1766-2000年黄河上中游汛期径流量波动特征及其与PDO关系

利用清代黄河上中游3个站点的志桩尺寸记录,通过建立回归模型反演了1766-1911年的逐年径流量,重建了兰州、青铜峡和三门峡1766-2000年的逐年汛期径流量序列,再结合河源段唐乃亥站1766-2000年的逐年径流量,构建了河源—上游—中游4个站点的径流量序列,这是目前利用历史文献记录能够获得的最为清晰的黄河径流量曲线。研究显示,19世纪中期出现在黄河下游的沉重“河患”是由青铜峡—三门峡河段内的径流量突变所致,而20世纪20年代的枯水时段从河源段到中游段都存在,但其不是突变造成。同时,研究也揭示出太平洋年代际振荡（PDO）与黄河上中游径流量在年代际尺度上存在着阶段性的反相位关系,20世纪前期和中期,8~16年尺度上在4个站点的径流量都有反相位关系出现;在19世纪30-50年代,PDO与流量在4~6年尺度上的反相位关系在兰州和三门峡断面都较为明显。交互小波分析显示,PDO与黄河上中游汛期水量在8~16年尺度上存在着较为明显的反相关关系,但只存在于三门峡和兰州断面。这一关系也许表明,黄河上中游产流区的夏季降雨量与PDO的关系具有较为明显的时间和空间差异性。     

基于分形理论的1915—2000年渭河泾河口—潼关段河道演变研究

渭河泾河口—潼关段是渭河平面形态中最活跃的部分。运用近百年来的多种地形资料,在调校民国地图测绘误差的基础上重建了1915—2000年本段渭河平面形态的空间矢量数据,使用盒维数法测算了其近百年来的分维D,发现D区间为[1.0432,1.0774]。1915—1958年是本段河型在相对天然环境下的发展过程,D呈现动态平衡态...     

1644-1911年中国华东与华南沿海台风入境频率

利用清代至民国时期华东与华南沿海的多种历史文献,通过对“颶”、“颱”含义的考察与风雨潮现象记录特征的辨析,以及非台风事件的排除,建立了1644-1911年入境华东与华南沿海的逐年台风频率序列。研究时段内共有967次台风入境(年均3.62次),17世纪后半期、19世纪与20世纪之交这两个时期是台风活动非常活跃的时期。ENSO现象与沿海台风活动的频率不存在明显的相关性。全球/半球尺度的冷暖转换在19世纪后期至20世纪早期曾经伴随了入境中国沿海台风次数的增加,在过去300年中是增长速率最快的一个时期,但在17世纪和18世纪之交时出现的快速升温现象却伴随着沿海台风数量的下降。因此,半球/全球尺度的快速升温现象与中国华东—华南沿海遭受台风数量之间可能不存在线性关系。     

1766年以来黄河上中游汛期径流量变化的同步性

依据清代陕县万锦滩志桩水位记录和阿尼玛卿山祁连圆柏树轮,分别重建器测资料之前的三门峡和唐乃亥黄河汛期径流量,得到1766~2000年河源与中游年际分辨率的汛期径流量序列。中游与河源段流量都存在着具有明显阶段性的4~6 a周期和50 a周期,前一周期在1820年代前后与1960年代前后一致,而后一周期则基本贯穿两流量序列的置信区间之内。交叉小波分析显示,两者在年代际尺度上相关性最好,而在年际尺度上,则有非常明显的中游变化滞后于河源3~5 a的现象。年代际规模上黄河上中游的枯流首先是自然变化的结果。     

20世纪30年代珠江三角洲平原河网结构重建及最大槽蓄容量

基于1954年美国陆军制图局编制的中国地形图、1930―1934年日军参谋本部所绘中国地形图、广东省水文志和研究区各县县志等历史文图资料,重建研究区20世纪30年代的河网模型,对传统农业末期平原河网水系进行高精度复原,计算其最大槽蓄容量并分析其区域特点。结果表明：1）20世纪30年代珠三角河网（除干流河道）的最大槽蓄容量为6.78亿~20.75亿m³,其极值为20.75亿m³,平均值为13.38万m³/km²。其中1级河道最大槽蓄容量占总量的33.5%~49.1%,对于整个河网的容蓄洪水能力及水资源调度能力影响更大。与现阶段不同,传统农业时代末期（20世纪30年代）珠三角河网的槽蓄容量与河网密度呈正相关,槽蓄容量的大小受河网密度的影响较为明显。2）20世纪30年代珠三角河网的形成与传统时期的农业开发有着密切的关系,当时的河网水系是自然发育与该时期围田业对其开发、围垦的共同结果,围田开发的兴修堤围、挑挖河道等活动对于河网的扩展及其最大槽蓄容量的增加具有客观上的促进作用。     

