近50a来讨赖河流域气候变化分析

根据祁连、肃南、酒泉和金塔四站的气象资料,采用Mann-Kendall法和小波分析法研究了讨赖河流域近50 a来的气候变化特征,并用相关分析法分析了气候变化对径流量的影响。结果表明:20世纪60年代中期以前流域气温总体呈下降趋势,60年代中期后气温波动升高,80年代中期以来气温升高幅度加大;流域内年降水量近50 a来呈平、枯、丰交替状态,总体上微弱增加;11、18 a分别为山区、平原代表站气温变化的主周期;山区降水量变化的主周期为11 a,平原区降水量变化的主周期则为21 a;径流量与降水量呈正相关关系,与气温呈微弱的负相关关系。     

Effect of Air Temperature on Historical Trend of Long-Term Droughts in Different Climates of Iran

Effective monitoring of drought plays an important role in water resources planning and management, especially under global warming effect. The aim of this paper is to study the effect of air temperature on historical long-term droughts in regions with diverse climates in Iran. To this end, monthly air temperature (T) and precipitation (P) data were gathered from 15 longest record meteorological stations in Iran covering the period 1951–2014. Long-term meteorological droughts behavior was quantified using two different drought indices, i.e. the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI). Linear and non-linear trends in T, P, SPI and SPEI were evaluated using non-parametric and parametric statistical approaches such as non-modified and modified Mann-Kendall Test, Theil-Sen approach, and simple regression. The results indicated that the significant trends for temperature are approximately all increasing (0.2 °C to 0.5 °C per decade), and for precipitation are mostly decreasing (?7.2 mm to ?14.8 mm per decade). It was also indicated that long-term drought intensities monitored by the SPI and SPEI have had significant downward trend (drought intensification with time) at most stations of interest. The observed trends in the SPI series can be worsen if air temperature (in addition to precipitation) participates in drought monitoring as SPEI. In arid and extra arid climates, it was observed that temperature has strong effects on historical drought characteristics when comparing the SPI and SPEI series. Due to the determinative role of temperature in mostly dry regions like Iran, the study suggests using the SPEI rather than SPI for more effective monitoring of droughts.     

澜沧江-湄公河流域温度和降水变化趋势分析

利用澜沧江-湄公河流域7个代表气象站1980—2009年的温度和降水观测资料,采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall检验方法对流域年、季温度和降水变化趋势进行分析。结果表明:流域年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.02℃/a;流域北部高海拔地区温度增加趋势比南部明显,而温度季节增加趋势不明显。流域年平均降水呈增加趋势,线性倾向率为10.49mm/a,不同地区降水增减趋势不同;雨季降水增加趋势明显,而旱季降水增加趋势不明显。     

南水北调西线工程引水区气候变化趋势分析

以南水北调西线工程引水区及邻近地区共13个气象站近60年的降雨、温度、日照时数、平均风速、平均湿度、平均水汽压资料为基础,分别运用Mann-Kendal法、Hurst系数法和小波方法对气象系列进行趋势、持续性和周期性分析。结果表明:各气象站温度年序列均呈显著上升趋势,而四季中的冬季上升尤为明显;降雨年序列92%的站点呈不明显上升趋势,但在春季上升显著;日照年序列64%的站点呈下降趋势。在空间分布上,气候因子趋势显著的站点多集中在河源段。各气象因子的Hurst系数均大于0.5,说明系列正持续性效应明显,未来变化趋势与过去基本一致。此外,各气象因子序列具有较明显的6¹8年震荡周期。     

近50年中国不同气候区典型流域降雨径流变化趋势

应用近50年中国4个不同气候区典型流域重点控制站的降雨、径流观测资料,采用线性回归法和M-K检验法分别分析了各个流域的降雨、径流量变化情况。结果表明,南方湿润气候区石角站以上流域的降雨、径流量均表现出了增加的趋势,而处于其他气候区典型流域的降雨及径流量呈现出了下降的趋势,特别是处于半湿润半干旱气候区的邢家窝棚站以上流域的降雨、径流下降趋势明显,这严重影响了我国经济社会的发展。     

