黄土沟壑区城市降水变化特征研究——以延安市为例

基于统计分析方法(平均值、均方差等)和趋势分析方法(最小二乘法拟合、非参数Mann-Kendall趋势检验等),对延安市1957~2014年的逐日降水观测资料进行了深入分析。结果表明:该地区年降水量总体呈下降趋势,以9.14 mm/10 a的速率减少,降水主要集中在夏秋两季,占到了多年降水量的80%以上;各季降水量除冬季以0.382 mm/10 a的速率增加外,其余均以2.0~4.0 mm/10 a的速率减小,秋季降水量减小趋势最为明显、春季次之,但趋势都不显著;年降水量在1971~1972年之间发生突变,但突变不显著。     

济南市1972─2016年降水特性

运用线性滑动平均、Mann-Kendall非参数趋势检验、Sen′s坡度、小波分析及多元线性回归方法,选取济南市24个降水站点45年(1972—2016年)逐日降水资料,分析了济南市在年和季节尺度上的降水特征以及降水量的决定性影响因素。结果表明:年降水量以8.23mm/(10a)的速率增加,且呈现出丰枯交替的变化周期,最大主周期为10a;降水量主要集中在夏季,占全年降水量的64.5%,冬季降水占比最小,占全年降水量的3.4%,春、夏和冬季降水具有不显著增加趋势,秋季的降水量具有不显著下降趋势;降水量的年际、春夏季变化主要受降水强度变化的影响;秋冬季变化则主要受降水频率变化的影响。     

景泰川灌区水循环要素变化特征研究

为了深入研究景泰川灌区变化环境下水资源形成及水循环演化规律,实现高扬程引黄灌区水资源高效合理利用与生态环境保护,研究选用Mann-Kendall趋势检验法和非参数Mann-Kendall突变检测法对景泰川灌区1960-2008年的降水量、蒸发量等水循环要素进行时间变化特征分析。结果表明:灌区多年平均降水量为185. 49mm,49 a中,多年降水量的正负距平幅度大致相同,降水偏多与偏少期呈周期性交替出现;蒸发量多年平均值为2 554. 25 mm,其中有31a蒸发量低于此值;灌区夏季降水量占全年降水量的57. 4%,为四季最大,其次是秋季、春季,冬季的降水量为最小;夏春两季蒸发量分别占全年蒸发量的40%和33%,为主要蒸发集中时间,秋季的蒸发量次之,冬季蒸发量仅占全年的8%,为全年最少;在研究时段内,灌区年降水量没有发生突变现象;年蒸发量1972年出现降低的突变,1974年开始剧降,下降幅度大约为481. 4 mm。     

1960-2008年间洞庭湖流域降水变化时空特征分析

依据洞庭湖流域27个气象观测站1960—2008年逐月的降水量资料,综合运用气象统计方法和GIS空间分析技术,对洞庭湖流域近年来降水变化的时空特征进行了分析。结果表明:(1)在1960—2008年间,流域年降水量呈现出不显著的增加趋势,四季中春、秋两季表现为减少趋势,而夏、冬两季则表现为增加趋势,其中夏季的增加最为明显;但在1999—2008年的近10年间,流域年降水量表现为显著的减少趋势,四季中除冬季仍表现为增加的趋势外,其余三季均表现为减少的趋势。(2)在近10年间,流域内除个别站点年降水量仍表现为增加的趋势外,其余多数站点均表现出不同程度的减少。在时间分配上,夏、冬两季降水较流域多年平均值分别偏多2.85%和3.07%,而春、秋两季则偏少1.35%和11.43%。其中,秋季9、10月份偏少明显,而变差系数同期则明显增大,带来入湖水量大幅减少和区域干旱发生增加等不良影响。     

