艾比湖流域1957－2013年潜在蒸散、气温、降水变化特征分析

使用1957－2013年艾比湖流域6个气象站点的平均大气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照百分率以及降水量资料,通过Penman-Monteith方程计算出各个站的月和年潜在蒸散量．利用线性倾向估计、累积距平法和Mann-Kendall法分析了该流域近57年的潜在蒸散量、气温及降水量变化特征．结果表明：近57年来艾比湖流域年潜在蒸散量以－25．05 mm·（10a）－1的速度呈下降趋势．近7年的平均潜在蒸散量与过去50年相比较偏少77．36 mm．年平均气温以0．33℃·（10a）－1的速度上升．近7年的平均气温比过去50年的平均气温增加了1℃．年降水量以7．97 mm·（10a）－1的速度增多．近7年的平均降水量与过去50年的平均降水量相比增多32．45 mm．     

艾比湖绿洲实际蒸散量变化特征及与景观格局的关系

基于Budyko曲线方程计算新疆艾比湖绿洲1960—2013年实际蒸散量的年际和季节变化特征,选取研究区四期遥感影像进行土地利用/覆被分类,使用Fragstas 4.2软件计算景观格局指数,并分析实际蒸散量与景观格局指数之间的关系。结果表明：艾比湖绿洲实际蒸散量多年平均值为162.97 mm,并呈上升趋势,变化速率为7.76 mm·（10a）^-1;夏季和秋季的实际蒸散量为上升趋势,春季则呈下降趋势;年实际蒸散量在1987年发生突变性增加,夏季和秋季实际蒸散量的突变年份分别为1992年和1975年,春季不存在突变点,这与降水量的突变状况一致,说明降水量的变化对实际蒸散量的变化有很大影响。四期土地利用/覆被图中荒漠占主导地位,耕地和城镇用地增长较为明显,分别增长了409.69%和704.56%。斑块类型级别上,不同地类的景观格局指数差异明显;景观级别上,各景观格局指数均为波动增加趋势。斑块类型级别上,仅有水域斑块数量NP和斑块密度PD与实际蒸散量呈显著负相关;景观级别上,实际蒸散量与最大斑块指数LPI、蔓延度指数CONTAG及景观连通性指数COHESION呈负相关,与斑块数量NP、斑块密度PD等指数呈正相关。实际蒸散量与聚集度指数AI的相关性最高,达到0.953（P<0.05）;与NP和PD的相关性最低,仅为0.148。因此,AI指数在艾比湖绿洲可以较好地表征实际蒸散量的变化。     

“蒸发悖论”在黑河流域的探讨

利用黑河流域12个气象站点1960-2010年的气象资料,运用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,采用旋转经验正交函数、Mann-Kendall检验等方法系统分析了过去51 a间潜在蒸散量及气温的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在黑河流域的规律进行分析.结果表明:根据潜在蒸散量的旋转经验正交函数分区结果,黑河流域可以划分为4个子区."蒸发悖论"仅于1960-1993年存在于黑河流域河西走廊区(Ⅱ区、Ⅲ区);其它各区无"蒸发悖论".1994-2010年由于潜在蒸散量的显著上升,河西走廊区"蒸发悖论"消失.1993年是黑河流域潜在蒸散量变化趋势的一个转折点,1994-2010年黑河流域的潜在蒸散量表现为统计显著的上升趋势.风速的变化是影响黑河流域河西走廊区"蒸发悖论"出现和消失的重要因素.     

