青藏高原江河源区干湿变化特征及影响因素分析

基于青藏高原江河源区内6个气象站点1961~2014年逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算了标准降水蒸散指数SSPEI,研究了不同时间尺度下的干湿演变特征及其干旱频率空间分布特征,并分析了影响因素。结果表明,年际变化上,长江源区1969年后SSPEI整体呈显著上升趋势,并在2008年发生突变,黄河源区不同年代变化趋势不同,但整体呈不显著的下降趋势,无突变发生;季节变化上,对研究区影响较大的中旱和重旱集中在5~6月,湿润化趋势和干旱化趋势主要出现在长江源区夏季和黄河源区秋季,春季均无明显趋势;区内夏季SSPEI的Hurst指数几乎都大于0.5,有较好的持续性,春秋两季恰好相反,更多体现了反持续性。趋势分析和偏相关性分析发现,整体上长江源降水增多和风速减小是其湿润化的主要原因,黄河源平均气温上升和相对湿度下降是其干旱化的主要原因。     

气候变化对黄河源区水文情势的影响

在CMIP5多种GCM模式和VIC模型基础上,结合水文指标法(IHA)和趋势分析法,研究了未来气候变化对黄河源区水文情势的影响。结果表明,黄河源区的年降水和年平均气温在未来时期(2036~2065、2070~2099年)总体上呈现显著增长趋势,各季气温增幅相当,然而降水季节变化存在较大差异,夏季降水较秋冬季节增长更为显著;黄河源区的汛期径流量呈增加趋势,剩余月份呈减小趋势,该趋势在冬季尤为显著;年极端最小径流有减小趋势,年极端最大径流有增加趋势,可能会对部分鱼类繁殖等产生影响,不利于水生生物的生存。     

青海三江源地区气温与降水变化趋势分析

基于青海三江源地区现有的18个气象台站1961~2013年的气温和降水资料,利用泰森多边形、变异系数、反距离权重法和非参数Mann-Kendall等检测方法,分析了三江源地区降水和气候的变化特征。结果表明,该地区降水年际变化呈上升趋势,但增加速度不明显;三江源地区季节性降雨存在明显差异,其中夏季降雨量最多,春季和夏季线性趋势增幅比较明显;三江源各源区的年平均气温变化呈明显上升趋势,其中澜沧江的增长速率最快,且不同源区气候突变表现不同,突变时间不同步。     

1961—2017年黄河源区日照时数变化趋势响因子分析

利用黄河源区7个气象站1961—2017年的日照时数、平均总云量、降水日数、相对湿度等地面气象观测资料,对近57年黄河源区日照时数的变化趋势及影响因子进行分析。发现黄河源区年日照时数的空间分布呈北多南少的特点,位于北部的玛多、兴海日照时数最多,而位于南部的久治、红原最少;各季节日照时数的空间分布特征与年日照时数相似。黄河源区日照时数的年际变化表现为兴海、红原的年日照时数呈下降趋势,下降趋势分别为-28.6 h/10 a、-18.4 h/10 a,其余各地均呈上升的趋势,玛多上升趋势最明显,为22.4 h/10 a。黄河源区日照时数的月际变化表现为明显的三峰二谷的特征,4、8、11月份为3个高值时段,6、9月份为2个低值时段,其中9月份日照时数为全年最低。周期分析结果表明：黄河源区日照时数的周期变化主要以2 a、4~6 a、10~13 a和22~30 a周期为主。源区日照时数和平均总云量、降水日数、相对湿度呈明显的负相关;空间分布上随总云量、降水日数、相对湿度自南向北的减少日照时数明显增多;日照时数与总云量的相关性最好,尤其季节总云量的变化对年日照时数的变化影响最敏感。源区总云量与日照时数在空间分布上恰好相反。降水日数、相对湿度的减少也是源区日照时数增加的一个重要原因。黄河源区太阳能资源丰富,且黄河源头—吉迈区间日照时数呈持续增加的趋势,有利于太阳能资源的开发和利用。     

