近56年巢湖流域降水特征及其对旱涝灾害的影响

通过1957—2012年巢湖流域56a间的9个气象站的降水数据,基于趋势分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析和标准化降水指数分析等方法,对巢湖流域降水特征和降水趋势进行了研究。结果表明:56a间巢湖流域年降水量呈显著增加的趋势,线性增加率为28.09mm/10a。春季和秋季的降水略有递增,夏季和冬季降水量呈递减的趋势。年降水量在1963年、1969年、1976年、1978年存在4个降水突变点,并且在1990—1993年降水量趋势显著增加。56a间年降水量主要存在3~5,6~10,12~18,22~28a的周期变化规律。通过对巢湖流域年降水量标准化降水指数进行旱涝等级划分,并对其突变前后的变化分析可知巢湖流域在降水灾变后,洪涝灾害发生更加频繁,巢湖流域降水趋势逐渐向洪涝状态变化。     

西安市近55年来降水的多时间尺度分析

运用回归分析法、小波分析、M-K突变分析,对西安站近55a的降水变化进行了分析.结果表明: 近55a来,西安降水量呈波动变化过程.受大气环流的影响,西安地区的降水与西北地区东部的降水变化一致,春季、夏季、秋季降水量都在下降,冬季降水在波动中有明显增加趋势;秋季降水与El Nino、La Nina之间存在一定的关系,冬季降水量增加显著与西风势力增强和南来水汽增多有很大的关系;3a、6a左右时间尺度在55a中始终存在,且周期振荡稳定.突变分析表明西安的降水在20世纪60年代和90年代左右有显著的突变点存在,即发生了明显的两次突变,两次突变都是由多雨期到少雨期.     

渠江流域降水时空分布特征

基于1961-2020年渠江流域13个气象站点降水数据,运用累积距平、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging插值等方法研究分析了流域降水量及暴雨事件的时空分布特征。结果表明:渠江流域60年年均降水量1 126.17 mm,年降水量整体呈缓慢上升趋势,降水倾向率为6.9 mm/10 a。年降水量波动剧烈,存在27年、15年的周期性变化。年均降水量呈现由西部向东北部递增的趋势,降水量高值区位于流域东北部万源地区,低值区位于西部巴中地区。年降水量倾向率呈现由西北部向东南部递增的趋势,东部及南部降水倾向率为10~15 mm/10 a。渠江流域降水呈季节性变化,春季、秋季降水量呈下降趋势,夏季、冬季降水量呈上升趋势。5年滑动平均数据表明,夏季降水倾向率为16.9 mm/10 a,秋季降水倾向率为-7.7 mm/10 a。季节降水量波动明显,突变点较多,春、夏、秋季突变点主要集中于1961-1980年和2010-2020年间,冬季突变点集中于1985-2005年间。渠江流域春、夏、秋、冬四季降水倾向率最高值分别位于流域南部、东北部、东南部和西部。渠江流域汛期暴雨年均日数为4.28日,暴雨日数整体呈上升趋势,60年内暴雨日数以0.21 d/10 a的速率增加。汛期暴雨日数年际波动明显,1965年、1983年、1984年呈显著增加趋势。汛期暴雨日数存在14年、21年的周期性变化。渠江流域多年平均暴雨日数呈现由西南部向东北部递增的趋势,流域南部达川地区的上升趋势最快,较流域整体上升趋势高0.15 d/10 a。     

阿勒泰地区参考作物蒸散量时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961—2012年逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算了逐日参考作物蒸散量,运用Mann-Kendall非参数检验法、小波分析法,并结合ArcGIS软件对作物参考蒸散量的时空变化特征进行了研究。结果表明:阿勒泰年和春季作物参考蒸散量呈增加趋势,而夏季、秋季和冬季作物参考蒸散量呈减少趋势。年和夏季的作物参考蒸散量分别在1994年、1992年发生突变,而春季、秋季和冬季的作物参考蒸散量则没有发生突变。年和四季的作物参考蒸散量都存在27 a的周期。空间分布上,年、春季、夏季和秋季的平均作物参考蒸散量呈自阿勒泰市南部和福海县西北部向东部、南部和西部逐渐递减的变化趋势。而冬季作物潜在蒸散量大致呈现自西向东逐渐递减。变化趋势上,春季潜在蒸散量在空间上都呈增加趋势,而年、夏季、秋季和冬季的潜在蒸散量在阿勒泰的东部呈增加趋势,在西部则呈减少趋势。     

