洞庭湖流域降水多尺度特征与趋势预测及空间分布规律

对降水的多尺度周期规律进行研究,可以深层次分析降水特征及演变趋势,能够为水资源系统决策提供依据。以洞庭湖流域为研究对象,以流域11个代表性雨量站1958-2009年降水资料为基础,采用小波分析法,研究了各站年降水多尺度周期特征以及演变趋势,进而分析了其空间分布规律。结果表明:小波分析法在水文、气象等非稳定信号序列的多尺度特征分析与趋势预测中独具优势;洞庭湖流域不同地区年降水多尺度周期特征具有较明显的空间分布规律,而不同地区年降水的演变趋势大致相同,整体将处于降水偏少状态。     

考虑水库影响的长江上游流域降水时空变化分析

研究全球气候变化和大型水库建设运行对长江流域内原有降水特征变化的影响。收集1961-2006年长江上游流域的降水资料加以整理,采用线性回归法、SPSS检验、M-K检验法等方法对长江上游流域降水的年际变化、突变分析、空间分布特征进行分析,并采用GIS软件绘制研究区降水量的空间等值线分布图。结果表明:金沙江流域和雅砻江流域平均降水呈不同幅度的上升趋势,岷江流域、嘉陵江流域、乌江流域及长江上游干流流域平均降水均呈不同幅度的下降趋势;流域降水突变时间分布比较分散;长江上游流域多年平均降水从西北至东南逐渐增加,以金沙江流域的伍道梁站及雅砻江流域的理塘站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐减少,以岷江流域的乐山站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐增加。     

近50a来黄河流域温度和降水基本特征和变化趋势分析

利用黄河流域87个代表气象站1961－2010年的逐日温度和降水观测资料,采用算术平均、线性倾向估计、滑动平均方法对流域年、季和年代际温度和降水特点和变化趋势进行分析。结果表明：流域多年平均温度为6.96℃,总体呈东高西低、南高北低的空间分布特征。年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.03℃/a;流域季节温度均呈明显增加趋势,冬季温度增加较为明显,夏季温度增加相对较低。流域多年平均降水为448mm,降水空间分布由东南向西北呈带状递减趋势。流域年平均降水呈不显著的增加趋势,线性倾向率为-0.97mm/a,流域季节降水增减变化趋势不明显,变化较为复杂。     

雅砻江流域降水时空变化特征分析

为研究雅砻江流域降水的季节和年变化趋势及周期的时空分布特征,利用1960—2018年雅砻江流域9个气象站点的年季平均降水量,采用Mann-Kendall(M-K)检验和小波分析对降水时间序列进行分析.结果表明:流域降水年、季空间分布不均匀,总体呈现出从西北向东南递增的趋势;1960—2018年流域年降水量呈增长趋势,春...     

1951-2017年长沙汛期降水气候特征分析

基于1951-2017年长沙地面气象观测资料,利用线性回归、累积距平和Morlet小波变换等分析近67年长沙汛期降水气候变化特征。结果表明:长沙汛期降水量和雨日均呈线性增多趋势,两者累积距平曲线均呈多峰多谷型分布,汛期降水量分别在1954年、1992年突变;长沙汛期降水量和雨日在多个时间尺度上均有明显周期振荡变化,15年、23年时间尺度上周期振荡特征基本吻合,因此推断汛期雨日多寡是导致汛期降水量丰亏主要原因之一。     

