白洋淀流域未来日最高最低气温变化的统计降尺度分析

大气环流模型(GCMs)预测的气候变化情景空间分辨率低,不能满足气候变化对水资源影响进行评估的需要.利用统计降尺度模型可以解决GCMs预测的气候变化情景空间分辨率低的缺陷.在白洋淀流域应用统计降尺度模型(SDSM),选取日平均气温作为预报量,根据NCEP再分析数据与站点实测数据序列的相关关系选择合适的预报因子,建立大气环流因子与各站点日最高气温和最低气温之间的统计关系.将数据序列分为1961—1975年和1976—1990年两个时段,对SDSM进行率定和验证.最后将Had CM3输出的未来情景降尺度到站点尺度,模拟白洋淀流域未来时期三个时段2020s(2010—2039年)、2050s(2040—2069年)和2080s(2070—2099年)的日最高气温和最低气温时间序列.结果表明:SDSM在白洋淀流域的模拟效果较好.白洋淀流域日最高气温和最低气温在A2和B2两种情景下均呈现上升趋势,且A2情景下的增幅高于B2情景,山区的增幅高于平原,日最高气温的增幅大于日最低气温.     

ANN统计降尺度法对汉江流域降水变化预测

研究和探讨了基于ANN的统计降尺度法,通过ANN建立大尺度气候观测资料和实测降水之间的统计关系,并同多元线性回归降尺度法进行了比较.结果表明,基于人工神经网络的统计降尺度法模拟精度优于多元线性回归法,可以应用其研究未来气候情景下汉江流域降水变化情况.通过对A2气候情景下全球气候模式HadCM3的尺度降解,预测未来2011-2100年汉江流域降水变化情况,最终发现汉江上游未来降水在2020s(2011-2040年)和2050s(2041-2070年)时期比基准年减少,2080s(2071-2100年)时期则比基准年增加;中游未来降水在2020s时期比基准年减少,2050s和2080s时期比基准年增加;下游未来降水变化趋势不明显.     

基于水热平衡的抚河流域地表径流长期预估

预估气候变化背景下流域地表径流的变化是水资源合理开发与利用的前提。以抚河流域为研究区,从地表径流形成的宏观机理出发,基于水热平衡构建可描述大尺度上气候要素、下垫面要素和地表径流3者之间定量关系的流域尺度水文模型。结合假定的气候变化情况和CMIP5气候变化预估成果,评估抚河流域对气候变化的敏感性,并预估2020—2050年期间抚河流域地表径流的变化。结果表明:1)所构建的抚河流域水热平衡模型对年尺度径流模拟效果较好,且模型参数少,计算简单。2)抚河流域对气候变化敏感性相对较低,气温每升高1.0℃,地表径流减少3.6%～6.3%;降水每增加1%,地表径流增加1.7%～1.9%。3)未来抚河流域表现出增温的特点,2020—2050年多年平均气温相对于1961—1990年增加1.1～2.6℃,多年平均降水量的变化存在较大不确定性。在不考虑与其他模式差别较大的GFDL-ESM2M条件下,未来地表径流将减少10%～11%。     

多瑙河流域水文气象要素演变及响应关系

环境变化会对流域水文气象要素演变产生重要影响。以多瑙河流域为例,采用线性回归方法分析该流域气温、降水量和径流量的年际变化趋势;运用小波分析法研究了径流量变化的主、次周期;采用M-K突变检验法和有序聚类法分析了径流量演变中的突变特征及阶段性特征,在此基础上分析了不同阶段的降水-径流响应关系。结果表明:在1951—2010年间,该流域实测径流量总体呈现小幅度增加趋势,平均线性增长率为0.137 9 mm/年;降水量相对增加趋势明显,平均线性增长率为0.436 1 mm/年。同时发现:年均气温总体呈现升高趋势,平均每10年升温幅度为0.28℃;降水存在7年主周期和16年次周期;径流演变的主周期为16年,次周期为3年;实测序列突变点发生在1982年和2002年,在不同阶段降水-径流的响应关系也存在一定差异。     

中国天山山区降水特征及其研究进展

降水是中国干旱地区水循环过程的重要环节。作为中亚地区"水塔"的天山山区,气候变化背景下降水的变化都会深刻地影响中亚地区的生态及人文环境。近些年,利用多数据源、多角度研究天山山区复杂环流和地理条件下的水汽时空格局与变化趋势成为热点。通过对不同来源近期数据的分析表明,天山山区降水在不同尺度下呈现增长趋势,同时极端降水也呈现增长趋势;对与降水相关的其他因素的分析表明,天山山区净水汽通量和云量均呈现增加趋势,而日照和总辐射呈现减少趋势;然而,由年轮重建百年尺度近代降水和区域气候模式模拟降水的结果却反映出20世纪下半叶天山山区的降水呈减少趋势;对未来气候变化情景下的研究发现,未来天山山区降水总体上呈现增加趋势。     