基于SEBS模型和Landsat 8数据的黑河下游蒸散发时空特性分析

对黑河下游地区蒸散发量的估算及其时空特性的研究,有助于进一步了解流域水循环,合理利用水资源,防止生态环境进一步恶化。利用SEBS模型估算了黑河下游额济纳绿洲2014年15天的日蒸散量,将SEBS估算的日蒸散与不同下垫面5个站点的EC实测值进行对比,其均方根误差和确定性系数分别为1.2 mm、0.85（5个站点）,0.5 mm、0.96（2个站点）,表明SEBS模型的结果是合理的,可以适用于黑河下游额济纳绿洲地区的地表蒸散量的估算。同时分析了黑河下游蒸散发的时空变化规律,结果表明,黑河下游额济纳绿洲地区,蒸散发在时间上存在明显的季节变化规律：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季;空间上呈现明显的沿河分布的趋势。不同土地覆被类型蒸散发有相似的季节变化特征,但其季节变化幅度并不相同,规律为：水体 > 耕地 > 灌丛地 > 草地 > 裸土地 > 沙地。     

无定河湿地保护区气候变化特征研究

为揭示近40 a来无定河湿地保护区气候变化规律,本文采用气候倾向率、Mann-Kendall检验和滑动t检验法,研究了1981-2019年无定河湿地保护区气温、降水量、相对湿度和风速的变化趋势。结果表明:近40 a无定河湿地保护区气候呈现“暖湿化”趋势,总体呈现气温上升、降水增加和湿度增大的趋势。气温发生突变上升于1996和2012年,年际变化较大,容易出现温度异常;降水量发生突变于2010年;相对湿度发生突变减小于1994年,突变增大的年份较多。气温、降水量与风速在年内呈单峰型分布;雨热同期现象明显,夏季7、8月降水多以暴雨的形式出现;日照时数与相对湿度的年内变化趋势相反。该研究成果为无定河湿地保护区水资源管理和生态环境治理提供科学依据。     

黄河源区潜在蒸散量估算方法适用性分析

潜在蒸散量（Potential Evapotranspiration）是区域水量平衡研究的重要参数。为在资料短缺的情况下准确计算潜在蒸散量,并科学评价其简化算法的适用性。基于黄河源区11个气象站点1970—2018年气温、降水、相对湿度、风速、日照时数等逐日观测资料,以联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith（PM）法为参考,从年、月及空间尺度等方面分析了Priestly-Taylor（PT）法、Doorenbos-Pruitt（DP）法、Hargreaves-Samani（HS）法、Rohwer（RO）法、Thornthwaite（TH）法、Blaney-Criddle（BC）法6种简易算法的计算精度。结果表明在黄河源区HS法与PM法的平均偏差最低,仅为3.487 mm/mon,精度最高。但HS法未考虑平均相对湿度对于潜在蒸散量估算效果的影响,在气候湿润的黄河源区东南部红原县、河南县、若尔盖县、玛曲县及久治县存在精度不高的问题。因此引入平均相对湿度因子对HS法进行修正,并评价了改进后的HS法的应用效果。结果表明,引入平均相对湿度因子修正HS法后,黄河源区整体年潜在蒸散量的平均偏差由?22.008 mm/a降至6.174 mm/a;月潜在蒸散量的平均偏差由3.487 mm/mon降至1.031 mm/mon;空间尺度上,以上5县的平均偏差明显降低,平均降幅达5.33 mm/mon。表明改进后的HS法能够有效解决黄河源区东南部精度不高的问题,可以为黄河源区潜在蒸散量的简化计算提供参考。     

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析, 结果表明: 近50 a平原绿洲区平均温度以0.3 ℃·(10a)~(-1) 趋势上升;流域山区增温趋势较慢, 平均每10 a以0.17 ℃的趋势增温, 但本世纪初增温速率加快, 绿洲区和山区分别增加0.7 ℃和 0.5 ℃. 流域CO_2浓度和CH_4浓度持续上升, 且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10 a增加速率和绿洲区基本一致, 但波动较大, 20世纪80年代降水增加较显著, 90年代降水量减少到70年代水平, 本世纪初降水量显著增加. 气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为, 山区温度和降水没有达到突变水平, 平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变, 温度在1995年发生了由低向高的突变. 夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲, 但温度却始终高于绿洲, 绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显. 荒漠-绿洲温差有3 h、 20 h的主要周期, 温差突变一般发生在凌晨.     

