1981—2019年鄱阳湖流域潜在蒸散变化特征及气候成因分析

为探明鄱阳湖流域潜在蒸散的变化特征,揭示不同季节潜在蒸散趋势差异及其气候成因,该研究基于1981-2019年鄱阳湖流域74个气象站点的逐日气象资料,利用Penman-monteith公式计算各站点逐日潜在蒸散量(ET_0),结合敏感性-贡献率法,分析了1981-2019年鄱阳湖流域ET_0在年、季尺度上的变化趋势及其主导气候因子。结果表明:1)1981-2019年鄱阳湖流域年尺度ET_0具有先降后升的特点,21世纪以前呈下降趋势,进入21世纪后下降趋势减弱,并在21世纪头10年后半段转为上升趋势。整体上,鄱阳湖流域ET_0呈显著增加趋势(1.50mm/a,P0.05),其中春季增加速率最快(0.81mm/a,P0.05),秋季次之(0.64mm/a,P0.05),冬季和夏季分别呈不显著增加和下降趋势(P0.05);2)最高气温升高是年均ET_0和春、秋季ET_0增加的主导因子,冬季ET_0增加的主导因子为最低气温的升高,而辐射下降是夏季ET_0下降的主导因子;3)不同气象要素贡献率的年代际变化分析表明,鄱阳湖流域年均ET_0由降转升的原因是2000年以后气温增加的正贡献超过风速和辐射下降的负贡献。该研究对鄱阳湖流域农田水分管理和季节性干旱监测具有重要意义。     

辽宁省辽河流域参考作物蒸发蒸腾量演变研究

对辽河流域辽宁段作物蒸发蒸腾量(ET_0)利用P-T和P-M两种不同方法进行计算,从整体的角度分析研究区ET_0变化特点、演变趋势及其相关性。结果表明:基于两种不同方法获取的ET_0存在相同的变化特征,其中ET_0量值较大的为P-T法;辽河流域辽宁段年降雨量显著低于年ET_0,研究区ET_0呈先平稳后增加再减少的演变特征,总体上的减少趋势微弱;流域内ET_0受日照、风速等要素的影响显著,该研究可为流域水资源管理和生态系统保护提供科学支撑。     

1952—2017年出山店水库上游降水时空变化

为了探究出山店水库上游流域近65 a来降水的时空变化特征,基于出山店水库上游流域13个雨量站1952—2017年的逐日降水资料,运用气候倾向率法、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和反距离权重IDW插值法等多种方法,研究了降水的年际变化、周期性与空间分布特征。结果表明:(1)流域1952—2017年多年平均降水量为1 028.3 mm,年降水量的气候倾向率为-20 mm/10 a(p<0.05),呈显著下降趋势,从季节上看,春、夏、冬降水随时间变化呈现减少趋势,秋季的降水呈现增加趋势;(2)年降水量呈现南高北低的空间分布,而年降水量的气候倾向率的变化趋势则与之相反;(3)流域降水量变化呈现20 a左右的第一主周期,同时流域的周期性变化也存在一定的空间分布特征。近65 a来,出山店水库上游年降水量变化趋势为先增加后减少,在整个时间域上有显著的下降趋势,并呈现20 a左右的周期性变化。     

巴音沟河近60年出山口年径流量演变规律

对径流演变规律的研究是水资源合理利用、水利规划的前提。以新疆典型山溪河流巴音沟河黑山头水文站1956—2014年的年径流序列为基础,采用累积距平法、Mann-Kendall突变检验法、小波分析方法,对巴音沟河流域年径流量的变化趋势、突变特征、周期演变规律进行了研究。结果表明:(1)近60年来巴音沟河流域年径流量有缓慢上升趋势,并且呈现出一定的阶段性。(2)近60年来巴音沟河流域年径流量变化在1958—1960年和2003年两个时间段发生突变。1958—1960年是径流由多变少的突变时段,2003年是径流由少变多的突变时段。(3)巴音沟河流域年径流量主要存在7年,11年,30年的主周期,且30年时间尺度周期最明显,是河流的第一主周期。     