1951—2014年杭州市降水特性研究

杭州市为长三角地区重要的城市之一,在全球气候变暖背景下对其进行降水特性分析具有重要的科学与现实意义。选取杭州站1951—2014年间实测逐日降水资料,采用M-K检验、线性趋势分析及相关水文统计方法对地区降水变化特征进行研究。结果表明,近64 a杭州市年降水量变化不显著,但年降水天数显著减少,即单次降水强度有增大的趋势;冬夏两季节降水量增多,而降雨日数发生减少或没有变化,春秋季降水量及降水日数发生显著减少,夏涝秋旱情况有所加剧;降水量年内分配不均,降水主要集中在3—9月份,该区间降水量占全年降水量的75%,降水日数占全年降水日数的65%左右;最大日降水主要集中在6月份,64 a间最大日降水发生在6月份的频次为15次,占23.4%。研究成果可为中、短期降水趋势预测及水资源开发利用和防灾减灾提供参考。     

宝鸡地区降水特征分析

基于宝鸡地区1961-2013年的逐月降水实测资料,利用累计距平法、模比系数差积曲线法、趋势法等对宝鸡地区的降水特征进行分析。结果表明:年际降水量分配不均匀,20世纪70、90年代降水量偏多,80年代降水相对偏少,20世纪末期之后降水量表现为显著减少期。年降水量呈减少的趋势,其减少量主要集中在春、秋季,而夏季降水量呈增加的趋势,冬季降水量呈微小的增加趋势。春、秋季的干旱化可能会更严重,夏季的干旱程度会相对减弱,而冬季基本一直处于干燥期。年内各季节降水分配极其不均匀,汛期的降水量占全年的63.27%,容易形成极旱或极涝的现象。年降水量呈现丰枯交替的规律,总的枯水期比丰水期大,且容易发生异常干旱现象。     

1953-2008年新疆北部地区降水变化趋势分析

依据新疆北部地区1953-2008年月降水资料,运用Mann-Kendall秩次相关及气候趋势系数等方法分析了新疆北部地区降水时空变化趋势。结果表明:北疆地区多年平均降水224.9mm,四季降水分别占27.6%、39.1%、21.2%及12.1%。20世纪90年代后夏季、秋季及冬季降水逐渐偏多进入丰水期。精河、乌鲁木齐、哈巴河、阿勒泰、富蕴、克拉玛依、乌苏、奇台及伊宁年降水显著增加。北疆地区春季降水没有显著增减趋势。富蕴、克拉玛依、奇台、伊宁及乌鲁木齐夏季降水显著增加,克拉玛依、乌苏、伊宁、精河及哈巴河地区秋季降水将显著增加,克拉玛依、精河、乌鲁木齐、奇台及伊宁等地区冬季降水呈显著增加趋势。全区夏、秋及冬季降水有增加趋势。     

黄台桥站多年降水量变化特征分析

根据黄台桥站1950—2015年降水量资料,分析了黄台桥站年际、季和月降水量演变趋势。结果表明:20世纪90年代到21世纪年降水量整体呈现下降态势,尤其是近6年来降水量均值低于多年平均值54.9 mm;降水量的年内分配发生了明显变化,21世纪后夏季、秋季、冬季降水量呈现明显减少的趋势。     

鄂尔多斯市水资源的气候特征演变

采用鄂尔多斯市鄂托克旗站和东胜站1957-2010年的月均温和月降水资料,分析了气温和降水的演变规律。采用高桥浩一郎的陆面蒸散发经验公式估算陆面蒸散发并分析演变规律。结果表明:鄂尔多斯市自20世纪90年代开始显著增温,东部东胜站增温幅度大于西部鄂旗站。四季中各季的显著升温也出现在90年代。夏季增温相对缓慢,其它三季变暖比较显著。两站年降雨量均呈减小趋势,东部东胜站减少量大于西部鄂旗站。春冬两季降雨量变化趋势不明显,夏秋两季降雨量呈减小趋势。蒸散量均呈现上升趋势,20世纪90年代以后上升趋势明显。东部东胜站多年平均年蒸散量大于西部鄂旗站。春、夏、冬三季蒸散量均呈上升趋势,而在秋季均呈下降趋势。降水量显著影响降蒸差,可利用降水量呈下降趋势,东部的东胜站下降趋势更明显。     

