近53 a黑河流域水文气象要素时空演变特征

基于黑河流域及周边17个气象站点和2个水文站点近50 a的观测资料,采用Pettitt、Mann-Kendall(MK)、Yamamoto和累积距平曲线等多种方法,探讨黑河流域水文气象要素时空演变规律。结果表明:黑河流域各气象要素的空间分布随地势变化明显,平均气温、最低气温、最高气温、日照时数和平均风速由南至北呈逐渐增加趋势,降水和平均相对湿度则呈逐渐减少趋势;黑河流域降水、平均气温、最高气温、最低气温和莺落峡径流量呈显著上升趋势,平均风速和日照时数呈显著下降趋势,正义峡径流量下降趋势并不显著,平均相对湿度则没有检测到明显的变化趋势;平均气温、最高气温和最低气温的突变点集中在20世纪90年代,降水和莺落峡径流量交互验证,确定二者的突变点均为2004年。结合多种变点检测方法共同分析,可有效提高结果的可信度和确定性。     

漳泽水库径流时间序列变化特征与突变分析

径流形成受自然和人类活动的影响,其演变过程既呈现一定的趋势性,也存在一定的突变性。文中首先对漳泽水库站天然年径流序列进行年内和年际变化分析,发现年径流序列可能存在突变点,然后采用Mann-Kendall法和Lepage法分别对年径流序列进行突变趋势检验分析。结果表明:漳泽水库站天然年径流序列在1977年发生突变,变点前径流序列有明显上升趋势,变点后存在明显下降趋势,该突变现象发生可能主要是由人类活动引起。这一结论为漳泽水库水资源优化调度提供了科学依据。     

和田河流域半世纪来气温、降水突变分析

利用和田河流域和田市气象站1954-2007年逐月气温及降水资料,采用Mann-Kendall、滑动t和Yamamoto法联合检测半世纪来和田河流域气温、降水年及四季突变事实,结果发现:半世纪来,和田河流域气温发生了以变暖为主的显著突变,春、夏、秋三季和年突变点在90年代中期1996～1997年,冬季在1984～1985年;除秋季外,年和春、夏、冬三季都有降水突变,年、春、夏季以突变增加为主,年、春季突变点在1986、2001～2002年,夏季在1985年,冬季以突变减少为主,出现在1978、1994年;气温、降水突变互有影响,1996年春、夏季出现的显著暖突变直接导致同年年气温的显著暖突变,1986年春季降水的突变增加直接导致同年降水的突变增加,1996年气温的显著暖突变引起同年年降水的显著减少突变;不同突变检测方法灵敏性不同,应将多种方法结合使用,以增加突变检测点的可信度和确定性。     

近50年中国天山日照时数变化及其影响因素

采用气候倾向率方法,对天山24个站1960-2009年逐月日照时数进行统计分析,并在ArcGIS环境下通过IDW插值法分析日照时数变化的空间分异。结果表明:近50年天山山区年日照时数表现为极显著的减少趋势,气候倾向率为-32.9 h/10 a,其中春季略有增加,冬季减少最为明显,夏、秋季均为缓慢的减少趋势。20世纪60年代天山年日照时数为正距平,仅春季日照偏少;70年代均为正距平,以秋季最为明显;80年代春、冬季日照充足,夏、秋季日照偏少,年日照时数为负距平;20世纪90年代和21世纪初年日照时数均为负距平,尤其以90年代的冬季最为明显;2000-2009年秋、冬季日照偏少,春、夏季日照偏多,日照时数有所增加。20世纪60年代年日照时数出现了异常偏多年份,90年代发生了异常偏少年份。年日照时数的变化与降水量和云量的多少有关。     

西安市气温和降水变化趋势分析

利用西安市1961-2009年的月平均气温与降水资料,对西安市气候特征及动态变化进行分析。结果显示：年平均气温及春、秋、冬季气温呈上升趋势,增温率分别为0.3 ℃/10 a,0.54 ℃/10 a,0.23 ℃/10 a和0.42 ℃/10 a,春、冬季升温明显。1月平均气温总趋势上升,升温率为0.23 ℃/10 a,20世纪80年代开始7月升温明显。年降水量有减少倾向,春、秋季降水明显减少,其中春季减少率为-14.8 mm/10 a,而夏季降水明显增加,增长率为21.8 mm/10 a,冬季降水小幅度增加。80年代及2001-2009年汛期年均降水较多。春、夏、秋季气温与降水有较好的相关性,而全年及冬季气温与降水相关规律不明显。     

