黄河中下游地区80年代的干旱对水资源的影响

进入80年代,由于经济高速发展,城乡人民生活水准的提高,气候持续干旱,我国不少地区出现了水资源短缺,地下水位持续下降,水污染日益严重等情况。特别是北方和沿海地区,有些城市和地方水的供需矛盾十分突出。目前,水已成为黄河中下游地区经济发展的决定因素,水的问题,已经不单是农业问题,它既关系到国民经济的发展,也关系到社会的安定,关系到子孙后代的生存。水资源问题引起了社会各阶层人士普遍关注。现根据已有文献资料[1][2]就黄河中下游地区80年代的干旱对水资源的影响分析如下。     

1951-2006年黄河和长江流域雨涝变化分析

 根据1951-2006年黄河和长江流域雨涝灾害灾情统计资料,分析了两个流域雨涝灾害发生频率的时空分布特征,结果表明：近50 a以来,特别是20世纪80年代以来,受气候变化影响,黄河和长江流域雨涝灾害不断增加,农作物受灾、成灾面积呈增加趋势,损失日趋严重,且长江流域受雨涝灾害影响范围较大,灾害发生频率大于黄河流域。受暴雨影响,夏季两个流域雨涝发生频率最高、范围最广。20世纪80年代末以来,黄河流域雨涝灾害增加趋势较为明显,而长江流域80年代初雨涝受灾面积和成灾面积显著增加。两个流域雨涝灾害的受灾率均自上游至下游逐渐增加,其中长江流域中下游地区受雨涝灾害影响较大。     

中国干旱发生频率的年代际变化特征及趋势分析

利用1951年1月—2007年10月中国160站逐月降水资料计算了12个月时间尺度的标准化降水指数（ISP）。依据旱涝等级划分标准统计中国各年代干旱发生的频率,并用Mann-Kendall法分析干旱的年代际变化趋势。结果表明,20世纪50年代中国干旱集中发生在新疆南部,60年代主要发生在新疆北端至黄河上游一带地区和以长江中下游为中心的东南部地区,70年代发生在黑龙江、吉林一带以及长江中游地区,80年代发生在西南、华北的两条纬向分布带上,90年代发生在长江、黄河中游地区,21世纪初干旱主要集中在华北北部和内蒙古东部地区。和此前10a相比,趋向干旱的地区在20世纪50—60年代主要位于新疆北部、内蒙古东部以及长江下游至东南部地区,60—70年代主要位于东北地区,70—80年代主要位于山东、西南东部,80—90年代主要位于长江、黄河中游之间,90年代至今主要位于华北北部、内蒙古东部和黑龙江东部地区。80年代前后中国干旱高发区的地理分布发生了一次年代际跃变。50—70年代中国干旱主要发生在西北、东北、江淮流域以及长江中下游至华南地区,而80年代至今干旱高发区转移到以前的干旱低发区。50年代至今,吉林和黑龙江东部以及自河北至贵州的狭长干旱带的干旱化趋势增长迅速,而新疆、甘肃、青海一带的干旱化趋势显著下降。     

2000年以来夏季长江流域降水异常研究

根据1880年以来中国夏季的雨型、1890年以来长江中下游梅雨以及1951年以来北半球大气环流等资料,利用物理统计分析的方法,研究了2000年以来夏季长江流域降水异常特征及东亚大气环流背景。结果表明,20世纪50年代至70年代后期我国夏季主要多雨带位置偏北,黄河流域、华北一带降水偏多,长江流域降水偏少,长江中下游梅雨偏弱;70年代后期到90年代末我国夏季主要多雨带南移,长江流域进入多雨期,长江中下游梅雨偏强,黄河流域、华北地区则转入少雨期;但是2000年以来的夏季,在黄河流域、华北地区仍维持少雨的背景下,主要多雨带却徘徊在黄河与长江之间及华南、江南长江流域降水显著偏少,梅雨异常偏弱,空梅频繁出现,长江流域、黄河流域及华北地区同处在持续少雨位相和干旱频发阶段,这种同步振荡的异常现象历史上极为少见。夏季东亚环流型的特殊配置是2000年以来夏季长江流域持续少雨的主要原因之一,这与2000年以前长江流域夏季少雨的环流背景不一样。     