1954—2013年漳河上游流域降水演变规律分析

降水是径流主要来源,直接影响水资源时空分布。为探索漳河上游流域降水演变规律,根据流域内77个雨量站资料,采用线性回归法、滑动平均法和Mann-Kendall秩次相关检验法分析流域1954—2013年降水量变化。结果表明,漳河上游流域降水量年际变化大,极值比约为2.5,总体呈微弱减少趋势,变化倾向率约为11.1mm/10a;20世纪70年代以前及21世纪以后高于多年平均值,20世纪80—90年代低于多年平均值;空间分布不均,存在区域性降水集中明显现象;年内分配不均匀,降水主要集中在汛期,汛期降水量约占全年降水总量的72%。     

基于PSO-LSSVM的干旱区中长期降水预测模型研究

降水量的准确预测对于干旱地区的水资源综合利用、抗旱减灾有重要意义。引入基于粒子群算法进行参数寻优的最小二乘支持向量机模型(PSO-LSSVM),构建考虑7a周期的年降水样本及考虑季节性特征的月降水样本,建立干旱区年、月尺度下的中长期降水预测模型,并应用新疆阿勒泰地区1960—2013年实测降水序列,验证模型的适用性。结果表明基于粒子群算法与最小二乘支持向量机的中长期降水预测模型预测精度高,泛化能力强,能有效地预测新疆阿勒泰地区年、月降水量。该模型为干旱区中长期降水预测提供了一种可靠的研究思路与方法。     

一种基于马氏距离识别法的流域临界雨量拟定方法应用探讨

从水文学和统计学角度出发,通过分析流域前期雨量指数(下垫面条件)及相应某一时段最大平均雨量之间的关系,构建了一种马氏距离(Mahalanobis)判别模型,用于解决中小河流山洪预警临界雨量指标拟定关键技术问题。利用该方法,对鄱阳湖水系的潦河流域进行了应用试验,选取该流域近年来发生的29次洪水样本,拟定时间尺度为6 h的临界雨量线性判别模型。模型检验结果显示,率定期合格率约为85%,误判率较低;检验期模拟预测的合格率约为78%,模型预测效果较好,证明了该方法用于中小河流山洪预警临界雨量拟定的可行性。该方法简单、易行、实用性强,对开展山洪预警具有一定应用参考价值。     

唐山市降水量序列变化规律分析

利用唐山市1956年-2006年降水量资料,分析该区域降水量变化情况。采用数理统计方法对降水量的年内变化与年际变化进行分析,年内降水比较集中,80％降水量集中在汛期,年际变化的极值比在4．0左右。采用Mann—Kendall非参数秩次相关检验法对降水量序列进行趋势分析,降水量呈递减趋势。对降水量变化过程进行变异点的识别与检验,1981年降水量过程发生显著突变。采用模糊假设检验法对降水量系列进行周期性分析,唐山市降水量变化存在40-50年的中周期。降水量是地表水、地下水的补给来源,研究和分析降水量变化特征,对制定水资源开发利用方案、合理配置水资源具有重要意义。     

