黄河源区水文气象要素变化对生态环境的影响

根据黄河源头地区的降水、蒸发、径流等水文气象要素多年变化资料，并结合20世纪70～90年代的卫星影像资料的分析，认为气候变化和人类活动等因素极大地改变了黄河源头地区生态环境的格局，是影响黄河源头生态环境的主要因素。     

黄河源区气候变化特性分析

全球气候变化改变了水资源现状,黄河源区因其径流量偏枯的状态使得气候变化因素研究尤为重要。为研究黄河源区气候变化特性,选取12个国家气象站点1960-2016年近60年气温与降水量资料,综合分析黄河源区年内与年际气候变化特性。运用有序聚类分析法、Mann-Kendall检验法、滑动t检验法、线性趋势法、Spearman秩次相关检验法和Morlet小波分析法,得到最终结论:黄河源区四季均温增长态势均显著,冬季增长幅度最大;降水量在春、冬季呈显著增长态势,而夏秋季无明显下降趋势。年均气温序列突变点为1997年;降水量无明显的突变点。年均气温呈显著的递增趋势;而降水量序列无明显的递增趋势。年均气温存在着10、5与23a的年际变化周期情况;降水量存在着28、11与8a的年际变化周期情况。     

珠江上游流域近55年气温变化特征分析

采用线性回归、Mann-Kendall检验及小波分析等方法,对珠江上游流域1954-2008年气温系列进行研究分析。结果表明:①近55年来,珠江上游流域多年平均气温呈显著上升趋势。在空间上,气温上升显著的区域主要集中在红水河、柳江、桂江、贺江、黔浔江、西江梧州以下及北江流域。年平均气温存在3、7、17和43 a左右的主周期。②从各季节气温变化看,夏、秋两季气温上升显著,冬、春两季上升不显著。各季节平均气温周期和年平均气温周期大体一致,均存在3、7、18和40 a左右的主周期。该研究结果对进一步研究珠江上游流域气候及其未来气候预测具有重要意义。     

大通河流域径流变化及特征分析

根据大通河流域尕大滩和享堂两个水文站1952-2014年的逐月径流量资料,用不均匀性分析了径流量的年内分配情况,使用Mann-Kendall检验方法和Morlet小波变换对径流量突变和周期性分别进行了分析。结果表明:大通河流域的汛期主要为5-10月,尕大滩站和享堂站汛期径流量分别占全年的87. 81%和81. 9%。越向下游,大通河径流年内分配越均匀; 1991年之前,大通河上游和下游径流变化都呈下降趋势,1994年之后,上游尕大滩站径流量呈微弱的增加趋势,下游享堂站径流量呈快速下降趋势;上游尕大滩站径流量存在4、8、21a左右的周期震荡,下游的享堂站径流量则存在着3、6、31a左右的周期震荡; 1994年之前径流主要受气温和降水等气象的影响,之后人类活动占主导地位。     

渭河源区水文气象要素演变趋势及阶段性分析

研究渭河源区水文气象要素变化特征,并进一步分析各个要素之间的相互关系,为渭河源区水资源的合理开发利用提供科学依据与技术支撑。采用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对渭河源区水文气象要素变化趋势进行检验,利用M-K检验法找出各要素的突变年份,运用多元线性回归分析法分析不同阶段降雨、蒸发量对径流量的影响程度。结果表明:近30年来渭河源区年降水量与四季降水量均呈不显著减少趋势,年蒸发量与春、夏季蒸发量呈显著增加趋势,年径流量与夏季径流量呈显著减少趋势,冬季径流量呈不显著增加趋势。年降水量和年径流量均在1993年发生显著性突变,年蒸发量在1990年发生显著性突变。分析得出:1981-1993年年径流量变化主要受降水量变化影响,1994-2010年径流量变化主要受蒸发量变化影响。     

台兰河流域水文气象要素变化特征分析

根据台兰水文站1957-2010年降水、气温、径流资料,应用多种数理统计法对各水文气象要素的变化趋势进行分析。研究表明：降水量年际变幅增大,但多年平均值基本稳定,总体呈上升趋势;气温以1980年为分界,以前呈显著降低趋势以后有着显著上升趋势,总体气温呈明显的上升趋势;径流表现出较明显的增多趋势,初步判断得出在春季气温是影响径流变化的主导因素,而在夏秋冬季降水与气温共同影响着径流组成。     

