长江上游地区气象水文要素变化趋势研究

为分析不同区域的气象水文要素演变规律,基于统计数据及水量平衡法,文章对长江上游地区不同经度、纬度的水文演变规律进行研究,得出地域变化对该地区的水文要素变化趋势影响显著,且当纬度大于31°时,其影响程度较为明显的结论。经纬度较小时,经度变化对于该地区全年平均降水量的影响较大,当经纬度较大时,纬度对于该地区的全年平均降水量影响较大。研究可为该地区水文气象变化特征提供相关参考依据。

黄河上游气象水文要素演化规律分析

黄河上游是我国重要的生态屏障,高原地区的气候、地形和水文特征对黄河水文循环和生态环境具有重要影响。研究采用M-K检验和小波分析法,开展黄河上游12个气象站及4个水文站气温、降雨以及径流的突变、趋势和周期分析,揭示了黄河上游气象水文要素的演变规律。结果表明:黄河上游气温以0.336℃/10 a的速率增长,气温的突变发生在1996年;降水量以6.07 mm/a速率减少,减少速率较低,基本处于稳定状态,突变发生在1982年,主周期为16 a;黄河沿站流量上升速率为0.23(m^(3)s^(-1))/a,唐乃亥、青铜峡、头道拐站流量下降速率分别为1.23(m^(3)s^(-1))/a、1.41(m^(3)s^(-1))/a和3.83(m^(3)s^(-1))/a,径流量总体波动较小。最后,采用R/S重标极差法预测了未来气象水文要素的发展趋势,结果表明气温和降水的可持续性不强;而径流发展具有反持续性,未来的趋势将可能与过去相反,其中唐乃亥站流量的反持续性较强。

气象水文要素对流域产沙量和输沙量影响研究

选取年降雨量和流量等气象水文要素作因子，应用Ｂ－Ｐ神经网格，建立渠江流域毛坝、车林两站的年均含沙量和输沙量的预测模型。其模型拟合合格率达９０％以上，预留预测检验合格率达８０％以上。

基于水量平衡的长江上游地区气象水文要素时空变化特征分析

基于1980—2019年长江上游地区的逐月气温、降水数据,采用一元线性回归、F趋势检验、水量平衡分析、质心识别等方法,揭示了长江上游地区近40 a来气象水文要素的时空分布特征和变化规律。研究结果表明:①长江上游地区年均气温、年均降水量和年均蒸发量的空间分布均呈现由东南向西北逐渐降低的趋势,年均土壤蓄水变化量有着较大的空间差异。②1980—2019年期间长江上游地区气温上升的趋势较为明显,变化率为0.39℃/(10 a);年降水量整体变化不大,增加的区域主要位于金沙江石鼓以上;整个长江上游地区年均蒸发量变化率为6.08 mm/(10 a),其中,金沙江石鼓以上、金沙江石鼓以下、嘉陵江流域和岷沱江流域增加趋势明显;年均土壤蓄水变化量整体有略微下降,变化率为-6.144 mm/(10 a)。③长江上游地区气温质心经度、纬度变化的倾斜率分别为-0.03°/(10 a)和0.01°/(10 a),蒸发质心经纬度变化的倾斜率分别为-0.04°/(10 a)和0.02°/(10 a);降水质心和土壤蓄水变化量质心的经度倾斜率分别为-0.06°/(10 a)和-0.01°/(10 a)。各气象水文要素空间质心均呈现出向西北方向移动的趋势,说明从空间分布上来看,西北地区的气温、降水、蒸发和土壤蓄水变化量均有所增加。

基于气象水文要素的洪涝灾害损失评估

洪涝灾害损失评估是我国洪涝灾害救助中非常重要的环节,对于灾害科学研究和救灾工作具有重要的理论和实践意义。根据洪涝灾害损失与气象水文要素之间的相关分析,建立了历史气象水文要素和受灾面积、财产之间的关系模型,利用财产损失率和固定资产本底数据,评估洪涝灾害造成的直接经济损失,用于灾前预评估和灾后快速评估。以淮河流域中游安徽段为例,选取2007年淮河洪水进行了分析,评估结果与实际上报数据进行了比对,表明该评估方法可行,评估结果可靠。