喀斯特与非喀斯特地区参考作物蒸散量时空变化分析——以广西壮族自治区为例

参考作物蒸散量(ET_0)是确定植被生态系统需水量的关键因子,其时空分布特征及主要影响因素分析对于制定植被恢复策略与区域水资源配置方案具有重要意义。本文基于FAO-56 Penman-Monteith公式和广西地区25个气象站点1960—2010年的逐日资料,计算了各站点的ET_0,在此基础上采用GIS的克里金插值、Spearman秩次相关法和通径分析方法分析了广西喀斯特与非喀斯特地区ET_0的时空变化特征及其影响因子。结果表明,51年来广西各站点多年平均ET_0为1 138 mm×a~(-1);空间分布呈由南向北、由低纬度向高纬度递减的特征,高值区主要分布在非喀斯特地区,低值区主要分布在喀斯特地区。喀斯特与非喀斯特地区年ET_0累积距平曲线均呈"N"型分布;20世纪70年代最高,90年代最低,21世纪以来年ET_0有所回升,但仍低于51年平均值。此外,喀斯特地区ET_0年际变化小于非喀斯特地区。日照时数、风速和平均温度是影响非喀斯特地区年ET_0变化的主要气象因子,而相对湿度则通过与其他气象因子的相互作用间接对喀斯特地区年ET_0的变化产生较大影响。在季节尺度上,日照时数和平均气温在各季节都是ET_0最主要的影响因子,与ET_0呈正相关关系;风速在喀斯特地区冬、春两季对ET_0的间接作用系数为负,在非喀斯特地区并未发现这一现象。了解不同地区ET_0的变化趋势是植被生态需水定额计算的必要措施。     

科尔沁沙地参考作物蒸散发估算及影响因子分析

为了准确评估区域气候干湿状况以及保护半干旱区生态环境,基于科尔沁地区草甸地、半流动沙丘、半固定沙丘、水稻地及玉米地5个典型景观类型2015—2018年日气象资料,通过FAO56 Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散发(ET_0),了解不同时间尺度上ET_0变化特征,并利用通径分析与指标敏感性分析相结合剖析了ET_0的驱动因素。结果表明:(1) 4年的年平均ET_0为1 051 mm,不同样地ET_0年值在922～1 257 mm波动,最大值出现在2017年;(2) ET_0季节变化表现为夏季春季秋季冬季;(3) ET_0月际变化呈抛物线型,3—10月贡献最大,占全年ET_0的80%以上;(4)通径分析中,气象因子对ET_0的通径系数表现为VPDRnu_2T_(max),直接作用系数最大为0.614,即VPD是影响ET_0最重要的因子;T_(max)对ET_0的间接作用最大,间接作用系数为0.936,且主要通过VPD路径对ET_0产生作用,间接作用系数为0.554;指标敏感性分析中,去除VPD后E由0.993减小为0.877,进一步说明ET_0对VPD的变化最为敏感。总体而言,VPD为科尔沁沙地参考作物蒸散发变化的主导因子。     

猫跳河流域气象水文因素的变化趋势分析

以我国第一条全流域梯级水电开发的河流猫跳河为对象,系统分析了猫跳河流域主要气象水文变量的基本情势,分析了各因素的变化趋势。利用紧邻猫跳河流域的贵阳、安顺和黔西地区的3个气象站近60a的逐日气象观测数据,采用线性回归和Mann-Kendall法检测其变化趋势,利用FAO56方法计算了流域参考作物的蒸散发状况。结果表明:(1)流域多年平均降水量在1 000～1 300mm之间,没有显著的变化趋势;(2)在过去60a,流域平均气温累计上升约0.4～1.0℃,呈现一定程度的暖化趋势;(3)流域的平均年日照时数在1 200～1 300h之间,且呈现明显的下降趋势,大致以8～10h/a的速率递减;(4)流域日参考作物蒸发在2.5～2.7mm/d之间。多年平均参考作物蒸发在900～1 000mm之间。年参考作物蒸发下降趋势显著,与日照时数的减小相一致。猫跳河流域总体上呈现一定程度的暖化现象,但气候变化对水资源的影响程度有限。     