汾河流域汛期降水序列的多时间尺度分析

基于汾河流域19个气象站点1959—2007年汛期（6—9月）的降水数据,采用小波分析、M—K突变分析及其它数理统计方法,对汾河流域汛期降水量时间序列进行了多时间尺度特征分析。结果表明,近49a来,流域汛期降水呈现减少趋势,递减率是9.79mm/10a,其中6月份的降水呈现上升趋势,速率为2.79mm/10a,7—9月均表现出下降趋势,最明显的是7月份（速率为-6.54mm/10a）,7和9月份降水明显减少是流域汛期降水量下降的主要原因;汛期降水在1978年以后发生突变,流域降水处于一个相对少雨的时期;汛期降水量存在8～15a和3～7a的特征周期,中心时间尺度为2,5,10和12a,其中约5a的周期振荡最为强烈,是汛期降水变化的主要周期;根据5a周期及其它特征周期的小波系数变化趋势,估计汾河流域在研究时间段以后近期内汛期降水量可能偏多。     

基于GLEAM模型的淮河流域地表蒸散量时空变化特征

蒸散发是连接地表水循环和能量循环的纽带,淮河流域地表蒸散量的时空变化分析对深入理解中国气候过渡带水循环对全球变化的响应具有重要价值。该文基于流域水量平衡原理,利用流域水文数据对淮河流域GLEAM产品进行精度验证;并利用GLEAM(global land-surface evaporation:the Amsterdam methodology)产品分析1980-2011年淮河流域地表蒸散发年际和年内的时空变化。结果表明:1)淮河流域及其水资源二级分区的降水实测值与GLEAM产品估算结果比较,平均相对偏差为8.0%,相关系数高达0.94,GLEAM产品对于淮河流域的模拟精度较高;2)淮河流域1980-2011年多年平均年地表蒸散量为673 mm;3)淮河流域多年平均年地表蒸散量空间变化范围为528~848 mm,空间差异显著,呈从西南向东北逐渐减少,淮河以南地表蒸散量大于淮河以北地表蒸散量,四个季节地表蒸散发具有类似的空间分布特征;4)近32 a淮河流域平均的年地表蒸散量变化范围为588.6~767.8 mm,且存在显著的上升趋势;地表蒸散量的季节变化大致呈单峰型分布,峰值出现在8月,最小值出现在12月;且季节变化较为明显,夏季(272.0 mm)春季(191.4 mm)秋季(144.3 mm)冬季(65.0 mm);5)基于栅格尺度年地表蒸散量的变化速率主要受春季主导,依次为夏季、秋季,冬季的影响最小,淮河流域大部分区域地表蒸散发量呈增加趋势。该研究可为淮河流域洪涝、干旱等极端水文气象事件的监测与预警提供科学依据,同时为该流域水资源管理提供参考及决策依据。     

近60年无为县降水变化趋势研究

为了揭示无为县降水的变化趋势和规律,服务于水资源管理、生态建设等方面,采用线性倾向性估计、MannKendall突变检测、小波分析等方法,对无为县1957—2016年降水资料进行了分析。结果表明:无为县年、夏季和冬季的降水量呈上升趋势,春季和秋季的降水量呈下降趋势;年降水日数呈下降趋势,四季降水日数与其降水量保持相同的变化趋势;年和四季的平均降水强度均呈上升趋势;年平均降水强度的上升主导了年降水量的上升趋势,春季和秋季的降水日数的下降主导了春、秋两季降水量的下降趋势,夏季和冬季的降水日数和平均降水强度的上升共同主导了夏、冬两季降水量的上升趋势;年降水量没有发生突变,春季、夏季、秋季和冬季的降水量分别在1993年、1979年、1985年、1987年发生突变;年和四季降水量存在丰枯交替的多周期变化规律,目前均处于偏多阶段并将持续较长时间;年、春季、夏季和秋季的降水量与相应时段的平均气温存在一定的负相关关系,而冬季的降水量与其平均气温则存在一定的正相关关系。     

