黄河上游径流变化特征及其影响因素初步分析

利用1956—2005年黄河上游水文和气象台站观测的流量、气温、降水资料,用气候诊断方法分析了该地区径流量的年代际演变特征以及影响因子。结果表明：20世纪50—80年代年平均流量呈波动性的上升趋势,90年代至21世纪的前5年年平均流量呈下降趋势。降水量、蒸发量、气温是影响流域流量的主要气象因子,它们的机理完全不同。枯季、雨季降水量与流量分别呈负、正反馈机制,秋季和冬季降水量对次年春夏季的流量有比较明显的调节作用;4—5月（10月）气温与后期5—6月（11月）流量呈负（正）反馈机制;枯季、雨季地表蒸发与流域的河川流量呈负反馈机制,并且消耗的水资源量呈逐年增加的趋势。20世纪90年代以来黄河上游地区河川流量的减少与降水量减少、地表蒸发量增大有关。     

近40a来黄河上游径流变化特征研究

利用黄河上游兰州水文站以上流域(及少数邻近站点)26个气象台站的气温、降水及5个水文站的径流逐月资料(1950’s—1990’s),分析了20世纪后期近40a来黄河上游径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明：黄河上游流域普遍存在升温的变化趋势,尤其是冬季升温明显,同时导致冻土层温度的升高和冻土退化,蒸发加剧,不同程度上影响了流域内径流的变化;流域内降水减少趋势明显。黄河上游自然来水径流量呈显著的减少趋势,1990年以后减小的趋势更加明显;从年内变化分析来看,流域内各水文站春季径流(4～6月)有明显的增大趋势,该时段降水(雪)的明显增加,是导致其春季(4,5,6月)融雪径流的增加的主要原因;秋、冬季径流的减少,主要是秋季变于的结果;分析兰州站径流的变化特点,主要还受到上游水库调节等人类活动作用的影响。     

艾比湖流域气候变化及其径流响应

利用艾比湖流域5个气象站45年的气温降水资料,分析了艾比湖流域的气候变化特征。在近45年当中,艾比湖流城的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。艾比湖流城气候变化对区城水文水资源的影响主要表现在:1)近45年来艾比湖流域气温存在着明显变暖的总趋势,尤其以20世纪90年代最为明显。气候变暖具有明显的季节性差异,主要是在冬季,而春季变暖的趋势较为缓慢;2)近45年来艾比湖流域降水量呈现增多趋势,尤其是进入20世纪90年代后期,降水量明显偏多,其中夏半年降水量增长趋势率要高于冬半年降水量增长趋势率;3)艾比湖流域主要河流年径流的多年变化不大,总体上博尔塔拉河下游径流量呈减少趋势,而精河径流量呈上升趋势。博尔塔拉河下游地表径流对博乐站年降水量有正响应,精河地表径流对精河水文年降水量有正响应;4)变暖也造成了河湖水质的不断恶化,艾比湖和河流下游水体的矿化度逐年升高,水体化学类型由碳酸盐型向碳酸盐—硫酸盐型再向硫酸盐—氯化物型过渡。     

塔河流域枯水流量概率特征及成因与影响研究

选用11种概率分布函数和单参数二维阿基米德族Copula函数,系统分析了塔里木河流域(简称塔河流域)8个水文站最小连续7日平均流量。研究结果表明:①韦克比函数最适合描述塔河流域枯水径流的概率特征;②1987年以后重现期较短的干旱发生频率降低,而重现期较长的干旱事件发生概率增加,主要是由于气候的季节变化及各河流流量的补给类型不同,从而对塔河枯水流量有一定影响;一般来讲,春季气温对枯水的影响要大于降水变化对枯水的影响;③叶尔羌河、阿克苏河等流域水文干旱联合重现期和同现期变化基本一致;开都河流域发生干旱概率要小于叶尔羌河和阿克苏两流域,而开都河流域同时发生干旱的概率大于叶尔羌河和阿克苏河,3个流域重现期短的干旱遭遇概率较大。研究表明,气候变化并没有从根本上改变新疆旱灾情况,同时,由于耕地面积、人口等的增长,水资源需求量增加,在水资源供需方面仍存在非常尖锐的矛盾。     

