近70年首都水源涵养区水热条件及地表径流演变特征研究——以清水河和白河流域为例

永定河流域的清水河和潮白河流域的白河，是张家口建成首都地区水源涵养功能区的关键流域。利用清水河流域（1951-2020年）和白河流域（1970-2020年）的多年水文资料，运用有序聚类分析、小波分析等数理统计方法分别对清水河流域和白河流域的径流量、气候要素（降水和气温）进行趋势分析和突变分析，并基于Pearson相关分析和贡献率分析的方法讨论了降水量、气温和蒸散量对径流量变化的影响。结果表明：(1)清水河流域和白河流域的降水量呈现不显著上升趋势，1960-2020年间平均上升速率分别为0.964 mm/10a和3.316 mm/10a，分别在1965年和2016年发生突变；(2)清水河流域和白河流域的气温均呈现显著上升的趋势，清水河流域平均气温上升速率是0.246℃/10a，白河流域平均气温上升速率为0.207℃/10a，气温都在1988年发生突变；(3)近70年清水河流域和白河流域的径流量呈显著减少趋势，都达到了99%的显著性检验水平，并在1979年和1974年发生突变；(4)径流量的主导因素是降水量，降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对充沛的5-8月份。     

白龙江流域近40a气候变化及径流的响应

采用M-K突变检测法和小波分析法对白龙江流域近40a来气候变化特征进行分析。结果表明:白龙江流域气温变化20世纪80年代之前趋势不明显,80年代至90年代之间波动明显,呈下降趋势,90年代中后期气温年际变化呈显著上升趋势;降水量年际变化90年代中期之前上下波动趋势不显著,90年代中期以后呈下降趋势,流域气候趋于暖干化。上游气温年际变化存在7a、27a和4a尺度的周期变化,中下游武都和文县均以17a为主要周期;上游降水变化以7a和4a为第1、第3主周期,中下游的武都、文县则以25a、9a和4a为第1、第2和第3主周期。并且据相关分析得出降水量与径流量呈正相关关系,而气温与径流量呈负相关关系。     

胶东半岛丘陵区典型流域气温-降

利用大沽夹河流域1966~2003年各水文站逐年、月气温和降水实测资料，采用线性倾向估计和Mann-Kendall法，对流域气候变化趋势的年季特征及突变性进行了分析。结果表明，（1）近40年来，大沽夹河流域年平均气温整体呈上升趋势，降水呈下降趋势，气候倾向率分别为0.20℃/10a和-42.17mm/10a。（2）春、夏、冬三季平均气温均呈上升趋势，秋季呈下降趋势。春、冬季的气温倾向率大于全年且冬季高于春季（分别为0.216和0.583℃/10a），夏季的气温倾向率（0.01℃/10a）小于全年；各季平均降水的变化趋势与年降水量变化趋势基本相似，整体亦呈减少趋势，但减少的幅度均明显小于全年平均降水。其中，夏秋季下降趋势较快，春冬季较慢，倾向率分别为-21.76、-15.52、-2.52和-2.25mm/10a。（3）除冬季外，各季及年平均气温均在1972年左右发生突变。其中，夏季在1994年左右发生第二次突变，秋季突变次数相对较多；降水的突变多发生在1970s和1980s初。     

淮北平原水文气象要素长期变化趋势和突变特征分析

采用淮北平原五道沟水文水资源实验站长系列水文气象观测资料,分析了气温、降雨、日照和风速4个要素的长期变化趋势,并用Yamamoto法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年时间序列的水文气象要素突变现象。结果表明,半个世纪以来五道沟实验站平均气温上升速率为0.14℃/10a,年最低气温上升速率为0.54℃/10a,年最高气温下降速率为0.33℃/10a,年降水量以1.3 mm/a的速率增加,年日照时数整体呈下降趋势,平均风速下降速率为0.32/10a。用Yamamoto法检测突变结果表明年平均气温和年降雨量均未发生突变,年日照时数和年平均风速分别在1997年、1985年发生突变;用Mann-Kendall法检测检验得出本地区年平均气温、年降雨量和年日照时数分别在2003—2004年间、2002年、1998年前后发生突变。     

