北运河流域近57 a降水量趋势变化及突变特征分析

北运河流域属于北方典型缺水性流域,研究流域降水趋势变化及其突变特征对于区域水资源优化配置及生态流量保障均具有重要意义。本文利用北运河流域1960—2016年降水数据,运用线性回归法、滑动平均分析和累积距平法分析了流域内降水量的变化趋势,利用滑动t检验、Mann-Kendall突变检验法和Pettitt法进行了降水序列突变分析,并采用小波分析法分析了降水量的周期性特征。分析表明:(1)北运河流域年内降水分布不均,年际降水上升下降交替出现,多年平均降水量总体上出现微弱减少变化。(2)流域降水量空间分布上表现为中游区域降水量相对较多,上游山区和下游平原地区次之。(3)流域降水量在1996年前后出现较明显的突变特征,突变时间节点与海河流域大区域格局变化具有一致性。(4)流域存在3个不同尺度的"丰-枯"变化周期,其中以8～17 a时间尺度的6次振荡表现最为稳定和显著,第一主周期为13 a。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

1960-2013年宝鸡市降水变化特征分析

为正确认识宝鸡市降水变化特征,以1960-2013年宝鸡各气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数以及R/S分析法对研究区降水量的时间变化特征进行诊断分析。研究结果表明:近54 a宝鸡市平均降水量总体呈减少趋势,夏、冬两季降水量增加,春、秋两季降水量减少。降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,年降水特征时间尺度为32、12、6以及4 a,季节降水存在4~7、10~17以及24~32 a的变化周期。未来宝鸡降水变化趋势与过去变化趋势相一致,年以及春、秋两季降水仍将呈现减少态势,夏、冬两季降水则继续呈增加态势。此外,影响夏季降水系统发展变化的因素最为复杂。     

基于小波分析与地统计学的盘山县降水量时空特征分析

研究降水量时间变化特征与空间分布规律,对掌握区域水情具有重要意义。文章基于1951-2017年逐年降水观测资料与开源的降水栅格数据,运用线性回归、小波方差和地统计学的方法研究了年盘山县降水量时空分布与变化特征。结果表明,近67a间该县降水量变化趋势为(y=-1.1914x+3016.1,R=0.0208,P0.05)。其时间序列震荡以5a为主,还存在多个次周期(9a、3a、22a)。盘山县降水空间分布符合高斯模型,具有强烈空间自相关,降水量呈现自东南沿海向西北内陆减少的格局。     

1970-2013年大西安地区降水时空变化特征分析

大西安地区降水资源空间差异较大,为深入了解大西安不同区域降水时空分布特征,利用大西安地区14个气象站1970-2013年的逐月降水观测资料,采用滑动平均法、Mann-Kendall检验法、小波分析法以及克里金插值法,对大西安5个区域降水量的时空变化特征进行了分析.结果表明:大西安地区年均降水量为576.65 mm,整体呈下降趋势,下降率为-10.04 mm/(10 a),东部较西部下降显著,北部较南部下降显著;年内降水量分配不均,降水主要集中在7-9月份,占全年降水总量的50.84％,春、秋季降水量呈下降趋势,夏季降水量呈上升趋势;研究区年降水量变化的第1主周期为28 a;全区多年降水量呈现出少—多—少—多的波动趋势,突变年份为1980年和1991年;年代际降水量呈现出增加—减少—增加的趋势;年降水量空间分布不均,呈现自东南向西北逐渐减少的趋势.上述研究成果可为大西安地区降水资源的合理利用提供参考.     

