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。     

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。     

纵向岭谷区参考作物腾发量变化的特点和趋势

以Penman Montieth方程分析了西南纵向岭谷区大理、元江、保山、昆明、景洪站46～48年的逐日ET₀及其余25个站1961～2000年逐月ET₀系列。研究结果表明：日最高温度是年内ET₀变化主导因素,年际变化主要受日照时数影响,个别站为最高气温或风速,短期ET₀变化与雾无直接关系。利用Mann-Kendall法对各站年际、年内分季节ET₀趋势检验,56.7%站点的年ET₀呈显著增加趋势,分布于澜沧江耿马-思茅-勐海一带以及横断山区维西、福贡等地。分季节逐日ET₀变化趋势为,昆明夏秋季显著下降,景洪冬春季显著增加,元江、保山、大理有增有减。降水量增加、气温升高,蒸发和日照时数减少,导致80%的站ET₀呈下降趋势,湿润指数普遍增加。     

石羊河流域气候变化对参考作物蒸发蒸腾量的影响

根据甘肃省气象局石羊河流域的6个气象站近50年的观测资料，应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了50年各月参考作物蒸发蒸腾量ET₀，分析了ET₀的月际变化和年际变化特征，除武威与肃南站ET₀呈逐年显著减少趋势外，其他各站的ET₀值均表现为逐年增加趋势，各个站ET₀ 20世纪90年代较80年代均有明显增加，说明气候变化对ET₀的影响较大；并分析了平均气温、平均最高气温、年日照时数、平均风速、平均相对湿度、年降水量、年蒸发量、海拔高度与ET₀的相关性，各站ET₀与平均相对湿度相关性最好；石羊河流域ET₀空间变化也较大，从山区到绿洲平原ET₀多年平均值呈递增趋势。     

延河流域潜在蒸散发的时空变化特征

[目的]研究气候变化下潜在蒸散发(ET0)的时空特征,为区域生态需水研究和水资源管理提供科学依据.[方法]基于延河流域1978-2017年逐日气象资料,利用Penman-Monteith方法对ET0进行计算,运用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt检验对ET0时空变化特征进行分析,并通过Pearson相关...     

Evaluation of some equations for estimating evapotranspiration in the south of Iran

The Penman–Monteith (PM) equation is the most common method of estimating reference crop evapotranspiration (ET _o) for different climates of the world. This equation needs full weather data, however, few stations with complete weather data exist in Fars Province, in the south of Iran. Therefore, other equations based on more readily available weather data, such as temperature and rainfall, can be used instead of the PM equation in Fars Province. Four calibrated equations have been proposed in previous studies for Fars Province using weather data up to 2000. These equations were the Hargreaves equation (H), a new equation based on monthly temperature and rainfall (R), the Thornthwaite equation (T) and the Blaney–Criddle equation (B). Using weather data for 2001 to 2006 from 14 stations in Fars Province and outside the province, this study determined the best equations for estimating ET _o in each month and each station, rather than using the PM equation. The results revealed that equations H, R, T and B showed a good correlation to the PM equation, and can be used to estimate monthly ET _o in the study area. Also, the best equation for each location in Fars Province in each month of the year can be determined by using prepared distribution maps. Furthermore, the results showed that there was no specific relationship between the climate at the station and the best equation for estimating ET _o.     

1960-2011年河西走廊地表干湿状况的时空变化及影响因素

[目的]为了探讨河西走廊地区地表干湿状况对气候变化的响应。[方法]利用河西走廊地区14个气象站1960—2011年逐日气象数据,基于FAO推荐的Penman—Monteith模型计算河西走廊各气象站的参考蒸散量和湿润指数,采用Sen’s斜率和Mann—Kendall趋势检验方法,分析河西地区地表干湿的时空变化特征,探讨影响湿润指数变化的主导因子。[结果]河西走廊地表多年平均干湿指数为0.00~0.56,且52a来河西走廊湿润指数整体呈增加趋势;湿润指数的变化具有明显地域性差异。各季节湿润指数亦整体呈增加趋势,以冬季增幅最大,秋、春次之,而夏季变化最小。[结论]河西走廊地区气候属于干旱,52a来湿润指数略有增大,其主要原因是降水的增加和风速的减小。     

Forecasting daily reference evapotranspiration using the Blaney–Criddle model and temperature forecasts

