砚瓦川流域水沙演变特征及其驱动因素分析

为了探究降水变化和水土保持措施对黄土高原地区产流产沙的影响,选择我国水土流失最为严重的区域——甘肃省庆阳市的砚瓦川流域为研究区,对该流域1981—2012年的年降水量、年径流量和年输沙量进行趋势分析及突变检验,分析黄土高原沟壑区水土流失治理背景下流域水沙的演变规律,定量评价降水和水土保持措施对流域水沙变化的贡献程度。结果表明:在1981—2012年期间年降水量和年径流量均没有发生显著变化,而年输沙量呈现显著减少趋势,年径流量和年输沙量的突变时间分别在1996和1997年,具有很好的同步性。与基准期(1981—1996年)相比,变化期(1997—2012年)的年径流量和年输沙量分别减少了17.0%和76.0%,分析径流和输沙历时曲线发现流域丰水期和平水期的径流量逐时段减少,而枯水期径流量却持续增加,输沙量在整个时段则大幅度减少。该流域降水和水土保持措施对年径流减少的贡献率分别为-37.9%和137.9%,而对年输沙量减少的贡献率为-35.0%和135.0%,因此,水土保持措施的实施是该流域年径流量和年输沙量减少的主要原因。其中,植被措施(林地和草地)对径流影响显著,占径流减少总量的61.04%;工程措施(梯田和坝地)对产沙影响显著,占产沙减少总量的102.84%。研究结果表明,黄土高原地区水土流失治理已在区域尺度上表现出一定程度上削洪补枯和减少侵蚀产沙的水文效应特征。同时在水土保持措施建设过程中,合理配置植被措施和工程措施比例,充分发挥各项水土保持措施的优势,是开展适应性流域管理的关键。     

河北省主要极端气候指数的时空变化特征

根据河北省142个气象站点1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向估计法及Kriging插值法,研究河北省极端气温事件的时空变化特征。结果表明:(1)在极端气温指数的空间分布方面,极端最高气温和夏日均呈从南至北逐渐降低的趋势,高值中心分别位于邯郸、邢台、石家庄、衡水和邯郸、邢台、石家庄、衡水、廊坊、沧州等地,而霜日则呈北高南低的空间变化规律,高值中心主要位于张家口北部地区,极端最低气温、暖日指数及持续冷期无明显的空间分布规律;从变化趋势的空间分布特征来看,全省夏日、暖日指数、极端最低气温及大部分地区的极端最高气温呈增加趋势,全省霜日则呈下降趋势,持续冷期的变化不显著。(2)极端降水指数无明显的空间分布规律。日最大降水量、强降水量、暴雨日数、连续干日及连续湿日均呈零星分布,降水强度从东南至西北大体呈降低趋势;从变化趋势的空间分布特征来看,在1961-2010年河北大部分地区的日最大降水量、强降水量、降水强度、连续湿日及暴雨日数均呈下降趋势,而连续干日呈增加趋势。从极端气温及降水指数的变化趋势可以看出,河北省具有干暖化倾向,农业生产上应采取相应的适应对策。     

有效降水指数在暴雨洪涝监测和评估中的应用

科学有效的监测和评估是防范和减轻暴雨洪涝灾害的重要基础。基于有效降水指数(EP)构建单站和区域暴雨洪涝监测、评估指标,利用1961-2014年湖北省76站逐日气象观测资料及相关灾情资料,确定降水衰减参数及致涝阈值,在此基础上分析EP指数在历史暴雨洪涝评估及实时暴雨洪涝过程监测中的应用效果。结果表明：经参数率定后的EP指数对农作物洪涝受灾面积的解释方差达78.1%,对年际间暴雨洪涝强度差异反应敏感,能识别历史典型大涝年和严重洪涝年,在2014年实时暴雨洪涝过程监测中能直观诊断出一般性暴雨洪涝的起止时间和过程动态变化,但对局地性和间歇性发生的暴雨洪涝过程刻画不足。创建EP指数所需数据资料少、计算简便,可用于洪涝灾害历史排位、年景评价、灾情预评估、风险区划以及作物产量建模等。     

1960-2008年吉林省降水量的时空演变特征

利用吉林省及其附近区域38个气象站点的年降水资料,通过离差系数、气候倾向率、REOF分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法分析了吉林省降水量的时空演变特征。结果表明,1960-2008年吉林省的年降水量为300~950mm,具有自东南部向东北部、中西部地区逐渐减少的空间变化特征;吉林省有90%以上区域的降水量呈下降趋势,而降水量增加的区域主要分布在汪清、罗子河、靖宇、桦甸等站点附近,约占全省总面积的10%;经REOF分析可以将吉林省降水量的空间结构分为4个具有较高相关性的区域,它们分别是东南部地区、西部地区、东北部地区及中部地区。通化、通榆、罗子河、蛟河4个典型站点的降水量均存在明显的周期性振荡规律,第1主周期依次是9a、23a、25a、19a;Mann-Kendall突变检验结果表明,通化、通榆站分别在1975年、1998年发生了一次减少突变,而罗子河、蛟河站没有发生突变。     

