渭河流域百年尺度水旱特征及其影响因素

[目的]分析渭河流域在气候变化下百年尺度的旱涝特征及其影响因素,为区域水资源规划管理、生态环境建设与保持、气候预估及防灾减灾工作提供科学支持。[方法]通过收集1800—2017年历史资料重建旱涝序列,采用小波变换、滑动t检验、滑动相关等方法探究渭河近200 a来的旱涝规律,并探讨引起旱涝的可能原因。[结果]渭河流域近200 a来轻旱出现频率最高,大涝出现频率最低,前100 a上游以旱为主,下游以涝为主,后100 a则相反,中游旱涝变化波动较小。旱涝变化第一主周期上游为18 a,中游62 a,下游10 a,以中小周期为主。ENSO指数与渭河旱涝序列的滑动相关系数与ENSO方差下降的一致性,表明渭河旱涝与ENSO之间的遥相关机制。对比发现太阳黑子与旱涝存在显著相关关系,旱涝周期与降水分析表明两者在短周期下变化较为趋同。[结论]渭河旱涝前后突变有很高的继承性,与气候环境变化密切相关;旱涝空间差异明显,且太阳黑子谷值时更应注意防灾减灾。     

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。     

西北地区生态风险态势及预测

为了给政府部门的土地、水资源利用规划和环境保护决策及管理提供依据,基于情景分析思想,假定不同的经济发展政策,分析了西北地区生态风险变化趋势。采用AHP方法建立了生态风险预测指标和模型,进行了西北地区风险预测。结果表明,西北地区人口、国民经济、水资源、土地资源以及自然灾害潜在生态风险依然存在,生态环境及响应生态风险有减小趋势。因此,只有采取区域均衡发展,西部生态环境恶化态势才能遏制,社会经济发展、资源、环境可望良性循环,生态风险才能降低。     

基于SBM-TOBIT模型的陕西省能源生态效率测评

在绿色发展理念的趋势下,解决能源利用过程中产生的经济利益与环境污染间协调问题,是实现地区可持续发展的关键所在。利用陕西省2006-2015年间的面板数据,采用SBM-TOBIT模型对各城市能源生态效率的时间变化和空间差异进行研究,并针对能源生态效率的影响因素进行探讨;研究结果表明：陕西能源生态效率呈现出“U”型演变态势,在2006-2009年间呈现下降,于2010年后逐步上升,且各城市之间效率差异呈缩小趋势。其中西安、延安、汉中能源生态效率达到1.0之上,且各投产资源的利用率较高,达到绿色发展状态。安康、渭南、商洛能源生态效率水平较低,不足0.6,各要素投入存在过量现象,对资源利用率较低;通过TOBIT回归分析表明陕西省对外开放程度与经济发展水平的提高能够促进能源生态效率的提升,存在正相关性,能源消耗水平、产业结构与政府干预程度的提升不同程度的导致能源生态效率下降,呈现负相关性。以上研究为陕西省能源、环境和社会经济和谐发展提供一定依据。     

关中平原土地利用及农业气候生产潜力分析

农业生产潜力不仅决定于农业气候条件,而且也依赖于农田的数量、质量和种植结构.利用20世纪90年代关中平原气象观测数据和土地利用变更数据,计算分析了关中平原耕地面积、农田光温和气候生产潜力的变化.结果表明:在这11年的时间里,关中平原耕地转移明显,而且以园地、林地和居民用地等类型为主.农田耕地损失直接导致了关中平原农田生产潜力减少.气候变化中的气温升高导致农田光温生产潜力增加,降水量的减少导致气候生产潜力减少.     

