基于CMIP6模式的中国西北地区干旱时空变化

基于西北地区的152个气象台站和CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project 6)的16个气候模式输出资料,采用RoMBC(Robust Multivariate Bias Correction)方法对CMIP6模式数据进行偏差校正,构建标准化降水蒸散发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析西北地区历史及未来4种情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5)的干旱时空分布及变化特征。结果表明:(1)历史和未来情景下西北地区气温和降水均呈显著增加趋势,增温速率为0.15~0.74℃·(10a)^(-1),降水增加速率为2.71~14.83 mm·(10a)^(-1)。(2)历史(1975—2014年)西北地区年、季节尺度SPEI整体呈下降趋势,春季下降速率最大,为0.19·(10a)^(-1),年、春季、冬季大部分地区干旱趋势加重,干旱频率轻中旱高于重特旱,东部干旱频率高于西部。(3)未来情景下(2020—2100年)SSP1-2.6情景有干旱趋势但无明显干旱特征,其余3种情景干旱次数增加、干旱趋势加重、干旱频率提高,SSP5-8.5情景下干旱最为明显。该研究通过气象数据和模式数据揭示了西北地区的干旱时空发展规律,可为西北地区干旱风险评估、水资源科学管理及农业生产提供依据。

河西走廊内陆河上游山区基流分割方法适用性与基流特征分析

基流是河西走廊内陆河流域径流的重要补给来源,对维持径流稳定具有重要作用。基流分割方法众多,其中数字滤波法在实际操作中具有简单易用和可重复性强的特点,因而被广泛应用于基流分割研究。本文以河西走廊三大内陆河流域(黑河、石羊河、疏勒河)山区为研究区域,选取4种数字滤波方法(Lyne-Hollick法、Chapman法、Chapman-Maxwell法和Eckhardt法)对研究区内14条河流的最佳基流分割参数进行评价,并对基流特征进行分析。结果表明:Eckhardt法在四种滤波方法中评价最好,是河西走廊内陆河流域基流分割的一种有效方法。在1965—2018年,河西走廊内陆河流域年基流量与径流量呈现相似的线性趋势特征,但径流变化幅度较基流更大。2000年后,黑河流域山区各支流多年平均基流量较2000年以前增加1.5%~20.7%,疏勒河流域山区各支流基流量增加1.9%~54.0%,石羊河流域山区各支流多年平均值变化幅度为-14.1%~5.9%。各流域枯水年基流指数(BFI)比丰水年略高(0.003~0.027),年内枯水季基流指数(BFI一般达到0.6以上)是丰水季的2.3~5.7倍。本文采用的Eckhardt滤波法和最佳滤波参数确定方法可为河西走廊内陆河流域基流分割提供参考。

基于GEE的石羊河流域植被覆盖变化特征及其影响因素分析

植被作为陆地生态系统的重要组成部分,常被用作评估气候变化和生态恢复成效的指标。以石羊河流域为研究对象,基于Google Earth Engine (GEE)平台采用Theil-Sen趋势分析和MannKendall检验(TS-MK)、Hurst指数揭示植被覆盖变化特征;采用偏相关分析、残差分析和地理探测器探究植被覆盖变化的影响因素。结果表明:2001~2020年间石羊河流域植被NDVI呈现波动增长趋势,增长率为0.023/10 a;呈显著增加趋势和显著减少趋势的面积占比分别为72.32%和2.40%。未来植被NDVI变化趋势保持一致(Hurst>0.5)的面积占比为63.84%,其中持续性显著增加的面积占比最大,为47.37%。偏相关分析结果表明降水对植被生长的影响较强,而温度、太阳辐射和饱和水汽压差的影响相对较弱。残差分析结果表明气候要素和人类活动影响下植被NDVI呈显著增加趋势的面积占比分别为21.59%和60.07%,石羊河流域的植被变化主要受人类活动的积极影响。此外,地理探测器的结果表明植被NDVI的空间分布主要受水热条件分布特征的影响。该研究结果有助于深化对植被覆盖变化影响因素的认识,为石羊河流域生态保护提供借鉴。