Accurate daily reference evapotranspiration (ET_o) forecast is essential for real-time irrigation scheduling. An attempt was made to forecast ET_o using the Blaney–Criddle (BC) model and temperature forecasts in this study. Daily meteorological data for the period 2000–2014 at five stations in East China were collected to calibrate and validate the BC model against the FAO56 Penman–Monteith (FAO56-PM) model. Temperature forecasts up to 7 days’ lead time for 2012–2014 were input to the calibrated BC model to forecast ET_o. It is found that the performance of the BC model for ET_o forecast is further improved at all stations after monthly calibration. Average accuracy of forecasted ET_o (error within 1.5 mm d^?1) ranged from 82.7% to 89.3%, average values of mean absolute error (MAE) varied between 0.73 and 0.82 mm d^?1, average values of root mean square error (RMSE) ranged from 0.95 to 1.08 mm d^?1, and average values of the correlation coefficient (R) and concordance index (d) were more than 0.75 and 0.89, respectively. Furthermore, the error in ET_o forecast caused by error in temperature forecast is acceptable. The encouraging results indicate that the proposed method can be an alternative and effective solution for forecasting daily ET_o in East China.     

新疆参考作物蒸散发趋势转折与大尺度气候变率的关系

参考作物蒸散发(reference crop evapotranspiration,ET₀)能够全面反映一个地区的蒸散发能力,在农业高效节水灌溉等领域得到了广泛应用。近年来大多数研究通常将ET₀与局地气象因子的变化进行敏感性分析,忽略了大尺度气候变率对ET₀的遥相关影响。该研究基于新疆地区84个气象站点的逐日气象资料和气候变率指数,采用多元线性回归和Cramer’s突变检验等方法,探究了厄尔尼诺南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)、印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)、太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和北大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)等大尺度气候变率与新疆地区ET₀趋势转折的关系。结果表明：1960—2020年ET₀总体呈下降趋势,平均递减率为0.75 mm/a;1998年为ET₀     

白龙江上游径流变化特征及其对降水和人类活动的响应

[目的]研究近50a来白龙江上游径流变化特征,并进一步分析径流对降水的滞后效应以及降水与人类活动对径流变化的影响。[方法]以1961—2010年白龙江上游武都水文站的月径流数据和白龙江上游气象站月降水量数据为基础,采用集中度和集中期、Mann—Kendall法、R/S分析法等多种数理统计方法,分析了近50a来白龙江上游径流量在年际、季节和月尺度上的变化特征,并预测了其未来可能的变化趋势。[结果]白龙江上游径流年内分配极不均匀,多年平均集中度Cd达34.92%。近50a来白龙江上游年径流量呈极显著减少趋势(p0.001),变化率为-3.942×108 m3/10a,Hurst指数为0.980.5,表明未来一段时间内白龙江上游年径流量可能继续呈减少趋势。四季和1—12月径流量均呈显著减少趋势(p0.05),年径流量在1990年发生由多到少的突变。白龙江上游径流对降水的响应存在滞后效应,且滞后时间有微弱延长趋势。近50a来白龙江上游径流系数呈显著减小趋势(p0.001),降水量转化为径流的部分逐年减少,径流系数在1990年后减少了0.14。[结论]1990年之前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1990年以后,人类活动逐渐成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。     

Trends of Growing Degree-Days in Turkey

Variations in the surface air temperatures show an associationwith the atmospheric CO₂ under the hypothesis that warmertemperatures promote increases in plant growth in mid-northernlatitudes. Historical daily temperature records at seventy-fourweather stations (around 60-yr) in Turkey are used in orderto investigate this hypothesis. Separate calculations and analyses are undertaken for monthly and seasonal growing degree-days (GDD). The sequential version of Mann-Kendall rankstatistic is applied to demonstrate existence of any possible non-linear trends in accumulated GDDs above 5 °C over the months and seasons. Spatially coherent and statisticallysignificant trends of GDD are shown in some parts of Turkey. The statistically significant trends are negative mostly in summer and autumn seasons over the coastal areas of Turkey.These results strongly agree with the previous studies where weak cooling trends are observed in maximum temperatures overTurkey. They suggest the significant decreases in GDD may lead to long-term decreases in vegetation growth mostly overthe coastal regions of Turkey.     

