 NCEP 再分析资料构建统计降尺度模型 SDSM, 预估泾河上游流域的未来降水变化。结果表明: 构建的降尺度模型对降水模拟较为可靠, 率定期各模式决定系数 R2 为 0.228~ 0.324, 标准误差为 0.354~ 0.450, 率定期和验证期模拟月均降水与实测值年内分布相近。在降尺度性能评价中集成模式表现最好。在 RCP 4.5 情景下, 泾河上游流域未来降水大多数模式和集成模式呈增加趋势, 到 2030 年泾河上游流域降水量将增加 4.8% , 且当地的春季雨量会增加, 夏季雨量会减少。     

观音阁水库流域降雨变化特征分析

基于观音阁水库流域8个雨量站1995年～2017年的月降水资料,利用降水集中度(期)、不均匀系数和滑动平均法、线性趋势法、Mann-Kendall趋势分析法、R/S分析法对观音阁水库流域降水特征、降水量变化趋势及未来趋势进行分析。结果表明:观音阁水库流域降水量年际变化大,降水年内分布不均匀、集中度高,6月～8月是全年降水的集中期;年均降水量总体呈现弱下降趋势,春季、夏季降水量均存在减小趋势,秋季和冬季降水量有增加趋势;2017年后的一定时间内,观音阁水库流域年降水量呈现不明显的下降趋势,春季、夏季降水量呈现下降趋势,秋季、冬季呈现上升趋势,变化趋势均不显著。     

太湖流域气候变化检测与未来气候变化情景预估

基于1954—2006年太湖流域6个气象站点的降水、气温资料,探讨了1954年以来太湖流域的气候变化问题,并同时应用统计降尺度模型SDSM和动力降尺度模型PRECIS,对太湖流域的日降水量和日最高、最低气温进行降尺度处理,建立未来2021—2050年的气候变化情景。结果表明:20世纪90年代以来,太湖流域发生了突变式增温,冬、春季节尤为显著;太湖流域降水变化相对较复杂,Mann Kendall法检测到太湖流域年降水量呈振荡性周期变化,并在1980年和2003年发生突变,而Pettitt方法没有检测出太湖流域年降水量的突变。两种降尺度方法模拟的未来时期日最高、最低气温季节和年的变化情景增幅总体上基本一致,均呈显著增加趋势,与Mann Kendall趋势分析结果一致,高排放情景A2下模拟生成的情景增温幅度较低排放情景B2大,最高气温增加幅度比最低气温明显。降水变化情景差异较大,SDSM模拟的未来时期降水并无明显变化趋势,而PRECIS模拟结果与趋势检验结果较为一致,即未来降水增加趋势明显,增幅较大,总体上全流域年降水量呈增加趋势,并且在未来一段时间内仍将持续增加。     

基于TRMM降水数据的不同时间尺度降水特征分析——以内蒙古地区为例

为全面细致地研究内蒙古地区降水的时空变化,利用2001～2018年气象站实测的降水数据对TRMM 3B43 V7降水产品进行精度评估,并基于TRMM数据采用Sen-MK检验和变异系数法对内蒙古地区进行降水时空特征分析。结果表明:(1)月、季、年尺度TRMM降水数据与气象站点实测数据之间呈显著正相关,拟合优度均达到0.85(P0.01)以上,具有较好的一致性。(2)在时间分布上,年降水量介于228.95～403.80 mm之间,多年平均值为301.59 mm,近18 a降水量呈上升趋势,上升速率为44.96 mm/(10 a),2011年是降水累积量由下降至上升的转折点。除了春季,其余季节的降水均呈上升趋势,其中夏季和秋季是年降水量增加的主要贡献者。(3)在空间分布上,降水量由内蒙古的东北向西南呈条带状逐渐减少,大部分地区降水有增加的趋势。降水量减小的地区主要位于西部的阿拉善高原,且其降水波动最为剧烈,东部降水量变化较为均衡。四季降水量呈增加趋势的面积均高于呈减小趋势的面积,其中,夏季降水量呈显著增加趋势的面积为四季中最大。     

