渭河流域蒸发皿蒸发量时空变化与驱动因素

以渭河流域为研究区,获取流域内21个气象站1978-2002年20cm口径蒸发皿和1985-2015年E-601型蒸发器日观测资料,采用线性回归模型重构各站点蒸发皿蒸发数据资料,Mann-Kendall趋势检验与空间插值法分析流域蒸发皿蒸发量的时空变换特征,敏感性分析法定量评估各气象要素对蒸发皿蒸发量变化的贡献。结果表明:流域多年平均蒸发皿蒸发能力低于黄河流域的平均水平,蒸发皿蒸发量介于1015.51705.6mm,其空间分布状况表现为由北向南逐渐减少;年蒸发皿蒸发量总体呈增加趋势,变化率为1.371mm·a^-1;蒸发皿蒸发量对实际水汽压最敏感;气温是影响蒸发皿蒸发量的主导因子,其贡献率为304.5%。     

黄河宁-蒙河段流量变化及周期研究

采用小波分析法,对黄河宁夏-内蒙古河段青铜峡站和头道拐站46 a(1961-2006年)的流量资料进行多时间尺度分析。结果表明：不同频域尺度下2站流量随时间的变化具有同步性。通过进一步分析小波方差图,确定了黄河宁-蒙河段年均流量具有18 a和31 a的主周期变化规律。对其结果进行小波系数过程线的检验,得到2站流量丰枯变化趋势,并预测今后一段时间内宁-蒙河段流量将处于偏枯期。流量变化的主要因素除了降水量减小和用水量增加外,水库的运行也起到关键作用。此成果可为黄河上游的水资源保护和预测及宁-蒙河段水沙防治工作提供参考依据。     

1960—2019年黄河源区气候变化时空规律研究

黄河源区是气候变化敏感区及生态环境脆弱区,也是黄河的主要产流区,其气候变化问题备受关注。利用黄河源区均一化气温和降水观测数据,系统分析了近60 a黄河源区平均气候与极端气候事件的变化特征。结果表明:1960—2019年黄河源区年平均气温、平均最高及最低气温表现出增温趋势的一致性,且源区东部增温幅度高于西部;黄河源区年均气温在2000年前后发生突变转折,转折后升温速率达0.61℃·(10a)^-1,高于1960—2019年的增温率0.37℃·(10a)^-1。1960—2019年黄河源区年降水量总体呈微弱增加趋势[7.6 mm·(10a)^-1],2003年后进入降水偏多阶段,近10 a(2010—2019年)源区平均年降水量达到610 mm;春、夏、冬季降水增多,秋季降水减少;其中源区东部夏、秋季降水减少明显,阶段性干旱风险加剧。近10 a源区平均气温、降水量均为60 a来最高值,总体处于最暖湿阶段。受持续暖湿化影响,1960—2019年黄河源区平均极端气温阈值呈显著的增大趋势,而霜冻日数减少;年最大3日降水量和强降水日数增多,降水强度增大,其中尤以夏季最为显著,对源区生态保护和水资源利用乃至黄河全流域高质量发展均可能带来风险挑战。     

基于作物缺水指数法的渭河流域干旱特征

选取作物缺水指数（CSWI）对渭河流域进行干旱监测,并利用监测数据对模拟结果进行验证,在此基础上分析渭河流域干旱状况。结果表明:① 模拟值和实测值的相关系数达到0.80,在一定程度上验证了模型的有效性。② 渭河流域2006、2007年和2009年均属于轻度干旱,2008年属于中度干旱;3-7月作物缺水指数逐渐减小;8-12月逐渐增大,1-3月又逐渐减小。③ 对于不同植被类型,林地的作物缺水指数最高,草地和农田的作物缺水指数相当,属于轻度干旱。      

气候变化对干旱缺水区中尺度流域水文过程的影响

基于1997-2003年的气象水文资料,选择了黄土高原泾河流域上游,对半分布式生态水文模型SWIM进行了率定和验证,并以流域历史气象条件为基准,固定其它气候因素不变,针对单一气候因素变化(降水或温度)进行了情景模拟,分析、评价了降水和温度对流域径流量、蒸散量和土壤蓄水量各水文过程的影响。结果表明:流域降水量增加(减少),年径流、蒸散及蒸散分量、土壤蓄水量均增加(减少),且降水转化为各水量平衡分量的比例大小依次为径流量(蓝水)>蒸散量(绿水)>土壤蓄水量;流域温度升高,蒸散及其分量随之增加,但径流和土壤蓄水量则随之相应减少。研究结果对于变化环境下的干旱区流域水资源管理具有一定的意义。     