粤港澳大湾区1961—2014年降水时空演变特征分析EI北大核心CSCD

利用粤港澳大湾区31个气象站点1961—2014年逐日降水资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、Hurst指数、小波分析法、经验正交函数(EOF)分解法等方法,分析区域年、季节降水时空演变规律。结果表明:1961—2014粤港澳大湾区降水波动较大,时空分布不均,年、冬季、春季降水量呈不显著上升趋势,秋季呈不显著下降趋势;春夏两季降水分别在1964—1965年和1965—1966年发生突变;降水变化的整体方向将继承过去的趋势,系统的平均循环长度分别为4 a、6 a、8 a、10 a和11 a;年降水量变化以28 a为主周期,以18 a、13 a和6 a为次周期;年降水量总体上从东南至西北呈现递减趋势;大湾区降水主要是全区一致的变化,其次为东部沿海地区及西北部封开、怀集地区与内陆地区反位向分布。     

1961年－2014年西辽河流域降水时空变异性诊断

对西辽河流域1961年-2014年降水量年值建立了由基于过程线、滑动平均、Hurst指数的初步诊断,基于相关系数、Mann-Kendall检验、滑动T检验、小波分析的详细诊断两部分组成的变异诊断系统。并聚焦近10年(2005年-2014年)年降水量时空分布,其年均降水与多年(1961年-2014年)、1961年-1970年、1971年-1980年、1981年-1990年和1991年-2000年五组平均年降水空间分布比较,对采用ArcGIS的Kriging插值后的差值时空分布进行了详细阐述。结果表明:年降水量序列呈轻微下降的整体态势,未来具有增加的可能性;6a、18a或30a为其主周期,1998年是年降水量的突变年。空间分布上,年降水量变异程度大致呈现自流域西南、东部向北部增大的趋势。近10年属于少雨年份。在空间分布上整体少于上述五组降水数据。     

盘山县降水量时空变化分析

以气象站点监测资料与开源气候环境栅格数据,研究了1951～2017年盘山县降水量时空分布特征。结果表明,近67年间该县降水量呈现弱的减少趋势,倾向斜率-1.1914mm/a,但并不明显,其时间序列主周期为5a,次周期为9,3,22a时;其空间分布模型符合高斯模型,具有强烈空间自相关,降水量呈现自东南沿海向西北内陆减少的格局。     

金沙江流域降水量变化特征分析

为了分析金沙江流域降水量变化特征,根据该流域28个雨量站1971~2011年月降水量资料,应用基于ArcGIS平台的泰森多边形法,计算了流域年和四季的平均降水量;使用基于ArcGIS平台的反距离权重空间插值法,分析了降水量及其变化趋势的空间变化情况;运用线性回归分析、滑动平均法、Kendall秩次相关法以及降水集度法,分析了年和四季降水量的变化趋势以及年内分配情况;通过Mann-Kendall检验法分析了降水量的突变性;采用小波分析法对年和四季降水量进行了周期分析。结果显示:金沙江流域降水量空间分布不均;年、春季、夏季和冬季降水量呈增加趋势,秋季降水量呈减少趋势,降水量年内分配呈季节性变化;春季、夏季和秋季降水量突变开始的时间分别为1999,1979年和2001年;年及四季降水量变化周期为5~22 a。     

大沽河流域近60年降水量时空变化特征分析

以大沽河流域内及周边的28个雨量站1952-2011共60年的逐日降水资料,采用常规统计、变差系数、Arc GIS软件的IDM空间差值方法,分析了大沽河流域降水量的时间和空间分布特征。流域降雨时间分布特征主要表现为:汛期多年平均降雨量占全年的73.7%,而7、8两个月份降水占全年的51.8%;年降水量连丰、连枯年多以连续2年出现,降水量总体变化的倾向率为-21.0 mm/10a,下降趋势明显。年最大1 d降水量总体变化的倾向率为0.34 mm/10a,有上升趋势。空间分布特征主要表现为:大沽河流域的年降水量、雨量站≥50 mm暴雨日数分布均与流域内的地势有着密切的关系,高值区主要分布在丘陵、山区;低值区主要分布在流域内的平原区。     

