基于SPEI和MI分析陕西省干旱特征及趋势变化

【目的】目前干旱研究多为基于历史干旱事件分析成因与变化趋势,而结合过去与未来长时间序列数据更能揭示干旱变化特点。寻找在基于CMIP5模型输出未来气象数据时模拟干旱指数方法并探究陕西省过去与未来干旱变化特点,为陕西省未来农业水资源管理提供依据。【方法】根据陕西省18个气象站历史数据以及CMIP5模式输出未来气象数据,比较了3种模型模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）,并基于参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）和降水数据计算标准降水蒸发指数（SPEI）和相对湿润指数（MI）反映干旱程度,比较过去（1958—2018年）与未来（2019—2100年）干旱的时空变化特点。【结果】多元线性回归模型（Multiple Linear Regression, MLR）能较准确的模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）（RMSE=0.457 mm·d ^-1）;在RCP2.6和RCP8.5情景下未来干旱指数呈现上升趋势,在RCP8.5情景下,21世纪40年代存在干旱指数的突变年份;陕西省未来干旱程度降低,年内干旱分布更加不均匀;未来时期夏玉米生长季干旱程度减小,冬小麦生长季干旱程度增加。【结论】在不同RCP情景下,未来干旱变化特征存在差异,相同RCP情景下,SPEI和MI反映的干旱特征变化基本一致,但部分时段存在变化差异。为有效应对气候变化对旱作作物产量造成的负面影响,应当增强土壤蓄水保墒能力,尤其加强冬小麦生长季的抗旱工作。     

鄱阳湖流域降水量变化对水沙演变影响研究

利用鄱阳湖流域"五大"入湖河流控制水文站实测水沙资料,探讨了鄱阳湖流域1961—2006年水沙变化特征及其演变趋势,在此基础上应用线性回归分析方法揭示了鄱阳湖流域水沙演变过程对流域降水的响应。研究结果表明,1961—2006年鄱阳湖流域降水量和入湖径流量总体略呈上升趋势,降水日数呈下降趋势,表明降水强度增加、降水时间分布不均匀更加明显。鄱阳湖流域降水和径流基本符合幂函数关系。相关分析结果显示,鄱阳湖入湖泥沙总量和径流量、降水量、降水强度均具有很好的正相关关系,水体中的泥沙含量和径流系数具有很好的负相关性,说明流域降水量和降水强度均对流域产沙量和输沙量有促进作用;流域月降水量与月输沙量基本符合幂函数关系,进一步说明了流域产沙量是降水量和降水强度综合作用的结果。     

近62年来汉中市极端降水变化研究

【目的】对汉中市极端降水事件的变化趋势进行研究,为汉中地区防洪减灾和水资源调控决策提供参考依据。【方法】利用1951-2012年的汉中市逐日降水资料,采用百分位阈值划分极端降水事件,并通过滑动平均、Mann-Kendall检验、趋势分析等方法,对汉中市极端降水事件的变化趋势进行研究。【结果】近62年来,汉中市年极端降水量、年极端降水日数及年极端降水强度以年代际尺度波动变化,但总体略呈下降趋势,且年极端降水量的下降速率为-0.5mm/年。但在1987年之后,各项极端降水指标均呈明显增加趋势,年极端降水量和年极端降水日数呈显著的线性增加趋势,年极端降水量增加速率达7.52mm/年。2006-2008年,汉中市年最大日降水量、年极端降水量、年极端降水强度呈显著增多增强趋势。【结论】进入21世纪后,汉中市极端降水事件引发的自然灾害呈增加趋势,应加强调控及防治能力,预防洪涝灾害的发生。     

达茂旗干旱牧区59年气候变化规律分析

气候变化是影响我国北方干旱牧区草原生态的重要因子,利用达茂旗周边12个气象站点空间插值1954~2012年的气温、降水量等气象资料,采用线性倾向估计法、Mann-Kendll突变诊断和morlet复变小波分析等方法,对达茂旗气候特征进行了分析。结果表明:近59年来,达茂旗年均气温呈上升趋势,上升速率为0.41℃/(10a),降水变化趋势不明显。通过M-K突变检验,进一步验证了年平均气温及降水的变化趋势,同时,确定了研究区年平均气温在20世纪80年代的增暖是一突变现象,具体是从1986年开始。通过morlet复变小波分析,研究区年平均气温演变过程中存在着3~7a,8~16a,17~32a的3类尺度的周期变化规律;在年降水演变过程中存在3~6a,7~9a,12~22a的3类尺度的周期变化规律。     

1901 - 2012 年福州市气温变化趋势

采用现代气候统计分析方法并结合Mann-Kendall检验和小波分析法,对1901—2012年福州市年平均气温、年极端最高气温、年极端最低气温等序列数据进行分析研究．结果表明：（1）1901—2012年福州市气温变化呈三峰二谷起伏形态,1981—2010年年平均气温比1901—1930年年平均气温高1．2℃;（2）年极端最高气温演变趋势总体上与年平均气温相似,小波分析结果表明,≥35℃年高温日数和年平均气温均存在较稳定的准50a和准25a的振荡周期;（3）福州市1901—2012年冬季极端最低温度年际分布呈两头高中间低的态势;（4）采用Mann-Kendall检验法分析,结果表明福州地区年平均气温在1990年发生突变,1990年后福州地区显著升温．     