近54年濮阳市降水变化特征及突变分析

采用线性趋势分析和t检验、滑动t检验方法对濮阳1954年12月-2008年11月的月、季、年降水资料进行综合分析。结果表明:濮阳年降水量总体呈减少趋势(-8.66mm/10a,|t|=1.5694t0.05/2=2.0084);按季节分析,春季降水量有增多趋势,冬、夏、秋季降水量均呈减少趋势(春季,3.66mm/10a,|t|=0.3773;秋季,-8.85mm/10a,|t|=0.7076;夏季,-3.33mm/10a,|t|=0.1;冬季-0.14mm/10a,|t|=-0.06);按月分析,2-3月和5-7月降水量总体呈增多趋势,其余月份降水量均为减少趋势。突变分析结果显示,当地的降水存在明显突变现象,70年代中后期-80年代初突变明显,年和5月份的突变极显著,3月、5月和11月突变前后的距平百分率差值达59~64个百分点,春、秋季突变前后的距平百分率差值也在30~40个百分点;90年代末-21世纪初也存在突变现象,7月份突变极显著,3月和7月突变前后的距平百分率差值在52~77个百分点,春、夏季突变前后的距平百分率差值也在29~31个百分点。降水日数随年代变化也有减少的趋势,平均减少1.8d/10a(|t|=1.9037t0.1/2=1.6684)。暴雨天气发生时间在逐渐提前。强降水日数的多、少与该年代降水量偏多、偏少的趋势相一致。     

唐山地区水资源的气候特征分析

地面蒸发量、气温和降水是估算水资源各分量的重要物理量。利用唐山地区7个站点1959-2006年的月平均气温及月降水资料,分析了唐山地区气温、降水的变化特征,用高桥浩一郎的陆面蒸发经验公式估算了蒸发量,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果显示：（1）自1995年发生由冷到暖的突变以来,当地气温呈显著上升趋势,线性倾向值为0.3℃/10a。（2）降水量、蒸发量和降蒸差季节分布和逐月分布一致,1月最小,7月最大。夏季降水最为丰富,秋季次之,春季和冬季最少。（3）降水量和降蒸差的年际间变幅很大（降水距平值范围为-260.3-384.9mm）,且呈减少趋势,蒸发量变幅没有降水量变幅大（蒸发距平值范围为-127.4~147.1mm）,且年际间相对稳定。（4）未来本地区旱涝问题依然存在,水资源短缺的形势依然严峻。     

近50年局地气候变化及其对共和盆地贵南县草地退化的影响

利用共和盆地贵南站1961—2007年温度、降水等气象资料,分析了共和盆地贵南县的气候变化趋势,探讨了气候变化对贵南县草地退化的影响。结果表明：共和盆地贵南地区气温年际变化呈上升趋势,倾向率为0．23℃／10a,增温速度大于全国增温速度;年降水量总体上呈不显著的增加趋势,倾向率为3．0mm／10a;草地潜在蒸散量呈显著上升趋势,蒸散量倾向率为22．23mm／10a;年大风、沙尘暴日数呈下降趋势。分析认为：气候变化是草原生态退化的自然诱发因素,温度显著升高,草地蒸散量增加,春季干旱事件增多,秋季降水量减少造成草地牧草生长期的变化和草地生产力的下降,导致贵南草地生态退化。     

绍兴市农业生态和农业气象灾害监测预警系统

通过建立基于3S技术的农业生态监测和基于自动气象站、雷达、卫星、数值预报、短信息技术的农业气象灾害监测预警系统,动态监测绍兴市耕地被侵占面积,分析水资源分布、土地利用覆盖等农业自然资源分布特征,并对农业气象灾害实现监测和预警,从而为根据当地自然资源优势,通过农业结构调整,有效地减轻气象灾害损失,促进农业可持续发展提供技术支撑。     

基于评估模型的陕西省水资源气候影响分析

利用陕西省1961—2009年96个观测站的年降水、气温资料以及1997—2006年水利部公布的水资源资料,基于线性拟合、水资源丰枯评价指标、变差系数及产水模数等方法和指标,对陕西省近50 a来的水资源状况进行了气候影响分析。结果表明,基于降水、气温的水资源评估模型能够对陕西省水资源状况进行评估,且评估效果好于只考虑降水的评估模型。近50 a来陕西省气候趋于暖干,年平均气温自20世纪90年代升高,1996年前后发生突变;年降水自20世纪80年代中后期减少,1988年前后发生突变。受气温升高,降水减少影响,近50 a来陕西省水资源量呈减少趋势,1991年前后发生突变,水资源量显著减少。20世纪90年代之前,陕西省水资源量正常偏多,之后水资源正常偏枯,且年际变化显著,年水资源量不稳定。陕西省属于旱年缺水类型,天然供水量的减少增加了水资源利用率,水资源供需压力增大。     