太子河流域降水及旱涝时空演变特征分析

为研究太子河流域降水及旱涝演变特征,依据太子河流域19个雨量站1956-2006年逐日降雨资料,采用数理统计结合GIS空间分析技术,引入了降水距平百分率Pa、标准化降水指数SPI、长周期旱涝急转指数LDFAI等指标进行分析。结果表明,太子河流域降水量呈现非显著下降趋势,线性倾向率为-12.96 mm/(10 a),并且具有明显的空间差异性;太子河流域旱涝演变过程大致经历了4个阶段,20世纪90年代以来为干旱期,干旱发生的频率较高,多尺度SPI的综合应用能够较好地反映太子河流域旱涝演替过程;太子河流域旱涝急转现象频繁,典型年份旱涝急转强度具有明显的空间差异性。总体来说,涝转旱事件发生频率大于旱转涝事件发生频率,而旱涝急转事件主要发生在太子河流域下游区域,需重点关注旱转涝事件带来的影响。     

小波分析在宜昌地区降水变化中的

区域降水量是重要的气候变量,研究其对气候变化的影响具有十分重要的意义。利用宜昌地区1960～2006年近50年的汛期和年降水作为观测资料,采用墨西哥帽函数（MHF）作为小波函数,分析了汛期降水和年降水的多时间尺度变化特征。结果表明,在较小时间尺度上,汛期降水与年降水在时域上的分布具有很大的相似性;在较大时间尺度上,年降水的演变略滞后汛期降水。并且推测宜昌地区在未来几年内降水将偏少,这为短期气候的预测提供了一定的参考。     

青海湟水流域降水过程的持续性特征与干旱发生趋势

以湟水流域6个气象站点1959-2016年逐月降水量资料为基础,采用距平分析法、Mann-Kendall检验对流域内降水变化特征进行分析,结合重标极差法分析流域未来降水的变化趋势,并用游程理论和马尔柯夫链分析了流域内干旱特征和未来干旱趋势。结果表明:研究区降水年际变化较为明显,过去58 a间全年及4个季节降水量呈增加趋势,其中冬季增加趋势最为显著;多年平均降水量在空间分布不均匀,流域中部地区降水量最大,下游地区降水量最小,Cv空间分布特征与多年平均降水量相似。通过Hurst指数可知,在1 a时间尺度上,流域年降水量表现为较强的持续性特征,在5 a和10 a时间尺度上呈现极强的持续性特征,未来不同时间段内年降水量与4季降水量可能有所增加。从统计结果来看,流域发生连枯水的概率大于连丰水,说明更易发生连枯水现象。根据加权马尔柯夫预测结果可知,2017年湟水流域为平水年。     

小波分析在宜昌地区降水变化中的应用

区域降水量是重要的气候变量,研究其对气候变化的影响具有十分重要的意义.利用宜昌地区1960-2006年近50年的汛期和年降水作为观测资料,采用墨西哥帽函数(MHF)作为小波函数,分析了汛期降水和年降水的多时间尺度变化特征.结果表明,在较小时间尺度上,汛期降水与年降水在时域上的分布具有很大的相似性;在较大时间尺度上,年降水的演变略滞后汛期降水.并且推测宜昌地区在未来几年内降水将偏少,这为短期气候的预测提供了一定的参考.     

江西省锦江流域降水变化特征研究

为研究江西省锦江流域的多年降水特征,以流域的9个雨量站1957-2013年逐日降水资料为基础,对锦江流域不同地区的降水序列分别采用线性趋势、5 a滑动平均、Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变检验法,累积距平,Morlet小波分析等分析方法进行研究。结果表明:①流域面上多年平均年降水量为1617.5 mm,空间分布为从上游到下游递减的特征,且每10 a以9.59 mm的趋势上升,其上升趋势主要受到中、下游的影响;20世纪90年代是锦江流域降水较多的年代,年降水量在统计年限内呈现出“偏少-偏多-偏少”的变化趋势。②季节降水量的空间分布与年降水量相同,各区域的降水量主要集中在春季,其次是夏季、冬季,秋季降水量最小;夏、秋、冬3个季节的降水量呈现上升趋势,春季降水呈现下降趋势,其中上游流域的春季、中游流域的春、夏两季的降水量的趋势变化均具有显著性,逐月降水量主要集中在4-6月,占年降水量的45.72%左右,6月降水量最大,而9-12月的降水量所占比例较小,各地区各月份所占降水百分比与流域面上相差不大。③在Pettitt检验中,各区域的春季、夏季、秋季的突变较为一致,分别为春季(1984年)、夏季(1991年)、秋季(1980年),其中中游流域的夏季突变还通过0.1显著性水平。年降水量及冬季降水量在不同区域的突变值较为分散;而从累积距平分析,年降水量其各区域较为明显的同一突变点为1991年,冬季降水为1986年。④锦江流域不同地区的年降水量主周期较为明显,均为31 a;次周期在13 a左右,但不明显。     