1956—2013年曹家湖流域径流深变化

在古浪河水文站观测数据基础上,运用数理统计方法对曹家湖流域1956—2013年径流深变化的研究表明:(1)曹家湖流域春、夏、秋、冬季径流深的变化趋势均表现为20世纪80年代偏多,2000年后偏少,这两个时段内年径流深与季节径流深变化一致;除冬季外,其他季节20世纪60年代径流深均高于多年平均;夏、冬季和年径流深70、90年代偏多。(2)就年际变化而言,春、夏、秋季径流深均表现为减小趋势,但不显著,冬季径流深呈不显著微弱增加趋势。受季节变化的影响,年径流深也表现出减小的态势。(3)各季节径流深变化均存在4~18a的短周期变化,除春季外,其他季节径流深变化还存在28~30a的长周期变化。(4)研究区春、秋、冬季和年径流深分别在2008、1961、2007、2007年突变减小,除冬季外,其他均未通过95%的显著性水平检验;研究时段内,夏季径流深经历了两次突变显著减少,分别出现在1966年和2007年。(5)研究区春、夏、秋季以及年降水量与径流深之间存在显著的正相关关系,冬季降水量与径流深存在不显著的负相关关系。     

基于标准化流量指数(SDI)的石羊河流域水文干旱特征

利用石羊河流域8个水文站1961－2017年逐月实测流量数据和4个气象站点的气象观测资料，采用标准化流量指数（SDI）、游程理论来获得干旱事件的特征指标，分析了石羊河流域水文干旱演变特征，并采用与降水量、最高气温、最低气温、平均气温、蒸发量的相关性来分析石羊河流域SDI的影响因素。结果表明：1961—2017年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致，流域水文干旱历时20世纪70年代最长，80年代最短；干旱烈度全流域90年代最强，烈度最弱出现在80年代；干旱强度全流域60年代最强，80年代强度最弱；石羊河流域及流域中、西部年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，西部增加幅度最大，中部增加幅度很小，流域东部年SDI在波动中呈减小趋势；石羊河全流域及流域东、中和西部年及四季干旱发生频次总体都是中旱和重旱频次最多，四季水文干旱发生频率最高的是春季，冬季干旱发生频率最低；从流域不同地段看，水文干旱发生的频率流域东部最高；构建的SDI 临界值识别出的主要水文干旱事件和实际干旱事件基本一致,干旱等级也较一致，说明使用SDI能够较好地监测到石羊河流域干旱年份及干旱等级；石羊河流域年SDI值与最高气温、平均气温和蒸发量呈负相关，与降水量和平均气温呈正相关。     

近50a来玛纳斯河流量变化及对气候变化的响应

玛纳斯河流域是北疆地区的一个典型流域,汇集十多条支流,河流贯穿山地-绿洲-荒漠系统,地表过程复杂。高山区的冰雪融水和玛纳斯河上游的降水是该流域的主要径流水源。笔者对玛纳斯河出山口红山嘴水文站的流量资料(1956-2003年)及石河子市的逐日降水和气温资料(1953-2003年)进行分析,介绍各自变化特点并建立它们之间的年均变化对比曲线,分析年均流量与年降水量和年均气温的关系。进一步分析表明玛纳斯河流量与夏季气温的变化和降水量有更密切的相关性。20世纪90年代以来,流量显著增加,对降水和气温的变化有明显的响应。     

黑河流量对祁连山气候年代际变化的响应

利用祁连山区8个气象站自建站至2003年观测的月降水、气温资料, 在分析各站气候要素互相关的基础上, 建立了代表祁连山整体气候变化的1944-2003年历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列, 以及黑河上游莺落峡水文站观测的径流量, 分析了黑河流量与祁连山区降水、气温的年代际变化。结果表明: 祁连山气候演变存在非常明显的年际和年代际变化。自1970年代以来, 除夏季降水量呈上升趋势外, 秋、冬、春三季均表现出明显的变干, 尤其是秋、冬两季。本世纪初降水量又有增加趋势。比较过去60a气温变化, 1940年代最暖, 1960年代最冷。自1980年代以来, 祁连山区气候明显变暖, 各季气温显著升高, 尤以冬季升温最快, 目前已超过1940年代的暖期。1980年代的流量是过去60a中最大的10a, 1990年代有所减小。1990年代后期流量明显增加, 目前除春季外, 夏、秋、冬季已转入上升趋势。     

