黄河流域1960-2022年干湿格局变化特征

【目的】研究黄河流域降水时空变化,分析气候变化情况下黄河流域降水及干湿格局变化特征。【方法】收集黄河流域1960—2022年51个气象站点降水数据,通过回归分析、相关分析、频率百分数法、Mann-Kendall非参数检验法,探究1960—2022年黄河流域降水、干湿期特征时空变化规律及相关性。【结果】①1960—2022年,黄河流域年降水量变化不显著,但降水频率下降(-1.95%/10 a),强度上升(2.67%/10 a),且均通过显著性检验(P˂0.05),年降水频率在1978年发生突变,年降水强度在1990年发生突变,自1990年开始,年降水频率显著减少,强度显著增加。流域上游变湿,中、下游变干,流域整体来看,微降水、小降水、中等强度降水减少,强降水、极端降水增加,在流域上、中、下游微降水普遍减少,极端降水普遍增加;②黄河流域及流域上、中游发生干旱的风险增加,干旱强度下降,流域下游发生干旱风险及强度均呈增加趋势。降水在湿期分配更加集中,流域发生干旱和洪涝风险共存;③年降水量变化主要由高强度降水事件变化引起,年降水频率变化主要受低强度降水事件影响。湿日在年内的分配情况主要受低强度降水事件影响,湿期降水量变化主要是受高强度降水事件影响。【结论】在气候变化背景下,黄河流域发生干旱和洪涝灾害的风险共存,直接原因是低强度降水事件减少导致较短干期合并成较长干期,流域发生干旱风险增加。降水强度增加,降水在湿期更加集中导致流域发生洪涝风险增加。

近58 a我国西北地区干期与湿期变化特征

利用西北地区1960-2017年68个站点逐日降雨气象数据,分别将日降雨小于(大于等于)0.1 mm和1 mm定义为旱日(湿日),从干期和湿期变化特征的角度分析西北地区雨日年内分配变化。结果表明:西北地区东部年降雨量变化不明显,降雨频率下降,平均降雨强度增加;西北地区西部年降雨量、降雨频率和平均降雨强度均呈现增加趋势,平均降雨强度增加主要是由于降雨量增加速率快于降雨频率增加速率。结合干期和湿期变化特征,发现西北地区东部虽然干期旱日总数增加,但干期平均长度、干期次数和最长干期旱日数变化不明显,同时湿期湿日数和次数减少,说明西北地区东部在降雨量不变情况下,降雨更加集中。在西北地区西部,干期次数增加,但干期旱日总数、干期平均长度以及最长干期旱日数减少,湿期湿日数和湿期次数增加,湿期平均长度不变,西北地区西部在降雨量和降雨频率增加过程中,干期持续时间缩短,对该区域农业生产和生态环境有利。另外,使用不同阈值会影响特征值变化趋势大小及其显著性,甚至会得到相反的变化趋势,说明选择合理阈值对于研究降雨、干期以及湿期变化十分重要,需要结合区域气候特征进一步研究。

大兴安岭地区降水量变化及干湿期特征分析

基于大兴安岭地区4个气象站点58 a的降水数据,利用SAS软件对原始数据进行二项式过滤筛选出合格完整的数据集,通过SPSS软件对数据集进行相关分析,研究大兴安岭地区降水以及干湿期变化特征。将日降雨大于(小于)1 mm定义为湿日(旱日),并利用1 mm阈值分析大兴安岭地区干期和湿期的变化空间特征。结果表明,大兴安岭地区年际降水量整体呈上升趋势,上升速率为0.153 mm/a,降水集中于夏季,7月是降水量最大时期。对大兴安岭地区降水量变化研究发现,1960—1980年降水呈下降趋势,1981年为转折点,降水开始逐渐呈上升趋势,在1990年达到了峰值,从2001年以后降水又有下降趋势。大兴安岭干期和湿期变化特征存在空间差异,表现为大兴安岭北部地区干期旱日总数和干期平均长度减少,干期次数和最长干期日数变化不明显;大兴安岭南部地区干期旱日总数和最长干期日数增加,干期次数和干期平均长度变化不一致。大兴安岭北部地区湿期湿日总数和湿期次数增加,湿期平均长度以及单独湿日数变化不明显;大兴安岭南部地区湿期总日数和单独湿日数减少,湿期次数和湿期平均长度变化不明显。总体上,大兴安岭北部随着降雨量增加短期干旱减弱,而南部地区在降雨量不变的同时短期干旱呈现加剧的趋势。