青海湟水流域气温与降水时空变化特征

为了分析青海湟水流域气温与降水的时空变化特征,选取流域13个气象站点1959―2006年逐日降水与气温资料,用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法研究了气温与降水时空变化特征。结果表明,流域多年平均年降水量在年内分配极不均匀,降水量在春季和冬季有增加趋势,夏季和秋季有减少趋势;降水量以2.13 mm/10 a的速率减少。流域多年平均气温和月平均气温均呈升高趋势,年平均气温以0.348℃/10 a的速率升高。降水和气温空间分布极不均匀,流域西北和东南地区降水量较少,中部地区降水量较多;流域多年平均气温自西北地区到东南地区逐渐升高。年降水系列的突变点在2001年,第一主周期为3 a,第二、第三主周期分别为8 a和15 a;年平均气温系列无突变点,第一主周期为25 a,第二、第三、第四主周期分别为8 a、15 a和3 a。     

沈阳市降水变化特征初步分析

根据沈阳市1959-2006年的降水资料,进行统计计算和频率分析,探讨了该地区降水时空分布特征及其枯丰变化趋势,总结了沈阳市多年平均降水的变化规律.结果表明:沈阳市多年平均降水量为606.6 mm,其变差系数为0.2,且多年平均降水具有缓慢下降的趋势;降水量年际、年内变化较大,且分配不均匀,汛期降水量(6-9月)大约占全年降水量的60%～9O%,最大一日降水多发生在7、8月份;沈阳市多年平均降水量在空间上分布不均匀,南部地区大于北部地区,具有由南向北逐步减少的趋势.     

基于集合卡尔曼滤波法的清江流域多源融合降水分析

高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。针对流域尺度内现有融合降水数据空间分辨率低的问题，通过集合卡尔曼滤波（EnKF）融合算法对清江流域33个地面站点和TRMM及CMORPH两种卫星产品的降水数据在日尺度上进行融合，得到了0.05°×0.05°的清江流域融合降水数据MSAP。利用留一交叉验证的方式对卫星降水、地面插值和MSAP融合降水数据进行定量分析，证明EnKF融合算法能从相关性系数R、平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE 3个方面改善清江流域降水的精度，并且融合算法改善了卫星数据和地面数据在流域边界部分区域精度低的缺点，展现了EnKF融合算法在降水数据融合中的应用潜力。进一步地，将MSAP与CMFD、ERA5和MSWEP等3种主流再分析数据进行对比，并对1998年汛期清江流域与长江干流四次洪峰遭遇中最大的两次遭遇所对应的场次强降水进行了空间分析。结果表明，在时间尺度上，MSAP数据具有最高的R和最小的MAE及RMSE；在误差的空间分布上，MSAP数据在各站点精度评价指标的空间差异最小，四种再分析数据精度由高到低排序为MSAP&...     