气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

阐述了黄河流域水文要素变化的事实,揭示了黄河流域径流的脆弱性;综述了黄河流域径流对气候变化的敏感性及未来气候变化对黄河流域径流的可能影响的研究现状.目前的研究表明:降水在20世纪80年代后呈弱减少趋势,径流减少明显;径流对降水的敏感程度高于对气温的敏感程度;在未来气候变化情景下,径流总体呈减少趋势,黄河流域未来水资源紧张态势将进一步加剧.依据上述研究成果,提出了黄河流域适应气候变化的对策.诸多气候变化对黄河径流影响的研究中,尚存在不足:气候变化对径流变化影响的机理尚需进一步研究,缺乏极端气候事件对径流的影响研究,气候模型和水文模型中的不确定问题有待解决.     

黄河流域蒸散发与气温和降水以及风速的相关性分析

黄河流经我国干旱半干旱地区,其流域蒸散发变化对当地的生态安全和经济发展尤其重要。本文利用欧洲中期天气预报中心第五代再分析产品（ERA5）定量分析了1979-2020年黄河流域蒸散发的时空变化特征,并结合气温、降水和风速数据,对黄河流域蒸散发与3种气候因子进行了相关性分析。结果表明：黄河流域蒸散发在1979-2020年呈波动下降趋势,空间分布差异明显,源区附近蒸散发上升,上游的干旱区附近蒸散发基本不变,而中游和下游地区主要呈现下降趋势。1979-2020年黄河流域气温持续上升,降水呈波动下降趋势,风速呈上升趋势。对黄河流域蒸散发与气候因子的相关性分析表明,蒸散发与气候因子的相关性空间差异较为明显,蒸散发与气温、风速呈负相关,与降水呈正相关的区域占流域的较大部分;而在复相关性方面,黄河流域大部分地区蒸散发与气候因子的相关性较强,其中以流域上游的干旱区附近复相关性最强。研究黄河流域不同地区蒸散发与气候因子的相关性可为黄河流域水资源的开发管理和区域气候调节提供科学参考。     

一种新的反映我国降水季节内非均匀性特征的方法

利用中国553个台站1961—2010年逐日降水资料,运用降水集中度PCD、新的集中程度方法Q和旱涝指数W分别讨论了中国夏季降水季节内非均匀特征和变化规律。结果表明:我国西北大部分地区降水相对集中,西北地区中部和西南地区降水较分散,东部整体降水并不集中,但黄河中下游地区降水相对集中。新疆和西藏地区西部、西北地区中部以及东南沿海等地降水集中程度逐渐趋于分散,Q在华北和东北大部分地区显示趋于集中,PCD则相反。我国黄河、长江中下游和华南沿海W值较大,易发生洪涝,西部地区W值较小,相对容易发生干旱。西藏、青海部分地区以及长江、黄河流域发生干旱或洪涝灾害较频繁,西南地区W年际变化很小。1960—1980年代W大多偏小于平均值,1981—1993年W变化幅度较大,1994年后W多偏大于平均值,全国大部分地区W值多为增大趋势。另外W有显著的2~3 a和7~8 a的震荡周期。      

