气候变化对黄河中游河龙区间径流量的影响分析

通过对黄河中游河龙区间的气候变化分析发现,河龙区间年平均气温和四季气温均呈现上升趋势;进入20世纪90年代后河龙区间年平均降水量呈明显减少趋势;春、冬季降水量呈微弱增加趋势,夏、秋季降水量呈明显减少趋势.同时计算分析了龙门站径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流量的影响程度.结果表明,年径流量随降水的增加而增加,随气温的升高而减少;径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更为显著;20世纪90年代后,气候变化对径流量的影响幅度为21%.     

艾比湖流域气候变化及对地表水资源的影响

利用艾比湖流域逐月气温、降水数据,结合流域地表径流和艾比湖湖泊面积数据,分析了1961—2010年流域气候要素变化趋势和突变特征,探讨了气候变化对流域地表水资源的影响。结果表明:(1)近50a来艾比湖流域气温、降水均呈波动上升趋势,气候由暖干型向暖湿型转变。冬季升温对流域气温增幅贡献率大,气温在1995年发生突变。冬季降水量增幅明显,夏季只有温泉站点降水量增幅显著,降水量在1984年发生突变;(2)流域年均气温与径流量呈正相关,年降水量与径流量的变化呈显著同步性;(3)流域年平均气温与艾比湖面积大小关系复杂;年平均降水量与湖泊面积的变化趋势趋于同步,1996—1999年这种同步性更明显;(4)气候变化直接影响冰川伸缩与雪线升降,冰川数量和规模均逐渐减小,用水矛盾日益尖锐,影响绿洲社会经济发展。     

土地覆被和气候变化对锡林河流域径流量的影响

土地覆被和气候变化是影响流域水资源宏观调控以及合理规划的两个主要因素,以锡林河流域为研究区,借助锡林浩特及周边4个国家气象站点,通过设定情景模式与SWAT模型相结合的方法分别对其进行了分析研究。通过极端土地利用法对研究区内土地利用/覆被设定不同情景模式,研究了土地利用/覆被变化对径流量的影响,另外采用最新的气候模式CMIP5的两种RCP排放情景RCP4.5和RCP8.5,预测了未来气温、降水、径流的变化情形。结果表明:土地变化对径流量的年际变化影响较弱,但对于汛期径流量影响显著;研究区径流量对气候表现敏感程度非常显著,未来最低、最高气温均表现出增温趋势且未来降水、径流变化趋势基本保持一致,呈增长趋势。     

1970-2016年气候变化对渭河源头清源河流域降水和地表径流的影响

[目的]探究1970—2016年渭河源头清源河气温、降水、径流变化特征及相互关系,为明确该区域气候变化对降水和径流的影响及模拟研究径流演变过程提供依据。[方法]在分析气候要素变化和径流等年际变化规律和相互关系的基础上,采用3种气温修正气候水文模型与流域基本水文模型相比较的方法研究气候变化对径流的影响。[结果]1994—1995年是清源河流域主要气象水文要素变化的分界线,1970—1994年,流域年平均气温、年降水量、径流量变化不大;1995年之后,气温持续升高,而降水、径流则出现了整体降低趋势,2010—2016年平均温度比1970—1974年升高0.9℃,升幅15.79%;年降水量、径流量分别减少13.48%,31.82%。3个气候水文模型MQPT_1-1,MQPT_2-1和MQPT_3-1对年降水—径流过程模拟精度均比一般水文模型高,尤其是气温扰动法修正模型MQPT_2-1平均模拟误差仅为3.03%,比不考虑气候变化的流域水文模型精度提高11.62%。[结论]渭河源头清源河小流域近50 a气温变化对径流影响非常明显,尤其是1995年之后;在径流模拟分析中必须考虑气温等主要气象因子的影响。     

气候变化对华北粮食主产区水资源的影响及适应对策

气候变化已成为目前全球最为重要的环境问题之一,气候变化将通过加速水文循环进而对区域水资源产生重要影响。采用统计分析和数学模拟方法,分析了气候变化对中国华北粮食主产区水资源的可能影响。结果表明:过去50年黄河中下游地区和海河流域河川径流呈现显著性减少趋势,淮河流域及黄河上游河川径流为非显著性变化;其中,1980年以来海河流域实测径流量较前期减少超过50%。未来30~50年华北粮食主产区气温将持续上升,降水的不确定性更大,总体呈现弱增加趋势。受气温升高和降水变化影响,未来几十年水资源总体以略微偏少为主,但存在区域性增多的可能;在RCPP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下,区域水资源较基准期(1961—1990)分别变化-1.3%、1.0%和-2.3%。在空间分布上,黄河中游水资源可能略有增多,但淮河和海河流域水资源很可能进一步减少,华北粮食主产区水资源供需矛盾可能会因气候变化而更为突出。加强节水型社会建设、水利工程建设以及充分利用非传统水源是该地区未来适应气候变化的核心工作。     