陕西大理河流域土地利用/覆被变化的水文效应

近年来,土地利用/覆被变化的水文效应研究已成为国际的前沿和重点。在大理河流域,LUCC(包括水土保持措施)对水循环和水量平衡产生了深远影响,该流域LUCC水文效应的研究势在必行。根据研究区1990年代三期土地利用数据分析了LUCC的时空变化特征,采用特征变量时间序列法及降水-径流模型对LUCC水文效应进行了研究。结果表明:流域土地利用类型以耕地和草地为主,近10年来,耕地和草地面积有所减少,而林地和建设用地面积持续增加;流域年径流和月径流演化过程均表现出明显的下降趋势;LUCC及水土保持具有减少流域年径流、汛期流量以及增加枯季流量的作用,相对于降水因素,人类活动对流域水文的作用占主导地位;在1990~2000年期间,主要由LUCC引起的年均径流减少量达2616.6×10⁴ m³,占该期间实测减水总量的62.19%。     

气候变暖背景下祁连山西部山区水循环要素的变化——以疏勒河干流上游山区为例

根据祁连山区西部托勒气象站与疏勒河上游昌马堡水文站、鱼儿红雨量站的气温、降水、径流等观测数据,对近50年来疏勒河山区流域气温、降水、径流等水循环要素的变化特征与趋势进行了分析.结果表明,近50年来祁连西部山区年平均气温呈持续上升的态势,并在1990年代中期后出现一个突变,突变后气温上升速率较突变前明显加快.从气温的季节变化上看,冬季升温的幅度明显大于其他各季,从气温的区域变化来看,中低山地带的气温升幅要大于中高山地带.分析结果还显示,祁连山区西部年降水量总体上亦呈增长的态势,但年际波动比较剧烈.少雨年主要在1990年代以前,多雨年在近20 a;从季节变化上看,夏季降水量变化比较稳定,增减趋势不明显,其他各季降水量均有明显的上升趋势,冬季降水量增幅明显.受降水与气温加速上升所带来的冰雪融水增加的影响,疏勒河出山径流的年平均与四季流量亦呈显著增加的态势.考虑到山区夏季降水并未增加,故占年径流量比重较大的夏季径流量的增加主要是冰雪融水的贡献.     

Estimation of areal precipitation in the Qilian Mountains based on a gridded dataset since 1961

Based on a 0.5°×0.5° daily gridded precipitation dataset and observations in meteorological stations released by the National Meteorological Information Center, the interannual variation of areal precipitation in the Qilian Mountains during 1961-2012 is investigated using principal component analysis (PCA) and regression analysis, and the relationship between areal precipitation and drought accumulation intensity is also analyzed. The results indicate that the spatial distribution of precipitation in the Qilian Mountains can be well reflected by the gridded dataset. The gridded data-based precipitation in mountainous region is generally larger than that in plain region, and the eastern section of the mountain range usually has more precipitation than the western section. The annual mean areal precipitation in the Qilian Mountains is 724.9×10⁸ m³, and the seasonal means in spring, summer, autumn and winter are 118.9×10⁸ m³, 469.4×10⁸ m³, 122.5×10⁸ m³ and 14.1×10⁸ m³, respectively. Summer is a season with the largest areal precipitation among the four seasons, and the proportion in summer is approximately 64.76%. The areal precipitation in summer, autumn and winter shows increasing trends, but a decreasing trend is seen in spring. Among the four seasons, summer have the largest trend magnitude of 1.7×10⁸ m³×a^-1. The correlation between areal precipitation in the mountainous region and dry-wet conditions in the mountains and the surroundings can be well exhibited. There is a negative correlation between drought accumulation intensity and the larger areal precipitation is consistent with the weaker drought intensity for this region.     

气候变化背景下尼雅河流域生态基流研究

流域生态基流是河流生态系统健康稳定的关键,以新疆尼雅河流域为研究区域,根据民丰县气象站1958—2018年的气象数据与尼雅河4个水文监测断面1978—2018年的水文数据,运用趋势拟合、Tennant法、相关性分析和回归模型等分析流域气候变化、确定生态基流并探究其时空分异与保证率变化,揭示生态基流对气候变化的响应。结果表明：61 a来流域气温以0.22 ℃·(10a)^-1的速度增加,年降水量以3.8 mm·(10a)^-1的速度增加;尼雅水库、八一八渠首、尼雅水文站和尼雅渠首的年生态基流推荐值分别为：1.989 m³·s^-1、2.188 m³·s^-1、1.755 m³·s^-1、1.702 m³·s^-1;生态基流年际最大值出现在2010年,最小值在1980年,年内最大值在7月,最小值在1月或12月;空间上表现为上游高下游低,以八一八渠首处最高,尼雅渠首处最低;各站多年平均生态基流保证率分别为：50%、45%、50%、45%,且表现出汛期明显高于非汛期;逐年、逐月生态基流与气温、降水量均在0.01水平上显著相关,但在春夏季对气温敏感,秋冬季对降水量敏感,各水文监测断面的回归模型耦合效果相似,流域整体回归方程R²=0.365,且生态基流对气候变化响应具有整体性和衰减性。研究结果可为尼雅河流域生态调水和水生态修复提供参考。     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。     

