黄河源区径流减少的原因探讨

分析了黄河源区1960~2000年气候变化特点,对蒸发进行了估算,并分析了植被和冻土的变化,对径流在20世纪90年代后明显减少的原因进行了探讨。结果表明,黄河源区气温在20世纪80年代中期后明显增加,降水在90年代偏少,气候向暖干方向发展,但蒸发变化不大,径流减少的直接原因是降水的减少;在90年代后降水强度的减弱也可能是径流减少的重要原因;归一化植被指数(NDVI)数据显示植被在90年代后期呈现退化的趋势,冻土在80年代以后表现出的明显的退化趋势,植被冻土的退化可以使得冻结层上水位下移,土壤水向土壤下层的渗漏增加,也会造成径流的减少。     

黄河源区径流量变化特征及其影响因子研究进展

近年来黄河源区径流的锐减,对下游水资源和经济造成了一定的威胁。本文对近年来黄河源区径流量变化特征及其影响因子的研究进行了概述与总结,结果表明近年来黄河源区径流量年内单、双峰分布形式不均,年际、年代际丰枯变化频繁,最长也只有4~5年的周期,且枯水年持续时间多于丰水年。影响源区径流量的主要气候因子是降水,降水的增加使得径流量增加,温度升高,蒸发量加大,使得径流量减少,同时人为因素造成植被覆盖减少,沙漠化加剧,破坏了源区生态环境,对径流量减少也起到很大的作用;根据以往研究总结指出,应更加关注径流量年内单、双峰分配形式变化特征及高原局地热力性质和环流场(如地面感热、高原季风等)对于径流量的影响,同时还应加强分析自然和人为因子对于径流量减少的定量贡献。      

1961—2018年中国主要江河枯季径流演变特征与成因

枯季是水旱、水生态和水资源问题的重要时期,枯季径流的变化直接影响着河流生态和流域水资源管理。基于中国网格气象数据和主要江河枯季径流资料,初步分析了1961—2018年中国气候变化趋势和主要江河枯季径流演变特征与成因。结果表明,全国枯季平均气温显著上升,北方地区升温较早,南方地区2001—2018年升温明显。全国约84%的地区枯季降水有增加趋势,其中约42.2%的地区增加显著;全国枯季降水呈现西北、东北和东南显著增加,中部变化不显著格局。黄河中游和海河枯季径流下降显著,2001—2018年黄河中游枯季径流较1961—1980年减少了34%,同时期海河流域枯季径流量减少幅度均超过80%;松花江上游和长江流域枯季径流增加显著,2001—2018年松花江上游枯季径流量增加了约67%,长江流域枯季径流量增加了约16%。枯季降水增加主导了松花江上游、辽河、淮河、长江以及珠江枯季径流的增加;气温的显著上升对黄河中游和海河等地枯季径流有显著负向作用;人类活动是松花江中游、黄河和海河枯季径流下降的主要影响因素。尽管全国枯季降水的增加对于缓解流域生态和水资源问题有积极作用,但人类活动和气温显著上升加速了水资源的消耗,加大了流域水资源脆弱性。     

近50年气候变化对滦河上游径流的影响

为了解近50年滦河上游气温和降水气候的变化特征、趋势及其对该流域径流量的影响,利用1956-2009年滦河上游的实测气温、降水量和径流深资料,分析了该流域气温、降水和径流深的年均和季度变化的时间序列,并建立了该流域气候变化对径流影响的复相关回归模型。结果表明,年径流深随着年降水量的减少而减少,随着年平均气温的升高而减少;春、夏和秋季的径流深随着同期降水量和气温的变化趋势与年际变化趋势基本一致,但冬季径流深则相反,而且其变化幅度非常小。     