贵州省1960～2017年降水时空变化特征

针对近年来区域降水异常事件频发的问题,选取了贵州省32个气象站近57 a（1960～2017年）来的逐日降水数据,利用降水发生率和贡献率,分析该地区不同历时和等级降水条件下的时空变化规律,并运用Mann-Kendall法探讨了不同历时降水和不同降水等级的变化趋势。结果表明：① 降水发生率随着降水历时增加呈逐渐减少的趋势;而贡献率则呈先增加后减少的趋势。桐梓、正安、仁怀、余庆、思南、铜仁、贵阳、罗甸和榕江2～4 d的降水贡献率较大;威宁、普安、盘县、织金、兴仁和兴义大于10 d的降水贡献率较大。② 降水发生率随着降水等级的增加呈减少趋势,而贡献率则呈先增加后减少趋势。其中望谟、织金、都匀和安顺暴雨贡献率较高。③ 各历时降水贡献率和发生率变化趋势基本类似,表现为短历时呈增加趋势的站点较多,多数历时发生率呈增加趋势的站点较多。各等级的降水贡献率和发生率的变化趋势也基本类似,大雨和暴雨呈增加趋势,小雨呈减少趋势,中雨发生率呈增加趋势,贡献率则反之。研究成果可为贵州地区防灾减灾工作提供一定科学依据。     

长江上游保护区径流变化特征及其对气候因子响应的区域差异性研究

分析河川径流的演化规律和动因,对于变化环境下的水生态环境和水资源适应性规划管理十分重要。以长江上游保护区屏山、朱沱和赤水站的1956—1990年的近自然状态径流为研究对象,分别利用小波分析方法、非参数Mann-Kendall趋势分析方法和弹性系数方法,探究了径流变化的多时间尺度演变特性、变化趋势和径流变化对气候因子的响应状况。结果表明:3个研究站点的年径流周期性变化存在相似性,都有着10~14 a的丰枯震荡周期。各站点的径流在年和季节尺度上呈现增加的趋势,但在月尺度上,屏山和朱沱站情况相似,在8月份径流存在明显的下降趋势,赤水站径流在3,4月份有显著增加。3个站点的径流都对降雨的敏感度较高,但是各站点年径流对气候因子的响应也存在区域差异性,流经区域大多位于高山峡谷的屏山站和赤水站,其年径流对降雨的弹性系数要大于朱沱站,而位于四川盆地区域的朱沱站的年径流对蒸发的弹性系数要稍微大于屏山和赤水站。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

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。     

老挝南乌河径流变化规律及对降水的滞后效应

为分析南乌河径流变化规律,以湄公河支流南乌河流域孟威水文站和风沙里等4个气象站的实测降水、径流数据为基础,采用集中度、集中期等指标分析了径流量对降水的滞后效应及其原因,利用Mann-Kendall非参数检验法对南乌河年径流变化趋势进行了分析。结果表明：南乌河径流主要集中在6~11月,集中期相对降雨的滞后时间为1月有余;流域内岩溶和基岩裂隙地下水富水区的广泛分布和植被的发育,加大了汛前径流对降水的滞后效应;1987~2015年径流丰枯交替,上升趋势较小,降水比径流变化更为稳定。     

鄱阳湖流域气候变化及其对入湖径流量的影响

为分析鄱阳湖流域气候变化特征及评估其对流域径流的影响,研究利用1961-2010年间鄱阳湖流域29个气象站和入湖"五河"水文控制站观测数据,分析该时段内流域气候和径流量变化趋势,建立统计模型分析其对流域径流量的影响。研究结果表明:鄱阳湖流域年气温呈显著性(99%置信度检验)波动上升趋势,流域降水总体呈略上升趋势,降水天数呈下降趋势。受气候变化的影响,鄱阳湖流域径流量呈上升趋势。统计模型计算结果表明,径流量与降雨变化呈非线性关系,径流量对降雨变化有着较强的敏感性,相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,表明降水变化对径流量有着不同程度和方向的影响作用。气温对径流的影响呈线性,但其影响不明显。未来气候变化情景下,2050年前鄱阳湖流域在高排放A2和RCP8.5情景下呈现明显增长趋势,但其径流量低于其他排放情景。     

玉龙喀什河径流及气象因子演变规律及特征分析

选取玉龙喀什河同古孜洛克站实测径流及气象因子,采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ趋势性检验、小波分析等方法,系统分析了径流及其气象因子的演变规律及趋势性,利用霍尔特模型预测了未来５年径流量及气象因子变化趋势。结果表明:径流、降水及气温均呈现显著增加趋势,蒸发量表现为显著减少趋势;相关性分析得出气象因子中气温与径流相关性最大,其次是降水,蒸发与径流呈负相关;未来５年径流量、降水量和气温呈增加趋势,蒸发量呈减少趋势。玉龙喀什河１９８０年—２０１８年径流和降水在研究时间内变化趋势具有一致性,气温在未来将继续主导径流变化。     

