气候变化与人类活动对闽江流域径流变化的影响

定量分析气候变化和人类活动对径流的影响是探究径流演变机制及水土流失防控的关键之一。采用Trend free prewhitening MK检验法分析闽江干流及3大子流域1960—2010年径流和气象要素的变化特征,并将经验判别法和气候弹性系数法相结合,分析气候变化和人类活动对闽江流域径流变化的影响。结果表明:闽江流域的年径流、降雨量总体呈上升趋势,潜在蒸发量则为下降趋势,且在20世纪70年代初发生突变;闽江干流和3大子流域的气候变化导致径流增加,其中降雨量的增加和潜在蒸发量的减少是主要原因,而人类活动主要起减流的作用;干流和3大子流域气候变化对径流变化的贡献率高于人类活动,仅21世纪初建溪流域和沙溪流域除外。可见,气候变化是闽江流域径流增加的主要原因,但人类活动的影响不容忽视。

海河流域气象和水文降水资料对比分析及时空变异

选用海河流域上国家气象局30个气象站1958-2007年共50年的日降水资料,以及水文部门248个雨量站1995-2004年共10年的资料,采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势分析、Kolmogorov-Smirnov检验、Z检验和F检验等方法,在充分考虑两套降水资料优势的基础上,分析了海河流域降水的时空变化特征。发现:(1)海河流域气象站和雨量站的年降水量基本都符合正态分布,其均值和方差在统计意义上相等;两套资料的相关程度较高,气象站日降水资料可以用来延长水文站资料;(2)在1958-2007年,除春季降水量略有增加外,海河流域的降水整体上呈减少趋势,夏季和全年减少趋势非常明显,而且1980年后呈加速减少;(3)海河流域夏季和全年的降水分布形势相似,以太行山和燕山为界,分为山前多雨带、山前平原区少雨带以及山后少雨带,而且降水从南向北,从沿海到内陆逐渐减少;冬季水汽含量最少,基本上呈南多北少的分布;春秋季的分布特征相似,表现为冬夏季的过渡状态。近50年来,五台山地区和太行山前的部分地区降水减少趋势明显。

我国人均粮食占有量时空变化特征及驱动力研究

粮食安全问题一直被我国各界所关注,人均粮食占有量是粮食安全度的重要体现。为了明确我国粮食安全状况,根据1997—2010年我国人均粮食占有量及引起其变化的各类驱动力数据,利用TFPW-MK趋势检验法和基于PLS的STIRPAT模型,定量研究了近14年人均粮食占有量的时空变化特征以及各驱动力的影响。结果表明:从时间尺度看,1997—2003年人均粮食占有量波动减少,2003—2010年人均粮食占有量逐年增长,整体呈增加趋势;从空间尺度看,61%的地区近14年人均粮食占有量呈上升趋势,其中内蒙古趋势斜率最大,河北趋势斜率最小。39%的地区近14年人均粮食占有量呈下降趋势,其中上海趋势斜率绝对值最大,四川趋势斜率绝对值最小;人均粮食占有量变化的负驱动力中一产就业人员影响最大,正驱动力中粮食作物播种面积影响最大。我国粮食安全整体呈良性发展态势。

长江源区气温降水变化趋势及其对区域干旱的影响

长江源区是受全球气候变化影响的敏感地区。为研究气候变化对其区域干旱的影响,采用了TFPW-MK趋势检验法,对20世纪50年代以来长江源区气象站降水量、气温的变化趋势进行了显著性检验,识别了各季节和月份的变化特点,采用了标准化降水蒸散发指数(SPEI)作为反映区域干旱的指标,对年尺度、月尺度长序列变化趋势进行了分析,通过气温-潜在蒸发相关性分析,研究了降水、气温变化对区域干旱的影响。结果表明:①长江源区年降水量增加趋势显著,各站点年降水增加幅度平均为0.31%/a,增加的月份主要集中在4月和5月;②各站点年平均气温、最高气温和最低气温变化均存在显著增加趋势,平均每年增加1.55%、0.49%和0.59%;③月尺度气温与潜在蒸发序列间相关性较高(0.8以上),表明气温是SPEI干旱指标演变的重要驱动因素,长江源区上游(五道梁、沱沱河站)干旱呈现加剧趋势,而下游(曲麻莱站)干旱呈现减轻趋势。

