1980-2015年黄河流域土地利用变化特征与驱动力

采用1980-2015年共6期黄河流域土地利用数据,对全流域土地利用类型的面积与时空变化进行分析,利用动态度指标进一步研究流域土地利用的变化率;基于行政分区,采用转移矩阵对全流域及流域内各省(自治区)1980-2000、2001-2015年2个时期土地利用的转移类型和数量进行分析,探究了影响土地利用的主要驱动因子。结果表明:黄河流域的土地利用在数量和结构上都存在显著特征,草地、旱地、林地一直是该流域的主要土地利用类型,1980-2015年,旱地、草地、水域、未利用土地的面积减少率分别为1.60%、1.23%、6.66%、1.84%,水田、林地、城乡土地的面积增加率为8.22%、2.53%、44.32%;在单一土地利用类型方面,城乡用地的变化率较大,其余相对较小;黄河流域内发生土地利用转变的区域主要集中在中部和东部,中下游省(自治区)转变明显;气候变化、人口增加和人类经济发展等都是黄河流域土地利用变化的主要驱动因子。     

资料短缺地区径流模拟研究

以柬埔寨洞里萨湖流域为对象,基于多源降水信息分析、水文模型构建及适应性分析、参数移植研究及检验等,探讨了资料短缺地区的径流模拟问题。结果表明:气候再分析资料集Ag MERRA在洞里萨湖地区的精度较高,VIC模型在该区域的适应性较好,可以用来进行水文模拟;水文模型参数与流域气候和下垫面因子的相关性较好,拟合优度R2都在0. 65以上,移植的可信度较高;在3个验证流域的实测径流过程对比分析表明,基于参数移植方案构建的水文模型能较好地模拟资料短缺地区的流域水文过程。     

中国不同气候区典型流域的水文变化特性

根据中国6个不同气候区典型流域水文站近55 a的水文观测资料,用Mann-Kendall秩次相关检验法和降水-径流关系法分别分析了各流域的降水量、径流深和气温的变化趋势以及不同历史阶段的降水-径流关系。结果表明,各典型流域的降水量和径流深年内分配不均,夏季多、冬季少,集中在6—9月份;各流域都检测出气温显著升高的趋势,多年平均温增为0.029℃/a;辽河和昕水河流域的年均径流深减少严重,南方湿润气候区石角站以上流域的降水量、径流深均表现出增加的趋势。6个典型流域的年降水和径流系列以1980年和2000年为分段点划分为3个阶段,辽河和昕水河流域的降水-径流拟合直线的斜率呈逐阶段下降趋势,且年变化显著;黄河源区的年降水-径流关系具有波动特点;湘江流域由于年际调水原因,年际径流深较为均衡。     

VIC模型在西北干旱半干旱地区的应用研究

以黑河莺落峡流域为例,分析了陆面模式VIC能量平衡模式与水量平衡模式在干旱、半干旱地区水文模拟的适用性.实例结果表明,在干旱、半干旱地区,能量平衡模式比水量平衡模式的模型模拟效果更好,对实际蒸发的计算精度更高.     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素，探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据，采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法，分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明:GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好，流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm，呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183~708 mm，空间差异显著，呈现从东南向西北方向递减的趋势，季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系，与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显，气温显著升高，NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。     

基于空间网格化的黄淮海流域降水插值研究

黄淮海流域地形复杂,气象要素空间分布不均匀,研究中需要对气象要素进行插值。以黄淮海流域为研究对象,按三级流域划分为59个三级区,通过空间网格化的反距离权重(IDW)插值方法,在0.1°×0.1°网格和0.2°×0.2°网格上对1951—2018年的降水数据进行分区插值,并且将通过0.1°×0.1°网格插值的数据与水资源公报的降水数据进行对比。结果发现:空间网格化插值的结果在时间尺度变化趋势上的拟合程度非常高,纳什系数(NSE)基本达到了0.8以上,相关系数基本达到了0.94以上,能精准、有效地反映出各分区年平均降水量在时间尺度上变化的趋势与程度;插值效果在黄河流域下游地区最差,与其狭长的流域地形有关;在降水量较少的地区,插值精度较低;随着网格密度增大,插值精度也会相应地有所提高,但提高程度不大,网格的密度增大4倍,插值精度上升了1%左右,黄淮海流域中黄河内流区的插值精度受网格密度变化影响最大。     