1961－2014年中国干湿气候时空变化特征及成因分析

利用全国701个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,基于降水量和参考作物蒸散量(ET0)计算的湿润指数研究了近54a中国干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析了气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行了探讨.结果表明:全国气候在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)中经历了变湿到变干的过程;不同地区干湿状况变化差异很大,干旱趋势主要发生在中国的半干旱半湿润气候区;1961-2014年降水量变化趋势不显著,ET0呈显著下降的趋势,61.6%的站点出现"蒸发悖论"现象.南方大部分地区和新疆的西北部由于降水量增加和ET0减少,气候变湿;西北和西南大部分地区由于年降水量减少和ET0增加,气候呈显著变干的趋势.ET0对相对湿度的变化最敏感,风速的负贡献率是引起ET0变化的主导因子.研究时段内风速和日照时数的减少对ET0的负效应超过温度上升对ET0的增大作用,导致全国ET0总体呈下降趋势.     

嘉陵江流域输沙时空变化及归因分析

河流输沙过程变化对河流系统的功能发挥具有重要意义,因此探究嘉陵江流域输沙时空变化及其驱动因素,对嘉陵江流域进一步治理具有重要指导作用。基于嘉陵江流域实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法定量分析了典型区间内水文站点气候变化与人类活动对输沙变化贡献率。结果表明：嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,2007—2015年,仅武都—碧口区间输沙模数高达3 323.48 t/(km²·a)。典型区间内北碚、武胜、罗渡溪、小河坝4站1960—2015年输沙量呈极显著下降趋势,分别以3.40×10⁶,1.80×10⁶,4.0×10⁵,3.40×10⁵t/a的速率下降,以水土保持与水利工程措施为主的人类活动减沙贡献率为75.93%～96.43%,其输沙序列分别于1990年、1990年、1988年、1984年发生极显著突变。嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,干流修建多座大型控制性水库对河道输沙的影...     

不同时间尺度下华北平原干湿气候时空变化及成因分析

利用华北平原62个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料以及同期降水量资料,基于Penman-Monteith方法计算的参考作物蒸散量(ET_0)研究近54a研究区干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析气候变化背景下主要气象因子对ET_0的影响,对干湿气候变化的成因进行探讨。结果表明:华北平原在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)半干旱区和半湿润区的分界线呈东扩和南移,半干旱区面积不断扩大,湿润区面积变化不明显;研究区1961-2014年ET_0呈显著下降趋势,空间差异大,河南和山东部分地区由于ET_0下降趋势大于降水量减少趋势,气候变湿润;鲁东、天津、河北东部地区降水量减少且ET_0增加,干旱化趋势明显。就月尺度而言,降水量在7月和8月减少幅度最大,夏季ET_0减少幅度较大,5月和6月气候呈变湿趋势。ET_0对相对湿度的变化最敏感,各月导致ET_0变化的主要贡献因子不一,11月-翌年1月风速起主导作用,2月温度为主导因子,6-9月日照时数为主导因子,其它月份为相对湿度、风速等综合作用的结果。     

赣江上游章水流域1955-2015年降雨量时空变化

为研究赣江上游降雨特征,以章水流域1955—2015年的22个雨量站日降雨资料为基础,对各站雨量及流域面雨量序列分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、Sen’s斜率估计等方法进行了研究。结果表明:章水流域多年平均降雨量为1 599.76 mm,其中春季最多,占全年的37.32%,冬季降雨最少,仅为13.05%。年降水量以0.17 mm/a速率缓慢增加;春、夏和冬季降水量呈现不显著的增加（α=0.10）,增加速率分别为0.65,0.60,0.86 mm/a;但秋季降水量表现为显著减少趋势,速率为1.94 mm/a。从空间上来看,年、春和夏3个时段只有零星站点有显著变化趋势和突变,绝大多数站点特征表现稳定,无显著变化趋势和突变发生;而在秋季22个站点中有16个站点有显著的减少趋势,其中有7个站点的显著性超过0.05,主要分布在流域中上游地区,涉及崇义、大余和上犹西部;有10个站点的降雨在冬季具有显著的增加趋势,其中3个站点的显著性超过了0.05,主要分布在流域的中游。仅有个别站点年降水量和春季降雨量发生了突变,夏、秋、冬3个季节降雨突变站点较多在整个流域零散分布,发生时间大多在1992年及前后。     