基于TRMM卫星产品的长江流域降水精度评估

卫星降水产品在降水空间格局分析中扮演着重要角色。为分析卫星降水产品在长江流域的应用精度,利用2003~2010年长江流域175个雨量站实测降水资料检验了同期TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)降水产品3B42 RTV7及V7的精度。结果显示:(1)长江流域年平均降水总量从东南向西北呈现明显的梯度变化,年降水量从2 000 mm/a减少到400 mm/a,降水空间差异极大,时间分布也不均。(2)RTV7和V7降水产品能够捕捉到长江流域降水空间分布格局,尤其是V7在长江流域有较高的精度,对59.85%流域面积的估算偏差在-10%~10%之间;实时产品RTV7在长江上游存在明显的高估现象,偏差大于50%的流域面积高达33.51%。(3)长江中下游RTV7和V7日降水数据与对应的实测数据相关系数都大于长江上游地区,偏差更小。(4)RTV7和V7降水产品在丰水期的估算精度整体优于枯水期。     

Changes in the flow regimes associated with climate change and human activities in the Yangtze River

Hydrologic regimes are increasingly altered under the impacts of climate change and human activities. Streamflow data from 1960 to 2014 were analysed to investigate changes in the flow regimes in the Yangtze River using multiple hydrologic metrics and the Budyko framework. The long‐term data were separated into two periods: the preimpact period (1960–2002) and the postimpact period (2003–2014), according to the year the Three Gorges Dam began operation. The results showed that both indicators of hydrologic alteration and ecoflow metrics were clearly altered. The highly changed indicators included flow in February, annual minimum 1‐, 3‐, 7‐, 30‐, and 90‐day flows, base flow index, date of annual minimum flow, and low pulse duration. The integrated degree of hydrologic alteration ranged from 41% to 61%, indicating a moderate alteration of the flow regimes in the Yangtze River. The regulation of the Three Gorges Dam increased low flow and weakened peak flow, which resulted in autumn ecodeficit and winter ecosurplus increasing dramatically since the 2000s. The ecoflow metrics were more sensitive to precipitation than to potential evapotranspiration. The joint effects of human activities and climate change varied among the river reaches in the different decades. The streamflow was mainly affected by human activities in the upper reach during the 1970s–1990s, with a contribution ratio ranging from 63% to 77%. Climate change shifted to a major contributor in the middle and lower reaches since the 1980s as well as in the upper reach in 2000–2014, accounting for 50–82% of the streamflow changes. These different responses were primarily caused by the variations of precipitation and intensive human activities, particularly the rapid growth of reservoirs and other large projects since the 1970s in the upper Yangtze River. These results provide interesting insights into the spatio‐temporal hydrologic alteration across the Yangtze River.     

基于水量平衡的长江上游地区气象水文要素时空变化特征分析

基于1980—2019年长江上游地区的逐月气温、降水数据,采用一元线性回归、F趋势检验、水量平衡分析、质心识别等方法,揭示了长江上游地区近40 a来气象水文要素的时空分布特征和变化规律.研究结果表明:①长江上游地区年均气温、年均降水量和年均蒸发量的空间分布均呈现由东南向西北逐渐降低的趋势,年均土壤蓄水变化量有着较大的空...     

长江流域极端降雨事件时空分布特征

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961～2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。     

三峡坝址来水变化及水利工程对其影响分析

气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化。结果表明:三峡坝址在年均、汛期、蓄水期来水减小趋势显著,消落期减小趋势不显著,三峡坝址来水变化趋势突变时间在1960年左右。溪洛渡和向家坝水库在枯水期向下游补水导致三峡坝址来水增加,造成溪洛渡、向家坝建库后三峡消落期来水比历史反向增大,说明巨型水库对长江上游及金沙江流域水资源时空分布影响较大。     