Analysis on the Change Trend of Temperature and Precipitation in Xi＇an during the Period of 1961-2009

利用西安市1961-2009年的月平均气温与降水资料,对西安市气候特征及动态变化进行分析。结果显示：年平均气温及春、秋、冬季气温呈上升趋势,增温率分别为0.3℃/10 a,0.54℃/10 a,0.23℃/10 a和0.42℃/10 a,春、冬季升温明显。1月平均气温总趋势上升,升温率为0.23℃/10 a,20世纪80年代开始7月升温明显。年降水量有减少倾向,春、秋季降水明显减少,其中春季减少率为-14.8 mm/10 a,而夏季降水明显增加,增长率为21.8 mm/10 a,冬季降水小幅度增加。80年代及2001-2009年汛期年均降水较多。春、夏、秋季气温与降水有较好的相关性,而全年及冬季气温与降水相关规律不明显。     

黑河莺落峡年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律研究

黑河是我国一条重要的内陆河,对黑河流域年径流量的变化特征进行深入研究,具有重要的现实意义。文中应用Kendal趋势检验法、R/S分析法、条件概率分析法和M arkov过程基本的理论,对黑河上游莺落峡水文站1945~2000年实测年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明:莺落峡年径流量变化具有如下主要规律:呈增加趋势,但是并不显著;变化存在正的持续性,预计进入21世纪后将继续呈微弱增加趋势;无论何种长度的连续年数,都是连枯的概率最大、连平的概率次之,连丰的概率最小;径流枯水状态的自保守性最强,平水状态的自保守性次之,丰水状态的自保守性最弱;无论处于何种初始状态,径流向枯水状态转移的概率最大,向平水状态转移的概率次之,向丰水状态转移的概率最小。在径流的长期演化过程中,枯水状态的出现机会占有优势,平水状态和枯水状态的出现机会相同。     

近50年来乌兰察布市水分盈亏量时空变化特征

基于1970-2017年乌兰察布及周边20个气象站点观测数据,文中利用反距离加权插值(IDW)等分析乌兰察布市水分盈亏量空间变化格局,并结合线性拟合、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法探讨了该区水分盈亏量在年平均及四季多时间尺度上的变化特征。结果表明:(1)1970-2017年乌兰察布市多年平均水分盈亏量整体处于亏缺态势,并呈由南向北亏缺量逐渐增加的分布格局;四季水分盈亏量空间差异较为明显:春季<夏季<秋季<冬季,除秋季外,年平均和其他季节均呈下降趋势;(2)年平均及四季水分盈亏量存在一定周期性,周期振荡大致在20-30a之间,第一主周期分别为10a、6a、9a、7a、和11a;(3)年平均、春、夏、秋季的盈亏量存在突变特征,突变年份分别为1979年、1997年、1998年和2006年附近,而冬季没有显著突变年份。     

基于重标极差分析和非周期循环分析的气候变化趋势预测——以兰州市为例

利用兰州市区及周边5个气象站的气象数据,通过重标极差分析（R/S）和非周期循环分析,计算兰州市气温、降水和城市热岛强度时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度,分析气温、降水和城市热岛强度时间序列的变化趋势、长期记忆效应和记忆周期。结果表明：兰州市四季和年平均气温呈现上升趋势,变化趋势具有持续性特征。年均、春、夏、秋、冬季气温序列的平均循环长度分别为9 a、4 a、8 a、5 a和6 a。兰州市春、冬季降水量仍将持续递减,夏季降水持续递增;年平均和秋季降水量变化过程具有反持续性,未来的年平均和秋季降水量将出现增加的趋势,年均、春、夏、秋、冬季降水量序列的平均循环长度分别为9 a、7 a、10 a、12 a和13 a。兰州热岛强度冬季最强,夏季最弱,春秋居中;1月平均热岛强度为1.6 ℃,7月平均热岛强度为0.1 ℃。近50 a兰州市热岛强度逐渐增强,线性趋势达到0.46 ℃•(10a^)-1,未来兰州市热岛强度的变化趋势将以目前的速率持续增强。将定量描述长程依赖性的重标极差分析和非周期循环分析二者结合起来,应用于气候变化的趋势预测研究,是一种新颖、科学、可行的非线性研究方法。     

