汉江流域极端水文事件时空分布特征

利用1960-2012年汉江流域15个气象站点的日降雨资料和3个水文站同时期日径流资料,分析了9个极端降雨指数的空间分布规律,运用广义极值分布（GEV）、Gamma分布两种极值统计模型对各站点的最大1 d降雨、最大3 d降雨极值样本进行拟合,遴选描述降雨极值分布规律最优概率模型,进而推算给定重现期下的降雨设计值,并分析其空间分布规律;选用Gumbel、Clayton和Frank这3种Copula函数建立降雨-洪量极值联合分布模型,优选最合适的Copula函数,由此计算给定重现期下的洪量设计值。结果表明：GEV分布模型能更好地模拟降雨极值序列,不同重现期下的降雨极值在空间上均呈西低东高的特征;3种Copula函数中,Frank Copula函数能更好地拟合降雨-洪量相关关系,由此推求的洪量设计值大于单变量拟合设计值。     

新疆玛纳斯河流域50年来气候变化及其对木本植物物候期的影响

以中亚典型冰川融化区新疆玛纳斯河流域为例,分析了50年来气候变化趋势及周期性波动规律,并阐明当地主要木本植物物候变化及对气候变化的响应.研究结果表明:玛纳斯河流域气候总体趋向于暖湿方向的发展,其中非作物生长季的增温幅度较大,而作物生长季降水量的增加幅度较大.气温与降水的周期震荡存在较大差异,但均在10年尺度下表现为频繁的偏高期和偏低期的循环交替,反映出短期气候变化的复杂性和无常性.箭杆杨、柳树、新疆杨和榆树4种主要木本植物的落叶末期和生长季变化的倾向率均为正值,说明物候现象均有不同程度提早发生的趋势.气温、降水和日照时数的变化趋势与4种木本植物的物候期的变化趋势在一定程度上存在着一致性,同时建立了木本植物物候期和气候因子之间的最优回归方程.     

我国西南地区年径流变异及变化趋势研究

用寸滩与梧州水文站上百年长系列径流资料,分析研究了由于气候均值变化引起的年径流均值、表征年径流年际变化幅度的变差系数Cv及表征其分布偏态特征的偏差系数Cs的变化.并研究了仅由均值变化引起的这两个流域丰水、平水及枯水年出现的概率变化.所得结果对气候变化影响下水资源管理中的适应对策问题有一定的参考价值.为了得到气候变化引起的年径流均值和Cv、Cs值的变化,除了应给出未来30年气候均值变化情景外,还应给出气候系列变异的可能变化,以修正原水文-气候基准系列的自然波动.     

SWAT模型在黄河河万区间入库径流模拟中的应用

以黄河万家寨水库流域河口镇至万家寨坝址区间(下称河万区间)为研究区域,利用GIS/RS技术获取了该流域水循环空间分布信息,构建了黄河河万区间流域的SWAT模型,采用输入模块、水文单元和河网汇流对入库径流进行了模拟运算,并根据头道拐和万家寨水文站的实测月径流量资料,对2000—2009年万家寨水库的入库月径流量进行了系统的模拟、敏感性分析和参数率定,并用2000—2006年数据进行了模型校正和用2007—2009年数据进行了模型验证,同时对运行结果做了误差分析、降雨—径流关系分析及水量平衡分析。结果表明,SWAT模型基本上能反映河万区间的月径流水文过程,具有一定的适用性,为进一步预测降雨径流提供了技术支撑。     

WP和NAO对中国东南部冬季温度的协同影响

利用NCEP/NCAR和ERA-Interim再分析资料,通过多元线性回归等分析方法,研究了西太平洋遥相关型(Western Pacific teleconnection, WP)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)的不同配置对中国东南部冬季气温的影响。结果表明:WP正位相年,中低纬太平洋被异常暖性高压控制,其局地作用使得中国东南部温度偏高;NAO正位相年,其遥相关作用通过南、北两支波列,分别调控南、北支槽系统,协同作用使得中国东南部30°N附近温度偏低。考虑这两种遥相关型的共同作用,当WP和NAO同位相时,两者作用部分抵消,中国东南部温度变化不显著;当WP正位相、NAO负位相时,两者同步的加热效应使得中国东南部显著暖异常;当WP负位相、NAO正位相时,两者同步的冷却效应使得中国东南部显著冷异常。     