气候变化背景下新疆地区降水时空变化特征分析

依据新疆地区1951～2008年月降水资料,运用Morlet小波分析及PCI降水集度等方法分析了新疆地区降水时间及空间的变化规律。结果表明:新疆地区降水存在4a、8a及准12a主周期;年降水由北向南逐渐减少,伊宁、和田形成极大值中心,安德河、吐鲁番形成极小值中心;变异系数由北向南增大,北疆小于0.40,南疆为0.50～0.75。降水年内分配北疆相对均匀,南疆差异较大。北疆年降水呈增加趋势,南疆仅少数地区有减少趋势。未来年降水波动较大,有更趋离散而背离均值的趋势;年内降水分配规律将渐趋稳定,波动呈下降趋势。     

黄河源区水沙变化特征分析

为探究黄河源区不同时期、不同区间水沙变化特征,以黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥4个水文站的长系列实测水沙资料为基础,将黄河源区划分为黄河沿以上、黄河沿—吉迈、吉迈—玛曲、玛曲—唐乃亥4个区间,相邻两个水文站实测水沙资料之差即为区间产流产沙量.使用Mann-Kendall检验法、累积距平法、t检验和小波分析法确定黄河源区水沙...     

黄河源区近50a极端气候变化趋势分析

基于黄河源区及周边15个气象站1961—2012年的气象数据,运用极端气候指数法、距平分析法和Mann-Kendall趋势检验法分析了黄河源区52 a来降水和气温的时空变化趋势,剖析了极端气候指数的变化特点。结果表明:黄河源区各气象站年平均气温、极端高温和极端低温均呈一致性显著上升趋势;年降水量呈西部增大、东部减小的趋势;年最大5 d连续降水量和年无降水日数主要表现为西部减小、东部增大,且最大前十位的无降水日数在1990—2012年频繁出现,这说明近23 a来黄河源区西部湿润化趋势明显,而东部极端暴雨事件日趋严重,干旱化呈加剧趋势。     

黄河源区积雪时空变化特征

黄河源区积雪量丰富,积雪变化对黄河水文及生态影响深远。利用国家青藏高原科学数据中心逐日中国雪深长时间序列数据集,对1988—2017年黄河源区平均积雪深度、积雪天数、积雪初日、积雪终日进行了时空变化分析。结果表明：黄河源区积雪变化与海拔相关,海拔越高积雪深度、积雪天数越大,积雪初日越早、积雪终日越晚;平均积雪深度以-0.187 cm/(10 a)的速率在0.01水平呈显著减小趋势,1997年最大(2.7 cm)、2003年最小(0.3 cm);积雪天数以-9.763 d/(10 a)的速率在0.01水平呈显著减小趋势,1992年达到最大值158.8 d、2003年达到最小值62.9 d;积雪初日以1.745 d/(10 a)的速率在0.1水平呈延后趋势,最早出现日期为1992年8月12日,最晚出现日期为2003年11月16日;积雪终日以5.006 d/(10 a)的速率在0.05水平呈明显提前趋势,最早出现日期为2009年3月18日,最晚出现日期为1992年5月2日。     

黄河源区近60a气候变化特征及暖湿化分析

为揭示黄河源区气候变化特征与趋势,利用1953—2012年玛多地区年平均气温和年降水量,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波变换等方法,对玛多地区的气候变化特征进行了分析。结果表明:玛多地区年平均气温呈显著升高趋势,倾向率为0.289℃/10 a,1997年发生了由低温向高温的突变;年降水量呈增加趋势,倾向率为10.21 mm/10 a,降水量由少到多的突变发生在2003年;玛多地区年平均气温的第一主周期为15 a,此外还有6 a、29 a的变换周期;年降水量的第一主周期为27 a,此外还有12 a、5 a的变换周期。     

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。     

黄河源区极端温度与降水时空变化

适宜的气候是生态良性发展的必要条件,极端温度与降水是生态恶化的重要影响因素,尤其在高纬度、高海拔、高寒地区,极端气候对生态环境的影响更为严重。黄河源区是黄河流域生态保护的重要区域,利用1988—2017年中国地面气温逐日0.5°×0.5°格点数据集(V2.0)和区域地面气象要素驱动数据集,分析了黄河源区30 a内极端温度和降水时空变化。结果表明：极端温度指数和极端降水指数时空变化具有明显规律性,30 a内极端温度不断升高、极端降水指数不断增大;极端温度指数在黄河源区中部、西北部、西部较小,在东北部、东部、东南部较大;极端降水指数在黄河源区从东南向西北逐渐减小。     