基于Mann-Kendall法的房山区降水量时空分布变化趋势分析

本文运用Mann-Kendall法对房山区20个雨量站1980—2013年降水量时空分布及其变化趋势进行了分析研究。结果表明:房山区春、秋、冬降水量变化均呈显著增加态势,降水量增加的趋势自1985年前后开始,该区降水集中在夏季且变化趋势并不显著,造成区域全年降水量虽呈整体增多趋势,但增加并不显著;降水量空间分布呈现西部山区向东部平原递减趋势;区域内降水时空变化趋势分析结果显示,在春、秋、冬三季各雨量站降水量均呈增多趋势,形成以史家营乡为中心的降水增幅高值区,夏季东部平原降水明显减少,以房山、葫芦垡两站降水量下降趋势最为显著。     

海河流域60年降水量的变化及未来情景分析

降水量是水文循环的重要因素。利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析了1951—2010年海河流域降水量的历史演变规律;并根据大气环流数据分析了降水变化的原因;利用全球气候模式数据预测了未来降水量的可能变化情景。主要结论为:(1)1951—2010年,海河流域的年降水量呈显著减少趋势,达到了5%的显著性水平,其中夏季降水减少的幅度最大。(2)南方涛动指数(SOI)和海河流域降水具有较好的正相关,而太平洋年代波动(PDO)和太平洋年代内的波动(IPO)与海河流域降水具有较好的负相关。(3)在未来气候变化背景下,海河流域的年降水量和月降水量都将呈现出增加趋势;在A1B情景下,总体上流域东部降水量的增加幅度要大于流域西部。相关研究成果对于保障流域的水资源安全,支撑区域经济社会可持续发展,具有重要的科学价值和实际意义。     

气候变化与海河流域地表水资源量的关系

利用近50年海河流域气候、水资源、多模式预估数据等资料,分析了海河流域气候变化特征及对地表水资源量的影响。结果表明：近50年,海河流域年降水量呈明显减少趋势,平均每10年减少21mm,年气温呈明显升高趋势,平均每10年升高0．3℃。海河流域气候暖干化趋势造成地袁水资源大量减少,平均每10年减少18％。地表水资源量变化与降水量、气温有很好的复相关关系。如果降水量保持不变,气温每升高1℃,海河流域地表水资源量将减少7％;如果气温值保持不变,降水每增多10％,地表水资源量将增加约22％。多模式预估,未来50年海河流域降水量将比1961-1990年增加3％～10％,年气温将升高0．4～2．3℃。参考多模式预估结果,在未来降水量比1961-1990年增加5％的情况下,如果气温比1960-1990年平均值升高0℃（1．0℃,2.0℃）,海河流域地表水资源量变化为＋20％（＋13％,＋6％）。未来海河流域地表水资源会随着降水量的增多而增加,随气温的升高而减少,总体结果未来地表水资源量是增加的。由于对未来降水预估结果不确定性较大,对气温预估结果可信度较高,所以未来海河流域地表水资源号增加还存在很大的不确定性．     

近55年珠江上游流域降水演变规律

采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势检验及小波分析等方法,对珠江上游流域1954年-2008年降水序列进行研究分析。结果表明:近55年来,珠江上游流域年降水量总体呈不显著增加趋势;各季节降水均呈现无显著变化趋势;除1月降水增加显著外,其余各月均无明显趋势变化。流域各站点的年、季节降水趋势基本上也无显著变化。除年降水量在1963年发生了显著突变外,季节和大部分月降水均无显著突变发生。年和季节降水量的相位变化时间尺度大体一致,均存在多年尺度的变化特征。     

基于统计降尺度的东江流域未来气候预估

为提高东江流域未来气候预估结果的可靠性，采用多种方法对CanESM2全球气候模式输出的气温和降水进行了统计降尺度处理。研究发现：SDSM模型和Delta方法分别对东江流域的气温和降水有着较好的降尺度模拟效果。气温上，相较于基准期(1961—2005年),至21世纪末期(2081—2100年),东江流域的日最低气温将升高2.26℃(RCP4.5)和3.65℃(RCP8.5),日平均气温将升高2.70℃(RCP4.5)和4.69℃(RCP8.5),日最高气温将升高2.79℃(RCP4.5)和4.95℃(RCP8.5),其中以夏季和冬季的增幅最为明显；降水上，未来东江流域的年降水量将保持着增加趋势，增速分别为16.4 mm/10a(RCP2.6)、8.7 mm/10a(RCP4.5)和25.4 mm/10a(RCP8.5),且以夏、秋两季增加最为显著。整体来看，未来东江流域在汛期出现极端高温和暴雨洪灾的风险将有所提高。     

