近50年来淮河流域降水时空变化特征分析

以淮河流域及周边地区48个气象站点1961年-2010年共50年逐日降水过程为基础资料,以地理信息系统技术为数据处理平台,结合Mann-Kendall秩次相关检验、Morlet小波变换和集对分析法(SPA)等,分析淮河流域年降水量时间序列趋势性、周期性以及降水集中度、集中期、降水质心、旱涝发生频率、旱涝交替在空间上的分布特征。结果表明:①近50年来,年降水量整体呈略微减少趋势,南部地区降水增加,北部地区降水减少;②年际变化上存在27年的主周期,年内分配集中在夏季,且北部地区降水更为集中;③干旱易发区分布面积较广,洪涝易发区分布相对较集中,上游和中游部分地区为旱涝交替易发区。     

GAMLSS模型在黄河流域蒸发皿蒸发量序列统计建模中的应用研究

本文采用广义可加模型(GAMLSS),以年份序号作为解释变量拟合模型参数,对黄河流域蒸发皿蒸发量序列的非一致性特征进行研究。考虑到流域空间差异性和年内变化,从年、汛期、非汛期3个时间尺度来研究黄河流域29个水资源三级区面蒸发量序列的非一致性特征。研究结果表明,黄河流域各水资源三级区的面蒸发量序列在不同时间尺度上均具有较为明显的趋势变化;非汛期蒸发序列呈现出显著的趋势变化,与一致性模型拟合结果相比,黄河流域非汛期蒸发序列的AIC准则(Akaike Information Criterion)和SBC准则(Schwarz Bayesian Criterion)值减少明显,能更好地反映出非一致性变化的特征。     

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。     

基于日降水量数据的毛乌素沙地降水特征的一致性分析

毛乌素沙地位于陕西省榆林市和内蒙古自治区鄂尔多斯市,生态水文系统较为脆弱,而降水是控制生态水文演变的重要因素,同时降水强度、降水过程也对生态系统具有重要影响。因此,有必要评估毛乌素沙地降水特征序列的一致性。基于毛乌素沙地的10个气象站1957—2019年的日降水量数据,选取年降水量、年最大日降水量、年最长连续降水量、年最长连续降水日数4个降水特征值序列,通过Mann-Kendall检验法分析趋势性,滑动t检验法探究突变情况,连续小波分析研究周期性,从而评估降水特征值序列的一致性。结果表明:降水特征值序列整体呈减少趋势;降水特征值序列的显著突变点主要出现在1970—1990年以及2000年之后;降水特征值的主周期大致在35年。     

黄河流域季节降水变化特征分析

利用黄河流域106个代表气象站1960—2010年逐日降水资料,分析了黄河流域季节降水的空间分布以及年内年际分配特点,并采用Mann-Kendall法、降水倾向率和累计距平法等方法对季节降水的变化趋势和变异情况进行了研究。结果表明:空间上,黄河流域各季节降水分布与年降水分布大体相同,但随着季节变化局部地区存在差别;时间上,20世纪90年代后流域降水变化趋势明显改变,季节降雨减少趋势的强度大于增加趋势的,且大多数站点季节降水序列未来趋势与过去趋势相反;各区域同季节降水序列变异点位置虽各不相同但相对集中,说明季节降水变异可能存在内在联系。     

1956—2005年渭河流域降水与径流的变化特征

以1956—2005年渭河流域渭源、武山和北道3个水文站月径流资料和流域内78个雨量站的降水数据为基础,运用线性趋势法、距平百分率法、Mann-Kendall非参数统计检验法、双累积曲线法和Morlet小波分析法等多种数理统计方法,研究了近50 a来渭河上游降水与径流的趋势性、阶段性、突变性、周期性,并对径流与降水之间的变化关系以及降水同人类活动影响径流变化的情况进行了分析。结果表明:流域上游年径流和年降水下降趋势显著,且下游区降水和径流的下降速率比上中游的快;降水和径流具有基本一致的长周期变化,只有渭源站的径流呈现出5个周期的转换,而武山站和北道站的转换周期为6个;流域上、中、下游降水的突变时间分别为1994年、1993年、1991年,径流的突变时间分别为1995年、1992年、1986年;下游降水和径流显著下降的开始时间早于上游,且持续时间明显比上游长;在研究时段内降水量没有发生系统偏差,而径流的系统偏差明显,说明径流可能受到了人类活动的干扰并发生了变异。     