黄河断流的原因及对策

介绍了黄河流域的水资源概况及紧缺现状,分析了黄河上下游断流的特点、规律及其危害,总结了断流的自然和人为成因,并据此提出了治理黄河及解决断流问题的对策。     

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。     

黄河流域秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应分析

利用1961-2011年NCEP/NCAR再分析资料和黄河流域54站降水资料,通过讨论印度洋偶极子IOD独立发生时及IOD与ENSO联合发生时黄河流域秋季降水的差异,研究了秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应情况.结果表明:1)仅有IOD发生时,其正位相年使得黄河流域的秋季降水相应为正异常.2)当IOD与ENSO伴随出现时,无论IOD是正位相年还是负位相年,只要和El Nino同时发生,黄河流域秋季降水都表现为负异常;和La Ni-na同时发生时,黄河流域秋季降水都表现为正异常.有无ENSO发生,IOD与秋季降水的关系有很大差异.3)欧亚中纬度地区500 hPa高度东高西低距平场形势和850 hPa黄河流域中下游南风距平异常,是黄河流域秋季降水正异常的主要环流成因.4)依据秋季海温与夏季海温相关性,可以把夏季ENSO和IOD异常信号特征作为先兆信号之一来预测秋季降水趋势.     

黄河中下游夏季降水时空分布及演变特征

利用黄河中下游地区44个测站1978-2005#夏季(6-8月)降水资料,采用EOF和REOF方法分析了黄河中下游夏季降水时空分布及演变特征,结果表明,黄河中下游地区夏季降水可分为全地区一致、陕西省北中部和晋陕两省交界处为中心、晋陕豫三省交界处为中心、晋陕两省北部为中心、河南省西北部为中心等多种分布型.     

黄河上游和源区气候、水文的年代际变化及其对华北水资源的影响

利用我国气象观测站1951~2000年降水、气温资料以及黄河上游有关水文测站1960~2003年的径流资料,分析了黄河上游和源区气候的年代际变化及其对径流变化的影响,并分析了黄河上游径流变化对华北水资源的影响。分析结果表明:黄河上游和源区降水从20世纪90年代有所减少,气温明显上升,导致了黄河源区和上游径流量锐减。黄河上游径流的减少是90年代黄河下游流量锐减、黄河断流天数增多的重要原因,并表明了黄河上游来水量的多少是影响华北地区水资源的重要原因。     

黄河流域各地区的旱涝统计关系

本文在作者“黄河流域干旱初步分析”的基础上将黄河流域分为七区,统计并分析了这些地区旱涝关系。本文主要讨论以下几点:1.黄河流域任两地区(或三个四个地区)同时发生旱涝的机会。2.如果一个地区干旱其他各区发生旱涝的可能性。3.个别地方干旱在程度上的比较,并计算干旱的持续性。最后指出,除了黄河上游的西北方(酒泉),河北平原及其附近地区干旱最为严重,而渭河盆地旱情最轻。     

气候变化对黄河流域水资源影响研究进展

20世纪90年代以来,黄河流域天然径流量大幅减少,水资源供需矛盾已经成为制约流域社会经济可持续发展的重大问题.本文概述了国内外气候变化对流域水文水资源影响的研究进展;论述了气候变化对黄河流域水文水资源影响研究的方法、结果和最新进展及黄河流域气候变化对水资源影响研究的问题.建议今后加强基础数据和资料的分析研究,建立适合黄河流域的多情景综合气候评价模型;提高黄河流域极端气象水文事件预测能力,为流域水资源管理和综合规划服务.     

中国近100年来4个年代际的气候变化特征

研究了本世纪中国年平均气温、年总降水量的气候趋势。指出，２０世纪中国西北、东北、华北明显变暖；降水趋势值不大，但以负趋势为主。２０世纪８０年代中国降水、气温的区域特征明显：华北暖干、西南冷干、东北暖略偏湿、长江中下游冷湿。此外，还研究了２０世纪４个年代际的气候变化特征及差异。指出，在数十年尺度的暖背景下，中国的华北、长江下游等大部分地区降水偏少（比冷背景），东北降水偏多。２０世纪７０年代开始的增暖主要发生在西北、东北；黄河以南的增温还达不到４０年代的程度。相应的降水特征：除了黄河以南及江淮流域降水比４０年代多以外，其它大部分地区降水偏少。     

