基于小波分析的开都河径流变化周期研究

基于开都河1956—2010年径流量资料,采用小波分析法对开都河径流变化特征进行研究,讨论开都河年径流在不同时间尺度下的小波变换时频分布特征及其丰、枯交替变化的周期规律。研究结果表明,开都河年径流变化具有同步性,现正处于偏丰期;年内径流分配主要集中于6—8月,各站点最大月径流量均出现在7月。55 a来开都河流域大山口站年径流量呈现递增趋势,变化率为1.382 m³/s,、焉耆站年径流量呈现下降趋势,变化率为-0.113 m³/s。开都河大山口和焉耆两站20~30 a左右时间尺度的周期震荡最显著,其次,11~17 a左右时间尺度的周期震荡也较为显著;开都河流域径流量变化的主周期为27 a,次周期为16 a。     

宁夏地区气候暖干化与旱涝灾害趋势的关系

依据宁夏地区11个气象站点1961—2012年实测气象数据,利用趋势线法、Z指数法、Mann—Kendall突变检验法及马尔科夫模型对宁夏地区气候变化特征和旱涝趋势进行了分析和预测。结果表明:(1)近52a来宁夏地区气候经历了冷湿—暖湿—暖干的转变,气温呈显著波动上升趋势(0.36℃/10a),远高于西部平均变暖率(0.2℃/10a);降水呈波动下降趋势,下降速率为9.94mm/10a。(2)旱涝灾害发生频次与气温变化具有一定的同步性。20世纪60—80年代中期气温变化不明显,旱涝趋势稳定;80年代中期到2006年气温大幅上升,旱涝灾害同步增加;2006—2012年增温趋势有所减缓,旱涝灾害相应减少。(3)运用马尔可夫模型对未来5a的旱涝状态进行了预测,结果表明,2013—2017年该地区降水处于"正常"的概率较大。在气候暖干化的大背景下,未来宁夏地区旱涝灾害发生频率有可能进一步增加。     

基于小波分析1956-2010年焉耆盆地清水河径流量季节变化规律

基于焉耆盆地清水河1956-2010年径流量实测资料,采用小波分析法,分析了清水河平均径流量季节变化规律.研究结果表明:清水河春季、夏季、秋季、冬季平均径流量分别为4.38,24.98,11.98,5.11 m3/s.清水河四季平均径流量变化趋势有较大的差别;清水河四季平均径流量的年际变化过程中存在着多重时间尺度上的复杂嵌套结构,在不同的尺度周期中,表现出不同的丰、枯振荡规律,总体表现为由小尺度无明显规律的剧烈振荡向大尺度有明显规律的振荡变化;1956-2010年四季平均径流量变化周期总体上呈现15～22 a大尺度的变化周期以及7～12,4～5 a小尺度的变化周期.     

黑龙江省春季低温指数小波分析

通过黑龙江省1971—2014年春季最低气温资料,结合低温指数模型,利用趋势分析和Morlet小波函数,研究了黑龙江省近44年来的春季低温指数变化趋势,揭示了该地区春季低温指数的多时间尺度的周期性变化。结果表明:黑龙江省春季低温指数呈现减少趋势,1980s以来气温明显增加,春季低温指数明显减少,而2010s春季低温指数明显增加,与极端气温的升高有关。春季低温指数存在3个尺度的周期变化,分别是17~29a,7~16a和3~6a。17~29a和7~16a尺度非常稳定,具有全域性。4~14a尺度在1990s后期较为稳定。10~15a尺度周期变化最明显。11~15a尺度能量最强且周期最显著;10~18a尺度能量几乎贯穿整个时域;19~26a尺度占据整个研究时域大部分。其中春季低温指数具有20a,12a,6a和2a左右的主周期,其中12a尺度为第一主周期,平均周期为8.5a。     

基于NDVI时间序列的近12年中国植被覆盖的单调趋势分析

基于1999—2010年SPOT—VEGETATION旬值NDVI数据,并结合谐波分析、线性趋势和Kendall’sτ趋势等方法对中国各年植被生长季起止时刻进行了确定,并得到中国生长季植被覆盖的单调性趋势。结果表明:(1)1999—2010年中国植被覆盖呈明显增加趋势。中国植被覆盖变化存在4a的稳定增长期与1a的突然下降期。(2)中国生长季植被覆盖Kendall’sτ趋势平均值为0.287 3,总体上呈持续改善趋势,持续性较高的改善区主要分布在105°E以东,30°—40°N之间的区域。(3)中国植被覆盖受纬度地带性影响较为明显。纬度低,生物多样性程度较高的地区,则植被覆盖改善趋势明显,持续性强,反之改善趋势及持续性较低。黄三角和风沙区等生态脆弱区,长三角、珠三角与兰州市周边地区等经济快速发展区,植被覆盖退化严重。     