河北省地区50年来降水变化特征分析

利用河北省地区石家庄、张家口、承德、保定以及北京和天津6个典型气象站点1960年-2009年共50年的降水资料,运用Mann-Kendall秩相关检验法和Morlet小波变换等方法,分析了该地区近50年来降水变化特征。研究结果表明:①整体上河北省多年平均年降水在500mm以上(张家口站除外),降水集中在夏季,约占全年68%;②降水量的年际变化呈一定的减少趋势,但趋势性不明显,其中平原地区年降水量变化率相对较大;③从较大尺度来看,河北省平原区降水量存在约10年左右的周期,而山区存在15年左右的周期,且在未来的一段时间内,降水仍旧偏少;④河北省北部地区年降水量在20世纪70年代中后期和90年代中后期各发生过一次突变。     

黄河流域天然径流量与气候因子的小波分析

利用黄河流域6个水资源区1961—2005年的年平均气温、年降水量、年水面蒸发量和年天然径流量数据和小波分析方法,研究了气候因子和天然径流量的多时间尺度波动周期及其相互关系。结果表明:黄河流域各气候因子的主要波动周期为3、7、18 a,年天然径流量的主要波动周期为3、6、18 a;年均气温与年天然径流量的波动周期呈负相关关系,小波互相关能量聚集尺度为6 a和18 a;年降水量与年天然径流量的波动周期呈正相关关系,小波互相关能量聚集尺度为3 a和6 a;年水面蒸发量与年天然径流量的波动周期呈负相关关系,小波互相关能量聚集尺度为3、12、20 a。由此可见,气候因子的波动周期对水资源量的变化具有重要影响。     

延安市近60年降水时空特征分析

为提高对延安市降水时空特征的认识,利用延安市境内15个雨量站1956-2015年的降水资料,运用滑动平均法、累计距平法、R/S分析法、Mann-Kendall检验法和小波分析法分析了研究区降水的年内空间分布特征和年际空间变化特征。结果表明:研究区降水年内分布极不均匀,主要集中在汛期(6-9月),汛期降水占全年降水的70%;年降水呈"增-减-增"的波动减少趋势,减少幅度约8 mm/10a,于1969年出现突变,且降水序列变化具有正持续性;降水序列具有31 a尺度的第一主周期,由15 a尺度的周期特征预计未来几年降水量呈减少趋势;降水空间分布不均,呈"东南多,西北少"的特征,年降水量差值超过130 mm;绝大部分地区降水量呈下降趋势,下降幅度最大的区域为志丹县西南部,南部黄龙山区降水量略微增长。     

基于小波变换的区域降雨量周期性分析

人类活动和全球气候变化对水循环产生了影响。由于小波变换具有很强的周期性和趋势性识别功能，本文采用Morlet小波对黄河流域某地区面降雨量进行周期性分析，结果表明，该地区年降水量具有22年和7年的尺度周期，分别为第一和第二主周期。     

气候变化情景下黄河天然径流预测研究

1961—2000年黄河天然径流量呈减小趋势,且径流变化与降水量变化过程基本一致。选用IPCC提出的A2、B2两种温室气体排放方案,并采用北京大学在黄河流域未来气候情景研究中的降尺度成果,以黄河流域未来气候情景模式和预测成果为基础,建立黄河水量平衡模型,预测黄河主要断面的未来天然径流量并分析其时空变化。结果表明:黄河径流量2050年将减少29.3亿～61.1亿m3,2100年将减少42.2亿～71.2亿m3;从空间分布来看,上游兰州以上主要产水区的降水量、径流量有较大幅度减小,其他区域产流量有所增加;从径流年内分配来看,冬季、春季略有增加或基本不变,夏季、秋季减少明显。     

黄河流域降水变化规律分析

近年来，黄河下游出现许多新问题，如冬春季断流日益严重，汛期洪水水位表现高、传播速度慢等，这些问题都与黄河流域降水量变化有关系。本文分析了黄河流域各区年降水量和暴雨量及暴雨强度的变化规律，其中用年最大７日（或最大１日）和最大３０日降水量代表暴雨量和暴雨强度，能比较好地反映降水与产流产沙的关系，对黄河下游防洪减淤工作具有指导意义。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。     