华南湿热山地小流域径流对气候变化和人类活动的响应——以宁江为例

基于1953—2013年宁江流域5个气象站日气温、降水量及控制站河口水文站月径流量数据与1986年、1995年、2005年、2013年宁江流域土地覆被分类数据,运用Mann-Kendall趋势分析、小波分析及累计量斜率变化比较法探讨了1953—2013年宁江流域气候变化与人类活动对径流变化影响。结果表明:(1)1953—2013年宁江流域温度发生显著上升,变化率为0.139℃/10a,降水变化波动较小,而径流量出现显著下降。(2)1990年前流域内径流量与气温、降水存在较为明显的27a周期规律,1990年以来受人类活动影响加大,径流量变化周期受到破坏,未能体现全域性;但在小尺度周期11a上仍与降水量保持同步,表明宁江流域径流量主要受降水影响。(3)随着经济发展以及水土保持工作的进行,到2013年林地面积占整个流域的73.8%,草地面积下降41.6%,耕地面积减少61.2%,土地利用变化较大区域发生在兴宁市北部。(4)与1953—1958年比,1959—2008年宁江流域径流量增加气候变化和人类活动贡献率分别为62.2%和37.8%,2009—2013年降水和人类活动对径流减少贡献率为45.8%和54.2%。     

近80年来北洛河流域径流变化特征及其归因分析

为了探究北洛河流域径流变化特征及其驱动因子,对流域治理规划和生态环境建设提供科学依据,基于北洛河流域1937—2018年径流数据,采用现代数理统计方法对径流特征进行了分析,并结合1952—2019年气象资料分析了气候变化对径流的影响。通过降水—径流双累积曲线法定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：北洛河流域1937—2018年年均径流量显著减少(p<0.01),在1970年、1994年发生突变,且存在54 a的主周期变化。1956—2019年北洛河流域降水变化趋势不显著(p>0.05),气温显著增加(p<0.01),气候变化对北洛河径流量起到减小作用。与1957—1970年相比,1971—1994,1995—2018年人类活动对于径流减少的贡献率分别高达92%和97%,人类活动是使北洛河径流量发生减少和突变的关键因子。     

嘉陵江上游径流变化及其影响因素归因分析

近年来,受气候变化与人类活动的双重影响,许多国内外河流的河川径流都受到强烈影响。以嘉陵江上游西汉水的礼县水文站控制流域为研究区,在对1960—2016年研究区年径流量进行突变点分析和趋势分析的基础上,使用8种基于Budyko假设的气候弹性系数法的水量平衡方程式进行流域径流变化归因分析。结果表明：(1)研究区潜在蒸散发呈显著增加趋势(p<0.01),径流量呈显著减小趋势(p<0.01),降水量呈不显著减少趋势(p>0.1),径流量的突变点发生在1994年,并以此为界,把研究时段划分为基准期和变化期;(2)8种基于Budyko假设的方法得出的气候变化对于径流减少的贡献率为40%～50%,人类活动贡献率为50%～60%,占主导作用。在气候变化中,8种方法得出的流域降水的敏感性系数为2～3,流域蒸散发的敏感性系数为-1～-3;(3)人类活动对于径流减少的主要作用形式是通过改变下垫面来表现的。由于植被保护措施实施,1990—2010年研究区域的林地面积增加68.42 km²,在所有土地类型中变化最大,表明人类活动对于下垫面的影响显著。     

基于SWAT模型的南渡江流域土地利用/覆被变化的径流响应

为了探究热带岛屿性流域土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)的水文效应,以海南岛典型热带岛屿性流域南渡江流域为研究区,构建本地化SWAT模型,模拟流域水文过程及其对LUCC的响应,揭示流域径流的变化规律,对比不同土地利用类型的水文过程及调蓄能力,探讨了典型热带岛屿性流域LUCC的径流效应。结果表明:SWAT模型在南渡江流域的适用性良好,径流模拟对植被蒸散发、产生径流的坡面状况、土壤状况和地下水过程较敏感。不同土地利用类型对流域的产流贡献顺序为耕地>其他林地>橡胶林地; 耕地产流能力最强,其他林地和橡胶林地具有一定的截流蓄水作用。综上所述,与1990年相比,2015年南渡江流域河流径流量减少,流域LUCC导致的地表径流减少是河流径流量减少的直接原因,而蒸散发加剧是地表径流减少的主要原因。     