基于R/S和Morlet小波分析的北洛河上游径流变化特征

为了深入探究北洛河上游长时间序列年径流量变化规律及周期特征,加强对流域水资源规划管理和可持续开发利用,基于北洛河上游吴旗水文站1971—2014年实测径流量数据,采用M-K(Mann-Kendall)趋势检验法和R/S法(rescaled range analysis)分析了全年及汛期径流量的变化趋势和持续性; 并采用Morlet小波变换对径流时间序列进行了多尺度周期特征分析。结果表明:(1)从径流量年内分配来看,1971—2014年,北洛河上游径流年内集中分布在6—9月,月最大径流量一般出现在8月,分配曲线呈“双峰型”。随着时间推移,径流量年内分配不均匀性逐渐减弱;(2)汛期径流量占年径流量的比例降低,全年和汛期的径流量变化均呈显著减少趋势(p<0.05),且未来变化趋势与过去一致的可能性很大,即减少趋势具有一定的持续性(全年和汛期径流量序列Hurst值分别为0.53,0.69);(3)北洛河上游径流量呈现出多尺度性、主周期性和同步性变化的特点。汛期和全年径流量具有相似且显著的变化周期,主要受到3,11,19 a左右3个主周期的影响。总之,北洛河上游径流量呈显著减少趋势且变化周期比较明显。     

艾比湖流域年径流变化特征分析

以艾比湖流域的博尔塔拉河(博河)和精河为例,基于1961-2008年的径流序列,运用累计距平法、小波分析法和滑动t检验等方法,分析了艾比湖流域年径流变化的趋势特征、周期特征和突变特征,揭示了流域径流的变化规律,得出以下结论:(1)从长时间尺度上来看,艾比湖流域博河和精河两条河流的年径流量均呈增加的趋势;从短的时间尺度上来看,流域内两条河流的径流量又表现出一定的波动性。(2)艾比湖流域河流的年径流均存在明显的周期性。(3)在20～25年的时间尺度上,两条河流均经历了一个丰枯交替;在10～20年的周期尺度上,博河和精河径流量经历了多次丰枯交替;在10年以下的周期尺度上,两条河流的周期性都比较复杂。(4)博河和精河年径流量变化趋势比较显著,两条河流均在1998年发生了一次由少到多的转折突变。     

东北薄层黑土区作物轮作防治坡面侵蚀的效果与C值研究

作物轮作通过影响通用土壤流失方程(USLE)中作物覆盖和管理因子C值的变化和改良土壤性质而减少坡面土壤侵蚀。基于东北薄层黑土区连续6年大豆—红小豆轮作和裸露休闲坡面小区的径流泥沙和降雨资料,分析了2011—2016年研究区侵蚀性降雨特征,探讨了作物轮作防治坡面土壤侵蚀的效果,研究了作物轮作C值的年内和年际动态变化。结果表明:研究区所有侵蚀性降雨皆发生在5—10月,其降雨量占全年降水量的32.5%～68.1%,且年内和年际分布不均。对于5°坡度的裸露小区,土壤侵蚀主要发生在6—8月,坡面径流量和土壤流失量分别为48.4mm和1 388.2t/(km~2·a);对于5°坡度的作物轮作小区,土壤侵蚀主要发生在5—7月,坡面径流量和土壤流失量分别为19.5mm和166.7t/(km~2·a)。与裸露休闲小区相比,作物轮作小区可使黑土坡面年径流量和土壤流失量减少59.7%和88.0%。大豆—红小豆轮作措施的多年平均C值为0.12,其中大豆作物的C值为0.04,变化范围0.007～0.080;红小豆作物的C值为0.38,变化范围0.28～0.46。大豆和红小豆作物的C值月变化分别为0.01～0.24和0.01～0.80,呈先减少后增加的变化趋势。大豆—红小豆轮作对东北薄层黑土区坡面土壤侵蚀防治有明显效果,研究结果可为薄层黑土区土壤侵蚀定量评价和预报模型的建立提供基础数据。     

典型黑土区不同尺度观测场地融雪径流

通过对典型黑土区坡面、微型小流域和小流域3个尺度观测场地连续4 a的融雪监测,比较分析了融雪径流发生特征及其所占的比例。结果表明,该区融雪发生和持续时间取决于日最高气温和冬季总降雪量。降雪径流系数远大于降雨径流系数,部分年融雪径流量多于降雨径流量,坡面尺度的径流系数高于小流域尺度的径流系数。小流域的融雪径流最能代表汇入河流中的雪水量。降雪径流系数年际波动大,范围为3%~83.6%,融雪径流量占全年降水径流量的59.3%,在径流观测中不容忽视。     

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%。