基于VIC水文模型的滦河流域径流变化特征及其影响因素

基于1971—2000年的滦河水文站径流资料,采用Mann-Kendall法和有序聚类分析法对滦县水文站的水文序列进行突变分析,利用VIC(variable infiltration capacity)水文模型对滦河流域的径流进行模拟,探讨该模型对滦河径流的模拟效果,并定量计算气候变化和人类活动对滦河流域径流的影响程度。结果表明:1980年是滦河流域径流的突变点,1971—1979年为该流域径流序列的基准期;该时期VIC水文模型模拟效果较好,模拟的流量过程与天然径流过程较一致;1980年之后,因受气候变化、人类活动导致的下垫面情况变化因素影响,VIC模拟的月径流过程的确定性系数有所减小,1980年代,模型的模拟效果总体较好,只有1988年对于丰水期的模拟略偏小,然而从1990年代开始,模型对于丰水年的模拟偏小明显。定量分析计算出的气候变化对滦河流域径流影响为54.9%,人类活动影响为45.1%,可见人类活动不容忽视。     

气候变化对呼图壁河径流量的影响

依据呼图壁河青年干渠渠首水文站1979—2005年径流量资料和呼图壁县气象站同期历史气候资料,统计分析了27a来呼图壁河径流的年内分布特征、多年变化规律以及呼图壁河流域气候变化对河流径流的影响。结果表明:径流量年内分配极不均匀,11月—3月几乎无径流产生,而4月—10月径流十分集中,水热同期的气候特点是形成呼图壁河径流年内分配不均的根本原因;径流量的年际变化较稳定,变差系数仅0.14;27a来呼图壁河年径流量表现出较明显的递增趋势,平均增加倾向率为0.157×108m3.10a-1;降水是影响河川径流的主要气候因素,27a来降水量呈增多趋势是导致呼图壁河年径流量递增的主要原因。气温升高,加快了冰川、积雪融水的产生,对增加和稳定径流也具有重要作用。     

径流对气候变化的敏感性分析

全球变暖愈来愈引起社会各界的关注 ,本文利用月水文模型 ,采取假定气候方案 ,以黄河流域为例 ,分析了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较气温变化显著 ;一般情况下 ,半干旱地区径流较半湿润地区对气候变化敏感 ,人类活动的影响可在一定程度上削弱径流对气候变化的敏感性     

水文模型参数选取对模拟径流的年际年内分布影响评估

使用水文模型进行气候变化对水文水资源的影响评估时,通常假定水文模型参数在历史和未来时期是固定不变的,并未区分水文模型参数受环境变化的影响差异。针对该问题,采用集对分析法以年降水量和年径流量为依据进行丰、平、枯水年的划分,利用SWAT分布式水文模型分别率定不同水平年的模型参数,探究月尺度模型参数的非稳定性对年际年内径流的影响。研究结果表明,分别以年降水量和年径流量划分丰、平、枯水年时,1961—2010年这50年中有70%的年份为同枯或同丰。如果仅选择某一水平年（丰、平、枯）背景下的资料进行建模,将导致模拟精度较丰、平、枯整体考虑时降低,且是以偏大为主。用同样的水文资料与代表不同环境条件下模型参数推求径流过程时,从年际变化角度看,使用某一水平年（丰、平、枯）背景下的参数,总体上模拟径流偏湿润,使得丰水年比重增加、枯水年比重降低;从年内分布看,受不同水平年参数影响,径流的集中度减小,年内分配更加均匀,径流集中期延迟。本研究可为提高未来变化环境下水文模拟可靠性提供参考,对于应对变化环境下的水资源适应性管理具有重要意义。     

径流对气象变化的敏感性分析

全球变暖愈来愈引起社会各界的关注,本文利用月水文模型,采取假定气候方案,以黄河流域为例,分析了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气温变化显著;一般情况下,半干旱地区经济较半温润地区对气候变化敏感,人类活动的影响可在一定程度上消弱径流对气候变化的敏感性。     

Impact of the North Atlantic Oscillation on Middle Eastern Climate and Streamflow

Interannual to decadal variations in Middle Eastern temperature, precipitationand streamflow reflect the far-field influence of the North Atlantic Oscillation (NAO), a dominant mode of Atlantic sector climate variability. Using a new sea surface temperature (SST) based index of the NAO and availablestreamflow data from five Middle Eastern rivers, we show that the first principal component of December through March streamflow variability reflects changes in the NAO. However, Middle East rivers have two primary flooding periods.The first is rainfall-driven runoff from December through March, regulated on interannual to decadal timescales by the NAO as reflected in local precipitation and temperature.The second period, from April through June, reflects spring snowmelt and contributes in excess of 50% of annual runoff.This period, known locally as the khamsin, displays no significantNAO connections and a less direct relationship with local climatic factors, suggesting that streamflow variability during this period reflects land-cover change, possibly related to agriculture and hydropower generation, and snowmelt.     