露天煤矿草原区植被指数与气象水文要素关系

内蒙古东部草原区某露天煤矿在长期疏排水条件下造成地下水位持续下降,为研究矿区周边植被生长是否受地下水位下降的影响,采用归一化植被指数法(NDVI)分析了研究区2013—2019年植被盖度变化趋势,选择气温、降水量和地下水位埋深3个气象水文要素,基于联合熵理论计算NDVI与不同要素之间的互信息,得出植被生长的主要影响因素。研究结果表明:研究区植被盖度呈逐年好转趋势,植被指数由2013年的0.10逐渐增加至2019年的0.33,年均增长约为0.03;植被生长与当地气温和降水量关系密切,与地下水位埋深相关性弱;研究区气候变暖和稳定的降水量造成植被返青期提前和生长期延长;在矿区目前疏排水强度下引起的地下水位下降不会造成周边草原植被干枯死亡。研究成果丰富了内蒙古东部草原区植被生长与地下水关系的研究内容,为类似分析评价工作提供技术支撑。

渭河流域代表站气象水文要素变化特征分析

渭河是黄河的最大支流,是中国文明发祥地之一。渭河干流全长818 km,渭河流域面积13.48 km^2,其甘肃段位于甘肃省中东部,占流域总面积的44.1%。渭河流域自然条件差,地形差异大,气候垂直变化显著,且降水分布极为不均,洪水、泥石流、滑坡等自然灾害频发,水资源开发利用率小。对甘肃省境内渭河流域各代表站55年水文气象要素进行分析,得出甘肃省境内渭河流域气温、降水量、蒸发量、径流、输沙率的年内分配和年际变化特征,为甘肃省境内渭河流域水土保持治理、防洪减灾和水资源开发利用提供依据。

厄尔尼诺及反厄尔尼诺事件对青岛及近海气象水文要素的影响

本文以青岛90年的气象资料及朝连岛30年水文资料,与本世纪以来所发生的厄尔尼诺事件及五十年代以来出现的反厄尔尼诺事件,进行对比。从中找出关系较大的几种要素,进行统计分析,得出一些有参考价值的结论。

新疆玛纳斯河流域1961-2020年水文气象要素变化分析

结合新疆玛纳斯河流域5个气象站点的降水、气温、大气压强数据,对其近59年水文气象要是变化进行分析。分析结果表明:流域年气温均值具有明显递增变化,年递增率为2.31℃/10a,年降水总体呈现递减变化趋势,年递减率6.52 mm/10a,降雨递减趋势从东部向西部逐步增加。流域大气压强和气温具有较好的相关性,年相关系数均值可达到0.82以上。玛纳斯河流域湿润指数总体呈现递减变化。研究成果对于玛纳斯河流域气候变化影响分析具有重要参考价值。

江苏近岸海域水文气象要素的时空分布特征

2006～2007年在江苏近岸海域进行水文气象要素(气温、湿度、风速风向、波浪、透明度、水色和海水温盐度等)大面观测。数据分析表明,各水文气象要素具有较大的空间分异,四季变化显著。秋季气温明显高于春季,冬季气温较历史数据偏高。整个海域风速较大,风向受季风控制,有效波高与风速之间显著相关。如东附近海域波浪较大,废黄河口波浪较小;春、夏季有效波高较小,而夏、秋季近岸海域波高较小,离岸波高增大。夏季海水透明度最大,平均为2.3m;冬季透明度最小,平均只有0.6m;水色与透明度呈负指数相关。春、秋季水温分布与气温分布基本一致,冬季大致沿等深线分布。射阳河口与长江口为低盐区,辐射沙脊群外缘为高盐区。与20世纪80年代的调查结果相比,出现了一些新特点。这些新的调查成果可为江苏近岸海域的海洋环境保护和可持续发展提供科学依据。