沙颍河上游区降水序列变化趋势分析

分析降水序列变化趋势对于流域内气候预测及水资源管理利用等具有重要作用。根据沙颍河上游区1951~2010年降水量观测数据,采用一元线性回归法和Mann Kendall检验法对降水量的变化趋势进行了分析检验,并引入R/S分析法估算了降水序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势。结果显示,沙颍河流域年降水量呈微弱上升趋势,未来年降水序列表现出反持续性,但因其Hurst值接近0.5,故随机性较大;流域北部的北汝河区域年降水表现出下降趋势,而中南部的沙河和澧河年降水均呈微弱上升趋势;38个雨量站中,雨量呈上升趋势的站点多集中在流域南部,呈下降趋势的站点多集中在北部,且大多表现出持续性特征。     

基于Budyko假设的乌伦古河源区径流变化特征及归因识别

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960～2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960～1994年，变化期1995～2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%;降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%,研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。     

基于SPI/SPEI的锡林郭勒盟干旱变化特征

近年来,干旱现象频发,对锡林郭勒盟生态系统、畜牧业发展造成严重影响,对区域经济发展产生巨大威胁。利用1980～2018年研究区内15个气象站点的逐月累积降水量和月平均温度,采用标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散发指数(SPEI)分析锡林郭勒盟干旱时空特征,对比了SPI、SPEI在干旱监测中存在的差异。结果表明,1980～2018年锡林郭勒盟持续性干旱事件频发,随着年代的变化连续性干旱事件的发生频次、持续时间均呈增加趋势;研究区干旱频次在空间分布上始终处于动态变化中,中东部和西部地区的干旱发生频次较高,干旱频发区逐渐向西部转移,从东向西干旱发生频次逐渐增加;随着温度上升,SPI对干旱的监测能力开始下降,特别对重旱、特旱的监测能力明显不足,而SPEI对异常干旱的监测能力较强,不易受到降水因素的影响,对研究区干旱的监测、评估更具有优势。     

汾河上游水文干旱与气象干旱的关系

为分析汾河上游水文干旱与气象干旱的关系,基于汾河上游4个气象站1956~2000年月降水量、月平均气温资料建立流域标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),并根据4个水文站同期月径流资料建立各水文站标准化径流指数(SRI);对1、3、6、12个月4个时间尺度的指数进行趋势分析,然后分析各水文站4个时间尺度的SRI与流域SPI、SPEI的相关性,最后采用时移互相关分析、回归分析研究水文干旱对气象干旱的滞后性。结果表明,汾河上游呈干旱化趋势;各站水文干旱与气象干旱间的相关系数随时间尺度的增加而增加,都通过了显著性检验;相同时间尺度下,4个水文站水文干旱与气象干旱相关程度差异较弱;SRI与SPEI的相关程度较SRI与SPI更为紧密;12个月时间尺度下,汾河水库、寨上、兰村SRI表征的水文干旱滞后于以SPEI表征的气象干旱约1个月。     

海河流域极端降水事件时空变化特征分析

为研究气候变化背景下海河流域的极端降水事件变化规律,基于流域内30个气象台站1960~2008年的逐日降水资料,选取不同的降水指标,应用M-K趋势检验和滑动t检验方法分析了海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明,海河流域的极端降水事件的发生频率和强度在年际变化中均呈减小趋势;在空间大部分范围内,降水频率和强度指标也均呈负趋势,仅滦河上游山区、子牙河山区和胶东沿海部分地区呈微弱上升趋势,但趋势并不显著。总体而言,海河流域趋向于干旱化,流域内洪涝灾害发生的概率有所减小。     

基于SPEI的江西省干旱特征及其对作物受灾面积的影响

基于江西省36个气象站点1960～2018年的监测资料,利用SPEI指数、Mann-kendall趋势检验法分析江西省干旱变化特征及SPEI指数与作物受灾面积之间的相关性。结果表明,年干旱指数呈轻微下降趋势,年际旱涝交替,年度干旱主要分布在东北部、西部和东南部地区,多为全域性和局域性干旱且2000年后全域性干旱更为显著;季节性干旱多发于夏秋季,尤其以秋旱更为严重,春冬旱程度轻且多发于赣州南部,但春季2001年后呈干旱化趋势,夏、秋、冬季SPEI指数呈上升趋势,夏旱多发于西部,秋旱多发于东部且多为全域性或区域性干旱,甚至出现覆盖全省的严重伏秋旱;作物受灾面积与夏秋季SPEI指数有显著相关性,且夏旱对江西省作物影响强于秋旱。研究结果可为江西省防旱抗旱提供参考。     

