2002-2015年西北地区陆地水储量时空变化特征

在干旱—半干旱地区,陆地水是经济社会发展的重要水源。本文利用高斯平滑滤波处理的2002—2015年逐月GRACE卫星时变重力场数据,反演了西北地区陆地水储量变化。结果表明：在时间上,西北地区陆地水储量总体呈现下降趋势,每月减少0.014 cm,相当于每年减少53.5亿m³。在空间上,2002—2015年间陆地水储量减少区域约为224万km²,增加区域约为106万km²。各地区陆地水储量呈现明显的季节变化,7月达到年内最大值,陆地水储量处于盈余状态;冬、春季节为年内的低值区,陆地水储量处于亏损状态;陆地水储量的变化与降雨季节变化一致,表明西北地区降水是最重要的陆地水来源。     

利用GRACE模型反演长江流域陆地水储量的变化

长江流域是我国重要的经济区域,分析其陆地水储量变化对研究气候变化及安排农业生产、防治旱涝灾害等具有重要的意义。利用同济大学最新解算的GRACE时变重力场模型Tongji-Grace2018,采用去相关滤波P4M6和300 km扇形滤波进行预处理,来反演长江流域2003年1月至2016年8月的陆地水储量变化(TWSC, terrestrial water storage change)并分析其时空分布特性,同时将其反演结果与CSR RL06模型的反演结果进行了对比。研究结果表明:(1)长江流域陆地水储量变化呈上升的趋势且季节性特征明显;Tongji-Grace2018模型反演的时段内长期趋势变化速率为0.58 cm/a,周年振幅为4.23 cm;CSR RL06模型反演得到的长期趋势变化速率为0.63 cm/a,周年振幅为4.04 cm。由此可见,Tongji-Grace2018模型反演的质量变化信号更明显。(2)在空间分布上,两种模型反演的长江流域水储量变化均表现出了中游和下游大、上游小的特征。(3)从季节角度分析可知,水储量夏季盈余,春冬季亏损,秋季变化基本平衡。此外,流域内的各省中,湖南和江西两省的水储量变化的周年振幅和趋势最大,分别约为6 cm/a和1 cm/a。研究成果对合理调配水资源具有重要的意义。     

2015年黄河流域陆地水储量变化

为研究2005—2015年黄河流域陆地水储量变化,基于GRACE RL05重力数据及全球陆面同化系统模型GLDAS进行陆地水储量反演,通过排除煤炭开采引起的区域质量变化提高反演精度,并分析降水、地下水变化对陆地水储量变化的影响。初步结果表明：在时间上,由GRACE卫星数据反演的黄河流域在2005—2015年陆地水储量变化趋势为-5.20 mm/a,2005—2006年的变化趋势达到-0.91 mm/月,各年内仅7—9月份呈现盈余状态;在[JP2]空间上,流域西部呈现为盈余状态,流域东部呈现为亏损状态;煤炭开采量转换的等效水高变化趋势为-1.95 mm/a,[JP]扣除该水高趋势得到更精确的陆地水储量变化趋势为-3.25 mm/a,其对传统陆地水储量反演结果精度的影响不可忽略;此外,降水与地下水变化分别是导致上、下游区域陆地水储量变化的重要因素。本研究综合考虑煤炭开采量影响,有助于提高传统陆地水储量反演方法精度。     

2002—2021年中国陆地水储量及其组分变化分析

为深入探讨中国2002年4月至2021年3月陆地水储量(TWS)及其组分的变化情况,采用基于分解-集成思想的VMD-LSTM组合预测模型插补GRACE重力卫星和其后续卫星GRACE-FO间断期的数据,利用Theil-Sen斜率分析法和Mann-Kendall趋势检验法研究中国九大流域TWS及其组分的时空演变规律,并基于随机森林法初步分析TWS各组分对TWS的相对贡献率。结果表明:VMD-LSTM模型能够有效插补中国GRACE序列间断期数据,绝大多数区域的纳什效率系数大于 0.6、相关系数大于0.9、均方根误差小于2cm,插补精度显著提高;TWS变化和地下水储量变化趋势具有较好的空间一致性,除东南诸河片、珠江流域片和长江流域片外,其他流域TWS均呈下降趋势,这主要由地下水亏损导致;西部干旱半干旱地区和华北地区TWS主要受地下水储量的影响,相较于干旱半干旱地区,湿润半湿润地区的TWS受冠层水储量和土壤水储量的影响较大。     

