降水时空分布及变化特征分析——以安徽省为例

【目的】探究安徽省降水时空分布及其变化规律。【方法】基于1960—2019年安徽省24个气象站点的降水日值数据,采用趋势分析、突变检验等方法分析安徽省降水时空分布特征和变化趋势。【结果】降水量自北向南递增,夏季降水量约占全年降水量的40%;降水日呈“南频北稀”、“山区多,平原少”的空间分布格局,降水量和降水日的高值中心出现在皖南和大别山区域,低值中心位于淮北平原。年降水量呈上升趋势,增加的站点共22个。总降水日呈减少趋势,中、小降水日显著减少,大雨和暴雨的降水日呈增加趋势。安徽省共12个站点存在降水突变年,仅江淮平原和皖南山区的降水量存在潜在突变年。【结论】安徽省降水较为集中,极端降水和洪涝风险存在增长趋势,本研究可为安徽省水资源规划利用及旱涝灾害防控提供借鉴。     

基于创新趋势分析方法的黄河年季降水变化特征研究

为探究黄河流域降水变化特征，选取黄河流域92个气象站1960-2015年逐日降水资料，采用创新趋势分析方法、Mann-Kendall检验和Sen’s斜率法分析了黄河流域年季尺度降水量变化特征。结果表明：黄河流域年降水量整体呈现出东南多西北少的空间分布格局。从时间变化上看，黄河流域年降水量整体呈现下降趋势。在季节尺度上，黄河流域春、冬季降水呈增加趋势，而夏、秋季降水呈下降趋势。黄河流域春季轻度降水无显著变化趋势，黄河中游和下游夏季轻度降水呈下降趋势，黄河流域秋季轻度降水呈下降趋势，黄河流域冬季轻度降水呈上升趋势。夏季强降水在黄河上游呈10%左右的下降趋势，在黄河中游呈5%左右的上升趋势。通过探究黄河流域不同量级年季降水的变化趋势，可为黄河流域水资源管理和水旱灾害防治提供参考，进而为黄河流域高质量发展提供支撑。     

黑龙江省降水变化趋势及其对农业生产的影响研究

基于黑龙江省36个气象站的降水量数据和12个地级市及1个地区的农业相关数据,采用改进的MannKendall检验法,通过计算年降水量和季节降水量的趋势检验统计量Z值,揭示了研究区降水量的变化趋势,进而分析了农业旱涝灾害的空间分布。结果表明,黑龙江省大部分地区冬、春季节降水量呈现上升趋势,夏、秋季节降水量及年降水量均呈下降趋势。黑龙江省农业受涝灾影响大于旱灾,涝灾主要分布在黑龙江省东部的双鸭山市、鹤岗市和佳木斯市,其未来降水量的下降趋势可在一定程度上缓解涝灾产生的危害;旱灾主要分布在黑龙江省西部的齐齐哈尔地区,其未来降水量的增加趋势可在一定程度上缓解旱灾产生的危害。     

华北小麦-玉米轮作净灌溉需水量变化趋势——以大兴区为例

【目的】开展不同时间序列华北小麦-玉米轮作净灌溉需水量变化趋势研究,为未来农业用水规划提供决策参考。【方法】采用Mann-Kendall非参数检验法分析了近60 a(1961―2017年)与近30 a(1988―2017年)小麦-玉米轮作的作物需水量、有效降水量、净灌溉需水量的变化趋势。【结果】不同时间序列小麦-玉米轮作的作物需水量、有效降水量及净灌溉需水量的变化趋势存在较大差异,1961―2017年小麦-玉米轮作作物需水量与有效降水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率分别为5.3、7.8 mm/10 a;而净灌溉需水量呈不显著减少趋势,变化倾向率为-2.5 mm/10 a。1988―2017年小麦-玉米轮作作物需水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率为11.0 mm/10 a;有效降水量整体呈显著减少趋势,变化倾向率为-7.3 mm/10 a;净灌溉需水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率为18.3 mm/10 a。【结论】1961―2017年小麦-玉米轮作的净灌溉需水量减少,主要是平均风速与日照时间减少所致;而1988―2017年小麦-玉米轮作净灌溉需水量增加,主要是气温升高与相对湿度减少所致,且序列越短其变化趋势越显著。因而在进行灌溉用水规划时,合理选择序列长度尤为重要。     