1823年(清道光三年)太湖以东地区大涝的环境因素

1823年(清道光三年)中国南岭以北普遍发生水灾,其中太湖以东地区受灾尤其严重。通过清代至民国的方志、档案等资料,对该年太湖以东地区大涝形成的环境因素进行重建和分析,认为此次大涝是雨带异常和吴淞江淤积共同作用下的产物。1823年2月中旬至11月中旬有3个降雨集中期,降雨总量较常年显著增加,春雨和秋雨持续时间较常年明显延长。2月份开始该区受雨带影响,3月中旬至6月上旬雨带长期滞留,与梅雨带重叠造成连续强降雨;8月上旬至中旬台风活动导致"伏旱"缺失;8月下旬至10月下旬南退雨带长期在本区滞留。同时,河流系统排涝功能严重萎缩,吴淞江感潮河段的井亭渡—曹家渡河段容积仅有正常情况的1/5左右。此次大涝是降雨带异常与河流排涝功能萎缩共同作用的结果。     

1766～1911年黄河中游汛期水情变化特征研究

根据1766～1911年万锦滩汛期涨水情况的历史文献记录,重建研究时段内黄河三门峡断面逐年汛期流量R(109m3/a)和汛期开始时间T(侯尺度),其平均水平分别为径流量R=51.06×109m3/a,汛期开始时间T平均情况为7月上旬(7月第2个侯),对应于梅雨结束平均日期。研究时段内,1840 s前流量平,汛期开始时间总体较稳定;1840～1850 s流量普遍偏丰,汛期到来偏晚;1860 s开始流量减少,汛期提前,此阶段持续约40 a左右,是近300 a中黄河中游产流微弱持续最长的1个时期。     

基于历史文献资料的17世纪以来东北亚台风信息挖掘

西北太平洋地区,尤其是东北亚地区,台风灾害多发,这些地区的台风的运动轨迹变化会对社会经济发展带来深刻的影响。台风活动跨海而行,因此将东北亚几个国家的历史台风信息结合起来,才能看出其全貌。中日两国,最早通过仪器观测描述的台风路径分别为1879年和1878年,历史时期的东北亚地区台风事件只能靠历史文献来推测。以在台风路径的推测上具有问题（台风影响范围评估、详细记录时间的利用、2次相近台风的辨别等）的4次台风事件为例,讨论17世纪以来东北亚台风路径的推测方法。通过对台风个案的讨论,指出将致灾记录和感应记录相结合的可行性;利用仪器观测时期台风记录验证历史文献记载的有效性。相当一部分日记资料在古风暴研究中仍处于未被发掘状态。历史上流传至今的公用日记和各名家的家记,拥有较长的写作时间和较为均质的写作内容,可提高跨国界古风暴研究的时空分辨率。     

清代黄河中游、沁河和永定河入汛时间与夏季风强度

利用清政府布设在黄河中游三门峡万锦滩、沁河下游木栾店以及永定河下游石景山、卢沟桥的志桩水位记录,以首次涨水超过0.64m作为汛期建立的标志,在候尺度下恢复了其汛期建立时间距平序列。黄河中游、沁河下游和永定河下游序列分别开始于1766年、1736年和1761年。研究时段内,黄河中游和沁河下游平均在7月6~10日入汛、永定河则在7月16~20日。永定河相对较为稳定,显示出其上游雨季开始时间基本维持在7月初,而黄河中游和沁河却波动较大,早晚相差达3个月;黄河中游与沁河入汛距平波动的同相位现象在19世纪中期之后比较明显。1870~1900年代黄河中游、沁河和永定河入汛普遍延迟1个候左右,对应于黄土高原夏温偏低的时期;1820~1860年代黄河中游、沁河入汛偏早,则对应了黄土高原夏温偏高。     

1766 年以来黄河中游与永定河汛期径流量的变化

利用清代志桩涨水尺寸和雨分寸记录、近现代器测水文与降雨数据等多种资料,重建/修正了永定河卢沟桥断面和黄河三门峡断面1766-2004 年的汛期径流量(m³/s),其在夏秋汛期的多年平均径流量分别为109.0 m³/s 和5121.1 m³/s。并依据多年径流量平均值±1 个标准差值得出了新的丰-枯水发生年表。小波分析显示两者具有较为明显的30~40 年周期,1920 年之后,永定河持续性的枯流使河流水量变化周期消失,黄河中游的高频周期则更加发育。两者在1780-1900 年存在20 年尺度上的变化同步性现象,而1840-1860 年代和1890-1910 年代两者出现了明显的反相位现象。从1766 年以来的情况分析,中国东部季风区进入20 世纪暖期之后,黄河中游与永定河卢沟桥以上流域的汛期降雨基本为反相关关系。