江西省锦江流域降水变化特征研究

为研究江西省锦江流域的多年降水特征,以流域的9个雨量站1957-2013年逐日降水资料为基础,对锦江流域不同地区的降水序列分别采用线性趋势、5 a滑动平均、Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变检验法,累积距平,Morlet小波分析等分析方法进行研究。结果表明:①流域面上多年平均年降水量为1617.5 mm,空间分布为从上游到下游递减的特征,且每10 a以9.59 mm的趋势上升,其上升趋势主要受到中、下游的影响;20世纪90年代是锦江流域降水较多的年代,年降水量在统计年限内呈现出“偏少-偏多-偏少”的变化趋势。②季节降水量的空间分布与年降水量相同,各区域的降水量主要集中在春季,其次是夏季、冬季,秋季降水量最小;夏、秋、冬3个季节的降水量呈现上升趋势,春季降水呈现下降趋势,其中上游流域的春季、中游流域的春、夏两季的降水量的趋势变化均具有显著性,逐月降水量主要集中在4-6月,占年降水量的45.72%左右,6月降水量最大,而9-12月的降水量所占比例较小,各地区各月份所占降水百分比与流域面上相差不大。③在Pettitt检验中,各区域的春季、夏季、秋季的突变较为一致,分别为春季(1984年)、夏季(1991年)、秋季(1980年),其中中游流域的夏季突变还通过0.1显著性水平。年降水量及冬季降水量在不同区域的突变值较为分散;而从累积距平分析,年降水量其各区域较为明显的同一突变点为1991年,冬季降水为1986年。④锦江流域不同地区的年降水量主周期较为明显,均为31 a;次周期在13 a左右,但不明显。     

固原市西吉县近67 a降水特征变化分析

为探讨西吉县近67 a降水变化特征,以1952-2018年降水数据为基础,采用Mann-Kendall分析,线性回归方程,滑动t检验,累积距平曲线,小波变化等多种方法对降水变化趋势、突变性和周期性进行分析。结果表明:西吉县年平均降水量为408.2 mm,年际变化与年内变化均有较大波动,旱涝灾害并存;除冬季外其他各时段降水量均有缓慢的下降趋势;在此时间序列中发生多次突变,其中1968年的突变较为显著;降水量有3个变化周期,分别是42 a的第1主周期,8 a的第2主周期和21 a的次周期。西吉县的降水量基本保持稳定,但仍须注意防范水旱灾害。     

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...     

基于PW-MK及小波分析的辽阳降水特征研究

降水作为水资源的重要补给,其特征分析对水资源保护、防汛抗旱等具有重要意义。基于辽阳地区16处雨量站长系列降水资料,采用模比系数差积曲线、预置白Mann-Kendall检验、小波分析进行了降水时空分布、趋势检验、突变分析及周期规律识别。结果表明,最大年降水量是最小年降水量的2.3倍,7、8月降水量占全年50%,东部山区降水多西部平原降水少;黄腊坨站、辽阳站、汤河水库站PW-MK检验统计量U分别为-0.85、-1.19、-1.43,且在1960年附近有突变点;小波分析结果显示在3~4、10~11、25~35 a的3组时间尺度有明显的循环变化。在1951—2014年中,辽阳地区降水年内分配集中、变化较大,总体呈现"丰-枯-丰-枯"变化,有不同时间尺度连枯、连丰年份出现;降水总体呈现减少趋势,汤河水库站显著减少,1960年左右出现降水突变点;具有明显的约25~35 a、10~11 a主周期循环,3~4 a小尺度周期嵌套于主周期,3组不同时间尺度的周期振荡共同作用辽阳降水。     

