基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响，将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此，分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点，可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期，应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟；在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况，获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率，研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05，r2>06〖WTBZ〗），SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟；不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显；降水对地表径流、基流的影响要大于气温；气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

三江源区气候及水文变化特征研究

以1961~2007年三江源区的气象及径流资料为基础，采用M K法和R/S分析法分析三江源区气候及水文要素变化趋势及进行未来变化趋势预测，并采用主成分分析法判定径流过程的主要驱动要素。研究表明:三江源区气温普遍显著升高，水面蒸发和地温随着气温的升高也不断增加，降水的增加并不显著，而年径流尤其是夏秋季节径流存在明显减小的趋势。R/S分析结果表明气候和水文要素未来总体的变化趋势与过去一致。三江源区径流过程是由气温起主导作用，径流对气温变化较降水变化更为敏感。本研究将为三江源区水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴，同时为三江源区的生态建设和保护提供参考依据     

南水北调中线工程水源区蒸散发计算方法比较及影响因素分析

以南水北调中线工程水源区为研究区域，采用1961~2007年9个气象站点气象观测数据和黄家港水文站实测径流资料，以FAO彭曼蒙特斯公式和水文模拟法为标准分别对多种潜在蒸散发计算方法和实际蒸散发计算方法进行比较研究，并分析了陆面蒸散发的影响因素。研究表明：南水北调中线工程水源区存在“蒸发悖论”现象，Priestley Taylor公式计算结果偏大，但与FAO 彭曼蒙特斯公式存在良好的相关关系，在气象资料较少时可以考虑建立相关方程进行推求。傅抱璞公式与水文模拟法计算结果较为接近，相关关系最优。潜在蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、风速、净太阳辐射、日照时数呈正相关，而实际蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、净太阳辐射、日照时数呈正相关，与风速呈负相关。净太阳辐射是影响陆面蒸散发的核心因素     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料，运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验，利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下，岷江径流量总体呈减少的变化趋势，年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s，其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著，通过了5%显著水平的信度检验；从季节变化上看，岷江径流减少主要发生在夏季和秋季，而以春季变化最少；从时间变化特性看，在60~80年代，岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小；青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同，与春季径流的相关性最强，与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性，而与下游高场站径流具有显著的正相关性；同时，岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。     

汉江流域气象水文变化趋势及驱动力分析

汉江流域作为南水北调中线工程的水源地，流域水文情势因调水工程和一系列补偿工程发生了重大且长期的调整，分析汉江流域气象水文变化趋势及驱动力对汉江流域水资源的可持续利用和制定合理的水资源管理政策有着重要意义。综合应用Mann-kendall法、累积距平法、降雨-径流双累积曲线法分析了汉江流域近50 a的气象水文资料。结果显示：年降雨量在汉江上游和下游流域呈增加趋势，中游呈减少趋势。年均气温和年蒸发量在全流域呈上升趋势。1965 ~2016年期间汉江上游流域的水资源基本能满足人类活动的用水需求，但汉江中下游流域水资源不足，且人类活动的用水需求在1977年以后一直呈增加趋势。确定汉江流域水文突变年为1990年和2008年，据此划分汉江流域的水文期为基准期，变异Ⅰ期和变异Ⅱ期。采用累积量斜率变化率得出气候波动和人类活动对汉江上游和全流域水文变化的贡献率在变异I期分别为26.1%和73.9%，33.8%和66.2%，在变异Ⅱ期分别为19.3%和80.7%，43.7%和56.3%。人类活动是汉江流域径流变化的主要驱动力，汉江上游的径流受人类活动的影响大于汉江全流域。在变异Ⅱ期，人类活动对汉江上游流域径流影响增加了6.8%，但对全流域径流的影响减少了9.9%。     