2005—2015年黄河流域陆地水储量变化

为研究2005—2015年黄河流域陆地水储量变化,基于GRACE RL05重力数据及全球陆面同化系统模型GL-DAS进行陆地水储量反演,通过排除煤炭开采引起的区域质量变化提高反演精度,并分析降水、地下水变化对陆地水储量变化的影响.初步结果表明:在时间上,由GRACE卫星数据反演的黄河流域在2005—2015年陆地水储量...     

黄淮海地区 2003- 2014 年 GRACE 水储量时空变化

利用2003-2014年GRACE时变重力场数据反演黄淮海地区水储量变化,并与同期降水数据比较,分析其年际与年内变化特征,结果表明:时间上,2003-2014年黄淮海地区水储量呈现下降趋势,下降速率约0.42mm/月,其子流域海河和淮河流域下降速率分别为0.52mm/月和0.28mm/月;年内仅2月、9月和12月水储量盈余,9月水储量最大,为9.86mm,6月水储量达到最大盈亏量,约56.65mm;空间上,水储量变化整体上由南往北递减,海河流域水储量较淮河流域亏损严重,但随季节变化水储量亏损状态由南向北得到缓解,到冬季水储量呈现盈余;水储量空间变化主要受降雨影响,同时还受区域农业布局和作物灌溉影响。GRACE数据可为黄淮海地区水储量变化研究带来便利,为区域水资源的科学管理和规划提供依据。     

基于GRACE数据监测黄河流域陆地水储量变化

利用2003—2015年的GRACE重力卫星数据,结合降水量与蒸发量数据,研究黄河流域水储量的时空变化情况,分析其变化趋势与影响因素,并将GRACE数据与GLDAS水文模型的反演结果进行比较,验证GRACE反演结果的准确性。结果表明:研究时段内,黄河流域水储量呈下降趋势,水储量呈现季节性变化,夏秋季水储量较丰,春冬季较少,空间上由西向东递减;相比蒸发量,水储量与降水量相关性更好。     

大凌河流域降水量时空分布规律研究

为了更好地研究水文过程和水资源受气候变化的影响,有必要掌握流域尺度降水变化规律.文章以大凌河流域为例,利用Mann-Kendall法非参数检验11个气象站点1963-2020年间的实测降雨资料,并结合GIS空间分析技术揭示了大凌河流域降水分布特征及其强弱时间周期.研究表明:大凌河流域多年平均降水量为500.1mm,降水...     

赣江上游平江流域近30年不同量级降雨日数时空分布特征

以赣江上游平江流域为研究对象,基于9个雨量站点1989-2018年逐小时降水数据,运用Mann-Kendall趋势检验法和反距离权重插值法对不同量级降雨日数在年、季、月尺度上进行分析.结果表明:(1)近30年来,平江流域小、中、大、暴雨日占总降雨日数的比率分别为67.71％、19.90％、9.17％、3.22％,降雨日...     