黄河三角洲地区蒸发量时空特征及预测模型

【目的】研究黄河三角洲地区蒸发量特征,为该地区水资源利用等提供合理参考。【方法】利用黄河三角洲地区蒸发量资料,采用气候统计方法及GIS系统,探究黄河三角洲地区蒸发量时空特征,探明蒸发量与气候因子之间的关系并建立预测模型。【结果】(1)黄河三角洲地区春季、夏季和年蒸发量呈显著下降趋势;秋季和冬季蒸发量呈不显著上升趋势。蒸发量空间分布大致上均由东北向西南递减。(2)黄河三角洲地区蒸发量变化具有明显的周期性特征。春季蒸发量主循环周期为10 a;夏季蒸发量主循环周期为10 a和5 a;秋季蒸发量主循环周期为13、6 a和3 a;冬季蒸发量主循环周期为10～11 a和5～6 a;年蒸发量主循环周期为10 a。(3)黄河三角洲地区年蒸发量与年降水量、年日照时间、年平均风速、年平均云量和年平均气温日较差显著相关,与年平均气温相关性不显著。各季节蒸发量与各季节降水量、日照时间、相对湿度、云量及气温日较差显著相关,与其他因子相关性各有不同。(4)黄河三角洲地区相对湿度对各时段蒸发量影响效果均显著,风速对春季、夏季、冬季蒸发量的影响均显著,气温对春季和夏季蒸发量影响显著,日照时间对年蒸发量的影响效果明显,...     

1961-2019年山东省气候生产潜力时空变化特征

基于1961-2019年山东省21个气象观测站的年平均温度和年降水量资料,利用Miami模型和Thornthwaite纪念模型,计算温度、降水和气候生产潜力,并运用气候倾向率、GIS空间插值和R/S等方法分析其变化趋势.结果 表明:温度生产潜力以25.1 g/(m2· 10a)的速率递增,降水生产潜力呈递减趋势,递减速...     

贵州省2001—2015年植被覆盖NDVI时空演变及其对SPEI的响应

引起植被覆盖变化的气候因子占据主导地位。研究探讨了贵州省近15年来植被指数长时间序列的变化特征、基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的干旱时空变化特征及两者之间的相关关系,可为区域植被覆盖保护与恢复提供一定的理论依据。选择2001—2015年MODIS NDVI（1 km）及19个气象站点气温、降水数据,采用一元线性回归的方法探究贵州省近15年来植被覆盖NDVI在年、月尺度下时空演变特征,及其与气温、降水和标准化降水蒸散指数（SPEI）的相关关系。结果表明:贵州西北至东南地区多年平均NDVI呈低中高分布格局,p<0.01上的生长速率为0.051/（10 a）,呈显著增加的趋势;多年平均气温、降水量的空间分布从西北到南方向呈现出低-中-高的特征,其易发生干旱的地区主要集中在贵州的西北地区,干旱在区域内的空间差异较大,黔西北、黔西南地区为易旱集中区;年均NDVI与年均SPEI、年均气温和年均降雨量的相关系数均为正值,表示NDVI与其响应因子具有一定的相关性,但与SPEI的相关性不显著,与气温和降水的相关性在p<0.01上呈显著性的正相关,且相关系数均大于0.5以上,相关程度较高;1—6月大致（p<0.01显著）呈现不显著的负相关,7—9月和11月表现为除9月（p<0.01显著）外均呈现不显著的正相关。      

近52年渭河流域气候变化及极端干湿事件演变特征分析

利用渭河流域及其周边区域23个站点1959—2010年的逐日气象数据,通过Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0)和湿润指数。采用气候倾向率、标准化指数、相关分析等方法就该地区气候变化和极端干湿事件的变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明,①渭河流域气温分布呈东南向西北递减格局,近52年呈升温趋势(0.2℃/10a,P<0.001),升温较快的区域位于子午岭林区、陇东和丘陵沟壑区一带。降水分布东南高西北少,52年来呈减少趋势(-2.2mm/10a,P>0.1),减幅较大的区域位于关中和陇东一带。②湿润指数整体呈下降趋势,由南向北干旱化加剧,黄土高原丘陵沟壑区最干,秦岭和关中地区最湿。③极端干旱事件频率在波动中增加,频率5次及以上的年份占48%,极大值出现在20世纪90年代中期;极端湿润事件频率在波动中减少,20世纪60年代至今气候干湿演替规律依次为湿—干—湿—干—干。     

黔南州近40年降水时空变化特征分析

近年来黔南州年降水量和5—8月降水量表现为增加趋势且降水偏多年份越发明显,为研究其变化规律,故选取黔南州近40年降水资料对其时间和空间状态进行分析。得出黔南州降水大致可分为三种类型:a.降水一致性偏多(偏少)型;b.西北少东南多型;c.中部多南北少型。近年来尽管降水量有增加趋势,但从近40年时间尺度来看,黔南州降水表现为减少趋势,其值在平均值周围变动;降水集中时段5—8月的变化趋势平缓,仅个别年份偏离平均值较多。     