黄河中游窟野河流域水沙关系变化特征及其成因分析

为探讨人类活动和气候变化对窟野河流域水沙情势的影响,基于1956—2019年窟野河流域降水量、径流量和输沙量等监测数据,运用累积距平法、双累积曲线等方法对窟野河流域水沙变化的特征及其成因进行了分析。结果表明:窟野河流域降水量随时间变化呈不明显减小趋势,而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势,流域水沙减少的因素不是气候变化引起的降水因素; 径流量和输沙量年际变化的转折年份为1979年和1997年; 同基准期A(1956—1979年)相比,B时期(1980—1997年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为14.25%,14.22%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为85.75%,85.78%,C时期(1998—2019年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为8.76%,6.65%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为91.24%,93.35%,降水变化和人类活动都是造成窟野河流域水沙减少的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是窟野河流域径流和输沙减少的主要因素,而气候变化引起的降水减少是次要因素。     

气候变化对开都河流域径流的影响研究

利用SWAT模型模拟开都河流域的径流变化,并采用1990—2009年的水文站点径流数据进行精度验证,然后设定气候变化情景,模拟不同气候条件下径流的响应特征。结果表明:模拟结果与实测径流较吻合,剔除异常年份（1994年、1995年）后,校准期（1990—2000年）效率系数为0.58,平均相对误差为-5.7%,线性拟合度为0.8;验证期（2000—2009年）的结果与校准期接近,均达到了模型的评价标准,说明SWAT模型在开都河流域的适用性较好。基于此,采用任意情景设置方法,设置了25种气候变化（气温和降水）组合情景,研究了该流域对气候变化的响应,结果表明,气候变化对径流量的影响较为显著,降水增加或气温降低均会导致径流量增加,流域未来年均径流变化的主要影响因素是降水,温度的影响相对较弱。     

渭河流域1850—2005年降水及蒸发量变化时空特征

为了探究渭河流域过去气候变化规律及其影响因素,基于CMIP5模式输出产品,采用双曲线插值方法获取渭河流域56个站点1850—2005年降水、蒸发及气温数据。采用最小二乘法、M-K突变检验、小波分析及ArcGIS空间插值方法分析了渭河流域气候要素的多尺度时空特征。结果表明:渭河流域近156 a来年均气温、降水为上升趋势,趋势率分别为0.028℃/10 a,0.09 mm/10 a,年蒸发量为减少趋势,趋势速率为-5.1mm/10 a,温度和降水季节变化与年变化基本趋于一致,蒸发量的减少主要发生在夏秋两季。渭河流域中游、下游与南部降水相对变率变化趋势基本一致,而上游与泾河及洛河支流降水相对变率趋势一致,相对变率在-2.8%～14.98%。整个流域温度、蒸发量相对变率为-2.3%～-3.47%及-2.35%～6.54%。各气候要素均存在5～20 a的短周期变化以及110 a长周期变化,气温及蒸发分别在1986年及1963年发生突变现象,降水无突变点出现。总体而言,渭河流域近156 a气候呈现暖湿化趋向,降水及蒸发存在明显的空间分异以及周期性规律。     

富春江流域径流量变化及其气候因子影响分析

为掌握富春江流域径流变化特征,从气候变化角度对水资源影响的研究做出了科学分析。利用该流域1969—2016年实测入库流量资料分析了流域径流的年、月际变化特征;同时结合流域内18个水文站的降雨资料及8个气象站点的气象要素资料等作为分析因子,利用相关分析方法分析了径流与降水、气温和蒸发等气候因子对径流的响应情况。结果表明:富春江流域的径流自20世纪60年代末至今均经历了两个丰—枯年的转换,目前进入第3个丰水年的阶段。年降水量的年际变化与径流一致,其多雨期与径流的偏丰期对应,少雨期与偏枯期对应。降水量是影响富春江流域径流量的最主要因子,气温因子仅在7—8月对流域径流的影响达到显著水平,年蒸发与年径流呈显著负相关,对径流的减少有一定影响。本研究结果可以为富春江流域的水资源优化开发和合理利用提供参考。     

基于相对湿润度指数的云南干旱气候变化特征

基于云南15个代表站1961-2010年气候资料,使用相对湿润度（M）指数和Morlet小波变换方法分析云南干旱气候的时空变化规律和特征.结果表明：雨季M指数主要反映降水对干旱的影响,干季M指数对气温、日照等共同引发的蒸散量变化有相应的响应.云南气候干湿年际波动大、年代际变化明显;雨季M指数主要表现为10～ 16a、6～8a和2～4a的周期性变化,干季M指数的变化周期以8a和4～6a为主;雨季M指数的地区性差别比干季大.云南的严重干旱均为上年雨季（或其末期）M指数偏小、随后的干季M指数典型偏低和当年雨季开始偏晚相叠加的结果.在全球变暖背景下,云南雨季有气候变干的趋势,干季大多区域呈干旱略加强趋势.近年云南多数区域M指数的主要变化周期相继进入谷值期,并与降水偏少同步出现,导致严重干旱发生频率加大.研究结果对云南干旱预测、评估及其风险管理和应用决策具有指导性和实用性.     