近50年金沙江各区段年径流量变化及分析

为深入探究不同自然地理条件下金沙江流域的径流特性，将屏山站以上区域分为6个区段，采用线性倾向估计、Spearman秩次相关检验、Mann Kendall检验、有序聚类分析、秩和检验等方法，分析了1960~2015年各区段径流序列，并结合流域的水文要素和人类活动情况讨论了影响径流量变化的因素。结果表明: 近50 a仅直门达以上区段和华弹-屏山区段径流变化在全时段有显著趋势，分别是上升和下降；但在近20 a中下游的石鼓-攀枝花、攀枝花-华弹、华弹-屏山区段均呈现明显的下降趋势。90年代后多个区段经历了突变。分析表明降水是近50 a来径流变化的主要驱动因素；其中石鼓站以上区段和雅砻江流域受降水影响最大。没有充足证据表明持续上升的气温对各区段径流量造成足够的影响。进入21世纪后，以水土保持措施为代表的人类活动是下游攀枝花-华弹、华弹-屏山区段径流减少的重要因素，但主导因素仍为降水。此外，雅砻江流域和华弹-屏山区段内大型水库投运前的初期蓄水对当年径流量有显著影响；蓄水后的水库蒸发及引水工程的损失对径流影响则相对较小。     

近40年阿克苏河流域径流变化特征及影响因素研究

利用1961—2000年近40a的气温、降水、冻土深度等逐月资料及年蒸发量资料和20世纪50年代初或中期建站起到90年代中期径流逐月实测资料．分析20世纪下半期阿克苏河流域径流变化特征及其与气候变化的关系．同时分析人类活动对径流变化的影响作用。研究表明：阿克苏河流域普遍存在升温的变化趋势，尤其是冬季升温明显；同时导致冻土层温度的升高和冻土退化；流域内降水增加趋势明显。1990年以后径流增加趋势更加明显．从年内变化分析来看。流域内各水文站春、夏季径流有明显的增大趋势；秋、冬季径流减少明显；分析径流的变化特点．主要还受到流域地表状况变化、大面积开荒及上游水库调节等人类经济活动作用的影响。     

MTCLIM模型在岷江上游气候模拟中的应用

采用MTCLIM对岷江上游气候变量进行了模拟,由已知测站的数据作为输入,对整个岷江上游平均最高温度、平均最低温度、潜在蒸散发进行估计,模拟时段为1995年7月~9月。结果表明：此3种气象指标的最高值均出现在7月,7月份温度高,潜在蒸散量大,从7月到9月,各项指标指均递减,它们的空间分布基本是与地形变化一致的,但由于植被因素的作用,潜在蒸散量的表现略有不同。最后,选取岷江上游已有的五个气象测站1981~2000年的实测数据对模拟的结果进行验证,模拟结果基本符合,平均最高温与平均最低温拟合的相对误差较小,蒸散发的相对误差较大。以MTCLIM模型与GIS技术相结合,采用不同垂直递减率,运用Kriging方法,对气象因子的时间、空间分布的模拟,不仅可以了解温度、湿度等诸因子在岷江上游的空间分布情况,为更进一步的生态过程研究奠定基础;同时也可以为建立基于地形的分布式流域植被动态水文模型提供气象参数,以揭示不同森林植被类型与水文功能的耦合关系。     

雅砻江流域中上游径流变化归因分析

在全球气候不断变化和人类活动的影响下,开展河川径流变化的归因研究对水资源的合理利用和分配具有现实意义。以雅砻江流域雅江水文站以上区域作为研究区,采用线性分析、Mann-Kendall检验法和累积距平法等方法分析了研究区1961～2015年水文气候要素的变化特征,进而基于Budyko假设水热耦合平衡原理的弹性系数法估算了径流变化对各影响因子的弹性系数,并对研究区的径流变化进行归因分析。结果表明:近55年来,研究区年径流深整体呈上升趋势,上升速率为0.496 mm/a,并在1999年发生了由低到高的显著突变。年降水量和潜在蒸散量分别呈上升和下降趋势,变化率分别为0.994和-0.246 mm/a。降水、潜在蒸散发和下垫面弹性系数分别为1.40、-0.40和-0.83,说明年径流对降水量的变化最为敏感,其次是下垫面变化,对潜在蒸散量变化的敏感度最低。年径流对气候变化的敏感度呈微增强趋势,对下垫面变化的敏感度逐步减弱。气候变化是年径流增加的主要因素,总贡献率为60.66%,其中降水量和潜在蒸散量的贡献率分别占59.21%和1.45%,下垫面变化的贡献率为39.34%,反映下垫面变化的NDVI自1999年后呈下降趋势,是导致径流增加的重要原因。     