长江、黄河流域暴雨预报着眼点

应用天气学和动力学方法诊断研究大尺度环境场对暴雨过程中次天气尺度系统发生发展的影响及机理,并用T42L12全球谱模式及MM4中尺度模式,试验长江流域和黄河流域暴雨过程中大尺度环流系统对次天气尺度系统发生的影响,从不同尺度相互作用出发对长江中下游和黄河中下游的暴雨提出预报着眼点,供有关部门在业务预报中参考。     

近50年黄河流域夏季降水的时空变化及其与东亚副热带西风急流的关系

基于1959-2008年黄河流域92个测站降水量和NCEP/NCAR再分析资料,研究黄河流域夏季降水的时空变化和周期特征,及其与东亚副热带西风急流的关系。结果表明,黄河流域夏季降水呈现由东南向西北逐渐减少的分布特点,其夏季降水的异常空间型主要有3种:全流域一致型,东南多(少)西北少(多)型,西南多(少)东北少(多)型。当夏季东亚副热带西风急流中心异常偏北(南)时,同期黄河流域中上游地区降水偏多(少),下游降水偏少(多);东亚副热带西风急流中心异常偏东(西)时,黄河流域上游降水偏多(少),中下游地区降水偏少(多)。     

青南高原大气降水变化规律及其对黄河上游地区水资源的影响

利用1959～1997年黄河上游地区降水、流量资料,用EOF、REOF等数理统计方法,分析了黄河上游地区降水与流量之间的关系,并对黄河上游地区的水资源进行了估算。分析得出：龙羊峡年入库流量的丰枯主要与黄河上游地区的年降水量有关,春季流量的丰枯主要与上一年秋季的流量、春季的降水量有关,夏、秋季流量的丰枯主要与同期的降水量有关。     

气候变化背景下黄河流域植被变化及其成因北大核心CSCD

研究黄河流域植被的时空变化及其影响因素,对生态文明建设政策的制定具有重要意义。基于2001~2020年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)植被指数(Normalized Different Vegetation Index,NDVI)数据集及同期气象数据,运用均值法、一元线性回归、偏相关性分析和回归残差法等方法研究了近20年黄河流域植被时空变化及驱动因素。结果表明:黄河流域NDVI整体呈上升趋势并具有较大的空间异质性,其中黄河中游NDVI增长幅度最大,为0.0496(10 a)^(-1)。生长季受降水和沿黄灌区耕作的影响,西部地区、东南部区域和宁夏平原、河套平原植被指数明显较高;从整个流域来看,降水和温度变化对NDVI的贡献分别为32.6%和15.9%,其中降水对NDVI变化的贡献主要体现在黄河上游(50.7%),而温度的贡献则在黄河下游表现最突出(32.3%);20年来,人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了78%和22%,其中人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部区域;整个黄河流域NDVI与干旱程度有显著的正相关性,尤其在陇中黄土高原和河东沙区等区域。黄河上游NDVI与改进的帕默尔干旱指数scPDSI的相关性最高,而下游相对较低。     

黄河流域农业水资源利用效率综合评估研究

为了评估黄河流域及其各省(区)农业水资源利用效率,根据专家意见与实际数据支撑构建农业水资源评估指标体系,采用熵权模型计算评估指标集中各指标的权重值,将各省(区)的评估指标通过权重加权,得到综合指数,对黄河流域及其各省(区)的综合农业水资源利用效率进行对比分析。结果表明,评估指标体系各指标的熵权计算值中,各指标的权重相差不大,表明评估指标集中各指标对综合指数的影响程度相当。黄河流域9省(区)的综合指数计算结果中,山西、山东、河南与陕西的综合农业水资源利用效率较高,甘肃、四川与内蒙古处于中等水平,而宁夏相较于其他几个省(区)明显低下。农业水资源利用效率低下的原因,与黄河调水量、农业基础设施情况及灌溉管理机制有关。黄河调水量的减少,使得国家分配给农业的调水量在不断减少;农业基础设施薄弱,直接导致农业用水浪费,灌溉水量增多;灌溉管理机制不完善,使得农业用水不合理,农业水资源利用效率不高。