石羊河下游物候季节的水热分配及变化特征

基于物候季节,分析了石羊河下游地区1971-2000年各季节的水热分配状况及多年变化特征。结果表明,石羊河下游物候季节的更迭与气候的季节性演变相吻合,稳定通过物候四季的温度界限分别为春季≥2.9℃,夏季≥19.0℃,秋季<19.0℃,冬季≤4.5℃。水热资源最丰富为物候的夏季,其≥0℃的积温和降水分别占全年的55.8%和62.5%。多年来,温度的四季变化和年际变化具有明显的增加趋势,增长幅度依次为冬季>全年>春季>夏季>秋季。年均温的升高以1986年为突变年,而冬季和春季气温的升高分别以1985年和1991为突变年;降水变化的趋势不明显,年降水的波动形态与夏季基本一致,春季则与夏季相反,有春湿夏干或春干夏湿的趋势。     

开都河源区径流变化的气候响应

气候变化下的山区径流时空变异特征是干旱区水文水资源研究的热点之一。本研究选择天山南坡开都河流域源区为典型研究区,基于1958-2017年大山口水文站和巴音布鲁克水文站径流数据,及巴音布鲁克气象观测数据,采用TFPW-MK趋势检验、小波分析与小波相干等方法分析径流序列的趋势、突变和周期特征及其对气候变化的响应。结果表明:近60 a来,开都河源区径流、降水、气温呈显著增加趋势,并且径流量、降水量与最高气温的增率在加快,而平均气温与最低气温的增率减缓;径流量、降水与平均气温的突变年份集中在20世纪90年代,并且均存在28 a的周期;夏季径流量增加主要受夏季升温的影响,而早春径流量增加主要与冬季降水增加、早春升温有关;在年尺度上,降水是影响开都河径流变化的主要因素,气温主要以积温形式影响着径流的变化;在月尺度上,积温与降水均与径流呈显著正相关关系,且源区上游径流较下游径流对气温变化更为敏感。     

Simulation of hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins: taking the Heihe Mainstream River as an example

The hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins are complicated.It is absolutely significant to quantify mountainous runoff for social,economic and ecological purposes.This paper takes the mountainous watershed of the Heihe Mainstream River as a study area to simulate the hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins by using the soil and water assessment tool(SWAT)model.SWAT simulation results show that both the Nash–Sutcliffe efficiency and the determination coefficient values of the calibration period(January 1995 to December 2002)and validation period(January 2002 to December 2009)are higher than 0.90,and the percent bias is controlled within±5%,indicating that the simulation results are satisfactory.According to the SWAT performance,we discussed the yearly and monthly variation trends of the mountainous runoff and the runoff components.The results show that from 1996 to 2009,an indistinctive rising trend was observed for the yearly mountainous runoff,which is mainly recharged by lateral flow,and followed by shallow groundwater runoff and surface runoff.The monthly variation demonstrates that the mountainous runoff decreases slightly from May to July,contrary to other months.The mountainous runoff is mainly recharged by shallow groundwater runoff in January,February,and from October to December,by surface runoff in March and April,and by lateral flow from May to September.     

图们江干流区间流域径流变化特征

以图们江干流区间为研究对象，应用Mann-Kendall非参数检验法分析干流区间4个水文站点径流年际与年内变化趋势。在此基础上，采用R/S分析方法分析年径流、季节径流和月径流变化趋势在未来的可持续性，利用Mann-Kendall突变检验方法分析各水文站点年径流、季节径流和月径流发生突变的年份。结果表明：图们江干流区间各水文站径流年际和年内变化趋势均与干流径流变化趋势一致，呈下降趋势，非汛期径流下降的贡献主要来自春季和冬季径流的下降；Hurst指数表明，上游径流变化趋势的持续性最强，下游的持续性相对较弱；1985年是图们江干流区间年径流发生突变的年份，且降水量也发生了变化，可以推测降水量可能是径流不断减少的重要因素。     

银川市日照时数气候变化特征分析

利用银川市近53 a日照时数实测资料,分析了银川市日照时数年代际、年际、各季和各月的气候变化特征;并利用线性倾向估计法、滑动t检验法对银川市日照时数的年、季、月气候变化趋势进行了突变分析;同时利用年大于50 km能见度资料,验证银川市大气中空气污染物的逐渐增多,使能见度和日照时数变化趋势相似.结果表明:银川市年、季、月日照时数均呈减少趋势.     