近15年来青海湖流域气温、降水变化对植被物候驱动分析

研究气候变化对植被物候的驱动分析,对于深入理解高寒植被适应全球气候变化具有重要意义。选取MCD12Q2植被物候数据,利用相关分析和GIS空间分析,对近15年来青海湖流域气温、降水变化与植被物候关系进行了研究。结果表明:近15年来青海湖流域植被返青期(start of growing season,SOS)、植被生长期长度(Length of growing season,LOS)、休眠期(Dormancy of growing season,DOS)与年均气温呈显著相关关系,其偏相关系数分别为-0.57～0.36,-0.89～0.81和-0.29～0.51; 与年均降水量偏相关系数分别为-0.58～0.38,-0.82～0.93和-0.23～0.23,表明流域植被SOS和LOS变化主要受年均气温和降水量共同影响,DOS变化主要受年均气温影响。青海湖流域植被SOS,LOS和DOS在空间上受气温、降水及其共同驱动的区域占比分别为33.7%,22.5%和36.67%,其受非气温—降水驱动的区域占比分别为66.3%,77.5%和63.33%; 沿海拔梯度方向上(海拔每上升100 m),年均气温上升1℃,植被SOS提前0.35 d,植被LOS延长0.15 d,植被DOS推迟0.25 d; 年均降水量增加1 mm,植被SOS推迟4 d,植被LOS缩短1.69 d; 植被DOS提前2.85 d。可见,近15年气温、降水变化对青海湖流域植被物候的驱动在空间上存在差异性,空间上植被物候主要受非气温—降水影响,海拔梯度上植被物候受气温和降水影响显著。     

天山北坡呼图壁河流域积雪水文过程对气候变化的响应

积雪是干旱区水资源的重要组成部分,气候变暖引起的降水形态和积雪消融的改变势必会对流域径流过程及其组分变化产生重要的影响。选取天山北坡呼图壁河流域作为干旱区积雪补给典型流域,利用站点气象数据及IPCC CMIP5气候情景数据,驱动改进雨雪划分方案、融雪径流计算模块的VIC模型,以观测径流和MODIS积雪面积数据进行模型多目标参数优化,定量解析呼图壁河流域径流组成、变化特征及对气候变化的响应机理。结果表明:(1)呼图壁河径流呈暖季集中的单峰型分布,融雪径流、降雨径流和冰川径流分别占径流总量的27.7%,66.1%,6.2%。1978—2010年呼图壁流域在气温、降水量显著增加,降雪量变化不大,降雪占降水比例显著下降的背景下,总径流和降雨径流显著增加,融雪径流微弱增加。(2) RCP4.5情景下,预估未来呼图壁河流域气温将显著升高,降水缓慢增加,而降雪明显减少;流域总径流将缓慢增加,其中降雨径流显著增加,而融雪径流将显著减少;径流年内分配亦将改变,将表现为春季径流和峰值流量的下降,枯水期流量增加,融雪径流峰值前移。(3)春季融雪径流的占比最高,其变化直接决定着总径流的丰枯变化;预估未来融雪径流显著减少将导致3—6月灌溉期总径流减少,在现有农业生产模式下将进一步加剧灌溉用水矛盾。     