渭河流域地表水资源未来变化趋势分析

全球气候的暖干变化,将会加剧水资源供需矛盾。在分析渭河流域降水及径流量时空分布基础上,根据渭河产流和水平衡原理,依据假定的未来不同气候变化情景,采用模型模拟方法,分析了渭河流域地表水资源量对气候变化的响应趋势。提出了该地区水资源合理利用方案。     

近200年来渭河流域干旱洪涝事件特征

通过对渭河流域1813—2017年旱涝灾害资料的收集整理,重建旱涝等级以及指数序列,采用滑动t检验及小波分析等方法,分析了渭河流域近200年来旱涝变化规律。结果表明:近200年来渭河流域发生水旱灾害共111次,水灾和旱灾分别发生了55次和36次,同年水旱灾害交替出现20次,发生频率由高到低依次为:轻度旱灾 > 中度旱灾 > 轻度涝灾 > 旱涝交替 > 中度涝灾 > 重大涝灾及重大旱灾。旱涝灾害的发生具有明显的阶段性:1833—1880年、1914—1933年为中度和重大旱灾的多发期,1894—1910年、1933—1939年为中度和重大涝灾多发阶段。旱涝演变存在5~7年、10~11年、18~20年、60年和105~110年周期震荡。110年左右的周期震荡最强,为第一主周期,第二主周期为60年,第三主周期为20年,同时检验出旱涝有5个突变年,分别为1825年、1881年、1914年、1933年及1981年。空间分布上,渭南地区旱灾发生频率最高,天水和铜川次之,渭河源头处发生频率最低。西安、渭南涝灾发生频率最高,天水、宝鸡、咸阳次之,渭源和铜川涝灾发生频率最低。     

陕西省水资源生态风险评价及驱动因素分析

利用陕西省水资源和社会经济环境资料,结合GIS技术,依据区域生态风险评价的方法理论,采用层次分析法和综合指数法,建立了水资源压力-状态-响应的生态风险指标体系,分析了水资源经济和人口承载力,并对陕西省水资源生态风险的时空演化进行了综合评价。评价结果表明,水资源承载的经济和人口规模呈增加趋势,水资源压力不断增大,水资源综合风险也呈增加趋势。水资源区域风险表现为关中地区风险最大,其次为陕北地区,陕南地区水资源风险相对较小。水资源综合风险中,以状态风险最大,其次是压力风险,响应风险相对较小。不同地区水资源综合风险大小顺序依次为:西安地区>咸阳地区>榆林地区>渭南地区>宝鸡地区>延安地区>汉中地区>铜川地区>安康地区>商洛地区。水资源时空分布不均,开发利用程度大,经济快速发展,水生态失衡及污染源治理和环境保护措施力度等方面不能满足遏制水生态环境恶化等自然环境本底脆弱性的要求,经济系统不稳定性已成为陕西省水资源风险的主要驱动因素。     

陕西省降水量变化及其影响分析

利用陕西省20个测站1951—2000年(4—9月)的降水资料,用相关统计方法,分析了陕西省降水量的变化特征,并对降水量进行了预测。结果表明,4—9月降水量呈减少趋势,尤以20世纪90年代降水量减少最为显著。预测表明21世纪前10a陕西省降水量有增加趋势。同时分析了降水变化对河川径流、沙漠化及水土流失的可能影响。     

渭河中游气候变化及其对水文要素的影响

为了探究渭河中游气候变化及其对水文要素的影响,基于渭河中游1970-2017年气候与水文要素资料,运用线性回归、Mann-Kandall检验、小波分析等方法分析了50年来气候及水文要素的时空变化趋势、周期及突变特征。采用双累积曲线法判定径流量突变点,累积量斜率变化率法探讨了气候变化与人类活动对径流量变化的影响程度。结果表明:渭河中游年均气温、气压、水汽压和潜在蒸发量分别呈0.349℃/10 a,0.96 hPa/10 a,0.11 hPa/10 a,2.66 mm/10 a的上升趋势;风速与大气相对湿度每10 a呈-0.16 m/s,-0.65%的下降趋势,各气候要素冬春季节的变化幅度更大;除水汽压外各气候要素均存在明显的周期变化;气温、水汽压及大气相对湿度分别在1996年、1983年和2003年发生显著突变。水文要素中径流量与降水量呈显著下降趋势。气候要素与水文要素的变化有较强相关性。人类活动对径流量减少的贡献率大于气候变化的贡献率,但气候变化的贡献率近年来有增长趋势。