黑河地区鼎新戈壁与绿洲和沙漠下垫面地表辐射平衡气候学特征的对比分析

利用2006年2月至2007年1月在甘肃酒泉金塔地区进行的"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"野外试验中鼎新戈壁下垫面地表辐射观测资料,对戈壁地区不同天气条件下和季节平均的辐射平衡特征进行了分析,并将其辐射平衡各分量的年变化特征与HEIFE实验区张掖和沙漠站1991年同期的辐射观测资料作了对比分析.结果表明:鼎新戈壁地区7月典型晴天下,其辐射各分量表现出了标准的辐射平衡的日变化形态,总辐射峰值达到1081 w·m-2,净辐射峰值也在650w·m-2以上;由于阴天和降水天气过程的影响,使7月平均的辐射特征与典型晴天相比,短波辐射减少了30%左右.辐射收支的季节差别非常明显,季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季和冬季,冬季的总辐射日总量不到夏季的一半,净辐射只有夏季的1/4多些;总辐射年总量达到6 500MJ·m-2以上,4月沙尘天气对这一地区总辐射有一定的影响.地表反射率整体表现为夏季小、冬季大,年平均值为0.241,比绿洲的大,而小于沙漠地区.而地面有效辐射却在夏季最大,冬季最小,年变化趋势与沙漠地区极为相近;春、夏、秋季有效辐射与吸收辐射之比在0.5左右,冬季增大到0.7以上,年平均分别为0.56,比沙漠的稍小而远大于绿洲地区;地表净辐射年变化与总辐射相同,年总量达到2 360 MJ·m-2,大于沙漠地区而比绿洲地区小很多.     

祁连山及河西走廊地表干湿变化的时空分布

利用20个气象站1960-2006年的逐日气象资料, 采用FAO Penman-Monteith模型, 计算出祁连山及河西走廊各气象站的月潜在蒸发量, 在此基础上计算各气象站的月湿润指数, 然后进行季节、年地表湿润指数的统计, 进而对研究区地表干湿状况的时空变化进行分析.结果表明: 祁连山及河西走廊在20世纪80年代之前地表相对干旱, 之后相对湿润, 自60年代以来地表湿润指数有逐年增大的趋势; 年地表湿润指数的年际变化率为0.001 4 a-1, 相关系数为0.428 1, 通过了0.01的置信度检验, 表明地表湿润状况有明显改善, 其中春季和冬季增加趋势明显, 夏季增加趋势和秋季减小趋势不太明显.地表干湿变化趋势在空间上有差异, 东部表现为东西差异, 自东向西逐渐变湿, 乌鞘岭以东呈变干趋势, 其他大部分地区显著变湿, 中部大部分地区呈不明显的变干趋势, 而托来南山以北地区显著变干, 张掖绿洲显著变湿, 西部除敦煌以西呈不显著的变湿趋势, 其他大部分地区显著变湿.      

藏北高原多年冻土区地表反照率时空变化特征

利用自动气象站数据和MODIS（MOD02）数据,对位于藏北高原多年冻土区的阿雅克气象站、卓乃湖气象站、唐古拉气象站和西大滩气象站四个观测站点的单点地表反照率的季节变化、日变化和站点所属区域（88°~95°E,32°~38°N）的区域地表反照率夏、冬季节的空间分布进行了分析研究,得出：2013年,四个研究站点地表反照率均是夏季最小,冬季最大,春季大于秋季,其他季节较夏季地表反照率峰值较多;当太阳高度角大于40°时各站点地表反照率日变化基本不变,地表冻融过程中地表反照率完全冻结阶段 ＞ 日冻融循环阶段 ＞ 完全融化阶段,且地表日冻融循环阶段地表反照率日变化的中间时刻有明显下降。研究区域夏、冬季地表反照率大部分在0.1~0.3范围内;冬季地表反照率大于0.3的区域明显多于夏季,夏季区域地表反照率自阿雅克到唐古拉呈带状递减。     

