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。     

近60年来玛纳斯河流域气候时空变化趋势分析

本研究以中亚典型冰川融化区玛纳斯河流域为例,研究玛纳斯河流域近60 a气候变化趋势,分析玛纳斯河流域上中下游气温及降水空间变化格局,运用墨西哥帽小波函数法对玛纳斯河流域气温及降水的周期规律进行分析。结果表明,近60 a来,玛纳斯河流域经历了一个增温趋湿的过程,气温、降水量的增加幅度分别为0.44℃/10a、11.6 mm/10a;在空间分布上,玛纳斯河流域气温增温幅度由上游到下游逐渐升高。年降水则呈现由上游到下游逐渐降低的相反趋势;玛纳斯河流域年平均气温有着明显的9 a周期震荡,并且年平均气温在未来一段时间将表现为增加趋势;全年降水存在明显的6 a周期震荡,同时年降水在未来的一段时间表现为丰水期。研究结果对研究干旱区区域尺度气候变化规律有一定借鉴意义。     

近50年玛纳斯河流域径流变化规律研究

玛纳斯河流域上游山区形成的径流是供给中下游平原区和玛纳斯绿洲的重要水源.文中利用玛纳斯河上游2个水文站和4个雨量站1956～2006年系列径流和降水资料,利用多种指标和小波分析法分析径流年内、年际变化特征.结果表明:玛纳斯河上游流域径流年内分配不均匀,主要集中在6～8月份,占多年平均流量的66.9%～70.3%;径流年...     

渭干河—库车河三角洲绿洲植物气候生产力变化特征分析

收集位于渭干河-库车河三角洲绿洲区的库车气象站和沙雅气象站1961～2000年的气温和降水实测资料,应用Thamthwaite Memorial模型计算渭于河一库车河三角洲绿洲区近40 a来自然植被净第一性气候生产力,并以回归分析和趋势线分析方法分析了其年际变化特征.结果表明:①近40 a来渭干河-库车河三角洲绿洲区自然植被净第一性气候生产力呈现出明显的增长趋势,其变化倾向率为28.21 g/(m2·10a),在40 a中增加约为112.84 g/m2,近40 a来研究区自然植被净第一性气候生产力的变化趋势为自北向南显著增加.②由于研究区水热条件的不同,自然植被净第一性气候生产力有明显的区域差异,整个研究区近40 a的自然植被净第一性气候生产力平均值为123.35 g/(m2·a),北部库车县137.10 g/(m2·a),南部沙雅县110.16 g/(m2·a),即自然植被净第一性气候生产力的空间分布是北高南低.③研究区自然植被净第一性气候生产力与年降水量的相关性优于自然植被净第一性气候生产力与年均气温之闻的相关性,因为渭干河-库车河三角洲绿洲是个干旱区绿洲,气候干燥,水资源短缺,降水是自然植被净第一性气候生产力的主要限制因子.     

玉龙喀什河和喀拉喀什河出山径流变化及其影响因素分析

塔克拉玛干沙漠周边地区近40 a来年气温和年降水有明显的上升趋势,位于沙漠南端以西昆仑山冰雪融水和山区降水为补给的玉龙喀什河和喀拉喀什河出山径流理应上升,利用研究资料分析表明这两条河的出山径流存在下降的相反趋势,夏季温度是玉龙喀什河与喀拉喀什河径流量维持稳定的主导因子,而山区夏季降水量的减少则导致玉龙喀什河与喀拉喀什河年径流量呈现减少趋势。     

玛纳斯河肯斯瓦特以上流域近55年降水量变化特性分析

根据玛纳斯河肯斯瓦特水文站1956～2010年逐月观测的降水资料,运用线性回归,5年滑动平均,累计距平,Mann-Kendall以及EMD的分析方法,分析了玛纳斯河流域降水量的年内、年际、年代际变化特征。结果表明:近55年来,玛纳斯河流域降水量年内分配不均匀,主要集中在4～8月份,占年降水量的70.19%;年际变化大,总趋势以4.42mm/10a的变化率增加,但该趋势在0.05水平上不显著,降水变化具有明显的阶段性;年降水量变化存在准6～8年、准10～14年、准23～26年、准52年的波动周期。     