新疆玛纳斯河径流演变过程及驱动力分析

文中结合玛纳斯河肯斯瓦特(1956-2007a)、红山嘴站(1956-2004a)径流及流域内年均蒸发量、气温数据,利用Mann-Kendall非参数检验,小波分析和灰色系统理论,对其变化趋势、突变和周期进行分析。结果表明:肯斯瓦特和红山嘴径流量皆显著增加,突变分别发生在1996a和1997a;玛纳斯河径流变化与气温、蒸发量最为敏感,气温呈显著递增趋势且突变点在1989a,而蒸发量显著下降,但突变不明显;气温、蒸发量的主周期为11、22、4、7a和15、22a,而径流量为15、20和22a;红山嘴(1997-2004a)8a平均实测径流量比天然径流量增加了4.768×108m3,气候因子对红山嘴径流影响量为12.117×108m3,人类活动影响量为7.349×108m3,表明气候因子是驱动玛纳斯河红山嘴水文站以上径流量演变的主导因素。     

托木尔峰南麓河流径流量变化特征及其对北极涛动(AO)事件的响应

由于冰雪融水很高的补给比重,本区河流径流量具有高度的季节集中性和多年径流变化的稳定性。温度变化的连续性和稳定性及其对冰雪消融的控制作用,使托木尔峰南麓以冰雪融水补给为主的河流径流量不如以降水补给为主的河流变化剧烈,1980年代中期以来增幅也明显小于以降水补给为主的河流。本区河流月径流量持续性很差,径流对气候变化具有较高的依赖性,并且对北极涛动(AO)事件具有较好的响应:强AO年较高的温度,促使了冰川消融加剧,以冰川融水补给为主的河流径流量明显增多;而弱AO年由于温度较低,冰川消融减少,河流径流量也明显减少。     

秦岭地区气温变化统计降尺度研究

运用统计降尺度模型（SDSM）及秦岭地区7个站点1961-2011年的日平均气温、日最低气温和日最高气温资料,采用逐步线性回归方法（SMLR）选取NCEP大气环流预报因子中的最优因子,建立了预报量与预报因子之间的定量统计关系,对秦岭地区未来气温变化进行适用性分析,并对未来3个不同时期（2011-2040年、2041-2070年、2071-2099年）气温变化趋势进行预测。结果表明：SDSM模型对秦岭地区气温模拟效果良好,秦岭地区未来气温增幅明显,不同时间尺度增幅呈现明显时间差异,3个预报量在月尺度、季尺度呈现相似的时间变化特征：月尺度呈现8月增温最大,12月增温最小;季尺度呈现冬<春<秋<夏的趋势。2011-2040年气温的空间分布呈现秦岭北坡增幅大于秦岭南坡。     

利用GRACE重力卫星监测新疆天山山区水储量时空变化

利用经过高斯平滑滤波处理的2003年1月至2010年12月逐月的GRACE卫星时变重力场数据,反演得到新疆天山山区水储量变化,其空间分辨率为1°×1°,结合同时间段该区域31个国家气象台站逐月降水资料,采用趋势分析方法,研究天山山区近8 a来的水储量时空变化特征。结果表明：天山山区水储量变化具有明显的空间差异性,总体表现为东、西部多,中部少的空间分布格局。在时间上,水储量变化与降水具有明显的季节性变化规律,两者变化过程基本一致。天山山区平均水储量变化趋势的年内分布总体上1-12月呈递增变化;1-3月为负增长,最大负增长为21.7 mm•a^-1,出现在2月;4-12月呈正增长,最大月份出现在11月,增长趋势达到29.9 mm•a-¹。水储量变化增加的主要原因是天山山区近几年夏季降水有所增加造成的。2003-2010年天山山区水储量变化总体上呈逐年下降趋势,平均每月下降速度为4.8 mm,8 a间水储量变化减少约13×10⁸ m³,其主要原因是由于气候转暖、冰川消融加速、山前绿洲灌溉及生活用水量增加,导致山区水储量变化减少。