安徽省淮河流域近56年来气候时空变化的R/S分析

基于1955~2011年安徽省淮河流域7个水文站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省淮河流域近56年来的平均气温、降水量等指标的冬季(12月~次年2月)、夏季(7~9月)及年均值进行了计算,分析了该流域段的气候要素空间分布情况。结果表明,平均气温和冬季降水量呈上升趋势、夏季降水量呈微弱上升趋势,年降水量上升趋势不明显;各项指标的H值均大于0.5,说明存在明显的赫斯特现象,反映了该流域近56年来气候变化存在趋势性成分;气候因子的1月、7月、冬季、夏季和年平均H值存在季节性差异,均为夏季大于冬季,说明安徽省淮河流域夏季的气候效应影响高于冬季;气温和降水都存在空间分布差异,整体表现为西南部气温高、降水多,东北部气温低、降水少,中部气温适中、降水少的特点。     

山东地区气候要素变化特征分析及预测

基于山东地区的自然环境和社会经济状况,以降水和气温作为气候变化的表现因子,采用线性倾向估计、Mann-Kendall分析、有序聚类分析、Morlet小波分析和重标极差分析方法,研究了山东地区1951~2015年降水和气温的趋势性、突变性、周期性和持久性,并通过R/S法对未来降水和气温进行预测。结果表明,1951~2015年山东地区降水基本呈不显著减少趋势,气温序列基本呈显著增加趋势;降水和气温的显著突变点主要发生于1960年代初、1970年代中、1980年代末和1990年代末;降水周期主要为3、11、16年,气温周期主要为6、16年;在未来周期时段内,降水和气温总体基本保持状态持续性。     

洞庭湖流域极端降水指数变化特征分析

基于洞庭湖流域17个气象站1961～2009年逐日降水资料,采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法对洞庭湖流域四种极端降水指数进行趋势分析和突变检验。结果表明,四种极端降水指数在洞庭湖流域不同测站表现出不同的变化趋势,但变化均不显著,基本上未通过置信水平检验,非常湿天、极端湿天在西北和东南方向的各测站均表现为上升趋势,雨日数在位于北部的部分测站表现为上升趋势,日最大降水量在大部分测站均表现为上升趋势;各指数突变年主要集中于20世纪后期,2001年后明显减少,表现突变减少年的测站数量明显多于表现突变增加年的测站数量。     

变化环境下滁州市降水及气温变化分析

基于1952~2013年滁州站降水量及平均气温资料,采用参数T检验法、5年滑动均值法、Mann-Kendall检验法、Pettitt法、Morlet小波分析法研究了滁州市降水量和气温序列的趋势、突变、周期特征,运用R/S分析法计算的Hurst指数预测了两者未来的变化趋势。结果表明,研究时段内滁州市年降水量呈略微上升趋势,未发生突变,降水序列存在5、2、13年三个周期,未来年降水量有减少趋势;研究时段内滁州市年平均气温呈明显升高趋势,在1993年发生突变,气温序列存在3、12年的周期,未来年平均气温有升高趋势。     

巴音河流域气象要素变化特性探析

开展气象要素演变特征分析,对于高效利用当地水电、光热等清洁资源具有重要意义。利用德令哈气象站1956—2016年气象资料,采用趋势法、Mann-Kendall法、标准降水蒸发指数法等方法,分析了巴音河流域年和季节的平均气温、总降水量、降水日数和干旱情况的变化特征。结果表明：整体干旱趋于变缓;年和四季的平均气温、降水量以及SPEI值的Hurst指数H均大于0.5,即巴音河流域气温、降水和干旱变化存在着相同的持续性规律。     