广东省极端降水时空分布特征研究

广东省是极端降水多发区,为分析广东省极端降水的时空分布的主要特征,选取2013年1月1日至2017年3月16日之间共1 553 d的3 370个站点逐时降水量资料,并运用统计学、热点和泛克里金方法进行分析计算。研究结果显示,极端降水量主要集中在4—10月,约占全年降水的78%,广东省的极端降水量与极端降水场次的空间分布基本一致。从不同区域看,广东省极端降水空间分布不均匀,粤东汕尾—汕头—揭阳、粤西阳江—茂名、粤北韶关南部、珠三角江门—惠州北部等地区发生极端降水的总场次达57 756场,占比达到71%,韶关—清远北部、梅州西部—河源北部、云浮东北部和肇庆西部等地区发生极端降水的总场次达23 590场,占比只达到29%,沿海地区发生极端降水的总场次为55 315场,占比达到68%。极端降水由沿海到内陆呈现递减趋势,沿海发生极端降水远远多于内陆地区。极端降水在空间上大致呈现东、西、北部少,中、南部多的格局,极端降水由南向北呈带状递减。研究成果可为制定适应气候变化的水资源管理及防洪策略提供参考。     

内陆干旱区河谷林生态需水研究

本文研究内陆干旱区河谷林的需水情况。首先简要评述了干旱区河谷林生态需水的概况,并以新疆阿尔泰山前平原布尔津河出山口以下河段的河谷林为例,采用参考作物法,计算了研究区内河谷林生态需水量。计算结果表明：该区域的生态需水总量为0.8亿m3,其中6~7月份河谷林需水量较大,月需水量约为全年的25%。这些成果为流域生态保护与水资源合理配置提供了重要的基础数据。     

珠江流域降雨特征研究

采用珠江流域42个站点1960—2005年46年间的日降雨资料,定义了关于降雨的三大类指标:基本降雨指标、极端降雨指标和连续降雨指标,运用MMK法对降雨序列的变化趋势进行显著性检验,以此从不同角度全面的剖析了珠江流域降雨的变化特征,为深入理解珠江流域降雨的变化规律提供一些视角,也为科学理解洪旱灾害与降雨规律的内在成因提供事实基础,同时也有利于全球气候变化与人类活动作用影响下,珠江流域水资源的有效管理与利用。     

基于加权马尔可夫链的杭州市年降水量预测

采用加权马尔可夫链模型和模糊及理论中的级别特征值原理,分析了1956—2008年杭州市的年降水量,预测了2009—2011年杭州市的年降水状态和年降水量,预测误差远小于20%的允许误差,说明加权马尔可夫链应用于杭州市年降水量的预测是可行的。最后计算了2012年杭州市年降水状态为4,即偏丰年,年降水量预计为1 621 mm。     

黑龙江流域降水变化特征分析

为了全面研究黑龙江流域降水变化情况,收集黑龙江流域国内外25个气象站的降水资料,通过线性趋势法、距平累积法、变尺度趋势分析法分析降水趋势特征;用Mann-Kendall法分析降水突变特征;用小波分析法分析降水周期性特征。结果表明:在1954—2012年的研究期内,黑龙江流域降水线性趋势变化率仅为-0.74%/(10 a),变尺度趋势分析发现降水在97.7%的有效统计时间段内均无显著趋势变化;距平累积法和Mann-Kendall突变检验结果发现降水具有明显的阶段性变化;小波分析证实了降水存在主周期为28,12,4 a的显著周期性。综上,黑龙江流域降水变化的周期性要明显强于趋势性。研究成果可为中俄跨界河流管理提供现实基础。     

基于水汽输送与IDW法耦合的降雨插值方法研究

在普通反距离权重法(IDW)的基础上,构建基于水汽输送与反距离权重法耦合的降雨插值方法(IDWWVT)。以三峡库区为例,利用库区及周边22个气象站点资料,分别采用IDW-WVT方法和IDW方法对22个站点2009~2013年的日降雨量进行空间插值模拟,以典型流域澎溪河的14个雨量站观测降雨资料对插值效果进行评价。结合SWAT模型,进一步分析插值降雨对澎溪河径流过程以及面源负荷过程的影响。结果表明:IDW-WVT方法对降雨量空间插值的精度明显优于IDW方法,在日尺度和月尺度中插值精度分别提高了23.1%,16.9%;同时使用IDW-WVT对径流过程和面源负荷过程的模拟效果也提升显著。