河北省冬小麦、棉花全生育期缺水量时空特征分析

基于河北省13个国家标准气象站点近60年（1955—2014年）的逐日气象数据,利用联合国粮农组织（FAO）推荐的作物需水规律计算方法以及曼—肯德尔（M-K）法、Morlet小波分析法和普通克里金插值法分别对河北省冬小麦、棉花的缺水量和水分盈亏指数的时空规律进行了分析。结果表明:（1）近60年,河北省全生育期冬小麦缺水量以-3.74 mm/（d·10 a）的速率呈减少趋势,棉花以-22.88 mm/（d·10 a）的速率呈显著性减少趋势,并且两种作物的缺水量变化均存在40年左右的主周期和25年左右的次周期。全生育期内冬小麦缺水量最大值出现在南宫,缺水量最小值出现在秦皇岛;棉花缺水量最大值均出现在黄骅,遵化缺水量最小。（2）两种作物的缺水量最大时期均为快速发育期,冬小麦在冻融期时缺水量最少,而棉花在初始生长期缺水量最少;冬小麦在初始生长期水分盈亏指数达到最大值,而棉花在生育中期达到最大值,并且地区差异较小。（3）河北省冬小麦、棉花的缺水量空间分布不均,两种作物水分盈亏指数恰与之相反,基本上呈由中心向四周逐渐增大的分布特征。研究结果对农业灌溉水资源优化配置、提高农业灌溉效率具有实际意义。     

Spatiotemporal changes in terrestrial water storage in the Beijing-Tianjin Sandstorm Source Region from GRACE satellites

The Sandstorm Source Control Project in and around the Beijing-Tianjin region was one of the most important ecological projects in China. Terrestrial water storage (TWS) has important impacts on the ecological construction, agriculture, industry, and resident’s lives. Based on the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data, meteorological and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data, etc., this paper analyzed spatiotemporal characteristics of TWS, groundwater storage, and precipitation, and explored the influencing factors of regional TWS combined with land use and land cover (LULC), social and economic data. The most important results were as follows: (1) From 2003 to 2016, TWS in the Beijing-Tianjin Sandstorm Source Region showed a decreasing trend with a rate of 3.14 mm yr⁻¹. (2) The TWS decline was caused mainly by groundwater overexploitation, but not precipitation variation. (3) Spatiotemporal variations of TWS were related to LULC. The area with the most serious decrease of TWS was mainly located in the southwestern part of the region, where farmland percentage and population density were greater. (4) Reducing the percent of farmland and tree planting, and adding the shrub and grass planting, could be a viable choice for the Beijing-Tianjin Sandstorm Source Control Project. These results provide a scientific basis for regional water resource and ecological management.     

气候变化下黄土高原耕作系统演变与适应性管理

耕作系统主要包括土壤系统、作物系统和区域气候系统等几个相对独立、但又紧密关联的组成部分,涉及作物栽培模式、作物类型、杂草和病虫害及农田水土资源管理等方面,在黄土高原生态系统管理和农业可持续发展中占有重要地位。过去50a (1951-2000年),黄土高原的年平均气温升高了1.1℃,且其变率逐渐增加,降雨和热量资源分布呈现复杂的时空异质性。作物种植区域的变迁、熟制制度的演变和农田灾害的加剧促使农田管理模式不断寻求改变,对当地农业耕作系统产生了深远影响。本文总结了黄土高原过去多年的气候变化（气温、降水量、积温）特征和发展趋势,气候变化下耕作系统（种植区、耕作制度、土壤环境）和作物系统（需水量、物候、品种、产量）的演变规律,作物与土壤互作关系,以及气象灾害对黄土高原耕作系统的影响,并提出气候变化下耕作系统适应性管理途径和策略。旨在为黄土高原耕作技术和田间管理提供新的理论,寻求气候变化下区域农业可持续发展应对策略。     