新疆呼图壁河径流时间序列分析

基于呼图壁河石门水文站1956—2011年的年径流数据,采用Morlet小波分析和R/S分析方法,对新疆呼图壁河流域径流周期、变化特征和未来趋势进行分析和预测。研究结果表明:(1)通过对呼图壁河1956—2011年径流量的分析发现,径流时间序列存在5 a、10 a、18 a和28 a左右的震荡周期,18 a尺度震荡周期最强,其次是28a尺度。18 a时间尺度上的震荡在56 a研究时段内均较强,且存在4个丰水期和5个枯水期;28 a震荡周期在56 a尺度时段内相对较强,存在3个丰水期和3个枯水期,目前处于偏丰期;(2)利用R/S分析呼图壁河径流量序列,Hurst指数为0.6442,存在明显的赫斯特现象,这就意味着未来一段时间的径流量与过去具有同样的增加趋势。     

柴达木盆地平均风速与大风日数的变化特征

利用1971-2O10年柴达木盆地8个气象站观测资料,采用气候统计诊断分析方法,对柴达木盆地平均风速和大风日数的变化趋势及突变特点进行研究。结果表明:近40a柴达木盆地平均风速、大风日数的年、季、年代际变化均呈下降趋势。年平均风速下降幅度为-0.28m·s-1/10a(P0.01),四季平均风速减小幅度表现为夏季春季秋季冬季的气候特征;年平均大风日数减少幅度为-5.8d/10a(P0.05),以夏季减幅最明显,秋、冬季减幅最小;大风天气最多的季节是春季,占年大风日数的44.2%,春季大风日数最多且风速较大,秋季大风日数最少且风速较小,主要与大气环流系统的活动有关;年、季平均风速的异常年份出现在20世纪70年代,这与20世纪70年代荒漠化程度比较严重有一定的关系;气温、降水量与大风日数呈明显的负相关,这在很大程度上解释了大风呈减少趋势的原因,而降水的显著增加是主要原因之一。     

叶尔羌河流域气温、降水及径流变化特征分析

应用叶尔羌河流域的9个水文、气象站的观测资料,分析了叶尔羌河流域的气温、降水、径流的变化特征.结果显示:年代际时间尺度上叶尔羌河全流域以及帕米尔高原区、低山丘陵区、平原区在20世纪90年代以来呈明显的增暖、变湿趋势;44 a来年平均气温均呈显著的线性增加趋势,帕米尔高原区秋季温度上升最显著,平原区冬季升温最显著;帕米尔高原区与平原地区均以夏季降水的线性增湿最为显著;近50 a来,叶尔羌河流域中,仅提兹那甫河年径流量呈显著线性增加趋势,叶尔羌河年径流量虽然也呈线性增加趋势,但不显著;叶尔羌河与提兹那甫河年径流量自70年代以来呈反位相变化.     

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的“母亲河”,近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964-2008年大沽河3个水文站点（南村、产芝水库和尹府水库）的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明：大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及各月径流（除8-9月）在45 a间均呈显著下降趋势,非汛期径流变化趋势虽不明显,但其径流量自80年代以来大多年份为0;相对而言,产芝水库和尹府水库站径流的季节差异及趋势相对较小;由基准期（1964-1980年）到变化期（1981-2008年）,降水变化与人类活动分别导致年径流量减少的比例为52.38%和47.62%,说明两者对径流的减少作用均比较显著,而且在全球气候变化的背景下,人类活动进一步加剧了径流的减少,并促使大沽河演变为季节性河流。     