典型岩溶区潜在蒸散发变化及其影响因素

蒸散发过程是联系大气过程和陆面水文过程的关键环节,对区域/流域水循环过程和水量平衡具有重要影响。岩溶区,地表生态环境脆弱,对气候变化响应敏感,蒸散发可能是联系大气、水、热交换和碳循环的关键生态水文过程。准确地估算蒸散发对于深入研究岩溶水循环响应气候变化、碳循环、生态修复等具有重要作用。本文选择典型岩溶区桂林市为研究对象,基于1951~2015年桂林市气象站逐日气象数据,采用Penman- Monterith方法计算了潜在蒸散发量,利用Mann- Kendall非参数检验法和相关性分析研究桂林市潜在蒸散发的变化趋势及其影响因素。研究结果表明,桂林市潜在蒸散发具有明显的年、年际和季节尺度变化特征。1951~2015年桂林市潜在蒸散发呈显著的减小趋势,变化速率为-8. 02 mm/10a;夏季、秋季和冬季潜在蒸散发呈下降趋势,而春季呈微弱的上升趋势;夏季潜在蒸散发的显著减小是影响年蒸散发下降的主要原因;桂林市潜在蒸散发在1967和2003年左右发生突变;通过Mann- Kendall趋势检验和相关性分析得出,桂林市平均气温、最高、最低气温呈显著的上升趋势,而风速、相对湿度、日照时数呈显著的下降趋势;日照时数是影响桂林市潜在蒸散发变化的主要因素,其次是风速。     

黄河源区地表湿润指数及与气象因素的敏感性分析

应用Penman-Monteith模型计算了黄河源区地表潜在蒸散,分析了区域1961-2009年49 a来地表湿润指数的变化特征和趋势,并进行影响地表湿润指数的气象因素敏感性分析.结果表明:49 a来黄河源区年地表湿润指数呈减小趋势,其中20世纪60年代相对湿冷,70年代半湿冷,80年代为弱暖湿型,90年代暖干化明显.但进入21世纪初,特别是2003年以来,黄河源区降水增多,湿润指数上升,表现为暖湿型的气候特征.不同季节湿润指数变化略有不同,比较而言,49 a来地表湿润指数在冬春季呈增加趋势,夏秋季呈减小.湿润指数对降水量、日照时数和相对湿度的响应最为敏感.     

1960-2011年长江流域潜在蒸发量的时空变化特征

以长江流域123个气象站1960-2011年逐日气象数据为基础, 应用Penman-Monteith模型, 在ArcGIS环境下通过IDW插值法、 TFPW-MK、 R/S等方法分析了全流域潜在蒸发量变化的时空变化、 趋势性和持续性, 并探讨了影响潜在蒸发量的主要气象因素.结果表明: 年潜在蒸发量自1960年以来至2002年呈波动减少趋势, 2003-2009年呈显著增加趋势, 整体为增加趋势; 其中, 上游高原区、 上游盆地区、 下游区年潜在蒸发量呈增加趋势, 中游区呈下降趋势, 增幅最大的是上游盆地区.四季中, 春、 夏、 秋季和年潜在蒸发量具有持续性, 未来将持续增加.最低气温、 最高气温是影响长江流域潜在蒸发量增加的主要因子.     

山东西南部南四湖水位变化特征及其与气候要素的相关分析

气候变化对水资源的影响是水文领域的一个重要的研究方向, 研究水位变化与气候要素的相关分析, 对预测湖面水位意义重大. 利用1981-2013年山东西南部南四湖水位和沿湖5个国家级气象观测站逐月平均气温、 相对湿度、 风速、 降水和蒸发量等资料, 分析了近33 a来南四湖水位变化特征及气象影响因子. 结果表明: 近33 a南四湖水位升高趋势显著, 平均每10 a升高0.46 m; 水位变化整体分两个阶段, 1989年以前为下降态势, 1989年以后为上升态势, 1994年是水位升高的突变时间点; 平均最高水位出现在3月为33.04 m, 最低出现在12月为32.03 m. 各气象要素对南四湖水位的影响呈明显的季节性, 降水量是影响年水位变化的重要气象因子, 年降水量每增加100 mm, 水位升高0.21 m, 夏季降水量对水位的影响更为显著; 蒸发量在夏、 秋季与水位呈极显著负相关; 水位在夏季与风速、 在冬季与相对湿度均呈显著负相关.     