近50年来淮河蚌埠以上流域降水时空变化特征分析

利用1956-2010年淮河蚌埠以上流域内112个雨量站的逐日降水资料,采用Mann-Kendall趋势分析和小波分析方法分析了蚌埠以上流域三级水资源分区近50 a降水的时空分布特征。结果表明:(1)蚌埠以上多年平均降雨存在北部低,南部高的空间分布不均匀性,4个分区中除王蚌区间南岸降雨有递增趋势外其他均为递减趋势,整个蚌埠以上降雨有递增趋势。(2)从时间上看,MK检验显示王家坝以上北岸降雨有显著递减趋势,王蚌区间南岸降雨有较显著递增趋势,Mann-Kendall趋势检验UF曲线显示王蚌区间南岸变化趋势在整个研究时间段不显著,2003年突变降雨对统计结果影响较大。(3)蚌埠以上研究区域及分区降雨有不同的周期,但有共同的6 a左右的振荡周期。整个研究区域降雨变化特征受分区影响。     

基于HSPF模型的东江流域降水对非点源污染的影响分析

【目的】全面了解东江流域非点源污染负荷迁移特征及规律,更好地促进东江流域水环境治理和维持生态系统可持续。【方法】采用HSPF模型模拟了东江流域BOD、TN和TP非点源污染负荷的时空分布特征,分析了2007—2009年各非点源污染负荷与降水之间的关系。【结果】模型校准期和验证期间,水文过程月径流量和泥沙迁移过程年输沙量以及BOD、TN、TP污染负荷的率定误差Re均在15%以内,R2和Ens均在0.9左右;东江流域BOD、TN和TP非点源污染负荷主要集中在汛期(4—9月),分别占全年的86.7%、79.3%和85.5%,其中6月达到最高值,而枯水期(10月—翌年3月)则产生量较少,仅占全年的13.3%、20.7%和14.5%,其中1月出现最低值。【结论】HSPF模型可较好地应用于东江流域非点源污染负荷模拟;流域内的BOD、TN和TP非点源污染负荷的形成和分布受降雨影响较大,除TN外,BOD和TP污染负荷空间分布与降水的空间分布基本吻合。     

1950~2005年北京市降水特征初步分析

通过对北京市16个雨量站1950~2005年降水资料的统计计算和频率分析,探讨了北京市降水的时空分布特征及其变化趋势,结果表明:北京市多年平均年降水量为585.8 mm,多年平均降水量变差系数为0.248;降水量年际年内变化极不均匀,汛期(6~9月)的降水量占年降水量的80%左右;平原区多年平均年降水量大于山区,降水分布呈西北低、东南高的特征;预计可能在2008年之后年降水将进入一个相对较丰的时期。     

基于多元统计分析的尼洋河水质评价

为研究尼洋河流域水体污染特征,基于2018年汛期(7-9月)和枯水期(1-3月)水体的监测数据,采用主成分分析和相关性分析法对尼洋河汛期与枯水期水体指标污染特征进行了综合评价。结果表明,2018年尼洋河水体主要以有机污染为主,同时存在水体富营养化污染的风险。总体上,研究区汛期水体水质优于枯水期,汛期和枯水期提取的主成分及各监测断面的综合得分排序存在差异,说明汛期降雨及支流对尼洋河干流水质产生一定的影响,且水体指标浓度值在空间上的分布与流域内农业面源污染源的分布有着密切的关系。尼洋河水体质量在时空分布上总体呈现为下游水体水质最优,中游水体污染严重,上游水体水质优于中游劣于下游。     

雅砻江流域1961-2018年极端气候时空演变研究

近年来我国极端气候事件频发，研究极端气候的变化规律，能够预防自然灾害对人类生活造成的伤害以及水资源分布的失衡。雅砻江拥有我国重要的水电能源，基于雅砻江流域1961-2018年日降雨、日气温数据计算得到26个极端气候指数，利用线性拟合、Sen’s斜率估计、Mann-Kendall突变检验以及Pettitt检验法分析极端气候指数的趋势和突变；使用反距离权重空间插值法（IDW）进行空间插值，分析极端气候指数的空间分布特征。结果表明：雅砻江流域极端高温、低温以及平均温差指数在空间上都是南高北低；流域北部气温偏寒，结冰和霜冻日数偏长，而南部气温偏暖，夏天日数和生长期长度偏长。极端降水指数除持续干期，其他指数在空间上也是南高北低，且在东南部达到最大值。在全球气候变暖的趋势下最高和最低气温极值温度上升，高温增长速率小于低温增长速率，从而温差逐渐缩小；结冰和霜冻日数减少，夏天日数、生长期长度和暖日持续日数增加，使得流域冬季变短夏季变长，适合动植物生长的温度持续时间增长。极端降水指数除了持续干期，其余指数均呈现上升趋势，年降水量增加幅度最大，强降水量增加幅度次之。说明1961-2018年雅砻江流域极端气...     