基于SWAT模型的气候变化对唐河上游径流影响研究

为研究降雨变化对唐河径流的影响,通过构建SWAT模型,设置3种情景方式,定量分析了气候变化对唐河上游流域径流变化情况,结果表明:(1)SWAT模型在唐河上游流域具有较好的适用性,可以通过SWAT模型对该流域进行径流模拟,模型率定期的ENS和R2分别为0.65和0.73,验证期分别为0.7和0.76,满足模型精度要求;(2)降雨量增加20%和10%时,月均径流对应增加了7.65m~3/s(8.9%)和4.37m~3/s(5.1%);降雨量减少20%和10%时,月均径流对应减少了5.2m~3/s(6.1%)和2.03m~3/s(2.4%),气温分别增加1℃和2℃时,流域月均径流分别减少0.73m~3/s(0.09%)和2.18m~3/s(2.5%),表明流域内的径流量变化与降雨量变化呈现正相关关系,与气温变化呈现负相关关系。通过预测唐河上游流域未来气候情景下径流量变化规律,可以给决策部门在未来水资源合理配置等方面提供科学的参考依据。     

滇池流域近60年降水变化趋势及突变与周期分析

为了更好地揭示滇池流域的降水变化特征,基于滇池流域安宁、嵩明、晋宁、呈贡、昆明5个气象站近60年逐日降水量资料,采用线性回归、离差系数计算、Mann-Kendall检验、滑动t检验和Morlet小波分析等方法分析了滇池流域的降水变化特征.结果表明:1滇池流域年降水量总体呈不明显下降趋势,呈贡和晋宁两站年降水量下降趋势相对较为明显,年降水倾向率分别为-23.5 mm/10 a、-22.6 mm/10 a;2各气象站年降水量的年代际变化表现不同,在20世纪90年代滇池流域降水丰富,进入21世纪之后降水量逐渐呈减少趋势;3滇池流域各气象站年降水量的突变点年份不同,安宁站和晋宁站无突变点;嵩明站在20世纪60年代存在突变点,是降水量增加的开始;呈贡站突变年份为2011年,是降水减少的开始;昆明站突变年份为2009年,是降水减少的开始;4各气象站年降水量都存在三个时间尺度的周期变化,主导周期大致为3~10 a.     

澜沧江流域气候时空变化规律

利用澜沧江流域上的25个台站1978―2017年全年、4季的平均气温和降水资料,分别采用线性回归法、Mann-Kendall(M-K)突变检验法研究澜沧江流域近40年的年平均气温、4季平均气温、年降水、4季降水的时空变化特征和突变特征。结果表明,近40年来澜沧江流域气温整体呈现显著上升趋势,且存在较明显的地区差异性;年平均气温增幅为0.412℃/(10 a),4季增幅最大的为冬季,其余依次为秋、春、夏季;气温在2001年左右发生突变,突变后的气温变化呈现明显的上升趋势。澜沧江流域的年降水整体以5.05 mm/(10 a)的趋势减小,4季中,春、冬2季表现为增长趋势,夏、秋2季为减小趋势;降水变化趋势在流域上同样具有较明显的地区差异性;结合突变检验的结果可知,澜沧江流域的降水并不存在突变特征。     

中国不同气候区典型流域的水文变化特性

根据中国6个不同气候区典型流域水文站近55 a的水文观测资料,用Mann-Kendall秩次相关检验法和降水-径流关系法分别分析了各流域的降水量、径流深和气温的变化趋势以及不同历史阶段的降水-径流关系。结果表明,各典型流域的降水量和径流深年内分配不均,夏季多、冬季少,集中在6—9月份;各流域都检测出气温显著升高的趋势,多年平均温增为0.029℃/a;辽河和昕水河流域的年均径流深减少严重,南方湿润气候区石角站以上流域的降水量、径流深均表现出增加的趋势。6个典型流域的年降水和径流系列以1980年和2000年为分段点划分为3个阶段,辽河和昕水河流域的降水-径流拟合直线的斜率呈逐阶段下降趋势,且年变化显著;黄河源区的年降水-径流关系具有波动特点;湘江流域由于年际调水原因,年际径流深较为均衡。     

基于CMIP6的中国主要地区极端气温/降水模拟能力评估及未来情景预估

基于耦合模式比较计划第6阶段(the coupled model intercomparison program in phase 6, CMIP6)的全球气候模式模拟数据,评估分析了全球气候模式对中国主要地区1979―2014年极端气温与极端降水特征的模拟能力。通过泰勒图及各种统计参数的对比表明,全球气候模式对中国各个地区的极端降水/气温的模拟存在显著差异,对中国地区极端气温与降水模拟最好的模式是EC-Earth3。对EC-Earth3在4种未来情景下的气温/降水数据进行偏差校正,并对中国地区未来时期极端降水/气温进行了预估。结果表明:2021―2100年,中国地区升温趋势和极端降水的增加趋势显著,4种情景下的极端气温指标和极端降水指标在21世纪50年代之前是相似的,但之后变化趋势差异增加;SSP1-2.6情景下,2021―2100年升温速率和极端降水速率增加趋势较为平缓;SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5 3种情景下,升温速率和极端降水增加速率随着模式和时间增加逐渐增大。