郑州市近60年来降水变化特征及突变分析

利用郑州市1951-2008年降水资料,采用线性倾向估计和Mann-Kendall变点检测法,对郑州市降水的年季变化趋势、年内分配特征及突变性进行了分析。结果表明:（1）近60年来,郑州市年降水量总体呈上升趋势,降水倾向率为14.19 mm/10 a;各季降水量与年降水量变化趋势基本相似,整体亦呈增加趋势,但增加的幅度均明显小于年降水量。（2）郑州市降水量年内分配十分不均,主要集中在6-9月。（3）郑州市年降水量在1953年、1958年、1964年和1997年共发生4次突变,春季和秋季分别发生3次,夏季和冬季相对较少,分别发生2次和1次突变。     

陕西省日照时数季节变化特征分析

利用1961-2010年陕西省95个气象站点的观测数据,采用Mann-Kendal非参数检验方法和EOF经验正交分解法,对陕西省近50 a来四季日照时数的变化特征进行了趋势性分析.结果表明,50 a来,陕西省日照时数的下降出现在夏季和冬季,其中夏季减少趋势通过了p=0.01的显著性检验.春季和秋季变化表现为上升趋势,但上升趋势不明显;四季日照时数的主要下降中心在延安地区中部和宝鸡地区西部,不同季节气候变异中心的位置会发生变化.     

山东省降雨侵蚀力多年变化特征分析

 降雨侵蚀力变化特征分析是揭示土壤水蚀对降水变化响应的基础,为水土保持规划及管理提供依据。利用1951—2008年山东省22个气象站的降雨资料,采用Mann-Kendall非参数检验等方法,计算并分析了该省58年降雨侵蚀力变化的时间及空间特征。结果表明:山东省年降雨侵蚀力序列总体上未呈现显著增减趋势,这与占全年比例最高的夏季降雨侵蚀力未有明显变化相关;但通过季、月值的时间序列检验,春、冬季降雨侵蚀力有明显的升高趋势,特别2、5和12月升高显著。空间分布上,山东各地降雨侵蚀力变化趋势的差异明显,分布有国家级、省级水土流失重点治理区的鲁中南呈明显升高趋势,应作为未来防治重点区域。     

黄土高原露日数变化趋势分析

露日数是预防和控制植物病害的重要因子,探讨气候变化条件下露日数,可为区域植物病害预测及防治提供事实依据。本文基于52个气象站点1961—2010年逐日监测气象数据,计算了黄土高原不同时空尺度的露日数,利用去趋势预置白处理(trend-free pre-whitening,TFPW)的Mann-Kendall法和Sen趋势度估计法(Sen’slope)分析了露日数变化趋势,并借助相关分析法探讨了露日数的成因。结果表明,在月尺度上,黄土高原露水发生在3—11月,全区域月平均值为7 d,9月露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达8~12 d。5.77%~25.00%气象站点露日数在6月和8—11月以0.02~0.15 d×a~(-1)显著增加,17.31%和7.68%气象站点露日数在4月和7月以-0.09 d×a~(-1)和-0.02 d×a~(-1)显著降低。在季尺度上,黄土高原露水发生在春、夏和秋季,全区域季平均值为15 d,秋季露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达14~26 d。仅3.85%和5.77%的气象站露日数在夏季、秋季分别以0.25~0.09 d×a~(-1)和0.15~0.09 d×a~(-1)显著增加,5.77%的气象站露日数在春季以-0.34~-0.07 d×a~(-1)显著降低。相对湿度和温度是影响上述露日数时空变化的最关键因子。     

黄芩分布区主要气候要素变化趋势时空特征分析

基于国内黄芩主要分布区确定的研究区内94个气象站点的气象观测数据,运用非参数统计检验Mann-Kendall、R/S等分析方法,分析了研究区1957-2007年气温、降水量和日照时数变化趋势的时空特征。结果表明：近50a来,研究区气温表现出显著的上升趋势,降水量、日照时数呈现出减少趋势,日照时数的变化趋势通过了0.01水平的显著性检验;Hurst指数分析表明,研究区未来气温、日照时数都表现出很强的持续性,即与过去近50a的变化趋势基本保持一致,降水量在东北段的减少持续性很强,华北段和西北段变化的持续性相对较弱;研究区气温、降水量、日照时数的变化趋势在空间分布上存在着一定的区域差异。     