三江源区径流演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平、滑动t检验和Morlet小波分析等方法分析了三江源区1956—2012年的年径流量演变规律。结果表明: 57 a来直门达、吉迈和香达站的年径流量呈上升趋势,唐乃亥站的年径流量呈下降趋势,直门达站的年径流量通过显著性检验;直门达和吉迈站均在2004年发生显著性均值突变,其余站点突变不显著;三江源区年径流量均存在6~8 a和23 a左右的主周期,以23 a左右时间尺度上的信号最强,周期相位变化均存在3个偏多期和2个偏少期。研究结果可为我国中下游的水资源保护与管理提供参考依据。     

黄河源区水域离子特征分析

运用数理统计方法对源区水样、土样的离子质量浓度进行分析,确定源区离子变化特征。离子的典型变化通过趋势图加以表现,具体说明当地气候条件、岩石、土壤以及水文特征对于源区干流离子质量浓度的影响,为源区水资源的保护提供依据。分析结果表明:源区作为黄河产水区,由于受到人类影响相对较小,水质较好。干流中离子质量浓度的变化主要是受当地气候、支流、土样以及水体水文特征的影响。     

天然文岩渠流域水文气象要素变化特征分析

运用不均匀系数法、Mann-Kendall趋势检验、R/S分析、Pettitt变点检测等数理统计方法对天然文岩渠流域1970—2009年水文气象要素变化特征进行了分析。结果表明,该流域降水量、径流量、输沙量年内分配差异较大,水面蒸发量年内分配较为平均。年降水量呈不显著减少趋势,具有反持续性,在未来将呈增加趋势;年径流量、年输沙量、年蒸发量呈显著减少趋势,分别于1984年、1994年、1977年发生变异,且都具有长持续性,在未来一段时间都将呈减少趋势。     

黄河源区降水径流变化特性初步分析

黄河源区唐乃亥水文站以上流域面积121972km^2，占黄河流域面积75．2万km^2的16．2％，多年平均径流量200亿m3（1956-2002年），占黄河流域多年平均径流量580亿m3的34．5％，因此该区域被称为黄河的水塔，也是黄河上受人类活动影响较小的天然产汇流区，其降水径流特性具有相对稳定性，对黄河水资源状况有重要影响。通过对黄河源区降水径流时空变化分析，初步揭示该区域降水径流变化特性及其规律。     

浏阳河流域降水时空演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了浏阳河流域1969~2013年的年、汛期和非汛期降水的演变规律。结果表明:(1)45 a来,年、汛期降水量呈非显著性下降趋势,非汛期降水量呈非显著性上升趋势。(2)年降水量的空间分布存在不均衡性,降水量总体从东北部向西南部逐渐减少。(3)年、汛期降水量均在1992年发生显著性均值突变,非汛期降水量突变不显著。(4)年降水量均存在27 a左右主周期,汛期和非汛期降水量在时间尺度上的相位变化与年降水大体一致。研究结果可为浏阳河流域气候分析和气候预测提供参考。     

黄河源区年降水量时序变化特征研究

应用Kendall趋势检验法、R/S分析法和Markov过程分析法时黄河源区玛曲以上和玛曲-唐乃亥区间1956～2000年的降水量系列变化的趋势性、持续性和丰枯变化规律进行了研究.结果表明:①玛曲以上年降水量呈微弱增加趋势,玛曲-唐乃亥区间年降水量呈微弱减小趋势;②玛曲以上和玛由-唐乃亥区间的年降水量时序变化均存在极其微弱的正持续性;③玛曲以上年降水量枯水状态的自保守性最强,丰水状态的自保守性次之,平水状态的自保守性最弱,而玛曲-唐乃亥区间的年降水量平水状态的自保守性最强,枯水状态的自保守性次之,丰水状态的自保守性最弱;④无论降水处于何种初始状态,玛曲以上和玛曲-唐乃亥区间的年降水量都是向丰水状态转移的概率最小;⑤在黄河源区年降水量的长期演化过程中,平水状态的出现几率占有优势,丰水状态和枯水状态的出现几率相差不大,玛曲以上枯水状态的出现几率略大于丰水状态的出现几率,玛曲-唐乃亥区间则反之.     

黄河源区水环境变化及综合管理对策

文章阐述了黄河源区水环境的主要特征、影响因素以及水环境变化,论述了源区水资源与水环境管理现状及存在的主要问题,并从社会—经济—环境角度提出了源区水资源与水环境综合管理的对策。