近50年来霍林河流域径流量演变规律研究

霍林河是松嫩平原西部地区科尔沁、向海和查干泡湿地的重要补给水源,选取流域内3个代表站的径流实测资料,对50年来流域年径流量、雨季径流量、枯季径流量和基流径流量的演变规律进行分析。径流量年均序列的db3小波函数多分辨率分析表明,期间流域径流量总体呈下降趋势;“距平累积法”将径流量序列分为3个阶段,1965年以前径流量偏多阶段,1965~1985年的偏少阶段和1985年以后的偏多阶段;1985年以后流域径流量较强的增长趋势变化用Mann-Kendall非参数检验法检测达到突变水平,增长突变发生在1985~1990年;Morlet小波分析表明,不同类型径流量主要存在3个尺度的周期变化,预测在未来几年流域将逐渐进入较大尺度的枯水期之下的较小尺度的相对丰水期。     

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。     

黄河源地区植被净初级生产力对气候变化的响应

基于黄河源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50 a植被净初级生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:1959—2008年间,研究区年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率在95.502～190.72 kg/(hm2.10a)之间,20世纪90年代后NPP较高。20世纪70年代表现为"冷干型"气候特征,NPP距平百分率偏少1.1%～2.1%;2001—2008年均为"暖湿型"气候特征,NPP距平百分率偏多2.1%～4.5%。影响黄河源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。"暖湿型"气候对植被净生产力增加最有利,黄河源区NPP可增加5.5%～8.5%。而"冷干型"气候造成植被净生产力下降5%～9%。若2050年在"暖湿型"气候情景下,黄河源区未来NPP较多年平均值增加7%～17%。     

Precipitation trends and variability from 1950 to 2000 in arid lands of Central Asia

Climate warming will cause differences in precipitation distribution and changes in hydrological cycle both at regional and global scales. Arid lands of Central Asia(ALCA), one of the largest arid regions at the middle latitudes in the world, is likely to be strongly influenced by climate warming. Understanding the precipitation variations in the past is an important prerequisite for predicting future precipitation trends and thus managing regional water resources in such an arid region. In this study, we used run theory, displacement, extreme deviation theory, precipitation concentration index(PCI), Mann-Kendall rank correlation and climatic trend coefficient methods to analyze the precipitation in wet and dry years, changes in precipitation over multiple-time scales, variability of precipitation and its rate of change based on the monthly precipitation data during 1950–2000 from 344 meteorological stations in the ALCA. The occurrence probability of a single year with abundant precipitation was higher than that of a single year with less precipitation. The average duration of extreme drought in the entire area was 5 years, with an average annual water deficit of 34.6 mm(accounting for 11.2% of the average annual precipitation over the duration). The occurrence probability of a single wet year was slightly higher than that of a single dry year. The occurrence probability of more than 5 consecutive wet years was 5.8%, while the occurrence probability of more than 5 consecutive dry years was 6.2%. In the center of the study area, the distribution of precipitation was stable at an intra-annual timescale, with small changes at an inter-annual timescale. In the western part of the study area, the monthly variation of precipitation was high at an inter-annual timescale. There were clear seasonal changes in precipitation(PCI=12–36) in the ALCA. Precipitation in spring and winter accounted for 37.7% and 24.4% of the annual precipitation, respectively. There was a significant inter-annual change in precipitation in the arid Northwest China(PCI=24–34). Annual precipitation increased significantly(P=0.05) in 17.4% of all the meteorological stations over the study period. The probability of an increase in annual precipitation was 75.6%, with this increase being significant(P=0.05) at 34.0% of all the meteorological stations. The average increasing rate in annual precipitation was 3.9 mm/10a(P=0.01) in the ALCA. There were significant increasing trends(P=0.01) in precipitation in Kazakhstan, Kyrgyzstan and Tajikistan, with rates of 2.6, 3.1 and 3.7 mm/10 a, respectively.     