淮河流域夏季降水异常与若干气候因子的关系

基于旋转经验正交函数分解 (REOF) 方法探讨淮河流域1961—2010年夏季降水与厄尔尼诺/南方涛动 (ENSO)、北大西洋涛动 (NAO)、印度洋偶极子 (IOD)、太平洋年代际振荡 (PDO) 之间的关系,并进一步分析各气候因子不同位相单独以及联合对淮河流域夏季降水的影响。结果表明:淮河流域夏季降水与ENSO,PDO,NAO,IOD等气候因子具有较稳定的相关性,其中,PDO和IOD是影响淮河流域夏季降水的关键因子,且PDO与夏季降水呈显著负相关关系;各气候因子的冷暖位相单独及联合对淮河流域夏季降水的影响不同,PDO的冷期以及NAO,IOD冷位相使流域北部的夏季降水量呈显著增加趋势,PDO分别联合ENSO,NAO和IOD的冷、暖位相对流域北部地区和淮河上游地区的夏季降水影响显著。     

气候变化对汉江上游径流的影响

 根据汉江上游安康以上流域1961-2005年历年逐月气温和降水量资料,统计分析了近45 a流域气候变化的基本特点。同时,通过对各站气温、降水量与安康站径流量的相关计算,建立了天然径流量气候模型,并分析了径流量对气候变化响应的敏感性。结果表明：1) 近45 a来汉江上游安康以上流域的年平均气温呈上升趋势;降水量呈递减趋势,90年代以后减少更为显著。2) 在过去45 a中,汉江上游径流量总体呈下降趋势;1961年以来,汉江上游径流量大体经历了两个丰水段和两个枯水段;1985年发生跃变,以前呈微弱的上升趋势,以后呈下降趋势。3) 径流量与区域年平均气温呈负相关,而与年降水量呈较显著的正相关,年径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更为敏感。     

气候变化对汉江上游径流的影响

根据汉江上游安康以上流域1961-2005年历年逐月气温和降水量资料,统计分析了近45 a流域气候变化的基本特点。同时,通过对各站气温、降水量与安康站径流量的相关计算,建立了天然径流量气候模型,并分析了径流量对气候变化响应的敏感性。结果表明：1) 近45 a来汉江上游安康以上流域的年平均气温呈上升趋势;降水量呈递减趋势,90年代以后减少更为显著。2) 在过去45 a中,汉江上游径流量总体呈下降趋势;1961年以来,汉江上游径流量大体经历了两个丰水段和两个枯水段;1985年发生跃变,以前呈微弱的上升趋势,以后呈下降趋势。3) 径流量与区域年平均气温呈负相关,而与年降水量呈较显著的正相关,年径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更为敏感。     

白河流域年径流量对气候变化的响应研究

基于气象和水文观测资料,分析白河流域年径流量与气象要素的关系并建立拟合模型,利用CMIP5模式在不同典型浓度路径(RCPs)下的模拟结果,预估21世纪白河流域年径流量的变化特征.结果表明:1981～2012年白河流域年径流量呈先减少后增加的变化趋势,与气象站观测的年平均最高气温呈显著负相关,与降水量呈显著正相关.以红原...     

博斯腾湖流域气候变化对开都河径流量的影响

利用线性回归分析法、突变检验法等分析博斯腾湖流域1980～2018年的年均气温、年降水量、年蒸发量等气候因子变化趋势和突变现象及其对开都河径流量的影响.结果表明:1980～2018年博斯腾湖流域年均气温呈波动中上升趋势,其变化速率为0.15℃(10a)-1,年降水量则以0.765mm(10a)-1的速率增加,而年蒸发量...     

Modeling fields of river runoff (a case study for the Lena River basin)

The potential of the model approach to the construction of mean annual fields (maps) of specific runoff for large territories from meteorological data is demonstrated for the Lena River basin. The ECOMAG (ECOlogical Model for Applied Geophysics), the physically based distributed model of river runoff formation is used to simulate hydrological parameters. Methodological aspects of calibration of the spatial fields of model parameters are discussed. The results of runoff hydrograph calculations are compared with the data of hydrometric observations at 12 gaging stations for the period of 1966-2009. The field of mean annual specific runoff in the Lena River batin computed with the ECOMAG model is compared with the map of specific runoff constructed from the data on water discharge in the river network. The comparative analysis of consistency between the fields is provided, and the possible sources of errors are considered.     