气候变化对黄河源区水资源的影响及未来趋势预估

利用黄河源区有关水文、气象台站观测资料,分析了黄河源区年平均流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来源区流量进行了预估。结果表明:近49a间,源区气温呈波动上升态势;蒸发量显著增大,年均降水量没有出现明显的趋势性变化,但具有明显的年际和年代际振荡。源区流量的变化与降水量、气温及蒸发的变化之间存在显著的线性关系,近49a年来,由于气温的持续上升导致径流蒸散发损耗超过降水量的补给作用,源区流量总体呈减少趋势,但近几年随着降水量的增加而有所回升。未来两个时期(2020s、2050s)源区年平均流量为593.61m3/s和525.11m3/s,较气候标准期(1961年-1990年)分别减少14.9%和24.7%,据此,未来气候变化对黄河源区水资源的影响可能弊大于利,但仍具有较大不确定性。     

三江源区径流量变化特征与人为影响程度

应用降水量、气温、蒸发量和径流量的实测统计数据,运用Excel,SPSS软件进行多元线性回归分析,研究三江源区天然径流量变化,并评价其人为影响程度.结果表明:该区径流量变化具有超前性,是径流变化的启动区,气温和降水量具有增加径流作用,蒸发量具有削减径流作用,1982年以前径流量的人为影响较小.1983年后径流的人为影响程度具有增大趋势,吉迈和唐乃亥人为影响程度都低于50%,黄河沿多数年份人为影响程度为50%-80%.黄河源区影响径流量变化的主导因素在东部,是自然因素;西部是人为因素,即径流量的人为影响存在西强东弱的区域差异,越靠近源头地区径流量的人为影响越强烈.     

黄河源区气候变化及人为扰动的生态响应

利用黄河源区1959-1999年的气象和水文资料,分析了该区气温、蒸发量、风速、降水量、径流量以及多年冻土的演变规律,揭示了源区对气候变化和人为扰动的生态响应趋势。研究表明:近40年黄河源区气温升温趋势明显,源区升温高达0.58℃/10 a,成为全国升温最高的地区,但气温的升高并没有引起蒸发量的总体上升,反而有所下降,蒸发量下降可能与风速下降有关;气温的升高导致多年冻土层变薄植被失去保护,地表蒸发增强,同时冻土层上限下移,径流量也受到影响;降水有所减少,但其变化趋势并不是十分明显,这与西北地区整体的降水规律有着较为明显的不同,显示出黄河源区的独特的地域性;降雨量与径流量的变化趋势基本一致。气候变化和人为扰动共同造成了草原退化、水土流失加剧、自然灾害频发、冰川萎缩、冻土退化、水体减少等生态问题,气候变化是造成黄河源区生态退化和破坏的根本原因,大规模生态移民可能是保护黄河源区生态的根本办法。     

50年来渭河中下游水环境演变

本文以大量资料为基础,分析总结了近60年来渭河的水环境特点,旨在使人们全面了解渭河,并意识到渭河整治是迫在眉睫的重大问题。结果表明,近期随着水沙条件、潼关高程等的变化及工农业的发展,渭河的水环境发生了巨大变化,表现在年水量及汛期水量锐减;大流量级水流出现次数减少,水量减少幅度大;年输沙量总体减少,河水含沙量增大,泥沙淤积严重;河道向摆动型发展,河道萎缩,河势恶化;大洪水发生的次数显著减少,高含沙小洪水明显增多;同流量洪水位普遍抬高,洪灾发生次数增加,洪灾加重;水质污染极为严重。     