长江流域气象干旱演变特征及未来变化趋势预估

基于长江流域及周边范围在内的318个气象站点1956—2018年的实测资料和CMIP5全球气候模式在3种RCPs情景下的预估数据,以标准化降水蒸散发指数作为干旱等级的划分指标,对流域历史气象干旱时空演变特征进行了分析,并预估了流域未来不同排放情景下的气象干旱时空变化趋势。结果表明:①近60 a,流域干旱率年际变化较大,平均干旱率为18.21%。从年代变化来看,近20 a干旱影响范围普遍较大;干旱频发地区主要位于岷江流域,干旱次数呈从上游向下游递减的趋势;高强度的干旱多发生于金沙江中下游地区和成都平原地区,平均场次干旱强度也呈从上游向下游递减的趋势;②在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,2020—2050年长江流域多年平均干旱面积分别为74.1万km²、75.7万km²和126.4万km²;流域上、中、下游干旱频次多年平均值分别为1.1~1.2次/a、1.0~1.1次/a、1.0~1.1次/a。预估时段内上、中、下游干旱频次较历史时段分别增加38.4%~50.7%,33.7%~45.3%和32.6%~49.6%;预估时段内上、中、下游干旱强度多年平均值分别为-1.68,-1.64,-1.60,与历史时段差别不大。研究结果可为相关部门制订科学合理的干旱灾害防范措施和对策提供科学依据。     

黄河主要产沙区近年降水变化的空间格局

采集整理了1966—2014年黄河潼关以上主要产沙区604个雨量站的逐年逐日降水,并基于GIS制作了1966—2014年不同时期的年降水量和日降水大于10、25、50、100 mm的年降水总量空间分布图,进而分析了该区不同雨强量级的年降水总量和大暴雨发生频次等降水因子的变化。研究认为,该区日降水大于50 mm的降水总量占年降水量的比例为2.3%~7.8%,其产洪产沙量占年水沙量的比例分别为20%和44%;在潼关来沙较天然时期减少约88%的2005—2014年,河龙间大部、泾河上中游和汾河上游等日降水大于10、25、50 mm的年降水总量总体偏丰;2010—2014年,日降水大于25 mm和50 mm的年降水总量偏丰程度更高,其偏丰程度大于5%的面积占研究区总面积的比例分别为76.9%和69.6%;近年降水偏枯区主要分布在祖厉河和渭河上游西北部。2012—2013年几乎是1966年以来研究区降水最丰的时段。2001年以来,河龙间大部和泾河上中游地区大暴雨发生频次偏高,其它区偏低。     

长江经济带城市生态效率时空格局及驱动因子探测

研究区域生态效率的时空格局,并探讨其形成机制,对于引导城市生态文明建设和实现区域可持续发展具有重要意义。利用DEA模型和空间自相关,系统研究了2006～2016年长江经济带108个城市生态效率的时空格局特征和演化规律,并利用地理探测器模型对其驱动因子进行探测。研究表明:①2006～2016年长江经济带城市生态效率一直处于较高水平,呈波动递增趋势,上、中、下游3个地区的城市生态效率差距在逐年缩小。②空间格局上,长江经济带的城市生态效率类型差异显著,由"东高西低"格局向"多中心"格局转变。③从空间集聚变化看,长江经济带的生态效率空间相关性很小,集聚特征不明显。④生态效率受多种因子共同作用,不同年份的主导因素存在显著差异,各因子在上、中、下游地区表现出明显的地域性和差异性。     

长江流域1961~2015年不同等级干旱时空变化分析

分析长江流域历史时期的干旱时空变化特征,对于目前和未来的干旱应对具有重要参考价值。采用12月尺度标准化降水指数（SPI_12）对长江流域134个气象站1961~2015年逐日降水数据进行统计分析,探究了流域内不同等级干旱的时间变化特征和空间分布格局。结果表明：长江流域每年发生干旱的平均次数和站点数均没有明显变化趋势,但特旱发生次数和站点数均呈升高趋势;流域内各站点发生干旱的频率主要介于30%~35%之间,四川盆地、云南省北部、贵州省北部发生干旱的频率大多呈增加趋势,其他地区干旱发生频率以降低趋势为主。上述结果表明,长江流域不同等级干旱呈现不一致的时间变化特征,发生特旱的风险呈增加趋势,不同区域的干旱变化趋势也存在显著差异,因此需要分区制定针对性的应对措施。