长江中下游地区耕地复种指数时空特征及驱动机制研究

长江中下游地区是重要的粮食主产区,其耕地复种指数变化对我国粮食生产具有重要的影响。利用HANTS算法构建2001—2018年研究区耕地复种指数数据库;通过MK检验方法、最小二乘法分析该区域复种指数的时空变化特征,并利用地理空间探测器对影响不同区域复种指数变化的驱动机制进行研究。结果表明:(1)从时间序列上分析,该区域以一年两熟复种模式为主;整体复种指数呈现下降趋势,一年两熟模式的耕地面积显著下降。(2)从空间格局上分析,安徽、江苏、江西、湖北的中部等地区以一年两熟模式为主;湖北、湖南等地区一年两熟模式下降显著。(3)从复种指数时空转移分析,2001—2015年安徽北部、江苏北部、湖南中部等地区种植模式主要从一年一熟转为一年两熟;2015—2018年安徽中部、上海北部、湖南中部等地区种植模式从一年两熟转为一年一熟。(4)粮食单产水平、地均化肥使用量是该区域复种指数变化的关键因子;人均耕地面积对江西省复种指数变化影响较大,而对其他地区复种影响较小。

梯级水电站对黑河出山口径流及洪水过程的影响

基于莺落峡水文站的月年径流量、年最大洪峰流量、洪水过程及黑河上游流域降水等资料,运用双累积曲线法、Mann-Kendall趋势检验法(简称MK检验法)、基尼系数法等方法,分析梯级水电站对黑河出山口莺落峡水文站径流及洪水过程的影响。结果表明:黑河上游梯级水电站的建设运行对年径流量变化影响不大,对径流年内分配及洪水过程有一定影响;电站联合调度运行后,坝前库区蓄放水改变了天然径流过程,对径流年内分配产生显著影响,年内分配均匀度在2001年发生转折,2017—2020年呈显著增加趋势;人为升降闸门高度,致使水位直上、直下,洪水过程拉长,峰值变大,呈陡涨直落形态,涨落率和变化频次增加。研究成果可为加强流域水电站科学调度、水生态文明建设及水能水资源可持续开发利用提供理论依据。

青海省夏季降水变化特征

本文采用常规统计法分析青海省1960—2008年夏季6—8月降水量空间分布特征和时间变化规律,用Mann-Kendall突变检测法、经验正交函数分析(EOF)及小波分析等方法检验降水突变特征,结果表明:青海省降水总量年际变化波动明显,最高值最低值差值不大;降水在青海省呈斜板式从最高向西北部逐渐减少。

1951—2019年阜新市气温变化特征及R/S趋势分析

应用Morlet小波分析等气候诊断方法,对阜新地区近69年气温变化进行分析,结果表明:(1)从线性趋势分析得出,阜新市近69年各类气温(除气温年较差外)都呈现出上升趋势。(2)在周期分布上,平均最低气温和极端最低气温的第一主周期在69年以上,第二主周期呈现20~25 a的振荡周期。而其它气温的第一主周期为18~26 a。(3)从突变检验分析得出,20世纪50年代气温年较差和极端最低气温均出现了突变点;21世纪20年代气温又呈现出激烈的震荡,极端最高气温和极端最低气温在此期间均出现了不止一个突变点。(4)在未来趋势上,由Hurst指数分析得出,未来气温变化趋势并不明显。

窟野河径流变化检测及归因研究

窟野河径流变化是气候变化和人类活动作用的结果,也是流域水资源开发利用及治理保护的重要依据。基于窟野河流域温家川站径流量(1954—2010年)资料,采用MK-P法和Pettitt法进行突变年识别及归因分析;并借助SCRAQ法估算降水、潜在蒸发和人类活动对径流的影响。结果表明:窟野河径流量呈显著减小趋势,且在1979年和1996年发生两次显著突变。与基准期相比,人类活动强度较低期(1980—1996年)降水、潜在蒸发、人类活动对径流的影响比例分别为29.21%、-3.63%,74.42%;人类活动强度较高期(1997—2010年)所占比例分别为20.62%,-1.53%和80.91%;与人类活动强度较低期相比,人类活动强度较高期占比例分别为11.85%,-0.16%和87.99%。大规模水土保持和高强度煤矿开采对窟野河径流突变具有重要影响。