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。     

雅砻江流域1961-2018年极端气候时空演变研究

近年来我国极端气候事件频发,研究极端气候的变化规律,能够预防自然灾害对人类生活造成的伤害以及水资源分布的失衡。雅砻江拥有我国重要的水电能源,基于雅砻江流域1961-2018年日降雨、日气温数据计算得到26个极端气候指数,利用线性拟合、Sen’s斜率估计、Mann-Kendall突变检验以及Pettitt检验法分析极端气候指数的趋势和突变;使用反距离权重空间插值法（IDW）进行空间插值,分析极端气候指数的空间分布特征。结果表明：雅砻江流域极端高温、低温以及平均温差指数在空间上都是南高北低;流域北部气温偏寒,结冰和霜冻日数偏长,而南部气温偏暖,夏天日数和生长期长度偏长。极端降水指数除持续干期,其他指数在空间上也是南高北低,且在东南部达到最大值。在全球气候变暖的趋势下最高和最低气温极值温度上升,高温增长速率小于低温增长速率,从而温差逐渐缩小;结冰和霜冻日数减少,夏天日数、生长期长度和暖日持续日数增加,使得流域冬季变短夏季变长,适合动植物生长的温度持续时间增长。极端降水指数除了持续干期,其余指数均呈现上升趋势,年降水量增加幅度最大,强降水量增加幅度次之。说明1961-2018年雅砻江流域极端气...     

1961-2017年贵州省极端高温和低温日数的时空变化特征

为探究在全球气候变化大背景下,我国西南典型喀斯特山区(贵州)极端高温低温日数的变化规律和趋势,基于国家气象信息中心提供的贵州省19个一级气象站点的1961-2017年的日最高气温和日最低气温等逐日数据资料,利用一元线性趋势倾向率分析以及ArcGIS10.1平台下的Kriging插值法等方法,发现1961-2017年间,贵州省极端高温、低温日数总体上分别呈增加和下降趋势。其中极端高温日数在时间上以1990年为分界线,先为波动增加后为递增增加,空间上增加趋势沿东南至西北方向逐级递减;极端低温日数在1990年以前的下降幅度大于1990年以后的下降幅度,贵州省北部大部分地区极端低温日数下降趋势最大,只有中部局部地区表现为增加趋势。     

广西山丘坡地土壤墒情时空变异特征及时间稳定性分析

广西较多耕地属于山丘坡地,土壤非均质性和地形起伏造成了耕地墒情具有较强的时空变异性,给田间尺度的墒情监测和管理带来了极大的困难。以广西崇左60个试验小区2017年定期采集的TRIM管土壤墒情数据为研究对象,统计了其时间和空间维度的变异性,分析了土壤墒情时空变异性与相关因素的关系,研究了土壤墒情的时间稳定性。结果表明,广西山丘坡地年平均土壤含水量在0.10～0.60之间变化,与地形、土壤质地等因素有较大的关系;坡地空间平均土壤含水量随时间在0.21～0.30之间波动,且与降雨和蒸发等气象条件密切相关,9-11月有较大概率出现土壤水分胁迫。时间稳定性分析表明3-2号试验小区观测的土壤含水量可以较好地代表整个坡地的平均土壤墒情。研究结果表明,广西山丘坡地土壤墒情有强烈的时空变异特征,变异统计、相关性分析、时间稳定性分析等工具可以用于广西山丘坡地土壤墒情的变异性评价和观测点优选。     

我国不同水热梯度带农田土壤速效钾含量的时空变异特征

在第二次土壤普查基础上,于2006年5-6月对不同水热梯度下封丘、临泽和阜康3个地区农田土壤速效钾含量进行全面调查,分析不同地区农田土壤速效钾的时间变异特征.研究结果表明,影响不同水热梯度带农田土壤钾素含量水平和近20多年来变化程度的主要因素是成土母质和耕作管理水平;耕层土壤速效钾平均含量以阜康地区最高、封丘地区其次、...     

焉耆盆地浅层地下水埋深与TDS时空变异及水化学的演化特征

采用地统计学经典理论分析了焉耆盆地不同时期地下水TDS和埋深在时间和空间的变异特征,对盆地平原区浅层地下水TDS不同时期(1999、2003和2005年)的实测数据进行了半方差函数分析,地下水埋深服从正态分布,地下水TDS服从对数正态分布。地下水TDS和埋深在时间和空间上都存在明显的间变异性,地下水TDS在开都河中下游地区及其二岸灌区有增加的趋势;地下水随时间推移向盐渍化加重方向发展;地下水各项离子浓度都在积聚。利用地学统计VARIWIN2.2和MAPGIS6.5软件绘制了地下水TDS和埋深时空分布格局图,为该地区地下水资源的管理以及防止土壤盐渍化提供理论依据。     