1964-2017年秦岭山地降水时空变化特征及其南北差异

为了明确秦岭山地降水时空变化的特征,为秦岭生态环境保护提供气候依据,基于秦岭地区1964-2017年32个气象站的逐月降水数据资料并采用AUSPLIN插值法将其转为区域面上数据,结合小波分析、趋势分析等方法,研究了不同时空尺度下秦岭山地1964-2017年降水变化特征及其南北差异性。结果表明:(1)近54年秦岭全区年均降水量呈减少趋势,速率为-11.95 mm/10 a,降水变化存在明显的周期性及显著的空间差异,降水主要集中在中南部。(2)季尺度上,近54年秦岭山地的降水变化存在显著的季节差异,空间上尤以春季在高海拔区的减少趋势最为显著。(3)秦岭山地降水变化存在着明显的南北差异,近54年北坡年均降水呈减少趋势,平均速率为-7.1 mm/10 a,南坡则呈增加趋势,速率为35.1 mm/10 a;气温突变前,北坡降水变化趋势不明显而南坡以增加趋势为主;气温突变后,南北坡均以增加为主,而北坡全区均呈增加趋势。54 a来,秦岭以南地区降水强度大,夏冬两季容易导致干旱、极端降水等自然灾害,进而对生命财产安全造成威胁,应增强旱涝灾害的预防。     

基于多源GPP和ET产品的秦岭生态系统水分利用效率研究

通过评价多种生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和蒸散(evapotranspiration,ET)遥感数据产品,构建了适用于我国秦岭区域的GPP和ET组合数据集,并计算分析了秦岭区域生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)的时空变化规律。结果表明:不同产品对于不同植被类型GPP和ET的估算效果差异较大,其中VPM GPP和RF GPP这2种GPP产品,China ET和PML-V2 ET这2种ET产品的总体表现较好。秦岭区域的多年平均GPP_year为1 489.95 g C/m²,ET_year为588.49 mm,WUE_year为2.56 g C/kg H₂O,多年平均WUE_year的变化率为0.156 g C/(kg H₂O·10 a)。秦岭区域WUE_year总体呈现出不显著的上升趋势(p>0.05);秦岭区域不同植被覆盖下的多年平均WUE_year数值差异不大,但WUE_year的变化趋势略有不同,部分植被类型呈现上升趋势,而其他植被类型呈现下降趋势;多年平均逐月WUE_month变化多呈现较为明显的"双峰"模式。研究结果为不同类型生态系统水碳关系研究中获取和选择数据提供了依据和途径,加深了对秦岭区域生态系统WUE时空变化规律的认识,从而为研究气候变化对秦岭地区生态系统的影响提供了数据支持和科学参考。     

阿克苏河灌区作物理论需水量的时空分布特征

[目的]研究阿克苏河灌区作物的理论需水量的时空变化特征,为该区水资源科学管理、高效利用提供理论依据。[方法]基于灌区内1972—2014年6个气象台站的逐日气象观测数据,采用FAO修正的Penman-Monteith模型,计算参考作物蒸发蒸腾量(ET0),进行空间数据的插值分析,对阿克苏河灌区作物的理论需水量特征分别在空间和时间两个维度上进行探讨。[结果](1)阿克苏河灌区多年平均ET0介于1 118~1 241mm之间,呈现中部以北地区较低,西南部、南部地区较高的规律;(2)春季和夏季的ET0最高,5,6,7月的月均ET0合计为533mm,是作物最需要水分补给的重要时段;(3)自20世纪70年代至今,作物年均蒸发蒸腾量呈现逐渐降低的趋势,2010年以后的变化趋势较为显著;(4)灌区各季节及全年的ET0变化均呈现S形曲线分布,至2014年已接近波谷并有抬升趋势。[结论]在气候变化背景下,阿克苏河灌区作物的理论需水量随时间变化显著,春夏季受蒸腾作用影响是需要补水的关键时期,年际变化呈波动抬升趋势;在空间上亦呈现明显地带分异特点,呈南高北低的特征。     

佳木斯地区1956-2010年径流量时间序列变异分析

日趋频繁的极端天气和大规模的水资源开发对区域生态环境产生严重的影响,准确获取径流量时间序列的变化特征可为水资源的合理开发和水利水电工程规划运用提供科学的决策依据。采用趋势检验法、Mann-Kendall突变分析法和小波分析对佳木斯地区1956—2010年径流量变化的趋势性、突变性和周期性特征进行了深入的研究。结果表明:近45年来,佳木斯地区各季节及全年径流量的年际总体变化趋势的倾向率各不相同,春季、夏季、秋季及全年径流量呈明显下降趋势,而冬季径流量则呈缓慢上升趋势;各季节及年径流量的时间突变点基本一致,都分别发生在1967年、1972年和1998年左右;该地区四季及年径流量的周期变化特征差异较大,22年、13年、9年和4年左右尺度波动较为明显。