1970-2013年大西安地区降水时空变化特征分析

大西安地区降水资源空间差异较大,为深入了解大西安不同区域降水时空分布特征,利用大西安地区14个气象站1970-2013年的逐月降水观测资料,采用滑动平均法、Mann-Kendall检验法、小波分析法以及克里金插值法,对大西安5个区域降水量的时空变化特征进行了分析.结果表明:大西安地区年均降水量为576.65 mm,整体呈下降趋势,下降率为-10.04 mm/(10 a),东部较西部下降显著,北部较南部下降显著;年内降水量分配不均,降水主要集中在7-9月份,占全年降水总量的50.84％,春、秋季降水量呈下降趋势,夏季降水量呈上升趋势;研究区年降水量变化的第1主周期为28 a;全区多年降水量呈现出少—多—少—多的波动趋势,突变年份为1980年和1991年;年代际降水量呈现出增加—减少—增加的趋势;年降水量空间分布不均,呈现自东南向西北逐渐减少的趋势.上述研究成果可为大西安地区降水资源的合理利用提供参考.     

基于CMIP5和SWAT的山美水库流域未来蓝绿水时空变化特征

基于山美水库流域1991—2010的实测气象数据,选取CMIP5中2个气候模式(HadGEM2-ES、NoerESM1-M)和2种典型浓度路径(RCP4.5、RCP8.5),对21世纪近期(2031—2050年)、中期(2051—2070年)、远期(2071—2090年)3个时期的日降水、气温数据进行统计降尺度处理;在此基础上,利用SWAT模型对山美水库流域基准期和未来3个时期的蓝水、绿水资源的时空分布特征进行模拟,评估流域未来60年气候变化对蓝绿水资源的影响。结果表明:山美水库流域未来60年预估年均降水量变化幅度为-0.43%～7.16%,平均气温增加约1.72～5.43℃,相较基准期,未来2个气候模式在2种RCP浓度路径下的蓝水资源量约减少12.81%～35.28%,绿水资源量上升约28.45%～36.12%;不同气候情景下流域蓝水、绿水资源变化率呈现出一定的相似性,上游地区均大于下游地区;降雨是蓝水资源时空分布的关键,而农用地分布则直接影响绿水资源的空间分异特征。     

近50年陕南地区降水时空变化特征

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、曼-肯德尔等方法研究陕南地区53 a降水量及降水日数的趋势和特征。结果表明:陕南地区降水年际变化大,年内分布不均匀,整体呈减少趋势;该区域南部及东南部降水呈现增加趋势,其余地区降水呈现减少趋势,特别是西部地区降水减少明显;陕南地区近年的降水量减少主要以春季和秋季的显著减少为主;总降水日数、小雨日数、中雨均呈现减少趋势,大雨日数和暴雨日数变化不明显;大雨以上日数与年均降水量存显著正相关,是影响年均降水量的重要因素。21世纪以来,夏季降水量和大雨以上日数呈增加趋势,应引起相关部门重视。     

昌江流域降水量年内分配及年际变化规律研究

降水量年内分配不均,年际变化大是季风气候区旱涝灾害的主要原因。利用昌江流域水文站的实测降雨量资料,对昌江流域降水的年内分配不均匀性、降水集中度和集中期以及年际变化进行分析,揭示该地区的降水变化规律,从而为研究这一区域的旱涝灾害规律和水资源利用提供帮助。研究结果表明:(1)昌江流域降水的年内分配具有明显的不均匀性,旬降水量不均匀性系数是月降水量不均匀性系数的2倍,呈先降后升再降的波动趋势。(2)昌江流域年内降水集中度波动较小,范围为0.32～0.46,旬、月降水集中度相近;降水集中期进入主汛期多在4月份。(3)昌江流域降水量年际变化大,从20世纪5 0年代至21世纪初年降水量经历了偏丰-偏枯-偏丰-偏枯4个阶段,2个偏丰或2个偏枯阶段时间间隔约为40年。     

白洋淀流域降水特性分析

选取白洋淀流域6个雨量站1959年-2009年日降水量资料,并以此为基础运用滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明:在流域内,年降水量呈下降趋势且主要由年降水日数显著下降引起;年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势;不同量级降水频率波动较小,但呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化;暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势,降水潜力下降;年降水量存在4类尺度的周期变化规律,其中16a变化为主周期。     

白洋淀流域降水特性分析

选取白洋淀流域6个雨量站1959年-2009年日降水量资料,并以此为基础运用滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明:在流域内,年降水量呈下降趋势且主要由年降水日数显著下降引起;年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势;不同量级降水频率波动较小,但呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化;暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势,降水潜力下降;年降水量存在4类尺度的周期变化规律,其中16a变化为主周期。     