1980 年以来黄河内蒙古段十大孔兑流域 土地利用变化时空特征

研究黄河内蒙古段十大孔兑(以下简称十大孔兑)流域土地利用变化,对于区域生态环境建设和水土保持效果评价有重要意义。根据1980年、1998年、2010年3期遥感影像解译的土地利用数据,采用土地利用动态变化和土地利用转移矩阵,系统分析了十大孔兑流域1980年以来的土地利用变化时空特征。结果表明:研究区以耕地、草地和未利用地为主要土地利用类型,1980年以来草地面积逐渐增加,未利用地面积逐渐减少,1998年-2010年较1980年-1998年的土地利用变化幅度和变化速度提高。1980年-1998年和1998年-2010年,土地利用转移方向主要是未利用地向低、中覆盖草地转化,低覆盖草地向中、高覆盖草地转化,中覆盖草地向高覆盖草地转化,该转化主要分布在流域的上中游,以流域东部和西部最明显。1980年-1998年间低覆盖草地向中、高覆盖草地转化比例较高,1998年-2010年间未利用地向低、中覆盖草地转化比例较高。分析认为,1980年以来十大孔兑流域城镇化水平提高,林草水保措施力度增强、成效显著,区域生态环境改善,特别是国家实施"退耕还林(草)"生态修复政策后,生态环境改善效果更为突出。     

GRACE 重力卫星探究我国华北地区陆地水储量变化

利用 GRACE( gravity recovery and climate experiment) 卫星 2003- 2013 年资料分析了华北地区陆地水储量变化, 并与同时间段的 CPC( climate prediction center) 、GLDAS( global land data assimilation system) 水文模型进行比较, GRACE 与 CPC 和 GLDAS 的相关系数分别为 0.679、0.817, GRACE 与 GLDAS 相关性更强。得出结论: 2003- 2013 年华北地区陆地水减少, 变化率为- 1. 8 km3 / a, 扣除地表水后, 地下水变化率为- 1. 3 km3 / a。其中, 2003- 2004 年地下水有所增加, 2005- 2013 年下降, 2010 年以后下降趋势变缓。GRACE 反演与水文模型模拟结 果显示, 2006、2009 年的等效水柱高( equivalent water heig ht , EWH) 均明显小于长期平均值, 并且 GRACE 最值对应月份异常, 对比国家统计局数据分析结果, 这两年水资源总量、地表水资源量、地下水资源量处于低谷区, 这与同年发生的自然灾害相对应。     

基于 GRACE 的柴达木盆地水储量变化

水储量是反映区域水资源变化和水量平衡的重要指标,重力反演与气候实验(GRACE)卫星数据为大尺度的水储量变化评估提供了数据支撑。应用2003-2015年的GRACE RL05时变重力场数据并结合地面实测资料,研究柴达木盆地的水储量时空变化特征及其归因。结果表明:13年间柴达木盆地水储量变化呈上升趋势,月平均上升速度约0.26mm;多年平均水储量变化幅度由南向北增量递减,变化幅度8.29~69.38mm;研究区水储量增加与降水量增多的趋势一致。基于GRACE时变重力场反演水储量的方法,为西北资料稀缺地区的水储量变化评估提供了重要支撑。     

近10年来我国水资源承载力研究综述

阐释水资源承载力的概念,分析水资源承载力的研究历程。对流域、地区和城市的研究,从局部领域到生态、经济系统,继而整个社会、经济、环境等复杂系统。总结了我国水资源承载力的研究方法,从简单、直观的常规趋势法,发展到目前的定性与定量相结合的,能对整个社会、经济、人口、环境进行系统分析的多目标决策法。探讨了水资源承载力的未来研究趋势,认为它将更多地结合现代化的技术手段和方法,结合特殊区域进行多学科的交叉研究,并向着广域和局部的两极化发展。     

中国水资源-能源-粮食纽带系统效率时空分异特征

采用SBM-DEA模型、网络DEA模型及双变量空间自相关方法对1997—2017年中国30个省级行政区的水资源-能源-粮食纽带系统(WEF系统)效率进行测度,并分析了其时空演化特征。结果表明:研究时段内,中国水资源、能源、粮食3个子系统的效率值呈现逐年上升趋势,水资源子系统、粮食子系统的效率值提升趋势明显,能源子系统效率值提升速度较为缓慢,空间分布上东部地区各子系统的效率值明显高于中部和西部地区;水资源子系统、能源子系统、粮食子系统效率值之间的空间相互作用存在一定差异,但协同作用的地区分布范围较为一致;中国WEF系统效率值呈波动上升趋势,而区域分布上,东部地区、东北地区、中部地区、西部地区的效率平均值呈依次下降的趋势,高效率区主要分布在东部沿海与黄河流域中下游地区,而西部地区则是低效率聚集区。     