雅鲁藏布江源区近35年气候变化特征

为揭示雅江源区风沙化土地发育的气候变化背景,通过对雅江源区周边4个基本气象站1973-2007年的逐日气象资料进行等权平均取值.采用气候线性趋势分析法,研究了气温、降水、日照时数、风速等气象因子近35 a的变化特征及趋势.结果表明:(1)雅江源区多年平均降水量为206.12 mm,日平均气温为2.77℃、最高气温为10.72℃、最低气温为-4.81℃,年日照时数为3 295.16 h,年平均风速为2.92 m/s.(2)近35 a来,雅江源区气候变暖趋势明显,1986年以后,平均气温线性升温率为0.77℃/10 a,高于近35 a来的平均值0.47℃/10 a和珠峰地区5站平均线性升温率为0.234℃/10 a.(3)年平均降水量的波动较大,增加趋势不明显,平均增长率为0.43 mm/10 a.降水量主要集中于5-9月,占全年降水量的89.72%.年平均日照时数波动性较大,上升趋势不显著.以5月和10月较高,1月最低.年平均风速下降趋势明显,以3月最大,为3.67 m/s,11月最小,为2.20 m/s.可见,雅江源区是中国同期升温最显著的区域.     

CLIGEN在华北地区生成降水的效能评估

为了检验天气发生器CLIGEN在华北地区生成降水的有效性,应用该区15个气象站1951-2008年的日气象观测资料和CLIGEN生成的150a日气象数据,对CLIGEN再现该区降水的效能进行了评估。结果表明:CLIGEN很好地再现了年和日降水量的均值和降水日数,但对降水极值的模拟精度不高,年和日最大降水量的平均相对偏差均大于均值的平均相对偏差。非参数检验的结果表明,CLIGEN能很好地生成年降水量的概率分布,且对日降水的概率分布也有较高的生成精度。总体来看,CLIGEN模型在华北地区能很好地再现年、日降水量平均值统计特征,并较好地再现了降水的变率。     

不同订正方法下CFSR再分析数据在天山西部山区径流模拟中的应用

以天山西部山区喀什河流域为典型研究区,基于1990-2000年的水文气象站点实测资料、2005年喀什河流域遥测降水数据及各时间段对应的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析数据,通过实测站与其最近CFSR站多年月平均降水的比值,CFSR站点处2005年的年降水量与同期遥测年降水量的比值,以及基于实测站点降水数据和各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系3种方法对CFSR降水数据进行订正。借助VIC模型,分析不同订正方法下研究区径流的模拟效果。降水时间序列分析结果表明,CFSR降水数据能够较好地在时间和空间上反应喀什河流域内月降水的变化情况。径流模拟结果表明,(1)CFSR降水数据的不同订正方法对径流结果影响较为明显;(2)基于实测站点降水数据以及各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系订正的所有CFSR降水,在径流模拟中表现最好,模型率定期和验证期的模型效率系数均在0.80以上,多年径流相对误差在15.0%以内。该订正方法不仅考虑了降水在时间维度上的变化,还考虑其在地理空间维度的变化,较其它两种方法在径流模拟中具有更好的应用前景。     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件(<5mm)发生次数较多,占当年降水频次的60.00%～82.54%;大雨(≥25 mm且≤49.9 mm)和暴雨等级(≥50 mm)降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3～6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层(10 cm)土壤含水量较次表层(20 cm)和深层(60 cm)的变幅大;次表层(20 cm)土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层(60 cm)土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400～1600μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在...     

重庆市涪陵区近10年酸雨变化特征分析

为了解重庆市涪陵区的酸雨变化特征及降水对酸雨pH值的影响,本研究采用2005—2014年涪陵区的酸雨和降水数据,应用统计学方法分析降水与酸雨pH值月、季、年变化的相关性。结果表明：涪陵区酸性降水频率为42.13%,以弱酸性降水为主,自2011年起几乎无强酸性降水发生;酸雨pH值秋季最小、冬季最大,6月最小,7月最大。降水总量、有效降水日数和大量级降水占比都会影响酸雨的月、季、年变化,并不能单独由一个指标来说明酸雨的变化规律;其中,大量级降水占比对酸雨pH值影响最大。上述结果表明,了解降水与酸雨pH值的变化规律为有效防治酸雨和减少酸雨的危害提供了一定的依据。     

多因子问诊1998年和2016年松花江流域夏季降水

为了分析强El nino 衰减年（1998 年和2016 年）松花江流域夏季降水异常成因,提高松花江流域夏季降水预测能力。采用松花江流域97 站逐日降水资料,NCEP/NCAR再分析资料等资料,通过合成分析、相关分析等多种物理诊断方法分析1998 年和2016 年夏季降水异常成因。结果表明：仅仅依靠强El nino 事件的结束时间和强度还不能确定松花江流域夏季降水变化,还需要考虑中高纬环流及其大气内部的自身演变过程,例如东北冷涡的强度和发生时间,欧亚中高纬环流阻高的变化。需要综合考虑海温、副热带系统和中高纬环流系统的异常变化给松花江流域夏季降水带来的影响,从多因子角度诊断和预测松花江流域夏季降水,从而提升预测水平,为气象防灾减灾和农业生产服务提供决策依据。