基于Copula函数的湘江流域气象干旱向水文干旱传播特性

水文干旱的发生往往与气象干旱的发生密切相关,因此揭示两者间的响应关系对干旱预警及水资源管理具有极其重要意义。该研究以湘江流域为研究对象,采用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standard runoff index,SRI)分别表征气象干旱和水文干旱,采用皮尔逊相关系数确定干旱响应时间,并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,分析湘江流域上、中、下游不同季节干旱的趋势性及周期性,最后建立基于Copula函数耦合贝叶斯网络模型的气象-水文干旱特征响应概率曲线。结果表明:湘江流域气象干旱到水文干旱的传播时间为2个月,阈值组合[0.5、0、-0.5]相较于组合[0、-0.3、-0.5]识别得到的干旱事件更优;下游发生水文干旱的情况最为严重,中游气象干旱最为严重,整体上水文干旱发生历时和烈度的最大值均大于气象干旱;流域整体有湿润化趋势,但是在夏季和秋季,存在干旱化的趋势;干湿变化存在几个较为明显的震荡周期,分别为3～5、6～10和18～21 a;对于联合分布函数,除了上游和下游气象-水文干旱烈度的最优联合分布为Gumbel C...     

投影寻踪技术在松嫩平原西部水资源可持续利用中的应用

根据松嫩平原西部水资源复合系统的特征和水资源条件,建立了区域水资源可持续利用评价指标体系。应用投影寻踪技术,采用实码遗传算法优化投影指标函数,将方案多维评价指标值综合为一维投影值,根据投影值的大小实现方案的优选。研究表明,投影寻踪技术可以有效地解决权重的人为干扰,通过优化排序实现对评价结果的定量化表征。     

塔里木河中游河岸带植物区系及物种多样性初探

森林枯落物是保障森林充分发挥涵养水源功能的一个极其重要的水文层次,具有明显的蓄水、保水作用。通过分析苏南丘陵地区的主要森林类型枯落物含水率、蓄水量及其与土壤含水率和气象因子之间的关系,结果发现,苏南丘陵地区枯落物含水率由大到小依次为:常绿阔叶林、落叶阔叶林、火炬松林、毛竹林;蓄水量由大到小则为:落叶阔叶林、常绿阔叶林、火炬松林、毛竹林。降水和蒸发等气象要素对枯落物含水率有重要影响,一次连续降水会显著增加枯落物含水率,但存在1～5d的滞后;蒸发量与枯落物含水率呈显著负相关,平均蒸发量与落叶阔叶林、常绿阔叶林、火炬松林和毛竹林枯落物含水率有明显负相关。落叶林(落叶阔叶林、毛竹林)枯落物蓄水量受土壤含水率的影响要比常绿林(火炬松林、常绿阔叶林)大,而同一种林分枯落物蓄水量与该林分表层(10cm土层)含水率的相关系数高于次表层(20cm土层)与枯落物蓄水量的关系。     

黄淮海地区粮食生产中的农业水资源经济价值核算

水资源是粮食生产的重要物质条件,水资源经济价值核算是科学管理水资源、制定合理水价和形成灌区有序水市场的基础.目前国内尚无关于水资源经济价值统一而权威的核算方法,更不必说针对粮食生产中的农业水资源经济价值核算的研究.该文依据收益还原法基本原理,采用C-D生产函数理论构建了粮食生产中的农业水资源经济价值核算方法体系,并以黄淮海地区为例进行了实证分析.结果表明:黄淮海地区主要作物生产中,水稻生产的水资源纯收益最高,玉米次之,小麦最低;黄淮海地区农业水资源的平均经济价值为1.02 元/m3,各省(市)之间略有差别;当前,在实际的粮食生产过程中,农业水资源经济价值被严重低估.     

基于Morlet小波的辽河径流量变化及其成因分析

利用辽河流域58个气象监测站点1956—2009年的年均气温、年降水量、年蒸发量和铁岭水文站对应年份的径流量数据,综合运用小波分析、小波互相关及偏相关分析,研究了上述气候因子和径流量的多时间尺度波动特征及其相关关系。结果表明:辽河年径流量的主要波动周期为10,36 a;经偏相关分析校正后,流域年均温与径流量的波动周期在全部时间尺度上（1～54 a,下同）呈负相关关系;年降水量与径流量的波动周期呈显著的正相关关系;年蒸发量与径流量的波动周期不存在显著的相关关系。由此,年均温和年降水量是辽河径流量变化的主要影响因素。梳理了基于小波分析的水文特征研究方法,并引入偏相关分析对以往研究中存在的不足进行了纠正。同时本研究所得结果也可以成为辽河流域水资源管理和调度的重要参考。