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

汉江流域1951~2003年降水气温时空变化趋势分析

利用Mann Kendall检验方法和空间插值方法，分析了1951~2003年汉江流域年和春、夏、秋、冬四季降水和气温变化趋势的时空分布，并重点分析了丹江口水库上游年降水、年平均气温和北半球气温的变化趋势及相互间的联系。分析发现，在显著性水平α=0.1上，近50年来汉江流域大部分地区降水没有明显的变化趋势，气温呈上升趋势。丹江口水库上游降水在1991年发生突变，从20世纪80年代多雨期进入90年代少雨期，80年代平均降水比1951~2003年多年平均降水多9.7%，90年代平均降水比多年平均降水少11.6%；上游平均气温90年代比多年平均气温高0.2℃，而同期北半球的平均气温也比多年平均高了0.3℃，上游气温同北半球气温同步上升，而上游降水变化受北半球气温升高的影响不断减少，两者之间存在反相关系。分析成果有助于进一步研究气候变化对汉江流域水资源和防洪安全的影响，也将为南水北调中线工程的顺利实施提供科学依据。     

近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

CMIP6全球气候模式对长江流域气候变化的模拟评估与未来预估

以全球变暖为主要特征的全球气候变化对自然环境和社会经济发展产生了巨大影响。长江流域作为中国最大的流域，对气候变化的影响非常敏感，对未来气候变化的预测可以为应对未来的不确定性提供重要的科学依据。为了更准确地预测长江流域未来的温度和降水，针对第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)对长江流域26个气候模式进行评估，选择并校正性能更好的模式，讨论了长江流域未来的气温和降水。主要结论如下：(1)气候模式在温度上的模拟效果优于降水，在时间尺度上表现为月尺度>日尺度>年尺度。温度模拟存在一定程度的低估，降水模拟存在一定程度的高估。(2)区域尺度利用气候模式进行研究工作前的评估和校正是必要的，经过评估优化和季节校正后，数据的精度得到了显著提高，分位数映射法可以应用于气候模型数据的校正，但对于极端降水和温度的校正仍存在一些不足。(3)在SSP1-2.6情景中，未来温度和降水变化将在一段时间内持续不稳定增加，然后随着时间趋于稳定。在其他3种情景下，变化的速度随着时间的推移而加快。未来长江流域的降水和气温在所有情景下都将高于历史时期，表现为SSP5-8.5>SSP3-7.0>SSP...     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表 地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000～2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006～2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用     

近16年金沙江流域植被覆盖时空特征及其对气候的响应

植被覆盖度是生态系统变化的主要指标之一.改善植被观测的时空尺度和植被动态变化及其驱动因素的方法,能够为我们提供更多植被变化的信息,有利于更好地了解该地区生态环境的特征和变化.基于MODIS-EVI数据,使用Sen和Mann-Kendall模型,结合偏相关分析和灰色关联分析(GRA)等方法,探索了金沙江流域近16年植被覆盖的时空演变特征及其气候驱动力.结果表明:(1)在近16年中,金沙江流域的植被覆盖总体上呈增加的趋势,EVI增速为0.011/10a;(2)植被覆盖改善区和退化区面积分别占总面积的55.53％和28.95％;(3)植被覆盖受气温和降水驱动的区域分别占总面积的32.627％和28.265％.在半干旱区,植被覆盖变化主要受降水的影响,而在半湿润和湿润区主要受温度的影响,但地形和植被类型会改变气候与植被覆盖之间的相关性;(4)半干旱区植被覆盖对气候的响应不明显,在半湿润和湿润区植被覆盖对温度的响应要慢于降水,响应时间也随海拔和植被类型的不同而变化.高海拔地区的植被对气候因素的响应要快于低海拔地区,农作物和草地对气候的响应更快,针叶林和混交林对温度的响应要快于降水.     