设计暴雨雨型对高植被覆盖流域径流形成影响的数值模拟

为分析设计暴雨雨型对山区小流域山洪灾害的影响,应用时空变源混合产流模型,以四川省关口、汉王场为研究区域,分析高植被覆盖流域对不同重现期以及不同设计暴雨雨型条件下降水的响应规律,并对不同雨型及重现期条件下流域的洪峰流量、峰现时间、洪峰滞后时间等量值进行对比分析。结果表明：时空变源混合产流模型在高植被覆盖流域洪水模拟应用过程中能够取得较好的模拟精度,具有一定的适用性;关口、汉王场流域同一重现期条件下偏后型雨型相对于偏前和居中型条件下形成的洪峰流量更多,但偏前型雨型相对于居中型和偏后型雨型而言形成的洪水总量更大;在不同雨型条件下,随着重现期的增加,关口、汉王场流域的洪峰流量均是呈现增加的趋势;林草植被覆盖率为汉王场>关口流域,关口流域在不同重现期设计暴雨雨型条件下的峰现时间均是提前于汉王场流域,林草植被覆盖对于洪水的径流过程具有一定的调节作用;关口流域和汉王场流域洪峰出现时间相较于暴雨雨峰出现时间的滞后时间均为偏前型>居中型>偏后型;揭示西南山区高植被覆盖流域对于不同重现期设计暴雨雨型条件下的量化规律,在分析西南山区高植被覆盖流域暴雨洪水的形成过程、提高流域洪水预报精度与防...     

基于SPEI的南盘江流域近40年冬春干旱时空特征研究

以标准化降水蒸发指数(SPEI)作为干旱指标,根据SPEI的总体变化趋势、干旱覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,分析南盘江流域冬春干旱的时空分布特征。结果表明,1971—2010年,南盘江流域年均SPEI处于下降趋势且存在6、10年的周期变化;干旱覆盖范围逐渐扩大,轻旱呈下降趋势,中旱及重旱呈上升趋势;流域各地区发生不同程度干旱,轻旱由西南向东北方向递减,重旱与之相反,中旱则以西南至东北方向中部最低;流域内冬春干旱多为中旱。     

基于SRI与Copula函数的黑河流域水文干旱等级划分及特征分析

【目的】基于SRI对黑河流域水文干旱进行等级划分及特征分析。【方法】利用2种不同的径流丰枯等级分类方法,对黑河流域莺落峡水文站的径流资料进行概率统计分析,提出基于SRI的水文干旱等级划分标准(标准1),分别采用标准1和基于标准化降水指数(SPI)的干旱等级划分标准(标准2),识别水文干旱历时、烈度、烈度峰值3个干旱特征变量,利用Copula函数进行水文干旱多变量联合分布研究,选取RMSE、AIC、BIC准则作为联合分布拟合优度检验的判别依据优选Copula函数类型,计算了不同干旱事件的重现期。【结果】基于标准1的水文干旱等级划分结果比标准2更符合实际干旱情况;单变量重现期介于联合重现期与同现重现期之间,可以进行干旱事件重现期估计;黑河流域发生持续2.68个月的重旱事件的重现期为3 a。【结论】基于SRI的干旱等级划分在多变量水文干旱研究中使联合分布函数拟合更优,分析得到的干旱特征更接近实际情况。     

三江源地区作物参考蒸散量的时空分布特征变化及未来趋势预测北大核心

基于1979-2014年三江源地区ET_(0)计算值结合NCEP再分析数据建立统计降尺度模型SDSM,通过模型验证发现该方法在三江源地区ET_(0)预测具有较好的适用性;然后通过率定的模型将2015-2100年CanESM5模式中ssp1-2.6,ssp2-4.5和ssp5-8.5情景模式下的预测数据降尺度处理为站点数据,最终分析计算出了三江源地区13个气象站点近36年来作为基准期的ET_(0)变化特征,以及ET_(0)值在未来不同情景下相对于基准期的变化。结果表明:(1)基准期空间分布上呈现南部和东北部高,西北和中部地区低的分布格局,其中年平均ET_(0)为855 mm,以0.043 mm/a的增长率增加;(2)2015-2100年夏季和冬季的季节平均ET_(0)在空间分布上与基准期一致,但春季、秋季都以五道梁为低值区中心,存在低值区范围缩小、扩散的分布变化;年平均ET_(0)在3种情景模式下均呈现显著增长趋势,ssp5-8.5增幅最多,其次是ssp2-4.5,ssp1-2.6增幅最少;(3)ssp1-2.6和ssp2-4.5情景模式下的ET_(0)增量秋季大于春季,与ET_(0)值春季高于秋季的季节分布特征存在差异。总体来看,2015-2100年年平均ET_(0)空间分布特征和基准期保持一致,ET_(0)值均有明显上升趋势,但区域增量存在地区差异,玛多、班玛可能成为未来ET_(0)高值区。ET_(0)的不断上升可能导致区域水资源短缺进一步加剧,干旱发生频率增加,需要加强区域生态需水指标构建、作物气候生产潜力以及干旱分布研究等工作,以便提前做好应对措施。