西北旱区潜在蒸散发的气候敏感性及其干旱特征研究

潜在蒸散量（PET）是干旱监测评价的重要指标,分析影响潜在蒸散发的气候敏感因子对揭示气候变化的水文响应机理尤为重要。常采用的局部敏感性方法不适用于非线性模型且难以评估各气象因子间的相互作用。对此,基于1964—2018年西北旱区内163个气象站的监测数据,通过Penman-Monteith公式,采用Sobol全局敏感性方法分析了西北旱区潜在蒸散发的气候敏感因子,计算得到了自校准帕默尔干旱指数（scPDSI）,进而分析了区域干旱的时空演变特征。结果表明:1964—2018年西北旱区年均潜在蒸散量为1157.8 mm,高值出现在新疆东部与内蒙古西部地区,低值出现在青海南部地区。1993年为转折点,西北旱区潜在蒸散发受气温、日照时数、风速、相对湿度等多种因素综合影响由显著下降的趋势转变为显著上升,且在夏季最为明显。在1964—1993年,净辐射、风速与相对湿度的变化对潜在蒸散发的影响较大;在1994—2018年,风速与相对湿度的变化对潜在蒸散发的影响较大。scPDSI的时空分布表明新疆北部、青海中部以及甘肃境内的干旱有缓解的趋势;而黄河流域西南部干旱呈现加重趋势,将加剧区域水资源紧张,威胁生态安全。     

近54年渭干河流域径流变化特征及影响因素分析

基于1960~2013年渭干河流域逐月径流量观测资料及逐日气象数据,采用Kruskal-Wallis阶段转换检验、R/S分析、集合模态分解分析(EEMD)等方法研究了近54年渭干河流域径流量的年内、年际变化特征及其影响因素。结果表明:(1)近54年渭干河流域Cv、Cr较大,径流量年内分配不均衡,径流量夏季秋季春季冬季,未来这种趋势会更加明显。(2)径流年际变化特征可分为三个阶段,1960~1976年的枯水期、1976~1993年的平水期和1994~2013的丰水期。(3)径流量总体呈现增加趋势,其中夏季增长最为显著,其次是春秋季,冬季径流量有轻微减少。未来近期内,渭干河径流量还会继续保持增加。(4)流域气温和降水量亦呈增加趋势,突变点在1970s末和1990s初,与径流变化特征吻合,两者呈正相关关系。其中夏季径流量变化主要受降水影响,秋冬季径流量变化主要受气温影响。     

基于MOD16的银川平原地表蒸散量时空特征及影响因素分析

地表蒸散发是陆地水文循环的重要组成部分,分析蒸散量时空变化特征是深入了解干旱区水文过程的基础。由于银川平原缺乏区域尺度实际蒸散量的长期观测,很难得到长时间序列蒸散量的时空变化特征。基于MOD16A3地表蒸散量数据及研究区内气象站点实测数据,采用Theil Sen Median趋势度分析、MK突变检验及CA-Markov模型等方法,从时间与空间的角度分析2004—2019年银川平原地表蒸散量的变化特征及影响因素,预测2024年地表蒸散量的发展趋势。研究结果表明:2004—2019年银川平原蒸散量年际波动总体是增加趋势,MK突变检验结果显示2010年是蒸散量时序数据的突变点;银川平原实际蒸散量与潜在蒸散量空间分布格局、变化趋势均存在明显的差异性,蒸散量在近16年呈增加趋势,潜在蒸散量呈减少趋势,符合干旱区蒸散发互补相关理论。采用CA-Markov模型对2024年银川平原地表蒸散量未来发展趋势进行预测,模拟结果显示在未来5年银川平原蒸散量仍呈增加趋势;蒸散量的时空变化受气候与人类活动的共同影响,蒸散量与气温、降水、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,土地利用结构影响年蒸散量的空间格局,呈现出水田>旱田>林地>草地>荒漠的规律。