对近50a云南降水量的时空变化特征分析

利用云南省124个国家气象站1961-2010年的月降水量资料,运用倾向率分析和EOF分析方法,研究了云南最近50a来降水量变化的基本特征。通过倾向率变化分析表明:云南冬季降水量倾向率呈东部和北部为正,西南部为负的分布趋势,变化幅度在4个季节中最小;春季大部地区降水量呈增加的趋势,增加的幅度西部地区大于中东部地区;夏季全省大部倾向率均为负;但倾向率数值各地差异较大;秋季云南西北部降水量有增加而东南部降水量减少的趋势。EOF分析表明:第1主分量序列可表征云南年降水量变化趋势,1999和2001年是近50a云南降水量最多年份,2009年是最少的年份。近50a来第1主分量波动下降,表明云南年降水量呈减少趋势;第2特征向量在云南西北部为负,东南部为正,对应的第2主分量也呈波动下降的趋势变化,表明近50a来云南西北部降水增加、东南部降水量减少,这与云南秋季降水量的变化特征相符。     

青海湟水流域降水过程的持续性特征与干旱发生趋势

以湟水流域6个气象站点1959-2016年逐月降水量资料为基础,采用距平分析法、Mann-Kendall检验对流域内降水变化特征进行分析,结合重标极差法分析流域未来降水的变化趋势,并用游程理论和马尔柯夫链分析了流域内干旱特征和未来干旱趋势。结果表明:研究区降水年际变化较为明显,过去58 a间全年及4个季节降水量呈增加趋势,其中冬季增加趋势最为显著;多年平均降水量在空间分布不均匀,流域中部地区降水量最大,下游地区降水量最小,Cv空间分布特征与多年平均降水量相似。通过Hurst指数可知,在1 a时间尺度上,流域年降水量表现为较强的持续性特征,在5 a和10 a时间尺度上呈现极强的持续性特征,未来不同时间段内年降水量与4季降水量可能有所增加。从统计结果来看,流域发生连枯水的概率大于连丰水,说明更易发生连枯水现象。根据加权马尔柯夫预测结果可知,2017年湟水流域为平水年。     

1961—2015 年山东省降水量时空变化特征分析

选用山东省18个站点1961―2015年的年降水量,利用线性趋势估计、滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法对年降水序列进行了趋势性分析。结果表明,总体上山东省年降水量呈现减少的趋势,但是不同方法得到的趋势分析结果差别较大,造成这种差别的原因可能为选取站点太少且代表性差。从检验结果来看,只有定陶县通过了Kendall 的95%置信度检验,说明山东省年降水量趋势变化并不显著。应用R/S分析方法进行持续性分析,发现山东省年降水序列未来的变化趋势与现有趋势相反,未来山东省年降水量会呈现增加趋势。     

三江平原近60年降水量时空变异特征分析

采用趋势分析法、Mann-Kendall突变分析法、小波分析法和时态GIS对三江平原1952—2012年间的61 a降水量的时空变异特征进行分析。结果表明:时间上,5个主要行政区的降水量序列在时间整体上变化趋势不明显,而在时间序列内部存在不同突变趋势,存在以28、22、15、6 a 4个时段为主周期的波动状态;整个三江平原降水量序列在时间整体上变化趋势也不明显,但在时间序列内部表现出突变趋势,即1955年开始呈下降趋势,至1979年开始呈上升趋势,到1997年又呈下降趋势,存在与各行政分区主周期相同的波动状态。空间上,三江平原降水量空间分布变化趋势表现出明显的差异性,即1952—1954年从北到南呈现中间多两端少的变化趋势,而1955—1978年从北到南呈现两端多中间少的变化趋势,1979—2012年也呈现北多南少、东多西少的变化趋势。5个主要行政区及三江平原1952—1954年和1997—2012年两个时段内的多年平均降水量均少于1955—1996年间的多年平均降水量。     