吐鲁番及周边地区气候及径流演变特征分析

采用吐鲁番及周边地区6个典型气象站和煤窑沟、阿拉沟2个流域水文站的1960-2012年实测数据,运用Mann-Kendall非参数秩次检验法和Pettitt变点检验法,分析了该地区的气候变化和径流变化趋势。结果表明:1960-2012年,吐鲁番及周边地区的年降水量呈一定的上升趋势,但不显著,平均气温也呈上升趋势,而日照时数和平均相对湿度呈下降趋势;阿拉沟出山径流量呈明显上升趋势,而煤窑沟出山径流量上升趋势不明显;降水量、平均气温、平均相对湿度均与径流量呈正相关关系,而日照时数与径流量呈负相关关系。     

1960—2013年贵州省强降水天数时空变化特征

为深入了解贵州省强降水天数变化规律,基于贵州省1960—2013年19个气象站逐日降水资料,利用气候变化趋势分析法和Kriging插值法分析了贵州省54 a来强降水天数时空变化特征。结果表明:1960—2013年贵州省强降水天数整体呈下降趋势;空间变化趋势呈现中西部大幅减少,东部、南部和北部小幅减少或小幅增加的特点;各坡度带上强降水天数接近,随着高程增加,强降水天数呈减少趋势;北盘江、都柳江、红水河和南盘江强降水天数高于赤水河、牛栏江横江、乌江和沅江;都柳江和南盘江强降水天数呈增加趋势,其他流域呈减少趋势;汛期与非汛期强降水天数分布及变化趋势在高程带、坡度带及各流域上存在差异。研究结果可为贵州省气象灾害防治提供参考。     

天山西部地区近50年干旱指数的演变特征

利用天山西部地区9个县市气象站近50年的降水、气温和水面蒸发观测资料,确定适合该区的干旱指数计算方法,分析了该区干旱指数的主要特征和演变趋势。结果表明,按行政分区和流域分区两种方法统计,研究区的气候类型为半湿润—半干旱区,其年干旱指数具有明显的地区分布特性和年际变化。近50年来,各行政分区和流域分区各分级年干旱指数发生的频次及频率也不尽相同,半湿润区湿润化程度较高,而半干旱区的年度和夏季的干旱化程度高,春、秋两季干湿化程度则基本相近。研究区50年以来的平均年干旱指数总体呈下降趋势,尤以夏季干旱指数的下降趋势明显,可以初步认为,水面蒸发量的显著减少是主要影响因素之一。     

ENSO影响下安徽省旱涝灾害及农业生产损失时空变化特征

基于1961—2014年25个气象站资料,采用线性趋势法、标准化降水蒸散指数(SPEI)、M-K趋势检验以及皮尔逊相关分析法,分析了ENSO影响下安徽省1961—2014年近54年旱涝时空特征及对农业生产影响。研究表明:(1)与ENSO事件有关的中度以上干旱(洪涝)发生次数占中度以上干旱(洪涝)总次数的68%(83%),且干旱事件受厄尔尼诺次年及拉尼娜年影响大,洪涝受厄尔尼诺当年影响更大;(2)春、秋季SPEI波动幅度大于夏季和冬季,洪旱灾害风险增大。春季呈干旱化趋势,冬季在20世纪90年代湿润化达到最大,随后趋向于干旱化。与皖北地区相比较,皖南地区各月份趋势变化大;(3)安徽各地区的旱涝指数与SSTA的相关性在ENSO冷暖事件中不同,ENSO暖事件对皖南地区相关系数最大达0.32,超过99%置信度检验,影响更为显著,而ENSO冷事件对皖北地区相关系数最大达0.28,超过99%置信度检验,影响更为显著。随着滞后性月份的增加,安徽各区域的旱涝指数与SSTA的相关系数逐渐增大,皖南地区与SSTA相关性大于皖北地区,SSTA对未来3个月皖南旱涝有明显的影响;(4)近20年皖北、皖南地区稻、麦减产主要发生在ENSO事件年或者前一年,且减产率高。皖北地区和江淮地区的小麦减产发生次数较少,小麦减产率较大,而皖南地区小麦减产发生年份较多,小麦减产率较小。ENSO对农业生产的影响与旱涝分布状况有关,江淮地区良好的灌溉条件会降低ENSO年农业旱涝受灾风险。     