1960-2018年博斯腾湖水位变化特征及其影响因素分析

结合博斯腾湖1960—2018年水位、出入湖径流以及气象站点实测资料,采用集合经验模态分解(Ensem?ble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、水量平衡和气候弹性方法,对近60 a博斯腾湖水位变化及其影响因素进行了详细分析。结果表明:(1)1960—2018年博斯腾湖水位总体呈下降态势,具体表现为“下降-上升-下降-上升”四个阶段。(2)在年际尺度上水位存在准3~4 a、准8~9 a的周期性振荡,而年代际尺度上表现出准29~30 a和准33~34 a的周期性变化。(3)1960—2018年降水、气温和潜在蒸散发对开都河、黄水沟和焉耆径流的累积贡献率分别达85.1%、42.1%和23.8%,而下垫面、其他气象变量和人为等因素累积对径流的贡献率分别约为14.9%、57.9%和76.2%。(4)对不同阶段博斯腾湖水位变化原因分析:1960—1987年水位急剧下降的主要原因同入湖径流减少和湖面蒸发量大有关;气温升高和降水量增加导致入湖水量增加是1988—2002年水位显著升高的主要原因;入湖径流减少和出湖水量增多,导致2003—2014年水位显著下降;博斯腾湖入湖水量的显著增加及对出湖水量的严格控制是2015—2018年水位明显上升的主要原因。     

Long-term variations in runoff of the Syr Darya River Basin under climate change and human activities

In this study,we analyzed the hydrological and meteorological data from the Syr Darya River Basin during the period of 1930–2015 to investigate variations in river runoff and the impacts of climate change and human activities on river runoff.The Syr Darya River,which is supplied by snow and glacier meltwater upstream,is an important freshwater source for Central Asia,as nearly half of the population is concentrated in this area.River runoff in this arid region is sensitive to climate change and human activities.Therefore,estimation of the climatic and hydrological changes and the quantification of the impacts of climate change and human activities on river runoff are of great concern and important for regional water resources management.The long-term trends of hydrological time series from the selected 11 hydrological stations in the Syr Darya River Basin were examined by non-parametric methods,including the Pettitt change point test and Mann-Kendall trend tests.It was found that 8 out of 11 hydrological stations showed significant downward trends in river runof f.Change of river runoff variations occurred in the year around 1960.Moreover,during the study period(1930–2015),annual mean temperature,annual precipitation,and annual potential evapotranspiration in the river basin increased substantially.We employed hydrological sensitivity method to evaluate the impacts of climate change and human activities on river runoff based on precipitation and potential evapotranspiration.It was estimated that human activities accounted for over 82.6%–98.7%of the reduction in river runoff,mainly owing to water withdrawal for irrigation purpose.The observed variations in river runoff can subsequently lead to adverse ecological consequences from an ecological and regional water resources management perspective.     

Impact of climate change on the streamflow in the glacierized Chu River Basin,Central Asia

Catchments dominated by meltwater runoff are sensitive to climate change as changes in precipitation and temperature inevitably affect the characteristics of glaciermelt/snowmelt, hydrologic circle and water resources. This study simulated the impact of climate change on the runoff generation and streamflow of Chu River Basin(CRB), a glacierized basin in Central Asia using the enhanced Soil and Water Assessment Tool(SWAT). The model was calibrated and validated using the measured monthly streamflow data from three discharge gauge stations in CRB for the period 1961–1985 and was subsequently driven by downscaled future climate projections of five Global Circulation Models(GCMs) in Coupled Model Inter-comparison Project Phase 5(CMIP5) under three radiative forcing scenarios(RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5). In this study, the period 1966–1995 was used as the baseline period, while 2016–2045 and 2066–2095 as the near-future and far-future period, respectively. As projected, the climate would become warmer and drier under all scenarios in the future, and the future climate would be characterized by larger seasonal and annual variations under higher RCP. A general decreasing trend was identified in the average annual runoff in glacier(–26.6% to –1.0%), snow(–21.4% to +1.1%) and streamflow(–27.7% to –6.6%) for most of the future scenario periods. The projected maximum streamflow in each of the two future scenarios occurred one month earlier than that in the baseline period because of the reduced streamflow in summer months. Results of this study are expected to arouse the serious concern about water resource availability in the headwater region of CRB under the continuously warming climate. Changes in simulated hydrologic outputs underscored the significance of lowering the uncertainties in temperature and precipitation projection.     