气候变化对黄河上游水资源系统影响的研究进展

介绍了近年来在气候变暖对黄河上游水资源情势变化影响方面的研究成果和进展。这些研究表明,由于黄河上游所处的特殊地理位置和脆弱的区域生态环境,使其形成具有独特的水文水资源系统。这个系统对气候变化十分敏感,且表现为对降水的敏感性远大于气温。黄河上游的天然地表径流量随降水的增加而增加,随气温的升高而减少。随着温度持续上升,黄河上游21世纪水循环的演变趋势呈现为蒸发量增加,径流量进一步减少。一般来讲,随着气温升高,海洋和陆地蒸发量增加,大气中的水汽含量增加,全球降水量总体上增加,黄河上游降水增加的概率加大;但由于增加的幅度有限,加之随气温上升而增加的蒸发量不仅在很大程度上抵消了降水的可能增加,还将在一定程度上造成水资源量的减少。未来黄河上游水资源形势依然不容乐观,必须通过如南水北调工程等各种途径来解决我国西北和华北的水资源问题,以减缓和适应气候变化所带来的不利影响。     

黄河上游水源补给区气候变化及对水资源的影响

应用黄河上游重要水源补给区玛曲县气温、降水资料分析得出:气温年际变化呈上升趋势,降水量年际变化呈下降趋势。气候变化导致可能蒸发量增加,可利用水资源量减少。水资源量多项式拟合变化趋势呈2谷1峰波动型,枯水期年际变化的时间尺度成倍延长。     

气候变化对长江黄河源区生态系统的影响及其水文效应

利用1967年航片数据、1986和2000年两期遥感TM数据,对长江黄河源区高寒生态系统分布格局变化进行了分析,并结合源区气候变化观测数据,分析了源区高寒生态系统变化与气候的关系和陆面生态系统变化对源区水文过程的影响。结果表明：过去40 a来,长江源区高覆盖草甸、高覆盖草原和湿地面积分别减少了13.5%、3.6%和28.9%,黄河源区高覆盖草甸、高覆盖草原和湿地面积分别减少了23.2%、7.0%和13.6%,江河源区低覆盖草甸、草原和沙漠草地面积均不同程度地增加;长江、黄河源区气温变化率分别为0.27和0.31℃/10a,降水的变化趋势在长江、黄河源区分别以0.36和0.07 mm/a的速率递增,气温持续升高和由此引起的冻土退化是导致高寒生态系统退化的主要因素之一;陆面生态系统退化对源区水文过程影响显著,在降水没有明显变化的情况下,长江、黄河源区径流系数分别由1960年代的0.16和0.28下降到21世纪的0.12和0.21,且降水－径流关系减弱,出源径流趋于减少,洪水发生频率显著增加,水源涵养指数持续减小。如何应对气候变化,维护源区高寒生态系统功能,已成为迫切需要关注和解决的关键问题。     

黄河上中游径流对气候变化的敏感性分析

利用月水文模型, 采取假定气候方案, 分析了黄河上中游径流对气候变化的敏感性。 结果表明, 径流对降水变化的响应敏感, 对气温变化的响应相对较弱, 如气温不变, 降水增加 10 %时, 径流量约增加 17%。 如降水不变, 气温升高 1 ℃, 则径流减少 5 %左右。 在区域上分布, 中游较上游对气候变化更为敏感。     

中国当代土地利用变化对黄河流域径流影响

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM),研究中国地区土地利用/植被覆盖变化对黄河流域降雨径流过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料ERA40,分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年(1987～2001年)时间长度的积分试验。随后,RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM。与观测资料的对比分析表明,在实际土地利用状况下,LRM能较好地模拟黄河河川径流的季节和年际变化。研究结果指出,当代土地利用引起了冬季黄河上游部分地区降水减少,中下游地区降水增加;引起夏季整个黄河流域降水的减少。总体来说,当代土地利用变化引起黄河流域年平均降水的减少。对于水文站河川径流量,除了冬春季略有增加外,其他月份河川径流均会减少,并且在9月减少最多。土地利用引起的植被退化造成黄河径流的大幅度减少,并且越向下游减少幅度越大,这可能是引起黄河下游断流的重要原因之一。     