变化环境下滇中地区典型流域水资源演变特征

[目的]以典型流域为研究对象,揭示变化环境下滇中地区水资源的演变特征,为区域水资源综合管理服务。[方法]以滇中地区蜻蛉河流域1963—2012年的月值径流实测资料为基础,采用线性倾向估计、Mann-Kendall非参数检验、小波分析和R/S分析等作为主要研究方法。[结果](1)蜻蛉河流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在夏秋两季,而冬春两季占全年的百分比均较小;(2)自20世纪60年代以来,蜻蛉河流域径流量总体呈现出了减少的趋势,速率为4.80×107 m3/10a,但其变化趋势的尚未达到0.05的显著性水平;(3)研究时段内蜻蛉河流域径流量的变化经历了"多—少—多—少"的演变过程,2010年为一个典型突变年份;(4)从多时间尺度特征来看,蜻蛉河流域径流量变化局域性特点较为突出,没有贯穿整个研究时段的周期性波动,相对较为明显的周期性变化为15a;(5)蜻蛉河流域年径流量的变化存在比较显著的赫斯特现象,未来持续减少的概率较大。[结论]蜻蛉河流域水资源季节性分布不均,年际波动幅度大,未来一段时间内将继续维持减少趋势,需提前做好合理规划。     

洱海流域近59年水资源的多时间尺度分析

以分析洱海流域地区水资源的时序变化特征为研究目标,利用国家气象局整编的大理气象站气象资料(1951-2009年),用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量,分析了近59a来洱海流域地区降水和蒸散量的变化特征,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果表明:(1)各年代降水量呈现了一个先减少后增加的变化规律,春季降水量有显著上升趋势,线性倾向值为13.6mm/10a,夏季各年代降水量呈现了一个先减后增加的变化规律,秋季降水量大体经历了"少-多-少"的变化过程,年降水量发生的两次突变都是由少雨期到多雨期,春季、夏季和冬季降水发生了明显的突变,春季和冬季突变后进入多雨期,而夏季进入少雨期;(2)年蒸散量在波动中有减少的趋势,达到7.8mm/10a,春季、夏季和冬季的蒸散量呈现波动变化特点,最近10a呈现显著减少的趋势,秋季的蒸散量呈现显著的减少趋势,达3.0mm/10a。年蒸散量和春季蒸散量存在明显的突变现象,但不是在同一时期发生,目前都处于低蒸散期;(3)年内降水量和降蒸差的逐月变化趋势基本相同,但月间分布不均衡,蒸散量逐月变化趋势呈现5月为最大值的近似单峰抛物线的线型分布;(4)未来本地区冬、春、秋季节干旱依然存在,影响作物尤其是坡耕地玉米和冬季大蒜的正常生长和发育。     

香溪河流域近60年来降雨量变化趋势及突变分析

为研究香溪河流域多年降雨特征,以流域1952—2011年10个雨量站日降雨资料为基础,得到流域面雨量序列。分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、M-K突变检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,对流域60 a来降水量的年、季变化趋势和突变进行了检验。结果表明:香溪河流域年降水量以0.66 mm/a速率减少;春、秋季节降水量呈下降趋势,下降速率分别为0.33,0.81 mm/a,冬季降水量轻微下降趋势,夏季降水量呈上升趋势,速率为0.5 mm/a;年均和四季变化均未通过5%的显著性检验。研究时段内,年降水量发生了三次突变,分别在1954年,1989年,2006年。夏季降雨突变发生时间与年突变发生时间一致;春、秋、冬三季降雨在60 a内发生突变的时间分散、多变。     