南水北调中线工程水源区和受水区的降水时空变化特征及丰枯遭遇

[目的]基于1950—2022年时间序列ERA5再分析降水数据,探究南水北调中线工程水源区和受水区降水量时空变化特征,旨在保障跨流域调水的可行性和持续性,为南水北调中线工程水资源调度和运行管理提供科学参考。[方法]采用Mann-Kendall检验、小波分析、云模型以及Copula函数等方法,分析水源区和受水区降水变化趋势以及丰枯遭遇特征。[结果](1)1950—2022年南水北调工程水源区和受水区分别按照年降水量34.75和39.35 mm/(10 a)幅度减少,水源区年降水量存在43 a的主周期,受水区年降水量存在55 a的主周期。(2)云模型隶属云图夏季降水量分布不均且离散程度较高,而冬季分布均匀且较集中。(3)调水不利的组合汛期和非汛期遭遇频率分别为23.15%和25.92%。[结论]水源区和受水区年降水量均呈现明显减少趋势,水源区丰枯交替变化显著;南北丰枯异步概率大于丰枯同步,同枯频率不高,有利于调水工程的安全性和可靠性。研究结果可为制定南水北调中线工程相关政策和技术指导提供理论依据,有助于工程的规划和管理,提高水资源利用效率和可持续性。     

中国西南地区饱和水汽压差的年际变化及其影响因素

厘清饱和水汽压差（VPD）的年际动态特征有助于深入理解大气干湿程度对气候变化的响应。本研究基于我国西南地区105个台站1982—2015年的气象观测资料,利用Mann-Kendall突变检验分析VPD的突变特征,基于统计分析探讨突变点前后的VPD变化趋势及影响因素。研究结果表明,西南地区1982—2015年VPD变化以2000年为突变年,增速由0.001 kPa/a变为0.005 kPa/a,并且VPD呈增加趋势的站点在2000年后增多。VPD在时间动态上出现变化的主要原因是在2000—2015年间相对湿度下降幅度增加,导致西南地区出现更干燥的气候特征。作为大气主要水汽来源的外来水汽通量和局地实际蒸散发在2000年后表现为增长趋势,但由于2000年后更高的空气温度引起饱和水汽压比实际水汽压增幅更大,即大气中实际水汽增加远低于饱和水汽容量增加,进而导致VPD增幅更大。本研究表明在突变点后西南地区VPD显著变化的原因主要是温度上升对相对湿度的影响,研究结果有助于深入理解中国西南地区的气候变化,明晰VPD变化背后的相关机制,为该地区的生态系统构建和未来气候变化应对提供参考。     

1971-2018年迁西县气温变化特征

利用迁西县1971-2018年逐日气象数据以及趋势分析、突变检验等统计方法,分析了该区域气温的变化,结果表明：迁西县气温呈升高的趋势,年变化幅度略小于全省平均水平;气温的年代际变化在1990年代达到最大之后除春季外又有所回落,但变化幅度不大;迁西县的气温在上世纪80年代至90年代存在时间序列的突变过程,其中年气温、春季气温、冬季气温在上世纪突变上升趋势明显。该研究可以为当地合理利用热能资源提供理论参考。     

江西省50余年来降雨侵蚀力变化的时空分布特征

降雨侵蚀力时空变化趋势的研究对于揭示土壤水蚀的形成机制与演替过程具有重要意义。该文利用1957－2008年江西省16个气象站的降雨资料,综合运用Mann-Kendall非参数检验和径向基函数插值等方法,分析了该省降雨侵蚀力变化的时空特征。结果表明：52年来江西全省侵蚀力总体上呈现增长趋势,夏季及7、8月份是增加的主要贡献季度和月份。全省降雨侵蚀力升降的区域差异性明显,分别存在赣西北、樟树和赣西南3个上升中心和赣东、赣西和赣东南3个下降中心,其中赣西北、赣西南等地区的降雨侵蚀力持续上升,应作为该省水土流失的重点研究和防治区域。     

1961-2007年鄱阳湖周边地区气温变化趋势分析

基于鄱阳湖周边10个气象观测站的日平均气温、日最高气温和日最低气温的观测资料,利用Mann-Ken-dall(M-K)趋势分析法和Pettitt-Mann-Whitney突变点检验法,分析了1961-2007年鄱阳湖周边地区气温序列的变化特征。结果表明:(1)鄱阳湖周边地区日平均气温、日最高气温和日最低气温的年均值呈上升趋势,日最低气温的年均值增温幅度最大(0.25℃/10a)且显著性水平高,日平均气温的年均值次之,日最高气温的年均值增温趋势显著性较低;(2)日平均气温和日最低气温的冬季均温不仅突变时间开始早、显著性水平高,而且增温幅度也是最大的,春季均温、秋季均温次之,而夏季均温变化均不显著;(3)对比分析发现(1971-2004年),鄱阳湖周边地区增温趋势与全国及全球一致,但升温幅度(0.33℃/10a)高于全国的升温幅度(0.21℃/10a),也明显高于同期全球平均的升温幅度(0.15℃/10a)。