气候变化情景下澜沧江流域极端洪水事件研究

以澜沧江流域为研究对象,基于ISIMIP2b协议中提供的GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC5这4种全球气候模式,通过4种模式的输出数据耦合VIC模型,分析4种模式在历史时期（1961—2005年)对洪峰洪量极值(年最大洪峰流量、3 d最大洪量)、极端洪水的模拟能力,比较RCR2.6和RCP6.0两种情景下未来时期（2021—2050年)年均径流量较基准期（1971—2000年)的变化情况,并结合P-III型分布曲线预估了澜沧江流域在两种情景下未来时期极端洪水的强度变化情况。结果表明：VIC模型在该流域能够较好地模拟极端洪水;HadGEM2-ES和MIROC5两种气候模式的输出数据在澜沧江流域有较好的径流模拟适用性;在RCP2.6情景下,澜沧江流域未来时期年均径流量没有明显变化,可能会有略微的增加,而在RCP6.0情景下,未来时期年均径流量有较大可能增加;澜沧江流域未来时期极端洪水较基准期,在RCP2.6情景下无明显变化,而在RCP6.0情景下,洪峰、洪量增加的可能性较大,极端洪水频率和强度也较大可能增加。     

基于CART算法的夏季干旱预测模型研究及应用

利用标准化降水蒸散指数(SPEI)作为判断干旱是否发生的标准,基于数据挖掘方法中的CART算法探究夏季西太平洋副高北界、夏季西太平洋副高强度指数、准两年振荡(QBO)、东亚夏季风指数、夏季北大西洋涛动(NAO)、夏季太平洋年代际振荡(PDO)、厄尔尼诺指数等多项气候因子与干旱的关系,构造分类决策树,得到干旱预报规则集,从而建立干旱的预报模型。预报模型以各项气候因子为输入变量,是否干旱为目标变量。根据1955—2012年商丘月平均气温和月总降水资料计算出商丘夏季58 a的SPEI指数作为干旱判定指标;以同期的多项气候因子数据作为输入变量,随机选取46 a的数据得到7条分类规则集,分类准确率为86.96%。使用剩余12 a的数据验证,准确率高达91.67%。结果有力地证明了基于CART算法建立干旱预报模型的可行性、科学性、有效性以及与干旱研究理论的一致性,为干旱模型的研究及季节性预测提供了科学有效的新思路。     

Reconstruction of hydrometeorological time series and its uncertainties for the Kaidu River Basin using multiple data sources

This paper tried to reconstruct the time series (TS) of monthly average temperature (MAT), monthly accumulated precipitation (MAP), and monthly accumulated runoff (MAR) during 1901–1960 in the Kaidu River Basin using the Delta method and the three-layered feed forward neural network with backpropagation algorithm (TLBP-FFNN) model. Uncertainties in the reconstruction of hydrometeorological parameters were also discussed. Available monthly observed hydrometeorological data covering the period 1961–2000 from the Kaidu River Basin, the monthly observed meteorological data from three stations in Central Asia, monthly grid climatic data from the Climatic Research Unit (CRU), and Coupled Model Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) dataset covering the period 1901–2000 were used for the reconstruction. It was found that the Delta method performed very well for calibrated and verified MAT in the Kaidu River Basin based on the monthly observed meteorological data from Central Asia, the monthly grid climatic data from CRU, and the CMIP3 dataset from 1961 to 2000. Although calibration and verification of MAP did not perform as well as MAT, MAP at Bayinbuluke station, an alpine meteorological station, showed a satisfactory result based on the data from CRU and CMIP3, indicating that the Delta method can be applied to reconstruct MAT in the Kaidu River Basin on the basis of the selected three data sources and MAP in the mountain area based on CRU and CMIP3. MAR at Dashankou station, a hydrological gauge station on the verge of the Tianshan Mountains, from 1961 to 2000 was well calibrated and verified using the TLBP-FFNN model with structure (8,1,1) by taking MAT and MAP of four meteorological stations from observation; CRU and CMIP3 data, respectively, as inputs; and the model was expanded to reconstruct TS during 1901–1960. While the characteristics of annual periodicity were depicted well by the TS of MAT, MAP, and MAR reconstructed over the target stations during the period 1901–1960, different high frequency signals were captured also. The annual average temperature (AAT) show a significant increasing trend during the 20th century, but annual accumulated precipitation (AAP) and annual accumulated runoff (AAR) do not. Although some uncertainties exist in the hydrometeorological reconstruction, this work should provide a viable reference for studying long-term change of climate and water resources as well as risk assessment of flood and drought in the Kaidu River Basin, a region of fast economic development.