湖南省资水流域极端降水量时空变异特征及重现期极端降水量的推算北大核心CSCD

【目的】为了解湖南省资水流域各国家气象站1960-2016年年最大日降水量、年最大过程降水量的时空变异特征。【方法】利用经验正交函数(EOF)分解、空间自相关分析、线性倾向估计法、Mann-Kendall检验、复Morlet小波变换等方法,并基于数理统计方法推算了一定重现期各站点极端降水量值。【结果】①资水流域极端降水量空间上存在"北多南少、西多东少"的特征,地处迎风坡的站点极端降水量值较大,盆地、背风坡处的站点极端降水量较小,极端降水量EOF分解特征向量主要存在3种典型模态,南-北型、西北-东南型和全局型;20世纪80年代后年最大日降水量空间上存在一定的集聚倾向,尤其是2000年后集聚趋势十分显著,表现为明显的两极分化特征,年最大过程降水量则表现出一定的空间负相关性;②流域平均极端降水量呈增加趋势,年最大日降水量气候增长率为2.8 mm/10 a,20世纪80年代后期-20世纪90年代初期是极端降水量突变阶段,空间自相关性和变化趋势均存在显著变化;上游地区极端降水量存在准周期变化规律,准周期为10 a左右;③50 a以上重现期极端降水量分布与极端降水量EOF分解特征向量分布形态高度一致;极端降水量大的站点,其极端降水量随重现期显著增加,极端降水量小的站点,其极端降水量随重现期增加变化不明显。【结论】近年来频发的厄尔尼诺现象与资水流域极端降水量时空变异特征关系密切,其中的具体关联有待进一步研究。     

湖南省资水流域极端降水量时空变异特征及重现期极端降水量的推算

【目的】为了解湖南省资水流域各国家气象站1960—2016年年最大日降水量、年最大过程降水量的时空变异特征。【方法】利用经验正交函数(EOF)分解、空间自相关分析、线性倾向估计法、Mann-Kendall检验、复Morlet小波变换等方法,并基于数理统计方法推算了一定重现期各站点极端降水量值。【结果】①资水流域极端降水量空间上存在"北多南少、西多东少"的特征,地处迎风坡的站点极端降水量值较大,盆地、背风坡处的站点极端降水量较小,极端降水量EOF分解特征向量主要存在3种典型模态,南—北型、西北—东南型和全局型;20世纪80年代后年最大日降水量空间上存在一定的集聚倾向,尤其是2000年后集聚趋势十分显著,表现为明显的两极分化特征,年最大过程降水量则表现出一定的空间负相关性;②流域平均极端降水量呈增加趋势,年最大日降水量气候增长率为2.8 mm/10 a,20世纪80年代后期—20世纪90年代初期是极端降水量突变阶段,空间自相关性和变化趋势均存在显著变化;上游地区极端降水量存在准周期变化规律,准周期为10 a左右;③50 a以上重现期极端降水量分布与极端降水量EOF分解特征向量分布形态高度一致;极端降水量大的站点,其极端降水量随重现期显著增加,极端降水量小的站点,其极端降水量随重现期增加变化不明显。【结论】近年来频发的厄尔尼诺现象与资水流域极端降水量时空变异特征关系密切,其中的具体关联有待进一步研究。