秦岭南北风速时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北47个气象站1960~2011年逐月风速和气温资料,采用样条曲线插值法(Spline)、Pettitt突变点检验、气候倾向率和相关分析等方法对该区风速的空间分布、时空演变特征及其可能影响因素进行了分析。结果表明:①秦岭南北风速空间分布呈东高西低、北高南低格局,按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季风速排序为春季>冬季>夏季>秋季,均以秦岭以北最大。②近52 a来,秦岭南北整体和各子区年平均风速呈现一致的显著下降趋势,下降最快的为秦岭南坡,最慢的为汉水流域。四季风速下降速率排序为冬季>春季>秋季>夏季。③年和季节尺度风速的突变集中出现在1969~1974、1978~1981和1990~1994年间,秦岭南北整体于1981年突变。④气象台站周边的城市化发展和风速测量仪器的更换都对风速的变化产生了一定影响,但都不是风速显著下降的主要原因,大气环流变化和气候变暖才是造成风速减小的可能原因。     

黄土高原1959-2015年潜在蒸发量的时空变化

蒸发是水文循环的一个重要过程,也是影响区域水资源量的重要因素。通过选取黄土高原50个气象站1959-2015年的逐月气象资料,应用FAO修正的Penman-Monteith模型计算黄土高原潜在蒸发量,采用Mann-Kendall检验与空间插值分析其时空变化特征,探讨各气象要素对潜在蒸发量的影响。结果表明：黄土高原多年平均潜在蒸发量在780~1 470 mm之间,由西北向东南递减。1959-2015年,黄土高原潜在蒸发量变化率为5.64 mm·（10 a）^-1;春季变化率最大,其次为夏季和秋季,冬季最小。从空间分布看,西部、中北部地区和东南部地区潜在蒸发量均呈非显著性增加趋势。太阳净辐射量增加是黄土高原潜在蒸发量增加的主导因子,其次为实际水汽压、风速和温度。     

中国东北地区近百年来降水量变化趋势分析

降水是影响区域自然及经济社会变化的重要因素.本研究利用东北地区哈尔滨、长春及沈阳3站1906～2007年降水量实测资料,采用数理统计学方法,分析了东北地区近百年降水量变化的统计特征及其趋势.哈尔滨、长春、沈阳近百年平均降水量分别为544.7mm、604.0mm、709.8mm.除个别月份外,降水量的概率分布基本符合正态分布规律.在年内,1月降水量最少,占年降水量的1%;7月最多,占年降水量的26%～29%;连续最大3个月(6～8月)降水量占年降水量的62%～67%.降水量集中指数为14～18.年降水量变异系数为0.21～0.22,最大年与最小年降水量之比2.94～3.12.近百年内,降水量异常偏多年份为哈尔滨站的1932年,没有发生异常偏少的年份.长春站表现出显著的趋势性减小,哈尔滨及沈阳站未表现出显著的趋势性变化.在近百年中,1900～1935年东北为少雨期,1936～1959年为多雨期,1960年代以后则为少雨期.     

秦岭南北日照时数时空变化及突变特征

根据秦岭南北47个气象站1960-2011年逐月数据,采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区日照时数的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均日照时数为1 838.7 h,空间分布呈东北向西南递减格局,按各分区日照长短排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季日照时数分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季,四季均以秦岭以北的日照时数最大。（2）近52 a各区年日照时数变化趋势较为一致,绝大部分站点呈下降趋势。下降的站点占本区站点总数的比例排序为巴巫谷地>汉水流域>秦岭以北>秦岭南坡,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北日照下降更明显。春季47%的站点呈上升趋势,显著上升的站点集中于中部地区;夏季98%的站点呈显著下降趋势;秋季和冬季变化特征及其空间分布无明显规律。（3）年尺度、春季和夏季突变年份集中于1978-1981年间,秋季的突变特征不甚明显,突变年份和空间分布无明显规律性可言,冬季日照时数突变年份同步性和一致性较差。（4）绝大部分站点日照时数与风速、最高气温、平均气温呈正相关关系,与降水和相对湿度呈负相关关系,与最低气温关系不明显。     

双累积曲线方法理论及在水文气象领域应用中应注意的问题

在水文气象要素一致性及其长期演变趋势研究中,双积累曲线(DMC)方法以简单、直观、实用而被广泛应用.近30年来我国学者应用该方法分析水土保持措施、土地利用变化的水沙效应取得了良好效果.双累积曲线方法的理论基础是分析两个要素(或变量)应具有正比关系.故在应用时要注意分析的要素应该具有相同物理成因或具有明确的因果关系,参考变量应该是不受其他因素影响的、自然变化的正确值,特别是在河流水沙分析中,降雨量需用具有代表性的面平均降雨量.     