基于CMIP5模式和SDSM的赣江流域未来气候变化情景预估

赣江流域未来气候变化预估,对于了解该流域未来水资源的变化、指导流域防洪抗旱和水资源的合理开发利用具有重要意义。为预估该流域未来气候变化,利用1961—2005年赣江流域6个气象站数据、NCEP再分析数据并选择了CMIP5中CanESM2模式下3种排放情景RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5,采用SDSM模型研究了赣江流域未来气候变化。结果表明:（1）赣江流域未来温度和降水总体均呈上升趋势。（2）在RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5这3种排放情景下赣江流域未来最高气温分别增加1.8,2.1,2.8℃;未来最低气温分别增加1,1.2,1.9℃;未来平均气温分别增加1.5,1.6,2.3℃;3种排放情景下未来温度空间分布都是南高北低,西高东低,并在南北方向呈带状和环状分布。（3）在未来3个时期（2020s,2050s,2080s）、3种排放情景下赣江流域气温呈上升趋势,且6月份增幅最大,2月份增幅最小。（4）在未来3个时期、3种排放情景下,赣江流域未来降水均呈增加的趋势;5—10月降水量均呈现下降趋势,1—4月、11—12月降水量呈现增加趋势;3种情景下的未来降水空间分布基本呈南低北高,在南北方向呈递增趋势。对赣江流域气候要素模拟与预估表明,赣江流域未来气候变化存在降水增加及极端天气事件发生的危险,分析结果可为赣江流域气候变化的水文响应及气候变化的适应性研究提供科学依据。     

赣江流域1966-2015年降水量多尺度时空变化特征分析

为研究全球气候变化影响下的赣江流域降水量时空分布特征,基于赣江流域及其周边的27个气象站1966-2015年逐日降水量数据,采用Mann-kendall、累积距平法及Morlet小波分析等方法研究了不同时间尺度降水量变化特征。结果表明:赣江流域年、汛期、夏季和秋季降水量呈不显著的增加趋势(p>0.05),而春季和冬季呈不显著的减少趋势(p>0.05);不同时间尺度降水量均具有明显的阶段性特征,且进入21世纪00年代后降水量多为枯水阶段;赣江流域降水量变化主周期多在8~10 a,20~22 a,26~30 a。赣江流域全年和春季降水量呈南少北多的分布格局,汛期和夏季降水量空间分布较均匀,无明显的空间差异,秋季降水量呈南北两端少、中部相对较多的分布格局,而冬季降水量呈由北向南递减的变化趋势。     

渭河流域气候变化与人类活动对径流的影响

以黄河最大的一级支流渭河为研究对象,根据渭河流域华县水文站1958--2011年径流资料,采用Mann—Kendall趋势检验、Pettitt非参数统计和双累积曲线法分析径流序列的变化趋势和突变点,同时采用水量平衡法定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：1）华县水文站径流量呈显著下降趋势（标准正态统计变量〈-2．23）,年均递减系数为0．86mm／a;2）径流量自1994年呈显著性减少趋势,据此将径流序列划分为2个阶段,即基准期1958--1994年和变化期1995—2011年;3）变化期较基准期在枯水年、平水年和丰水年径流量分别下降64．6％、41．3％和45．5％,枯水年流量下降趋势最为明显;4）华县站以上控制区内降雨变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为49．0％和51．0％,气候变化对渭河径流量的影响主要是由降水量的减少引起的。     

CMIP6模式对中国西南地区气温的模拟与预估

应用1961−2014年CN05.1月平均气温观测数据集，以及国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的19个全球气候模式数据，基于泰勒图、泰勒指数和年际变化技巧评分，系统评估了CMIP6模式对中国西南地区气温的气候态空间分布以及年际变化的模拟能力，并预估该地区未来气温在SSP1−2.6、SSP2−4.5、SSP3−7.0和SSP5−8.5情景下的变化特点。结果表明：（1）与其他季节相比，大多数CMIP6模式对研究区1961−2014年秋季气温气候态空间分布的模拟表现最好；CMIP6模式模拟四季和年平均气温年际变化的结果整体偏低。19个模式中对西南地区气温模拟较好的模式有ACCESS−CM2、CMCC−CM2−SR5和CMCC−ESM5。（2）3个较优模式的等权重集合，在模拟气温的气候态空间分布和年际变化方面优于19个模式的等权重集合。（3）与1961−2014年同期观测结果的多年平均气温相比，未来西南地区四季及年平均气温在4种情景下均呈升高趋势，四季和年平均气温升高0.94～3.48℃。4种气候情景下均表现为夏季升温最多（2.17～3.48℃），且夏季平均气温的年际波动幅度最小；冬季升温最少(0.94～2.24℃)，其年际波动幅度最大。（4）在21世纪初，4种情景间季节和年平均气温的升高趋势差异不大，随着时间的推移，到21世纪中期，高辐射强迫情景下气温的升高趋势逐渐高于低辐射强迫情景。（5）在4种情景下，21世纪初期（2015−2034年）、中期（2045−2064年）及末期（2081−2100年）的多年平均气温与历史（1961−2014年）观测气温的距平值均呈现西北大于东南、高纬度高海拔地区大于低纬度低海拔地区的空间分布特点。随着时间推移，在21世纪末期，同一地区高辐射强迫情景的气温距平值明显高于低辐射强迫情景。