遥感降水产品在澜沧江流域径流模拟中的适用性研究

以澜沧江流域为研究区域，基于实测降水数据，从日尺度、月尺度到年尺度分别评价了TRMM 3B42 V7、CMORPH CRT、TRMM 3B42 RT、PERSIANN 4种遥感降水产品在格网尺度上的精度，并用实测降水数据和筛选出的精度较高的遥感降水产品驱动SWAT模型进行了径流模拟，以进一步探究遥感降水产品在澜沧江流域的适用性。结果表明：4种遥感降水产品在日尺度上精度都不高，与实测降水的相关系数都低于0.5。从整体看，TRMM 3B42 V7精度最高，月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.95、0.90，CMORPH CRT精度稍低于TRMM 3B42 V7，其在月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.89、0.77，TRMM 3B42 RT和PERSIANN精度较差，两者在不同时间尺度下与实测降水的相关系数都较低，基本都维持在0.5以下；径流模拟结果发现TRMM 3B42 V7和CMORPH CRT两种遥感降水产品对流域出口断面日、月径流模拟的能力均不如实测降水，但整体上三者都能够较好地反映出实测径流变化的趋势，三者径流模拟对应的纳西效率系数NS在0.65~0.94范围内；从纳西效率系数NS看，三者对应的数值相差幅度极小，从多年平均径流RE看，三者都表现出低估的情形，但与前两者（低估值在 -4%~-10% 范围内）相比，CMORPH CRT（低估值在 -10%~-20% 范围内）低估的幅度较大；TRMM 3B42 V7在整体上的径流模拟效果优于CMORPH CRT，在澜沧江流域具有更好的径流模拟适用性。     

TRMM 3B42卫星降水数据在赣江流域径流模拟中的应用

以赣江流域为研究区,基于观测降水和TRMM准实时数据(3B42RTV6、3B42RTV7)和分析数据(3B42V6、3B42V7),驱动VIC水文模型,开展卫星降水产品在赣江流域的水文模拟,评估TRMM降水产品在水文模拟中的应用能力。结果表明:(1)在赣江流域,3B42V7估算的降水与实测降水的对比结果最好,3B42RTV6的估算精度最低,3B42RTV7较3B42RTV6在赣江流域的降水估算精度提升非常明显;(2)在径流模拟方面,3B42V6和3B42V7在日尺度上尽管对洪峰的模拟有所偏差,但模拟结果仍能反映径流变化特征,在月尺度上模拟结果精度较高,纳什系数均在0.9以上,并且二者在4、5月的径流模拟结果较好,7、8月的模拟结果较差,而3B42RTV6对径流的模拟能力较差,日径流量和月径流量均呈现明显低估,3B42RTV7对径流的模拟结果比3B42RTV6有明显改善,可以满足实时水文预报的需求。     

洞庭湖出口径流变化及对生态系统的影响

为了阐明洞庭湖出口径流变化及生态效应，根据城陵矶1960~2016年的日径流量数据，采用生态盈余和生态赤字两个生态径流指标，分别从年和季节尺度分析了洞庭湖出口径流变化，并讨论了其对洞庭湖生态系统的影响。研究结果表明：年生态盈余和年生态赤字的变化范围分别为0~0.39和0~0.47，且年生态赤字比年生态盈余的波动更加剧烈和频繁；季节生态径流指标差异较大，春季和冬季生态盈余波动比较频繁，夏季和秋季生态盈余变化不大；除冬季外，春季、夏季和秋季生态赤字在水文变异后呈明显上升趋势，且高于生态盈余；季节生态变化总值整体呈上升趋势，且在水文变异后更加离散，表明生态系统受到了较大的扰动。气候变化和人类活动是导致径流变异的主要影响因素。降水对生态赤字的影响较大；人类活动导致了高流量减少、低流量增加，使季节生态径流指标发生较大改变。径流变化与生态系统关系的基本准则表明，洞庭湖出口径流与生态系统具有紧密的联系，且径流改变对生态系统产生了负面影响。     

基于TRMM卫星资料分析三峡蓄水前后的局地降水变化

为揭示三峡蓄水对局地气候的影响，利用TRMM 3B42卫星降水产品分析了三峡蓄水前后（以2003年为分界）库区的局地降水变化。分析表明，蓄水以后，库区西北部年累积降水量增加，东南部年累积降水量减少，这种降水变化是大尺度上降水变化的区域体现。蓄水对干流附近降水产生了一定影响，干流站点间降水量差别增大，但整个大库区平均的年累积降水量无明显变化。蓄水之后的降水变化具有季节差异。冬季几乎整个库区的降水量都有所增加；春季降水量在干流的上游个别地区和下游减少，中游增加；夏季除库区下游部分地区外，大部分库区降水量有所减少；秋季，库区的上游和中游降水增加，下游降水减少。区域平均的季节降水量无明显年际趋势。结果表明，三峡蓄水带来的降水变化空间尺度只局限在近库区，对整个大库区降水变化的影响可忽略不计