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。     

黄土高原50余年来降雨侵蚀力变化及其对土壤侵蚀的影响

采用Mann-Kendall非参数检验法和累积量斜率变化率分析等方法,分析了黄土高原1960—2011年降雨侵蚀力变化及其对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)黄土高原年均降雨侵蚀力呈显著下降趋势,平均年下降速率为3.64MJ·mm/(hm~2·h·a);(2)年降雨侵蚀力在空间上呈现"大者变小,小者变大"的变化趋势,以400mm等降雨线为分界线;(3)降雨侵蚀力变化不是影响河流输沙变化的主导因素,渭河、泾河、北洛河、延河、无定河和汾河的贡献率分别为1.54%,0.11%,10.87%,16.47%,5.71%;(4)不同流域降雨侵蚀力对土壤侵蚀作用程度不同,主要支流侵蚀产沙率泾河无定河渭河延河北洛河汾河。降雨侵蚀力的分布特征和变化趋势,结合不同流域侵蚀产沙率,可作为评价流域内气候变化对土壤侵蚀作用的指标。     

基于Budyko假设的金溪流域径流变化归因分析

[目的]探究金溪流域径流变化特征及其原因,对于水库运行调度及水资源管理具有重要指导作用。[方法]基于1982—2015年流域气象水文数据以及植被NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验及滑动T突变检验法分析径流变化特征,进一步采用Budyko水热耦合平衡方程计算各影响因子对流域径流变化的贡献率。[结果]金溪流域年径流深、降雨量均呈不显著上升趋势,变化速率分别为3.89 mm/a, 8.43 mm/a。潜在蒸散发量呈显著上升趋势,变化速率为1.17 mm/a。通过突变检验可将金溪流域径流序列分为基准期1982—2002年和变化期2003—2015年。金溪流域径流变化归因分析表明：下垫面变化对径流变化的贡献率为123.55%,潜在蒸散发的贡献率为33.83%,降雨贡献率为-57.38%,流域下垫面变化主要源于植被情况显著改善,其中NDVI在基准期上升速率为0.005/10 a,在变化期上升速率为0.024/10 a。[结论]导致金溪流域径流变化的主要源于植被情况的显著改善,金溪流域径流变化的归因分析为金溪流域的水资源利用提供了理论支持。     

阿勒泰地区不同时间尺度参考作物蒸散量的时空变化及影响

基于阿勒泰地区7个气象站1961-2016年逐日气象数据和联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式,估算该区域近56a参考作物蒸散量(ET_0),利用气候倾向率和反距离加权插值法分析ET_0及主要气象因子的时空变化特征,并采用相关系数和多元回归分析相结合的方法对不同尺度ET_0变化成因进行分析。结果表明:阿勒泰地区年平均ET_0为928.46mm,其气候倾向率为-10.90mm·10a~(-1)(P0.01)。季节ET_0平均值由大到小依次为夏季、春季、秋季和冬季,夏季、秋季ET_0呈极显著降低趋势(P0.01),冬季ET_0呈显著增加趋势(P0.05)。6-7月ET_0最大,1月和12月ET_0最小,年内变化呈抛物线形。总体来看,各时间尺度ET_0空间分布特征基本一致,且呈现中西部地区ET_0显著减少趋势,年ET_0减少是夏季ET_0减少所致。各尺度ET_0变化主要贡献因子不一,但平均风速的极显著降低对ET_0减少的影响最大。     

54年来和田地区潜在蒸散量的变化特征及影响因素

为了在全球气候变暖的背景下,探讨和田地区干湿状况的变化,为该区水资源的合理利用及保护脆弱的生态环境提供科学依据。应用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,采用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法分析了潜在蒸散量的变化特征,结合相关性分析探讨了气候因子对其影响强度。结果表明:1960—2013年和田地区潜在蒸散量呈"增加—减小—增加"的变化趋势,年际变化倾向率为-2.74mm/a,总体上呈减小趋势;四季潜在蒸散量表现出夏季春季秋季冬季,均呈减小趋势,其中春季的减小趋势最显著;潜在蒸散量最大值出现在6月,最小值出现在12月;潜在蒸散量在1980年发生一次减少突变,并存在21年的第一主周期和12年的第二主周期;平均风速的减小和降水量的增加是导致潜在蒸散量减小的主要原因。     

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。