Spatio-temporal variation of hydrological drought under climate change during the period 1960–2013 in the Hexi Corridor,China

In recent years, climate change has been aggravated in many regions of the world. The Hexi Corridor is located in the semiarid climate zone of Northwest China, which is particularly affected by climate change. Climate change has led to the spatial and temporal variations of temperature and precipitation, which may result in hydrological drought and water shortage. Thus, it is necessary to explore and assess the drought characteristics of river systems in this area. The patterns of hydrological drought in the Hexi Corridor were identified using the streamflow drought index(SDI) and standardized precipitation index at 12-month timescale(SPI12) from 1960 to 2013. The evolution of drought was obtained by the Mann–Kendall test and wavelet transform method. The results showed that both the mean annual SDI and SPI12 series in the Hexi Corridor exhibited an increasing trend during the study period. According to the results of wavelet analysis, we divided the study period into two segments, i.e. before and after 1990. Before 1990, the occurrence of droughts showing decreased SDI and SPI12 was concentrated in the northern part of the corridor and shifted to the eastern part of the corridor after 1990. The probability of drought after 1990 in Shule River basin decreased while increased in Shiyang River basin. The wavelet analysis results showed that Shiyang River basin will be the first area to go through the next drought period. Additionally, the relationships between drought pattern and climate indices were analyzed. The enhanced westerly winds and increased precipitation and glacier runoff were the main reasons of wet trend in the Hexi Corridor. However, the uneven spatial variations of precipitation, temperature and glacier runoff led to the difference of hydrological drought variations between the Shule, Heihe and Shiyang River basins.     

基于GPD模型的黑河出山径流极值变化分析

以黑河出山径流为研究对象, 利用黑河上游1944-2010年67 a的实测月均径流资料, 采用广义Pareto分布模型（GPD模型）, 对黑河未来出山月均径流的变化进行了预测。结果表明：运用超阈值的观测资料建模的GPD模型, 能够达到信息量使用的最大化, 对黑河极值变化的预测精度较高; 黑河出山径流重现期为25 a、50 a、100 a和150 a的月均径流量极大值分别为219.8 m³•s^-1、235.3 m³•s^-1、 249.5m³•s^-1和257.4 m³•s^-1; 重现期为25 a、50 a、100 a和150 a的月均径流量极小值分别为9.0 m³•s^-1、8.8 m³•s^-1、8.6 m³•s^-1和8.5 m³•s^-1;在当前“暖湿”的气候背景下, 黑河出山径流变化不大。     

近50年来喀什噶尔河流域气温、降水及径流的变化趋势

应用喀什噶尔河流域内7个气象站、3个水文站的观测资料,分析了全流域、平原区和帕米尔高原的气温、降水以及出山口控制站年径流量的变化特征.结果显示:①从20世纪90年代开始,喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年以及冬、秋季明显增暖,近5年春季迅速增温.从90年代起,全流域与高原区的年降水量明显增加,近5年平原区也明显增加;自90年代起全流域的春季、夏季降水明显增加,而近5年秋、冬季增湿迅速;近5年平原区的秋、春季以及冬季降水增加明显,高原区却以夏、秋季增湿最明显.②喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年气温与降水量都呈显著的线性增加趋势.平原区的秋、冬季气温显著上升,冬季最明显,夏季呈不显著的下降趋势;平原区的四季降水呈不显著的上升趋势.帕米尔高原的夏、秋、冬季气温呈显著的上升趋势,秋季最明显;帕米尔高原的四季降水呈上升趋势,只有夏季的增湿趋势较显著.③喀什噶尔河年径流量(3站合计)近47年来呈显著的线性上升趋势,以3.0%·(10 a)-1的速率增加.流域内3条河流情况有所不同,克孜河径流量的线性增加趋势最明显,而盖孜河呈不显著的下降趋势.     

山西气候变化特征与旱涝灾害趋势判断

根据山西18个气象站自建站以来到2010年的气温和降水资料,应用趋势分析法、Mann-Kendall突变检验、马尔可夫模型等分析了山西近60a来的气候变化及旱涝趋势。结果表明:1)山西近60a来气候总体上具有暖干化特征,年平均气温呈波动上升趋势,其增长率为0.29℃/10a。20世纪90年代以来气温上升迅速,在1992年气温发生突变,1992年以前为冷期,以后为暖期。2)降水量总体呈减少趋势,为-12.77mm/10a。降水变化与气温变化呈负相关。3)马尔可夫模型预测显示在气温突变后2012～2016年降水处于"正常"状态的概率较大。