基于CMIP6的黄河流域极端降水时空特征分析

全球变暖背景下,极端降水灾害风险增加,严重影响了人们的生命安全,对区域经济发展造成了严重的威胁.黄河流域是重要的生态屏障和经济地带,推动黄河流域生态保护和高质量发展已成为中国国家战略.因此本文对黄河流域极端降水事件过去及未来的特征进行了研究,发现:1)1975−2014年,空间分布上各极端降水指数呈现西北低、东南高的格局.时间变化上,除年降水量、中雨时间、5日最大降水量呈微弱的下降趋势外,其余各指数均呈上升趋势但不显著,极端降水事件较少.2)2015−2100年,各极端降水指数呈现显著的上升趋势,各极端降水指数的多年均值在空间分布格局上与历史时期相似,排放升高,辐射力变大,极端降水指数呈现显著增加的区域面积不断扩大.在SSP1-2.6情景和SSP2-4.5情景下,黄河流域呈现显著增加的区域集中于西南部,而在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,除西南地区外,东部大部分地区极端降水呈显著增加,除年降水量外,其余各极端降水指数随着排放升高呈现显著减小趋势的区域逐渐集中于甘肃、青海两省.3)黄河流域四季的年均降水量均呈上升趋势,不同季节均具有湿润化的发展趋势.除宁夏外,其他地区的日最大降水量和5日最大降水量2种指数在四季均呈现不同程度的上升趋势,各地区这2种指数的最大值集中在7月份,预估未来时期黄河流域的暴雨洪涝灾害主要发生在夏季.本研究可为黄河流域极端降水的防范提供有效依据,为黄河流域高质量发展提供科学参考.

淮河流域高温热浪时空演变规律及成因分析

基于淮河流域1960—2014年39个气象站点数据、太平洋气候因子和NECP/NCAR再分析数据基础,利用空间Ward-like层次聚类分析划分4个子区域,通过体感温度的高温热浪指数分析淮河流域不同分区的夏季高温热浪时空演变特征,并通过EOF分析、相关性分析和大气环流遥相关等进一步揭示淮河流域高温热浪演变机理。研究表明:(1) 1960—2014年淮河流域夏季高温、高温热浪开始时间和持续时间均呈先增后减的趋势,20世纪80年代由暖相位进入冷相位,2010年后由冷相位进入暖相位;(2)淮河流域各分区高温热浪开始时间呈现区域差异,分区1的高温热浪事件开始时间最早(平均为5月28日),分区3次之(平均为6月1日),分区2和分区4高温热浪开始时间最晚;(3)淮河流域轻度热浪发生频次最多平均为1.24次/a,中度热浪发生频次次之,平均为0.37次/a,重度热浪发生频次最少,平均为0.04次/a;淮河流域高温热浪事件与太平洋东部变暖(厄尔尼诺)或变冷(拉尼娜)变化相同。(4)青藏高原和内蒙古低压减弱导致了热浪高温事件的增加。分区4和分区1发生热浪的时间主要发生6、9月,分区2和分区3热浪发生时间集中在7、8月。分区1(西部)和分区4(东部)与Ni?o3、Ni?o1+2、MEI和PDO的相关性较高,分区2和分区3与Ni?o3.4、PNA相关性较高。

基于非平稳的淮河流域干旱时空演变特征研究

基于非平稳性标准化降水蒸散指数(non-stationary standardized precipitation evapotranspiration index,NSPEI)表征气象干旱程度,运用游程和Copula理论识别气象干旱特征演变规律,分析淮河流域干旱持续时间与烈度及干旱时间与强度的联合频率特征,并初步揭示干旱对植被覆盖度的影响.研究结果表明:1)淮河流域中部NSPEI较低,区域内68%的站点NSPEI呈上升趋势,淮河沿岸及其以南地区干旱程度增强;2)长历时、高强度的干旱事件主要集中在南部大别山区与蚌埠附近,高烈度干旱事件集中分布在中北部定陶附近,干旱事件历时集中在0.5~1.5个月,烈度基本<3,强度大多为10~30;3)干旱事件历时与烈度联合重现期低值(1.6 a)集中出现在信阳、蚌埠、菏泽附近地区,历时与强度联合重现期低值(1.7 a)同样集中出现在信阳、蚌埠站附近;4)1990-2015年淮河流域耕地面积减少2.01%,建设用地增加2.07%,土地利用类型变化集中在区域北部,区域内NDVI变化趋势通过95%显著性检验的面积仅占0.89%,植被覆盖度变化趋势不明显,干旱对其影响小.

不同雨强条件下工程措施对坡地产流产沙影响

基于试验站不同坡地措施(坡耕地和坡改梯)2016年和2017年的逐日降水、产流产沙数据,研究不同坡地措施和雨强下产流产沙规律特征,定量揭示坡改梯和坡耕地对产流产沙的影响。结果表明:(1)7月平均雨强I、最大雨强I 30及坡地产流量最大,8月最大雨强I 60与坡地产沙量最大,表明坡地产流产沙高峰期与雨强高峰期一致。(2)春夏两季产流、产沙量与I、I 30和I 60相关性显著(超过95%置信度检验)。其中坡耕地产流产沙量与I、I 30、I 60的相关系数整体高于坡改梯。春夏季坡耕地产沙量分别是坡改梯的3.91,7.85倍。(3)降雨主要集中在I(1~3 mm/h)、I 30(3~29 mm/h)、I 60(2~27 mm/h)之间,且坡地产流产沙量与最大雨强I 30、最大雨强I 60在95%置信度水平呈现显著正相关。当I 30达到29.0 mm/h、I 60达到26.6 mm/h时,坡地产流产沙达到最大,坡耕地产流产沙峰值是坡改梯的2.43,7.52倍以上,并且坡耕地全年产流产沙变异系数总体高于坡改梯,因此坡改梯工程在一定程度上防治了水土流失,使产流产沙变化减小。

亚洲水塔水循环和水资源研究进展与展望

亚洲水塔是亚洲地区重要的水资源供给单元,为其周边约8亿人的水资源需求提供保障.亚洲水塔水资源的稳定性与可持续性对周边地区社会经济稳定与可持续发展具有重要意义.受气候变化和人类活动的影响,在过去几十年中,亚洲水塔水资源存量及其可持续性引起了学界高度关注.亚洲水塔冰川消融、冻土退化、湖泊面积扩张、陆地水储量下降等进一步打破了亚洲水塔水资源平衡状态.本文围绕亚洲水塔水循环过程及其效应、水资源变化及其未来预测这一主线,梳理了亚洲水塔气候状态、冰川、径流、湖泊和陆地水储量等水资源组分的变化和影响因素系列研究成果,系统总结了气候变化下亚洲水塔水资源研究进展.在此基础上,从气候变化影响下亚洲水塔水资源存量及变化、亚洲水塔的人类福祉服务与可持续发展和跨域协同系统治理等方面讨论了亚洲水塔水资源失衡面临的挑战和未来的研究展望,以期推动亚洲水塔周边国家未来水资源科学管理与经济社会可持续发展.