艾比湖绿洲地区降水变化规律及突变分析

为了研究艾比湖绿洲地区降水变化特征,利用4个气象观测站1960-2013年的逐月降水资料,运用趋势分析法、Mann-Kendall突变检验、T检验、小波分析和GIS空间分析等方法,对艾比湖绿洲地区近54年降水的趋势性、突变性和周期性进行综合分析。结果表明:近54年来,艾比湖绿洲地区年降水量呈7.95 mm/10 a速率增加,四季降水量变化与年降水量变化趋势基本相同,呈春秋微增,夏冬强增的特点;通过M-K检验发现,艾比湖绿洲地区年降水量在1986年发生了增加突变,但未发生显著趋势性变化;小波分析结果表明艾比湖绿洲降雨在长时间序列中呈多时间尺度特征,变化较大。通过以上分析,近54年艾比湖绿洲地区总体气候呈湿润化趋势。     

青海省西北诸河61a来降水演变特征及空间分布研究

收集了青海省西北诸河地区降水资料,分析了该地区1956-2016系列降水的时间和空间分布规律,结果表明:①降水集中度及5-9月降水量呈微弱上升趋势,趋于不均匀化,集中期呈微弱下降趋势,有提前表现。②年降水呈显著增加趋势,且降水量时序具有长程相关性,预测将保持持续增加的趋势;在2001年前后发生突变;5个时间尺度的周期波动控制着年降水量在整个时域内的变化特征,其中以31a为主要周期。③降水量在地区平面分布上极不均匀,亦有东、南部山区向西北盆地递减,降水量的垂直差异明显,并呈现一定的规律性。④多年平均降水在空间上呈现由四周山区高值向柴达木盆地低值中心递进的态势,低值区域缩减。     

雅鲁藏布江流域NDVI与降水量时空分布特征及其相关性分析

结合归一化植被差异指数NDVI与降水量数据,利用突变分析将整个流域划分成高程3 523 m以下、3 523~5 000 m和5 000 m以上3个分区;并基于Arc GIS平台,分析了年尺度和生长季3个高程区域内NDVI的分布特征及其变化趋势,同时还对两种时间尺度上NDVI与降水量的相关性进行了探讨。结果表明,NDVI与降水量总体均呈现随高程增加而减少的分布特征,且高程3 523 m以下、3 523~5000 m和5 000 m以上分区内样点NDVI总体分别位于[0.6,0.8)、[0.2,0.6)、[0,0.2)之间;流域内高达90%的样点年尺度和生长季植被呈改善趋势,最大趋势系数达0.94。此外,流域内NDVI与降水量以负相关关系为主,高程5 000 m以上区域表现尤为显著,年尺度上二者最大负相关系数达-0.73,整个流域内年NDVI与降水量呈负相关关系的61%样点中有30%样点分布于高程5 000 m以上区域内。通过探究具有显著高程差异的雅鲁藏布江流域NDVI时空分布特征及其与降水量的关系,以期为高海拔缺资料地区植被分布规律及其与气象因子关系研究奠定基础。     

关中地区气候变化对主要作物需水量影响的研究

用关中地区30个气象站41年气象资料,探讨了关中地区主要作物冬小麦和夏玉米需水量与相应生育期内气候因子的变化趋势,分析了气候变化对作物需水量的影响。结果表明:关中地区冬小麦需水量无一致变化趋势,净灌溉需水量(NIWR)呈增加趋势;夏玉米需水量呈不显著减少趋势,净灌溉需水量无一致变化趋势。气象因子影响顺序为,冬小麦:相对湿度>最高气温>日照时数>降水量>平均气温>风速,夏玉米:日照时数>相对湿度>最高气温>平均气温>降水量>风速。日照时数和风速引起冬小麦需水量的降低趋势在很大程度上抵消了相对湿度和最高气温引起的冬小麦需水量的升高趋势,而冬小麦生育期降水的减少是造成冬小麦净灌溉需水量增加的主要原因;风速和日照时数的降低趋势是导致夏玉米需水量减少的主要原因。关中地区秋冬春季向暖干发展,夏季除风速显著降低外,其它气象因子变化不大。     

雅砻江流域降水时空变化特征分析

为研究雅砻江流域降水的季节和年变化趋势及周期的时空分布特征,利用1960—2018年雅砻江流域9个气象站点的年季平均降水量,采用Mann-Kendall(M-K)检验和小波分析对降水时间序列进行分析.结果表明:流域降水年、季空间分布不均匀,总体呈现出从西北向东南递增的趋势;1960—2018年流域年降水量呈增长趋势,春...     