云岩河流域降水量变化特点及趋势分析

利用云岩河流域实测逐日降水量资料,统计分析了流域降水变化的年内、年际及年代际特点,并采用旱涝趋势系数计算方法对流域降水变化趋势进行了分析,结果表明:①云岩河流域平均降水量年内分配不均,汛期降水量远远大于非汛期,从季节变化来看,夏季降水量最大,冬季降水量最小;②近30年来,流域降水量年际变化大,最大降水量为最小降水量的2.6倍;③流域降水量均值突变明显,大体分为1979～1990年的多雨期、1991～2002年的少雨期和2003～2006年的降水明显偏多期;④整个流域降水量呈减少趋势,上游地区干旱化趋势更为明显.     

平原区小流域降水量变化特征分析

利用平原区朱家河流域降水量实际观测资料,对流域内降水变化特征进行分析。阐明朱家河流域降水空间分布较均匀,降水量自东向西略有减小;降水量年际变化差异较大,最大年降水量接近最小年降水量的3倍;降水有明显的3～5a小周期变化;降水量丰、枯年份出现次数相当且次数多,占序列的81.8%;降水量年内分布极不均匀,主要集中在汛期6～9月;流域多年总体降水量并无增减,汛期降水量有减小趋势,非汛期降水量呈增长之势,年内降水差异逐步在缩小。     

长江流域降水量和径流量长期变化趋势检验

采用TFPW-MK(Mann-Kendall test with trend-free pre-whitening)趋势检验法,对20世纪50年代以来长江流域154个气象站降水量和26个主要水文站径流量的变化趋势进行了显著性检验.结果显示:①流域年降水总量整体变化趋势不显著,但各季节和月份的降水量存在的增加或减少趋势显著,尤其是在上世纪90年代期间降水量分布存在一定的变异,在流域空间分布上不仅出现了降水显著增加的集中区(洞庭湖和鄱阳湖水系),而且还出现降水显著减少的集中区(四川盆地和汉江上游),在降水的年内时间分布上也存在着趋于集中的态势,表现在夏季降水量增加、而秋季和春季降水量减少.②流域内各主要支流径流量变化趋势与其降水量变化趋势基本一致,夏季长江中下游地区径流量增加趋势显著,而秋季长江上游和汉江地区径流量则呈减少趋势,相对而言干流径流量的变化趋势并不显著.     

西安市降水变化特征分析

根据西安市1985—2016年月降水资料,通过统计分析法、线性趋势法、累积距平法以及Mann-Kendall检验,对西安地区近32 a降水特征进行相关分析。分析结果显示,西安年降水量以4.74 mm/10 a的速率增加,呈上升趋势,但上升趋势不显著;西安降水经历了"降—升—降"过程,目前正处于"降"的阶段;降水量距平正负交替出现,现阶段负距平占主导地位;夏季平均降水量最高,冬季平均降水量明显低于其他三季;夏季变差系数小、变化幅度小、降水较为均匀,冬季降水量变差系数高、变化幅度大、降水较为分散;近几年春季累积距平曲线较为平稳,夏季、秋季、冬季曲线均呈现不同程度的下降趋势。     

淮河流域过去60年干旱趋势特征及其与极端降水的联系

利用淮河流域28个国家基本气象站建站（约1951—1958年）以来至2011年间的月值地面气象观测数据,分析了近60年来干旱的趋势特征以及极端降水特征对干旱特征的影响。对不同时间尺度（1月、3月、12月）的标准化降水指数SPI及湿润指数HI的变化特征分析表明,在1个月和3个月尺度上,春季（尤其是4月）有较一致的气象干旱化与湿润度下降倾向,而夏季（尤其是7—8月）有较一致的湿润化趋势;在12个月尺度上,流域中、西部没有显著的气象干湿变化趋势,但西部有普遍湿润化倾向,东部则同时存在气象干旱化与湿润度下降倾向。由于全流域总降水量无显著变化,而潜在蒸散发量呈减少趋势,使得淮河流域在过去60年间湿润指数（HI）总体有所增大。由于整个淮河流域的日降水量≥0.1mm日数总体呈显著下降趋势,导致降水总体有更加集中的趋势,而降水的集中程度与标准化降水指数（SPI）具有一定的负相关性,因而降水更集中使SPI趋于减小,加大发生气象干旱的可能性。