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。     

基于GIS的水量平衡模型在黄土高原地区土壤水分模拟中的应用

应用修正后Vrsmarty水量平衡模型对黄土高原地区2001-2010年间的土壤水分变化规律进行模拟。该模型综合考虑了土壤质地、植被类型、蒸发、降水等因素。模拟结果表明:黄土高原地区平均土壤水含量年内呈"正弦"曲线的变化规律,6月份土壤水含量最低为36.9mm,随着雨季到来,10月达到最高为74.3mm,而后逐渐降低。土壤水变化趋势可分为西北和东南两个区。西北区降雨量少,蒸散量大,全年土壤水含量很低,为1～40mm;东南区受降雨和蒸散周期性的变化的影响,土壤水变化周期性明显,秋末最高达200～240mm,夏初最低为60～100mm。全区的年平均降水为435.8mm,从东南向西北逐渐减少。全区年平均参考作物蒸散量为1 072.7mm,呈现出西北和东南偏高,东北和西南偏低的趋势。     

1950~2005年北京市降水特征初步分析

通过对北京市16个雨量站1950~2005年降水资料的统计计算和频率分析,探讨了北京市降水的时空分布特征及其变化趋势,结果表明:北京市多年平均年降水量为585.8 mm,多年平均降水量变差系数为0.248;降水量年际年内变化极不均匀,汛期(6~9月)的降水量占年降水量的80%左右;平原区多年平均年降水量大于山区,降水分布呈西北低、东南高的特征;预计可能在2008年之后年降水将进入一个相对较丰的时期。     

气候变化对黑龙江省生育期内玉米产量的影响

以玉米为研究对象,基于黑龙江省长时间的气象站点观测数据,结合标准化降水蒸散发指数(SPEI),研究黑龙江省玉米生长季内降水、气温、区域干湿变化特征及对玉米产量的影响。结果表明:黑龙江省降水变化趋势不显著,但最高气温、平均气温和最低气温变化趋势显著。湿润化的趋势主要集中在黑龙江省西北部和东南部,干旱化趋势主要集中在黑龙江省自东向西大部分地区。玉米的气象产量主要受SPEI3-8影响,气温是影响黑龙江省生育期内玉米产量的主要因素。研究结果可为区域水资源合理规划和优化农业种植结构提供参考。     

基于Budyko假设的岷江流域实际蒸散模拟研究

基于Budyko假设,采用傅抱璞模型对1980—2010年岷江流域实际蒸散进行模拟,将Mann-Kendall检验法、Pettitt突变检测法、反距离权重插值法用于分析实际蒸散的时空变化特征,以灵敏度及Pearson相关系数为指标分析了岷江流域实际蒸散的主要影响因子。结果表明,基于Budyko假设的傅抱璞模型对岷江流域实际蒸散的模拟效果较好。岷江流域多年平均实际蒸散在空间上呈自东南向西北逐渐减少的分布特征;在研究时段内,流域的多年平均实际蒸散呈显著下降趋势(通过99%置信度检验),并于1991年发生显著性突变(通过90%置信度检验)。岷江流域实际蒸散的变化是多种因素共同影响的结果,其中降雨是主要的气候影响因素。     

滇中地区作物生长期时空变化特征及影响因子分析

为了探究气候变化对作物生长期的影响,根据1964—2013年滇中地区49个气象站点逐日的最高气温、最低气温和降水数据,采用M-K检验和小波分析,研究了滇中地区作物生长期的时空变化特征及其影响因素。结果表明,(1)滇中地区多年平均作物生长期(GSL)为362.58 d,1964—2013年GSL、无霜日和Tmin均呈显著上升趋势,其中GSL增幅约为0.371 d/10 a,Tmax呈微上升趋势,降水量则呈显著减少趋势,而通过M-K检验得知滇中平均GSL突变时间约为1988年,1999年后呈显著上升趋势,并具有9 a和25 a的周期变化;(2)滇中地区作物生长期空间上表现出中部高,东西低的分布特征,且GSL上升趋势从中南部向东西部越来越明显,尤其是东北部和西北部均呈现出显著上升的趋势;(3)GSL与无霜日和Tmin表现出极显著正相关性关系,且GSL变化受Tmin影响最为显著。