近50a来黄河流域温度和降水基本特征和变化趋势分析

利用黄河流域87个代表气象站1961－2010年的逐日温度和降水观测资料,采用算术平均、线性倾向估计、滑动平均方法对流域年、季和年代际温度和降水特点和变化趋势进行分析。结果表明：流域多年平均温度为6.96℃,总体呈东高西低、南高北低的空间分布特征。年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.03℃/a;流域季节温度均呈明显增加趋势,冬季温度增加较为明显,夏季温度增加相对较低。流域多年平均降水为448mm,降水空间分布由东南向西北呈带状递减趋势。流域年平均降水呈不显著的增加趋势,线性倾向率为-0.97mm/a,流域季节降水增减变化趋势不明显,变化较为复杂。     

松山区气象变化特征分析及对农业的影响

本文利用1991～2022年松山区平均气温、降水和日照时数观测资料,分析松山区气象变化特征,并探究了气候变化对农业的影响。结果表明：近32年来松山区平均气温以及春季、夏季、秋季平均气温均呈增加的变化规律,冬季平均温度呈减少变化趋势。松山区四季中年际间温差最大的季节为冬季,而松山区平均气温整体呈增温变化趋势主要是由春、夏、秋三个季节的气温变化共同造成的。1991～2022年松山区降水量变化大致表现为减少变化规律。松山区年内降水量存在显著的干、湿季之分,降水量最多的季节为夏季,占年平均降水量的67.08%;春季次之,占年降水量的15.50%;冬季降水量最少,仅占1.29%。近32年来松山区的年日照时数为增加的变化规律,四季日照时数分布比较均匀。松山区气温、降水以及日照的波动起伏会影响到农作物的生长发育、产量,尤其是气温的上升会加剧农业病虫害以及气象灾害的发生,给农业造成严重的损失。     

湖南省资水流域极端降水量时空变异特征及重现期极端降水量的推算北大核心CSCD

【目的】为了解湖南省资水流域各国家气象站1960-2016年年最大日降水量、年最大过程降水量的时空变异特征。【方法】利用经验正交函数(EOF)分解、空间自相关分析、线性倾向估计法、Mann-Kendall检验、复Morlet小波变换等方法,并基于数理统计方法推算了一定重现期各站点极端降水量值。【结果】①资水流域极端降水量空间上存在"北多南少、西多东少"的特征,地处迎风坡的站点极端降水量值较大,盆地、背风坡处的站点极端降水量较小,极端降水量EOF分解特征向量主要存在3种典型模态,南-北型、西北-东南型和全局型;20世纪80年代后年最大日降水量空间上存在一定的集聚倾向,尤其是2000年后集聚趋势十分显著,表现为明显的两极分化特征,年最大过程降水量则表现出一定的空间负相关性;②流域平均极端降水量呈增加趋势,年最大日降水量气候增长率为2.8 mm/10 a,20世纪80年代后期-20世纪90年代初期是极端降水量突变阶段,空间自相关性和变化趋势均存在显著变化;上游地区极端降水量存在准周期变化规律,准周期为10 a左右;③50 a以上重现期极端降水量分布与极端降水量EOF分解特征向量分布形态高度一致;极端降水量大的站点,其极端降水量随重现期显著增加,极端降水量小的站点,其极端降水量随重现期增加变化不明显。【结论】近年来频发的厄尔尼诺现象与资水流域极端降水量时空变异特征关系密切,其中的具体关联有待进一步研究。     