北半球OLR与黄河上中游6—9月降水的关系

利用黄河上中游43个气象站6—9月降水资料和NCEP再分析月平均地气系统射出长波辐射(OLR)资料,采用EOF、相关分析方法,分析了汛期月降水与北半球OLR的关系,结果表明:①同期相关场在黄河流域皆有强的负相关区存在,相关系数为-0.77～-0.69,长江以南为较强的正相关区,反映出我国南北降水反向变化的合理性;②黄河上中游流域6—9月各月降水与前期OLR都有较好的相关区存在,取成片相关区中的最高相关系数格点作为预测因子,在上年1月至当年4月之间,6、7、8、9月分别有22、36、18、19个预测因子;③将相关系数绝对值大于等于0.65格点的OLR作为前期强信号因子,6、7、8、9月分别有4、4、1、2个因子;④强信号因子与黄河上中游降水有很好的关系,但影响流域内降水的区域有差异,6—8月上游的高原以及河套北部的相关性普遍差,其余大多数流域相关性显著,9月大部分流域相关性显著。     

黄河流域20世纪90年代天然径流量变化分析

黄河流域地处我国腹地，多年平均降水量455．5mm。20世纪90年代以来，黄河流域持续干旱少雨，沿黄地区引用黄河水量普遍增加，致使全河径流普遍偏枯，下游非汛期频繁断流。对黄河流域的降水径流的分析结果表明，90年代以来，黄河流域降水量和径流量都发生了较大的变化，实测径流的变化幅度远大于天然径流。     

黄河三角洲地区降水时序变化特征研究

基于黄河三角洲内5个气象站1961—2007年逐日降水资料,采用Mann Kendal非参数检验、小波分析等方法,对近50年来黄河三角洲地区降水量时序变化特征进行研究。结果表明,黄河三角洲地区近50年来,年际和年内不同季节降水量均呈逐步下降趋势,并在1976年左右发生突变,之后降水量下降显著。年际降水存在约8~9年的主变化周期,而春夏秋冬四季降水存在约16~17年的主变化周期。根据周期变化特征,预测2012—2014年黄河三角洲地区将处于多水期,其中秋季和冬季降水较多,而春季和夏季降水较少。     

黄河流域近40年气候变化的时空特征

黄河流域是我国主要的气候敏感区之一,气候变化对其生态环境演变与经济社会发展有显著影响。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料分析了黄河流域过去40年的温度、降水、水汽通量散度、蒸散和荒漠化风险等的演变特征,结果发现:1979—2019年黄河流域四季均呈现明显增温趋势,其中春季增温最为明显;季节性降水的变化差异显著,春季和夏季降水呈现下降趋势,秋季降水增加;黄河流域空中水汽以辐合为主,过去40年黄河流域上游水汽辐合年际波动最小,中游次之,下游最大;黄河流域蒸散整体呈现减少趋势,其中增加趋势集中在上游地区;黄河流域荒漠化风险整体处于中等风险以上,呈现由南向北加剧的空间分布,1982—2014年黄河流域荒漠化风险呈现下降趋势。本研究厘清了全球气候变化背景下黄河流域蒸散、水汽输送和降水等水循环过程的变化规律,能够为维护黄河流域地区生态安全、防范重大气象灾害风险提供科学依据。     

长江源区和黄河源区降水量变化分析

利用长江源区和黄河源区22个气象站1961—2010年的逐日降水量资料,基于正态分布和Gamma分布,从概率角度讨论了两个源区的年、季节和日降水量的变化特征。结果表明：黄河源区年平均降水量和标准差均大于长江源区,近年来长江源区降水量明显增多,两者之间差异减小。两个源区年内降水量分布很不均匀,长江源区降水量大多集中于夏季,年际间丰枯差异显著;黄河源区降水量集中于夏季,年际变率随时间变化减小,降水稳定性增加;两个源区的日降水量以小雨为主,极端日降水量可达暴雨程度,近年来,随着形状参数和尺度参数的增大,日降水量概率分布有偏度和陡峭度减小的趋势,导致日降水量有所增大,进而影响到极端日降水量,使其有增大趋势。     

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。     

黄河主要产沙区近年降雨及下垫面变化对入黄沙量的影响

近几年,黄河来沙量锐减原因成为人们普遍关注的热点问题。本文以天然产沙量约占流域入黄沙量90%的黄河潼关以上主要产沙区为研究范围,优选了降雨因子和模型的函数型式,改进或构建了各支流在天然时期的降雨~产沙相关模型,进而分析了该区近35年不同时段的降雨和下垫面因素的减沙作用。研究表明,若以各支流1956—1975年前后的降雨-产沙响应关系为基准,1980年以来下垫面减沙作用越来越大,近十多年最为突出。近10年研究区降雨总体偏丰、其中近5年明显偏丰,因此降雨变化不是黄河该时段来沙锐减的原因;2005—2014年和2010—2014年,下垫面因素的实际总减沙量分别为13.87~15.45亿t/a和15.70~18.70亿t/a。