Changes of Pan Evaporation in the West of Iran

Evaporation is an important component of the hydrological cycle and its change would be of great significance for water resources planning, irrigation control and agricultural production. The main purpose of this study was to investigate temporal variations in pan evaporation (E_pan) and the associated changes in maximum (T_max), mean (T_mean) and minimum (T_min) air temperatures and precipitation (P) for 12 stations in Hamedan province in western Iran for the period 1982–2003. Significant trends were identified using the Mann–Kendall test, the Sen’s slope estimator and the linear regression. Analysis of the E_pan data revealed a significant increasing trend in 67% of the stations at the 95% and 99% confidence levels. To put the changes in perspective, the trend in E_pan averaged over all 12 stations was (+)160 mm per decade. Trend analysis of the meteorological variables for examination of causal mechanisms for E_pan changes showed warming trends in T_max, T_mean and T_min series in almost all the stations, which were significant over half of the total stations. On the contrary, no significant changes in precipitation were found approximately at all of the stations. Furthermore, a moderate positive correlation was observed between E_pan and T_max, T_mean and T_min, while a inverse correlation was found between E_pan and P data. The results indicated that the study area has become warmer and drier over the last 22 years, hence the evaporative demands of the atmosphere and thereby crop water requirements have increased.     

怒江上游流域降雪识别及其演变趋势和原因分析

降水的相态变化直接影响地表能量和水循环过程,有效的识别降水中的降雪量,并量化气候变化对降雪变化趋势的影响,对于提高融雪径流模拟、支撑变化环境下高寒地区水资源管理具有重要意义。本文根据怒江上游流域1979年以前6个气象站点的降雪比例和日平均气温的统计关系,采用指数方程形式的双温度阈值方法对1979年以前有记录的降雪量进行了识别和验证。在此基础上,对1980—2016年各气象站点降雪量进行估计和趋势分析,并量化识别了气温和降水变化对其降雪量变化的影响。结果表明:(1)降雪识别指数方程能够在年和月尺度上较好估计各气象站点降雪量,其相关系数均在0.86以上,相对误差均在5%以内。(2)1979年以后,各气象站点气温均呈显著增加趋势,整体上年降水量和年降雪量分别呈增加和减少趋势,但趋势并不显著。(3)气象站点气温升高具有减少降雪量的作用,且作用强度均从流域东南向西北逐渐增强。气候变化背景下,低温条件下降水概率增加对流域降雪量的增加具有显著促进作用,但1979年以后气温的显著增加对降雪量的影响占据主导作用,使得流域降雪量整体呈减少趋势。     

Recent Climate Trends and Drought Behavioral Assessment Based on Precipitation and Temperature Data Series in the Songhua River Basin of China

Precise analysis of spatiotemporal trends of temperature, precipitation and meteorological droughts plays a key role in the sustainable management of water resources in the given region. This study first aims to detect the long-term climate (monthly/seasonally and annually) trends from the historical temperature and precipitation data series by applying Spearmen’s Rho and Mann-Kendall test at 5 % significant level. The measurements of both climate variables for a total period of 49 years (1965–2013) were collected from the 11 different meteorological stations located in the Songhua River basin of China. Secondly, the two well-known meteorological drought indices including the Standardized Precipitation Index (SPI) and Reconnaissance Drought Index (RDI) were applied on normalize data to detect the drought hazards at 3, 6, 9 and 12 month time scale in the study area. The analysis of monthly precipitation showed significant (p < 0.05) increasing trends during the winter (November and December months) season. Similarly, the results of seasonal and annual air temperature showed a significant increase from 1 °C to 1.5 °C for the past 49 years in the basin. According to the Sen’s slope estimator, the rate of increment in seasonal temperature slope (0.26 °C/season) and precipitation (9.02 mm/season) were greater than annual air temperature (0.04 °C/year) and precipitation (1.36 mm/year). By comparing the results of SPI and RDI indices showed good performance at 9 (r = 0.96, p < 0.01) and 12 (r = 0.99, p < 0.01) month drought analysis. However, the yearly drought analysis at over all stations indicated that a 20 years were under dry conditions in entire study area during 49 years. We found the extreme dry and wet conditions in the study region were prevailing during the years of 2001 and 2007, and 1994 and 2013, respectively. Overall, the analysis and quantifications of this study provides a mechanism for the policy makers to mitigate the impact of extreme climate and drought conditions in order to improve local water resources management in the region.