黑河上游径流对极端气候变化的响应研究

为深入认知黑河上游径流变化与极端气温、极端降水指数间的关联机制,使用1960-2014年黑河上游祁连、托勒、野牛沟3个气象站点的逐日气温、降水资料和莺落峡水文站逐日径流量资料,通过趋势分析、相关分析、多元回归分析和主成分分析等方法,分析黑河上游极端气候指数和极端水文事件的变化趋势、极端气候指数与径流的相关关系以及径流对降水的滞后效应。结果表明:(1)黑河上游表征低温的极端气温指数呈下降趋势,表征高温的气温指数呈上升趋势。极端降水指数呈小幅增加趋势。年极端洪水总量呈增加趋势,极端枯水呈显著减少趋势,与黑河上游径流总量增加的变化趋势一致。(2)极端降水指数与极端洪水总量的相关性显著,说明黑河上游极端降水是影响极端洪水总量的主要因素。(3)洪水对祁连站降水量的响应存在1～2天的滞后期,初步分析得出黑河上游降水量的时间和空间差异以及东、西支河流河网密度的差异是产生滞后性响应的主导因子。     

SWAT模型在三江源地区适用性的初步分析

为验证SWAT模型在三江源地区运用的可行性,利用SWAT模型对黄河源头地区的地表径流进行了模拟,结果表明：SWAT模型在三江源地区水文水资源模拟是可行的,模拟结果与实测结果具有良好的一致性,对未来气候变化背景下水资源变化预测结果与其他研究结论基本一致。SWAT模型在三江源地区可运用于水文水资源的利用及管理、气候变化背景下水资源的变化模拟、洪水短期预报、人工增雨对水资源的影响、冰雪消融对河流水文特征的影响。由于区域环境特点,在使用SWAT模型时,必须解决气象站点稀缺、流域面积过大且分属不同流域、验证资料缺乏、冻土层的存在、地理信息系统资料陈旧等问题。总体而言,SWAT模型在我国高原地区有一定推广及应用价值。     

近57a长江黄河源区径流量变化异同特征分析

利用1956~2012年长江和黄河源区内2个水文站点逐月流量数据,分析了近57a两江源区径流的长期变化趋势、突变特征以及周期特征的异同。结果表明:长江源区径流量月变化呈单峰型,峰值在7月;黄河源区则表现为双峰型,峰值分别出现在7月和9月。近57a来,长江源区各季节及年平均径流量均呈现上升趋势,而黄河源区表现为年平均、春季和秋季平均流量呈下降趋势,而夏季和冬季则表现为上升趋势的特征。长江源区1960年和1968年前后的突变点比较可靠,在1998年前后可能也存在一次突变;而对于黄河源区,则在1960年和1968年前后的突变点具有较高的可靠性。长江源区年径流量主要存在9~10a和准22a的变化周期,而黄河源区年径流主要存在4a、7~8a和准16a的变化周期。      

Changes in the Diurnal Cycles of Precipitation over Eastern China in the Past 40 Years

This study analyzed the interdecadal changes in the diurnal variability of summer(June-August) precipitation over eastern China during the period 1966-2005 using hourly station rain gauge data.The results revealed that rainfall diurnal variations experienced significant interdecadal changes.Over the area to the south of the Yangtze River,as well as the area between the Yangtze and Yellow Rivers,the percentages of morning rainfall(0000-1200 LST) to total rainfall in terms of amount,frequency and intensity,all exhibited increasing interdecadal trends.On the contrary,over North China,decreasing trends were found.As a result,diurnal rainfall peaks also presented pronounced interdecadal variations.Over the area between the Yangtze and Yellow Rivers,there were 16 out of 46 stations with afternoon(1200-0000 LST) frequency peaks in the first 20 years of the 40-year period of study,while only eight remained in the latter 20 years.In North China,seven stations experienced the opposite changes,which accounted for about 21% of the total number of stations.The possible causes for the interdecadal changes in diurnal features were discussed.As the rainfall in the active monsoon period presents morning diurnal peaks,with afternoon peaks in the break period,the decrease(increase) of rainfall in the active monsoon period over North China(the area south of the Yangtze River and the area between the Yangtze and Yellow Rivers) may contribute to interdecadal changes in diurnal rainfall variability.     