塔里木河干流区的水量消耗和潜力分析计算

本文分析了塔里木河干流区的生态环境及耗水状况,提出了节水措施及塔里木河流域合理用水,改善生态环境的途径。     

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%。     

黄河源区水文水资源对气候变化的响应

气候变化是目前世界各国科学工作者关注的重要问题之一。以黄河源区为研究区,采用Mann-Kendall非参数检验和Spearman秩次检验相关法分析了过去60年降水、气温及径流的变化趋势;利用十套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型,分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明:黄河源区年平均气温呈显著上升的趋势,高于全球地表平均升温速率;日最低气温比日平均气温和日最高气温增加显著;年降水量呈微弱增加趋势,年径流量呈微弱减少趋势,两者变化趋势都不显著;未来全球变化条件下黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少态势,发生干旱的可能性进一步加大,将会对工农牧业生产构成威胁。     

黄河内蒙古段蒸发皿蒸发量变化特征

采用气候趋势系数和气候倾向率方法,分析了内蒙古自治区境内26个常规气象观测站1959～2008年的20 cm口径蒸发皿蒸发量观测资料.结果表明,区域年、季平均蒸发皿蒸发量变化都呈下降趋势;但站点蒸发量与整个区域的蒸发量变化趋势并不完全一致,存在波动,在大部分站点年蒸发量变化趋势中则是春、夏两季的蒸发量变化趋势占主导地位...     

黄河干流输水能力对南水北调西线调水量的影响

本文针对黄河干流防凌、城市防洪、平滩流量的约束,计算常流量下的干流最大可能输水能力,结合干流节点不同来水频率,得到相应来水频率下的南水北调西线最大可能调水量。可为南水北调西线工程规划和调度提供参考。     

黄土丘陵区农林地SVAT 系统水分传输模拟研究

基于野外试验资料,应用CoupModel模型,对陕北黄土丘陵区2006年6~9月份农地(马铃薯)、林地(刺槐林)SVAT系统水分传输进行了模拟。研究结果表明:6~9月份农地作物截留降水仅为刺槐林群落的26.05%;农地蒸发量大于刺槐林地,7月中旬以前农地日蒸发量明显高于刺槐林地,7月中旬以后二者基本相等;刺槐蒸腾量显著高于刺槐林下植被和农地马铃薯,而且日变幅较大;农地和刺槐林地均没有发生地表径流;农地土壤深层渗漏4.08 mm,刺槐林地深层渗漏极小,可忽略不计;农地0~600 cm土层增加储水量89.79 mm,而刺槐林地减少16.34 mm,出现负补偿现象;SVAT系统中,刺槐林地和农地水分收入均为341.06 mm,支出分别为357.41mm和251.28 mm,刺槐林地是农地的1.42倍;刺槐林和农地作物对降水的利用率分别为46.48%和28.41%;刺槐林的截留蒸发量和蒸腾量是农地的2.08倍,显著大于农地,是导致刺槐林群落过度消耗土壤储水而呈现负补偿现象的主要原因。     

黄河上游玛曲地区近40a蒸发量变化特征分析

利用黄河上游玛曲气象站1969-2008年的蒸发量观测资料,用线性趋势分析、小波分析及突变分析等方法,分析了玛曲近40a蒸发量的变化特征。结果表明:近40a来玛曲年蒸发量呈较为明显的减小趋势,倾向率为-44.3mm/10a,其中90年代这种减小的特征更为突出。玛曲年蒸发量存在较为明显的准10a周期变化和25a较长周期变化特征。年蒸发量在1974年发生了由高向低的突变。40a中玛曲各季节蒸发量普遍呈减小的趋势,其中尤以夏季蒸发量减小的趋势最为明显,春季蒸发量变化较平缓,减少的趋势在各季节中表现最微弱。通过对蒸发量与环境因子之间的相关关系分析表明,气温日较差和风速是影响蒸发量的最重要的因子,气温日较差和风速的明显减小,可能是引起蒸发量下降的主要原因。     

近43年黄河上游来水来沙变化特点

选取黄河头道拐站实测水沙序列(1960-2002年)资料,对水沙序列进行了多时间尺度和趋势识别的小波分析。结果表明:①黄河上游来水来沙量汛期所占比例减少,而非汛期所占比例增加;在年际变化上,水沙量逐年减少;同时,水沙相关关系具有一定的变化;②黄河上游水沙序列具有相同的多时间尺度(准周期)变化,但同一尺度下,水沙所处的丰枯变化并不一致;③年水沙序列趋势变化基本一致,20世纪80年代以来,两者存在明显减少趋势;但在非汛期,两者的趋势变化有较大区别。