呼图壁河基流变化及其影响因素

基于石门水文站实测日径流数据和流域气象资料,运用平滑最小值法和递归数字滤波法对呼图壁河流量过程进行了基流分割研究。在不同的时间尺度上探讨了呼图壁河年均基流量和基流指数（BFI）的变化特征,以及不同水平年基流量与BFI的变化特征,并按照不同水平年份的划分从气温和降水两方面剖析影响基流变化的因素。结果表明：研究区内平滑最小值法优于递归数字滤波法。呼图壁河基流量的年内分布表现为单峰型,7月达到最大值,BFI先减小后增加,5月最小,枯水期BFI接近1。呼图壁河年基流量呈现为增加的趋势,多年平均基流量为3.67×10⁸ m³,多年平均BFI为0.78,呈递减趋势。枯水年份的平均BFI为0.78,平水年为0.76,丰水年为0.74。春秋两季气温和降水对呼图壁河基流量的影响最为显著,不同的水平年份相关系数也存在一定差异。各年份气温对春秋两季基流量的影响均大于降水,说明气温是呼图壁河基流变化的关键性因素。     

基于MODIS数据的2000-2013年西昆仑山玉龙喀什河流域积雪面积变化

利用两种卫星影像合成并引入冰川积雪区的方法,对西昆仑山玉龙喀什河流域2000-2013 年MOD10A2积雪数据进行去云处理,分析不同海拔高度积雪的年内和年际变化特征及趋势,结合气象要素,分析其分布变化原因。结果表明：① 低山区（1650-4000 m）积雪年内变化为单峰型,补给期为冬季,而高山区（4000~6000 m）存在“平缓型”春季补给期和“尖峰型”秋季补给期两个峰值;② 就年际变化而言,低、高山区平均、最大积雪面积呈微弱增加趋势,高山区最小积雪面积显著增加,倾向率为65.877 km²/a;③ 就季节变化而言,春、夏、冬三季低、高山区积雪面积年际变化呈“增加—减少—增加”趋势,秋季高山区积雪面积则呈“增加—减少”趋势,而低山区积雪面积在2009 和2010 年异常偏大,其他年份面积变化不大;④ 在低山区,气温是影响春、夏两季积雪面积变化的主因,气温和降水对秋季积雪面积变化的影响相当,而冬季积雪面积变化对降水更敏感;在高山区,夏季积雪面积变化对气温更敏感,而冬、春季积雪面积变化主要受降水影响。     

近54a蒙古高原降水变化趋势及区域分异特征

近半个世纪，有关全球气候的话题一直是科学界争论的焦点，拥有世界最大温带草原的蒙古高原降水变化是属于全球变化问题，又是其脆弱环境变化的最主要驱动因子之一。通过利用蒙古高原1961—2014年136个气象站点的月降水量数据，采用Sen’ s斜率法、Mann-Kendall趋势检验法和空间地统计方法，研究了该地区近54 a降水要素基本气候特征及其时空变化规律。结果表明：（1）近54 a蒙古高原年降水量呈减少趋势，趋势为-2.30 mm·（10 a）^-1（P＞0.05），整体上年降水量东南及西北显著减少，东北及中南明显增加（2）夏季和秋季降水量呈减少趋势，趋势分别为-5.75 mm·（10 a）^-1和-0.42 mm·（10 a）^-1（P＞0.05）；春季和冬季降水量呈显著增加趋势，趋势分别为1.95 mm·（10 a）^-1和0.50 mm·（10 a）^-1（P<0.05）；季节降水量出现正负距平的年份和周期有所不同。（3）春季和冬季降水量呈增加趋势的站点居多，占全部站点的89.0%和84.6%，主要分布于高原东北部和中南部地区；夏季和秋季降水量呈减少趋势的站点居多，占全部站点的80.1%和57.4%，主要分布于高原东南部和西北部地区。为准确评估蒙古高原气候变化以及合理提出生态环境决策提供科学参考。     