RCP情景下内蒙古黄河流域径流预估及其对水资源的影响

根据内蒙古黄河流域内72个国家气象站观测的1961—2005年和区域气候模式CCLM模拟的1961—2100年的气温和降水数据,采用BP人工神经网络模型,预估分析3种RCP情景下头道拐水文站2011—2100年流量变化,评估未来气候变化对流域水资源的可能影响。结果表明:①2011—2100年内蒙古黄河流域气温升高,降水变化不明显,年平均流量呈减少趋势,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景分别减少3.6%、2.7%和23.4%。②未来春季流量以增加为主;夏季在不同情景的变化趋势不一致;秋季在21世纪50年代前以增加为主,之后以减少为主;冬季则以减少为主。③未来流域可利用水资源呈减少趋势,尤其夏季水资源的供需矛盾加剧,以及径流季节分配发生变化,可能产生更大的春季径流。     

Ranking Regional Drought Events in China for 1960--2009

The spatiotemporal variations of the site and regional droughts in China during 1960–2009 were analyzed by applying a daily composite-drought index (CDI) to 722 stations in mainland China. Droughts frequently happened in a zone extended from Southwest China to the Yellow River, North China, and the southwestern part of Northeast China, with two centers of high frequency in North China and Southwest China. In Southwest and South China, droughts tend to happen during the winter. In North China and along the Yellow River, droughts mainly occur during the winter and during May–June. During the past 50 years, the geographical distribution of site drought events showed high frequencies (0.9–1.3 times per year) in the upper Yellow River basin and North China, comparing with moderate frequencies (0.6–0.9 times per year) in Southwest China and the southwestern part of Northeast China and with lower frequencies over the middle and lower Yangtze River basin. And the frequencies increased over mainland China except for the upper reaches of the Yangtze River. A regional drought (RD) event is a widespread and persistent event that covers at least five adjacent sites and lasts for at least 10 days. There were 252 RD events in the past 50 years—five times per year. Most RD events lasted for <100 days and covered <100 stations, but the longest and largest RD event lasted for 307 days from 6 September 1998 to 9 July 1999 and covered 327 stations from North to Southwest China.     

近50年黄河上游径流量与气候变化特征研究

根据1956-2010年唐乃亥水文站逐月径流量资料和1961-2009年黄河上游兴海、泽库、玛沁、达日、久治、玛多6个代表站的降水量、气温资料,分析了唐乃亥站径流量与黄河上游地区降水和气温的气候变化特征及其关系.结果表明:春、夏、秋、冬季的径流量分别占年径流量的14.9%、2.9%、34.7%、7.5%;唐乃亥站年和四...     

The impact of changing environments on the runoff regimes of the arid Heihe River basin, China

This study analyzed the inter- and inner-annual variations of discharge regimes in the upper and mid reaches of the Heihe River basin. These variations then correlated with temperature and precipitation variations in the area. The differences between the runoff regimes at the upper and mid reaches were compared, and the human impacts on discharge variations in the Heihe River were discussed. The results indicate that in the upper reaches, the long-term trends and periods of discharge and precipitation correlate well. In the mid reaches, the discharge and temperature trends correlate well, and the short discharge and precipitation periods correlate well. Precipitation increases would generate more runoff in both the upper and mid reaches, but the effects of temperature increases on discharge are different in the upper and mid reaches. Temperature increases would enhance the glacial ablation processes and increase runoff in the upper reaches. However, temperature increases would increase the evaporation and decrease runoff in the mid reaches. After the 1980s, higher temperature enhanced snow and glacial melt, and increasing precipitation increased the discharge in the upper reaches. Although increasing precipitation increased some discharge, great human activities caused a notable discharge decrease in the 1990s in the mid reaches, especially during the spring to autumn when large amounts of water resources were used for irrigation. In summary, both precipitation and temperature impact the availability of water resources in the study area, and active and effective adaptation strategies should be developed to improve the efficiency of water resource exploration and to prevent the desertification processes in the arid Heihe River basin.