和田绿洲水文气象要素分形特征与R/S分析

基于和田绿洲半个世纪(1954-2003年)以来实测水文气象资料,应用Kandell秩次相关检验法进行趋势性分析,结果表明:气温、蒸发的增加趋势显著,降水、相对湿度与河川径流量存在不显著的减少趋势。R/S分析结果表明,绿州内各水文气象要素的变化具有持续性,但不同季节的持续强度不同,降水和相对湿度的持续强度夏季大于冬季,其余表现为冬季大于夏季。分形结果显示,各水文气象要素变化的趋势性和复杂程度不同,其中玉龙喀什河径流量>喀拉喀什河径流量>相对湿度>降水量>平均气温>蒸发量,即绿洲径流变化的趋势线最不明显,也最复杂。研究结果对了解绿洲气候资源、指导农业生产及预防灾害有参考作用。

黄河流域水文气象要素变化及与东亚夏季风的关系

为研究黄河流域水文气象要素变化规律,并揭示各要素与东亚夏季风之间的潜在关系,建立了全流域VIC水文模型、MK突变检验和MK相关检验。结果表明:从20世纪80年代中期开始,流域绝大部分地区气温上升趋势明显,而降水、蒸散发、径流深和土壤湿度呈整体减小趋势,且中游地区减幅最大。各要素与东亚夏季风相关密切,但空间差异性明显。气温与东亚夏季风强度普遍呈负相关,且宁蒙河段及内流区相关性显著;其他要素则相反,正相关显著区域主要位于河口镇到三门峡区间。研究还发现相比较降水,黄土高原径流深对夏季风强度变化更为敏感。因此,对东亚夏季风的研究可为预测黄河流域内水文过程及水资源的变化提供重要的科学参考。

黑河上游水文气象要素变化规律分析

为揭示气候变化对干旱地区水文气象要素的影响,在对黑河上游莺落峡站以上地区1960～2010年平均气温、年平均径流、年平均日照时数、年降水及年平均相对湿度资料进行线性趋势分析的基础上,采用M-K非参数统计检验对其显著性进行判断,运用小波变换探讨了各序列的多时间尺度变化特征,并采用R/S法分析了流域各序列的持续性,估算各项指标的Hurst指数以定量估计未来序列的变化趋势。结果表明,该地区降水、气温和径流均呈上升趋势,相对湿度和日照时数均呈下降趋势;径流、降水、相对湿度和日照时数具有一致的主周期和次周期;黑河上游径流成分由降雨和融雪径流组成,同时受降雨和气温的影响。

山西省岚河流域水文气象要素演变及响应关系

变化环境对区域水文会产生非常重要的影响。以山西省岚河流域为研究对象,采用Mann-Kendall方法和有序聚类方法,诊断了1955—2015年水文气象要素演变规律以及变化的阶段性特征,分析了不同阶段降水-径流响应关系。结果表明:近60年来,实测径流量总体呈现减少趋势,平均线性减少率为-0.917 mm/a;降水量变化趋势不明显,但气温却呈现显著性升高趋势;径流突变主要发生在1968年和1982年,上静游站径流系列可划分为4个阶段:天然阶段(1955—1968年)、轻微人类活动影响阶段(1969—1982年)、中等人类活动影响阶段(1983—2000年)和强人类活动影响阶段(2001—2015年)。不同阶段内降水-径流关系存在一定差异,特别是21世纪以来,相同降水量条件下的产流量明显偏少,反映了人类活动对区域水文的显著影响。