基于格点数据的1961-2012年祁连山面雨量特征分析

基于国家气象信息中心发布的全国0.5°×0.5°逐日降水量数据集和气象站点日降水量实测资料,利用主成分分析（PCA）和回归分析,研究了1961-2012年祁连山面雨量年际变化以及面雨量距平与干旱累计强度的关系。结果表明,该套格点数据能够很好地反映出祁连山及其周边区域降水的时空分布格局,山区降水量大于平原区降水量,山区东段降水量大于西段降水量。1961-2012年祁连山面雨量的多年平均值为724.9×10⁸ m³,其中,春、夏、秋、冬的面雨量分别为118.9×10⁸ m³、469.4×10⁸ m³、122.5×10⁸ m³、14.1×10⁸ m³,夏季面雨量最大,占全年的64.76%。除春季外,其他季节面雨量都呈现逐年增加趋势,夏季增幅最大,平均每年增加1.7×10⁸ m³。山区面雨量与祁连山及其周边区域的干湿程度表现出较好的相关性,干旱累计强度与面雨量表现出负相关性,山区面雨量较多时这一地区的干旱强度也较弱。     

乌鲁木齐河流域气候变化的区域差异特征及突变分析

利用乌鲁木齐河流域气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐河流域的年平均气温在20世纪60-80年代偏低,90年代以后偏高,即80年代前呈下降趋势,90年代后呈上升趋势,并且秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,2000年以来迅速增多;气温变化在空间上表现出上游气温低于下游,秋、冬季气候变暖明显早于春、夏季;降水变化的空间差异也明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Mann-Kendall法、Cramer法和Pettitt法进行气候突变分析。结果表明:乌鲁木齐河流域气温降水突变不明显,不同方法检验的结果不太一致;春、夏季气温可能在1997年发生突变,而秋、冬季在80年代末90年代初发生突变。     

基于GIS的祁连山区气温和降水的时空变化分析

基于ArcGIS平台Geostatistical Analyst中的Kriging插值方法,和Spatial Analyst中的Surface Analyst,分析了祁连山区18个气象站点1960\_2005年气温、降水的数据,并且空间化显示了各年代间的气温、降水变化。结果表明:①1960\_2005年祁连山区的气温呈显著的上升趋势,升幅基本在0.5 ℃/10a左右,20世纪90年代中期以后气温上升最为明显,变幅最大超过1℃。②祁连山区的气温变化和西北地区的气温变化有很好的同步性。冬季气温分布趋势与夏季相同,但冬季南北坡的温差明显小于夏季。各月的平均气温直减率差别大,冬季气温直减率较低,春季气温直减率较大。③分析了祁连山区降水的累积距平,祁连山的东、中、西三段的降水在80年代以前都是呈下降的趋势,在80年代以后表现为显著增加,并且中部表现最为明显。在祁连山的北坡、南坡和的降水总体趋势变化也是在80年代,在80年代以前呈下降趋势,而80年代后为上升趋势。④祁连山区的降水呈上升趋势,降水具有明显的区域性和季节性, 从东南向西北逐渐减少,冬季降水均在13 mm以下,而在夏季降水量最高可达247 mm。     

怒江流域气候特征及其变化趋势

利用怒江流域及其毗邻地区16 个气象台站长时序逐月气温和降水量数据,运用TFPW-MK (Trend-free Pre-whitening Mann-Kendall) 检验和重复迭代变化诊断等方法,分析了近几十年来怒江流域气候要素空间格局和变化特征。结果表明:(1) 怒江流域气温(年平均、年最高和年最低) 和年降水量由北向南总体呈递增,并与海拔相关性极为显著(α=0.01),且气候要素值随海拔升高而降低;(2) 降水集中度地域差异明显,西藏境内降水集中度多达60%以上,全流域降水集中期(除贡山站外) 多介于7 月下旬至8 月下旬;(3) 流域升温趋势显著,其年平均、年最高和年最低气温变化趋势多与纬度和海拔呈显著相关,其中年平均气温增幅为0.36 ℃10a;(4) 部分站点气温变化存在突变点,且其多出现于暖冬频发的20 世纪80 年代以后;(5) 年降水量总体有所增多,但变化趋势多不显著,无明显变点。