不同气象干旱指数在天山南坡的适用性分析

为更好地指导生态环境极其脆弱区域的抗旱减灾工作,基于天山南坡13个气象站点1961～2016年的气象数据,采用标准化降水指数(S_(SPI))、标准化降水蒸散指数(S_(SPEI))、综合气象干旱指数(CCI)和改进的综合气象干旱指数(MMCI),从干旱年际变化、干旱频率、典型干旱过程与空间分布等方面评估其在该区域的适用性。结果表明,各干旱指数对典型干旱年均有较好的识别能力,均表明研究区趋于湿润化趋势,但MMCI指数对不同等级干旱的表征较其他三种干旱指数效果更好;MMCI、CCI指数较SSPEI、SSPI指数对干旱过程的刻画能力更符合实际干旱机制;空间分布上,SSPI指数与SSPEI指数易出现轻估、重估及空报干旱事件的情况,CCI指数存在高估重旱的情况,MMCI指数整体诊断能力较好。综合分析表明,MMCI指数较SSPI、SSPEI、CCI指数在天山南坡具有更好的适用性。     

多种干旱指标在天津地区干旱评价中的应用

以天津地区为例,基于1954~2011年的月降雨和月气温等气象资料,比较分析了标准化降水指数（SPI）、帕默尔干旱指标（PDSI）和标准化降水蒸散发指数（SPEI）三种干旱指数在不同时间尺度的相关性,并探讨了在干旱事件评价中的应用效果。结果表明,不同时间尺度的SPI和SPEI相关性显著,PDSI与年尺度SPI、SPEI显著相关,SPEI对实际旱情的判断稍优于SPI和PDSI;天津地区持续干旱在加剧,值得进一步关注。     

澄碧河流域极端降水变化分析

根据广西岩溶区澄碧河流域1963～2014年逐日降水资料,结合百分位计算法定义极端降水阈值,在此基础上,采用线性趋势、Mann-Kendall、Morlet小波分析及Pearson相关系数等方法分析了极端降水指数演变规律及其与年径流的关系。结果表明,极端降水量、极端降水日数和极端降水比率呈上升趋势,10年上升率分别为2.3mm、0.034d、0.7%,极端降水强度呈下降趋势,下降率为-0.02mm/(d·10a),经Mann-Kendall趋势检验,上升和下降趋势均不显著;经过多种突变检验法综合诊断,极端降水量和极端降水强度的突变年份为2009年,极端降水日数和极端降水比率的突变年份为1976年;各极端降水指数周期演变特征基本一致,第一、二主周期分别为28、15年,且丰枯交替明显;极端降水量与年径流的相关性最强,极端降水强度与年径流的相关性最弱。     

贵州省近50年降水量时空分布及变化特征

基于贵州省19个站点1960~2009年月降水资料,运用降水集度、气候趋势系数、Mann-kendall突变检验法、滑动T检验及小波分析等方法,分析了贵州省降水在不同时间尺度下的时空规律。结果表明,贵州省年降水量空间分布不均,整体呈东多西少的分布趋势,并形成了三多三少的降水集中区;近50年降水量呈下降趋势,年内降水呈季节性变化,春、秋季降水量有显著下降趋势,夏、冬季降水量呈上升趋势但不显著;贵州省年降水量存在22年左右的周期变化,在1984、1991、2001年发生突变,各季节周期变化和突变位置有所差异,这均增强了极端气候事件发生的概率,加剧了农业旱灾发生的风险。     

辽宁省多尺度干旱演变及植被响应分析

探讨干旱与植被间的关系对干旱影响评估和促进生态建设尤为重要。基于辽宁省2000～2018年MODIS-NDVI及逐日气象数据,运用S_(SPEI)指数、相关及滞后分析等方法分析了19年间辽宁省植被与干旱变化的相关性和滞后效应。结果表明,2000～2018年辽宁省S_(SPEI)指数在不同时间尺度均呈上升趋势,气候经历由干旱变为湿润的过程,且显示的干旱情况与辽宁省历史上干旱年份相符,说明S_(SPEI)指数在辽宁省干旱监测中有较好的适用性;辽宁省总体植被覆盖良好,呈辽东优于辽西,辽西优于辽中的空间分布特征;辽宁省N_(NDVI)与S_(SPEI)指数相关性夏季最强(0.46),秋季次之,春季相对较弱;生长季内,以沈阳、鞍山站为中心的区域相关系数介于-0.43～-0.81之间,呈显著负相关,辽西的朝阳及辽东山区一带则以显著正相关为主。辽宁省54.56%的面积植被对S_(SPEI)指数滞后达3个月,仅大连北部及宽甸植被生长对干旱敏感,无滞后。研究结果可为气候与植被互馈关系的研究和生态环境建设提供一定参考。