额尔古纳河流域近50年水文气象要素变化分析

应用预置白处理后的Mann—Kendall非参数检验方法及小波分析方法,分析了额尔古纳河流域20个水文气象站点近50年水文气象要素(气温、降水和径流)的变化趋势以及典型站点降雨量、径流量的多时间尺度特征。同时应用聚类分析方法推算了径流量序列的突变点。结果表明,该区域气温呈现明显升高的趋势,其中海拉尔站可能由于城市化进程的影响气温升高幅度最大。流域年降水总量变化趋势不显著,但某些月份降水量存在明显增加或者减小的趋势,其中显著增加的月份为11、12和1月,显著减小的月份为7、8月;降水趋势显著变化的站点主要分布在该流域的呼伦湖水系和海拉尔河水系。流域年径流量有减少趋势但不显著,然而4、5月份大多数站点径流量出现显著减少趋势。小波分析表明,典型站点年降水量存在25a左右的主周期,年径流量存在20～26a的主周期。各个站点径流量序列的显著跳跃点大都发生在1999年,这与通过小波分析得出的有关突变点的结论相一致。

水文气象要素周期的模糊统计分析

根据模糊集理论和双因素常规方差分析原理，提出了水文气象要素周期的模糊统计分析方法。该方法可用于单要素模糊推理法的周期ｍ值的选取，且对模糊分析与随机分析相结合的问题具有参考意义。文后给出了计算实例与分析。

清流河流域水文气象要素历史演变特征

利用清流河流域1961-2012年的降水、气温、蒸发和径流量资料,采用数理统计方法系统诊断了不同尺度水文气象要素的历史演变特征。结果表明,近50年,清流河流域夏季气温呈非显著升高趋势,年与其它季节气温呈显著性升高趋势,在2007年之后,年和季节气温均存在下降的态势。年降水量和夏、冬季降水量呈增加趋势,春、秋季节降水量呈非显著性减少趋势。年水面蒸发量和除春季之外的季节水面蒸发量呈减少趋势,在清流河流域蒸发悖论现象突出。径流量的演变趋势与降水的演变特征总体一致,年和季节径流量均呈增加趋势,其中冬季径流量增加趋势显著;年和季节降水径流量之间的相关系数均在0.65以上,降水是径流量变化的主要驱动要素,因此,未来气候变化特别是降水变化对水资源的影响应引起足够的重视。

珠江口磨刀门水道盐度变化对水文气象要素的频率响应特征

以2010年11月-2011年3月磨刀门水道挂定角、联石湾、竹排沙、平岗和竹银5个测站的盐度、马口水文站流量、三灶站潮位和竹银站的主流向风速为基本数据,应用偏相干谱估计方法分析了各测站盐度变化对潮汐、流量和风的频率响应。经验诊断分析结果表明:1)马口站入海径流存在准1日、半日、1/4日和1/3日等显著的潮致振荡周期;2)各测站盐度变化与潮汐主要振荡周期并不一致,沿磨刀门水道向上游,潮汐对盐度变化的影响递减,竹银站盐度可作为潮汐直接作用下咸潮上溯的平均上限位置;3)消除潮汐和径流的影响后风对盐度变化的作用明显加强;4)各测站盐度变化对潮汐、流量与风的响应过程存在时间超前或滞后但无特定规律,说明磨刀门水道盐度变化过程十分复杂。

黄河源区水文气象要素变化对生态环境的影响

根据黄河源头地区的降水、蒸发、径流等水文气象要素多年变化资料,并结合20世纪70～90年代的卫星影像资料的分析,认为气候变化和人类活动等因素极大地改变了黄河源头地区生态环境的格局,是影响黄河源头生态环境的主要因素。

洮儿河流域水文气象要素变化趋势分析

文章采用Mann-Kendall非参数统计检验法对洮儿河流域1958-2006年水文气象要素进行了分析,结果表明:洮儿河流域1958-2006年各季节及年平均气温大多数都以显著增温为主;流域降水总体有减小的趋势,但是趋势不显著,冬季降水有微弱增加的趋势,从上游到下游降水减小幅度增加;河道年平均流量减少的趋势显著;各季节及年平均径流量减少的趋势十分显著,以夏季和秋季减少量最大。