基于PCRaster的流域非点源氮磷负荷估算

以太湖流域上游的西笤溪流域为研究区,应用动态环境模拟语言PCRaster构建月水文和氮磷营养物质输出模型,分析流域内氮磷输出的时空分布特征。以输出系数法为基础,将分布式水文模型与非点源负荷模型相结合,应用地理信息技术构建基于栅格的非点源污染模拟模型,根据1988~2007年的水文、水质实测数据对模型进行率定和验证,定量分析西笤溪流域非点源污染负荷量与氮磷输出的空间分布。研究结果显示:基于单元网格的月水文模型在该流域具有较好的应用效果,率定和验证期的Nash系数和线性相关系数R2均超过了0.80。应用模型估算西笤溪流域非点源污染2002~2005年总氮年输出量为1 670~2 035t/a,2002~2007年总磷输出量为102~164t/a。氮磷负荷的空间分布表明以稻麦或水稻/油菜轮作的农田是非点源污染的最主要来源。     

黄土高原降水与地理因素的空间结构趋势面分析

用趋势面分析方法,对黄土高原降水分布效应的研究表明:黄土高原地区降水量的空间分布趋势决定于地理位置和海拔高度;东南部及东部暖湿气流是支配黄土高原降水的主导气流,其中东南气流作用稍强。坡向、坡度、植被条件及地形对降水也有一定影响,如秦岭北坡、太行山西坡等背风坡可使降水比理论值减少5%～7%;干旱及荒漠区减少14%左右;而高原中的突立山系(如六盘山—陇山)则使降水增幅约16%。     

基于多源数据的皇甫川淤地坝信息提取

淤地坝是黄土高原水土流失防治的主要工程措施之一,明确淤地坝重要参数信息对流域水土保持研究具有重要意义。利用皇甫川流域不同数据来源资料包括地形图（1976年）、TM影像（1990年、2007年）、Google Earth影像（2010年）对其进行预处理获取矢量数据,利用遥感及GIS软件实现淤地坝数目、淤地坝位置、水面面积、控制面积等主要信息的提取并分析其动态变化,采用相关系数、NDAI和DAI进行提取误差评定。结果表明：皇甫川流域淤地坝数目随年代递增而增加,水面面积和控制面积也随之增大,流域西部淤地坝数目明显少于东部。TM数据上提取的淤地坝水面面积与通过Google Earth数据提取的结果相关系数为0.98,实测淤地坝控制面积与TM影像上提取结果相关系数为0.96,NDAI和DAI值平均误差绝对值均<5%。由此得出,基于多源数据淤地坝信息提取技术具有很好的可行性及较高的准确性,本文为淤地坝减水减沙效益及黄河粗泥沙来源研究提供必要的决策支持。     

基于水沙协同图谱的流域自适应能力研究

黄河下游河床所淤积的泥沙主要来自于黄河中游的粗泥沙集中来源区,在提出水沙协同性、流域的自适应能力概念基础上,以流域为单元,建立了粗泥沙集中来源区各流域的水沙协同关系图谱。根据水沙协同图谱的不同变化态势,分析了各流域的自适应能力差异,结果表明:皇甫川流域较强的流域自适应能力使得该流域的水沙协同性一直较稳定;孤山川、窟野河、佳芦河和秃尾河流域的水沙协同性存在异常值,但是孤山川、窟野河和佳芦河流域仍有着较强的河流自适应能力,秃尾河流域的自适应能力较弱。总体而言,人类活动的干预有利于维持流域的生态稳定性。     

秦岭南北地区光合有效辐射时空变化及突变特征

基于秦岭南北地区47个气象站1960-2011年的逐日气象数据,通过Angstrom方程和Penman-Monteith公式计算了各站点的光合有效辐射(PAR),并借助Spline空间插值、Pettitt突变点检验和相关分析等手段对PAR的空间分布、时空演变、突变特征及其可能成因进行了分析。结果表明:① 秦岭南北地区PAR的时间和空间分布特征明显,在空间上呈北高南低的分布格局;在季节分布上,夏季、春季、秋季、冬季依次减小。② 52年间,该地区年PAR整体呈显著下降趋势,下降速率由南向北,由东向西递减;时间变化方面,春季PAR呈现不显著的上升趋势,其余季节均呈下降趋势,夏季减小最快,其次为冬季,秋季最小。③ 该地区89%的站点年PAR存在突变,突变站点中的85%发生于1979-1983年间;夏季89%的站点发生突变,突变站点中的90%发生于1979-1983年间;冬季68%的站点发生突变,但突变时间同步性和一致性较差;春季和秋季突变现象不甚明显。④ 气候变化(风速下降)、城市化进程加快以及工业生产导致的气溶胶增多是导致PAR显著下降的主要原因,而火山爆发引发的气溶胶增加则是PAR波动的主要原因。