淮河流域陆地水储量与干旱指标分析

基于GRACE卫星数据、MODIS数据和降水数据分析了2003—2016年淮河流域陆地水储量、植被指数和降水的多年时空变化,并探究标准化陆地水储量指数(SWSI)、标准化降水指数(SPI)与条件植被指数(VCI)对流域干旱的指示性。结果表明:淮河流域陆地水储量呈显著下降趋势,降水量微弱下降,植被覆盖率显著上升;SPI与VCI相关性较高,与SWSI变化较为一致;SWSI与SPI指示的不同等级干旱月份数量基本相当,明显小于VCI;SPI对淮河流域历史干旱存在漏报,VCI指示的干旱等级略偏高;SWSI整体表现较为良好,能够有效监测淮河流域旱情。     

长江经济带水环境承载力时空变化特征

聚焦自然本底和人类活动的双重影响,从水资源、生态环境和经济社会3个子系统出发构建水环境承载力评价指标体系,进而建立一种基于可变集方法的水环境承载力指数模型,探讨长江经济带水环境承载力的时空变化特征。结果表明：2009—2018年,长江经济带水环境承载力呈现逐年提升的基本发展态势,承载力指数由4.20增至6.08;上、中、下游区域的水环境承载力日趋均衡。3个子系统承载力则具有空间分异特征：上游区域的生态环境子系统相对较弱,但差距逐年缩小;中游区域的水资源子系统恶化趋势明显;下游区域的经济社会子系统常年显著占优,而水资源子系统则严重滞后。2018年,长江经济带的水环境承载力具有明显的空间分布规律,除浙江外,表现为上游优于中游、中游优于下游,但总体上呈现经济社会子系统绝对占优、生态环境子系统一般、水资源子系统相对滞后的基本特征。水资源子系统是当前长江经济带水环境承载力提升过程中需要重点关注的主要矛盾点之一。     

浙江省水安全状态及其时空变化特征研究

结合水安全内涵及浙江省水情,运用熵值法构建了水资源、水经济、水生态、水环境、水工程五维一体的综合评价指标体系,并基于2008～2016年浙江省设区市面板数据,对浙江省水安全状态及其时空特征进行了实证研究。结果显示:①从时间层面看,研究期内浙江省水安全状态呈现出3个阶段的特征,即稳健增长期(2008～2010年)、紊乱波动期(2010～2013年)和高速增长期(2013～2016年);②从空间层面看,浙江省水安全状态空间异质性显著,并呈现出"东北强,西南弱"的特征,与省域经济社会发展格局相契合;③从动态变化层面看,浙江省水安全状态的区域差距逐渐缩小,其优化速度呈现出"东北慢,东南快"的格局。在上述研究结果的基础上,提出了相关的对策建议,以期改善浙江省的水安全状态,促进省域水安全系统均衡、充分的发展。     

近50年辽宁省极端气候事件的趋势变化及空间特征

为明确辽宁省近50年极端气候事件的趋势变化特征以及时空分布情况,本文以辽宁省1964—2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温以及降水数据为基础,选取省域范围内的23个气象站点,依据世界气象组织(WMO)确定的"气候变化检测和指标",选取适用于研究区的8个极端气温指数和4个降水指数,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法及反距离加权插值法,分析近50年来辽宁省极端气温和降水事件的时空演变特征。结果表明:时间尺度上,表征极端高温事件的极端最高温、夏日日数、暖昼、暖夜日数逐渐增多且在未来一段时间具有持续上升趋势;极端低温事件指数如霜冻日数、冷昼数、冷夜数均表现为下降趋势变化;极端降水指数除普通日降水强度较为平稳外均呈上升趋势,辽宁省极端降水事件增加。空间尺度上,极端最高温、最低温、霜冻日数、夏日日数呈由北向南递减的规律,冷夜、冷昼、暖夜、暖昼数呈不规律分布。与降水量相关的极端降水指数呈南高北低,东高西低的格局。