TIGGE多模式降水预报产品检验与集成研究

数值预报产品的检验与集成是使用和发展数值预报的重要环节。以TIGGE数据中心的NCEP、ECMWF、JMA和KMA等4种模式控制预报产品为基础资料,选取福建池潭水库流域为研究对象,从降水分级预报、降水量级和过程预报等方面对数值预报产品进行了综合评估,同时采用回归集成、TS集成和Nash系数集成等3种方法对多模式产品开展了降水集成预报,在此基础上,探讨了不同集成方法对最终降水预报效果的影响。结果表明,4种产品对无雨和小雨的预报效果均较好,在不同量级降水预报中,JMA模式更适合于25 mm以下量级的降水预报,而ECMWF对25 mm以上量级的降水预报效果较好。对于日降水量预报,NCEP模式的预报效果较差,而ECMWF模式的预报相对更准确。对于降水过程预报,KMA的预测性能则明显差于其他3个模型。集成预报对降低预报误差并提高降水过程预报有较好的效果,其中针对不同量级分类加权的TS集成方法预报效果最优,且提升了高量级降水预测效果。     

雅鲁藏布江流域近18年来植被变化及其对气候变化的响应

基于MODIS(moderate resolution image spectroradiometer) NDVI(normalized difference vegetation index)数据、DEM数据、1∶100万中国植被类型图,运用Mann-Kendall趋势及突变点检验法对2001—2018年雅鲁藏布江流域不同海拔梯度和植被类型的NDVI进行提取,分别在时间和空间尺度上分析其年际变化并探究流域NDVI变化与植被类型和气候因子的相关性。结果表明:全流域尺度、不同海拔梯度和不同植被类型近18年的NDVI年际变化均呈增长趋势且在2013年之后呈现明显的增长趋势。在空间尺度上,80%的流域近18年来NDVI呈增长趋势,植被状况得到较好的改善;流域NDVI在海拔小于等于3 500 m时主要受针叶林和阔叶林的影响,大于3 500 m且小于等于5 000 m主要受灌丛、草原及草甸的影响,大于5 000 m受高山植被和草甸影响较大;流域植被的NDVI受降水和气温的影响较大,其中温度的影响略强于降水;气候变化对流域植被的影响具有滞后效应,在该条件下流域植被的NDVI与气候因子的相关系数由大到小为草原、草甸、灌丛、高山植被、针叶林、其他植被、阔叶林。若一种植被类型受气温的影响大于降水,其对气温变化的响应也会更为敏感;反之,若该植被类型受降水的影响大于气温,则会对降水变化的响应更为敏感。     

黄河流域典型流域水文气象变化与径流过程模拟

典型流域水文气象分析及水文过程模拟是合理评价黄河流域水资源变化的重要基础。利用Mann-Kendall秩次相关检验法和均值差异T检验法分析了黄河流域7个典型流域的年降水量、年径流量和年均气温序列的变化特征,并采用VIC模型、新安江模型、WBM模型和GR4J模型模拟站点的径流过程。结果表明:各典型流域年均气温显著升高;年降水量变化趋势和突变情况均不明显;而年径流量呈显著下降趋势,且突变多发生在1980s。模型模拟结果表明4种水文模型在黄河流域应用效果较好。就Nash效率系数而言,VIC和新安江模型因为考虑产汇流过程较为详细,模拟径流过程与实测过程更贴近;就径流相对误差而言,WBM模型在水量模拟计算中表现较优,其结构简单,适用于流域水资源的模拟与评价。     

1956-2016年黄河流域河川径流演变规律

黄河流域水资源短缺问题突出,深入分析河川径流的演变规律对于流域水资源管理具有重要的指导意义。基于黄河干流上、中、下游不同位置的代表性水文站实测径流,利用Mann-Kendall非参数趋势检验方法分析了1956-2016年期间黄河流域年、月径流的历史演变规律。结果表明:1956-2016年,除源头区年径流变化不显著以外,黄河流域径流呈现出显著的下降趋势,达到了1%的显著性水平。从上游到下游,河川径流下降幅度越来越大,趋势越来越显著。1980-2000和2001-2016年的多年平均入海径流比1956-1979年分别减少了50. 07%和59. 67%。径流演变呈现出3阶段特征,20世纪50、60年代属于丰水期;随后在70至90年代径流持续下降;在2000年以后径流有所回升。除源头区以外,黄河流域的月径流总体呈现减少趋势;上游和中游地区的月径流占年径流的比例枯增丰减;下游地区月径流占年径流的比例在冬季、夏季增大,春季、秋季减小。