湖南省资水流域极端降水量时空变异特征及重现期极端降水量的推算

【目的】为了解湖南省资水流域各国家气象站1960—2016年年最大日降水量、年最大过程降水量的时空变异特征。【方法】利用经验正交函数(EOF)分解、空间自相关分析、线性倾向估计法、Mann-Kendall检验、复Morlet小波变换等方法,并基于数理统计方法推算了一定重现期各站点极端降水量值。【结果】①资水流域极端降水量空间上存在"北多南少、西多东少"的特征,地处迎风坡的站点极端降水量值较大,盆地、背风坡处的站点极端降水量较小,极端降水量EOF分解特征向量主要存在3种典型模态,南—北型、西北—东南型和全局型;20世纪80年代后年最大日降水量空间上存在一定的集聚倾向,尤其是2000年后集聚趋势十分显著,表现为明显的两极分化特征,年最大过程降水量则表现出一定的空间负相关性;②流域平均极端降水量呈增加趋势,年最大日降水量气候增长率为2.8 mm/10 a,20世纪80年代后期—20世纪90年代初期是极端降水量突变阶段,空间自相关性和变化趋势均存在显著变化;上游地区极端降水量存在准周期变化规律,准周期为10 a左右;③50 a以上重现期极端降水量分布与极端降水量EOF分解特征向量分布形态高度一致;极端降水量大的站点,其极端降水量随重现期显著增加,极端降水量小的站点,其极端降水量随重现期增加变化不明显。【结论】近年来频发的厄尔尼诺现象与资水流域极端降水量时空变异特征关系密切,其中的具体关联有待进一步研究。     

变化环境下的元谋干热河谷区水热响应分析

以变化环境影响下的脆弱区金沙江元谋干热河谷为研究对象,通过多种验证方法,研究气温、极端最高气温、极端最低气温、降水量、日降水量大于0.1 mm的日数和最大日降水量等水热指标对变化环境的响应规律.结果表明:从年际来看,自1956年以来,年均气温、极端最高气温均呈降低趋势,而极端最低气温则微弱升高,降水量、日降水量大于0.1 mm的日数和最大日降水量均为升高趋势;从年内来看,平均气温四季均为降低趋势,春季最显著,秋季最不明显,降水量四季均表现为增加趋势,其中春季最显著,冬季最不显著;从未来趋势来看,平均气温维持降低趋势的概率比升高的大,年降水量维持增加趋势的概率较转向降低趋势的概率要大,干热河谷有可能转为干暖或干温河谷.     

变化环境下岩溶区降水气温分布特征研究

探讨变化环境下岩溶区年降水量、年平均气温的分布特征,并结合水文变异诊断系统和非一致性水文频率计算原理,深入探讨年降水量、年平均气温的变化趋势、成因,印证了变化环境对研究要素的影响是存在的;针对研究区域岩溶发育强度,讨论了其对年降水量、年平均气温之间的关联性.研究结果表明:①研究区域各站点年降水量呈减少趋势,年平均气温除...     

变化环境下灌区地下水动态演变趋势及驱动因素

以陕西省宝鸡峡灌区为研究区,从地下水系统与外部环境的关系出发,运用了线性趋势回归检验、Kendall秩次相关检验及Spearman秩次相关检验3种统计水文学方法,分析了近30 a(1981—2010年)灌区变化环境因素——降水量、蒸发量、地表水灌溉量及地下水开采量的变化趋势,结果表明:灌区降水量呈不显著下降趋势,平均年降水量倾斜率为-2.900 mm/a,而蒸发量呈波动上升趋势,平均年蒸发量倾斜率为3.270 mm/a,降水量和蒸发量两者具有互逆变化特征;灌区地表水灌溉水量呈显著下降趋势,而地下水开采量呈不显著下降趋势.基于GIS技术和地统计学方法,研究了灌区地下水位动态的时程演变趋势和空间分布特征,研究表明:1995—2005年,灌区西北部地区地下水位有明显下降趋势,10年间下降约7~8 m,中部乃至东南部也有小幅度的下降,下降不足1 m;2005年以后,灌区内仅在渭河北岸的武功、兴平南部及咸阳中南部有小幅度下降趋势.通过灰关联分析方法,识别了灌区地下水位动态变化的主要驱动因素,得知各影响因子的关联度都较大,均在0.5以上,且塬上灌区与塬下灌区地下水位动态变化的主要人类活动驱动因素分别为地表水灌溉和地下水开采.