未来30a凉山州水稻盛夏低温危害风险分析

根据(BCC)气候系统模式第五阶段试验计划(CMIP5-RCP6.0)预测的2006~2050年各格点逐日平均温度,通过订正反演出2021~2050年凉山州各站点逐日平均温度,结合凉山州不同区域水稻抽穗杨花期低温指标,统计了各站水稻盛夏低温频次、水稻安全播种期、安全齐穗期以及安全生长季差,构建了水稻盛夏低温危害风险指数I=exp(Id+ip-2),并以此进行低温危害风险的区域划分,结果表明:(1)凉山州水稻盛夏低温频次为0.1~3.0次/a,在区域和年际之间差异很大;(2)与近30a比较,凉山州水稻安全播种期普遍提前10 d左右,提前最多的达20 d以上。安全齐穗期只有少数站点推迟,大多数站点都有提前的趋势;(3)海拔1 500 m以下为无风险区,1 500~2 000 m的区域为低风险区,2 000~2 500 m为中风险区,2 500~2 600 m为高风险区,分区结果与实际情况相符,为凉山州未来水稻生产布局、应对气候变化的影响提供科学依据。     

基于多模式的乌江流域径流对气候变化的响应研究

采用经统计降尺度与偏差订正的4种全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES,IPSL-CM5A-LR和MIROC5)1861 ～ 2005年的历史气候模拟试验和2006 ～ 2018年的RCP4.5情景预估资料,驱动SWAT水文模型,分析了1861～2018年乌江流域气候变化特征及其对径流的影响.同时,采用1861～2018年4种全球气候模式在工业革命前控制试验(piControl)数据,对比分析了"自然"和"人为+自然"强迫下流域气候及径流变化的差异.研究结果表明:(1)1861～2018年乌江流域平均气温呈现显著上升趋势,气温倾向率为0.03℃/10a;降水呈显著下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/10a.流域主要水文控制站武隆站年平均流量呈显著下降趋势,倾向率为-20.8 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-10.8、-46.1、-20.1、-5.9 m3/s/10a,均呈显著下降趋势;枯水极值流量倾向率为-7.6 m3/s/10a,丰水极值流量倾向率为-43.5 m3/s/10a,下降趋势显著.(2)"自然"强迫控制试验下,1861～2018年乌江流域年平均气温无明显变化趋势;降水则为不显著上升趋势,倾向率为1.9 mm/10a;年平均流量呈微弱上升趋势,倾向率为0.1 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-1.1、-18.6、11.0、8.9 m3/s/10a,春季平均流量不显著下降,夏季显著下降,秋季不显著上升,冬季显著上升;枯水极值流量倾向率为2.5 m3/s/10a,丰水极值流量为-9.5 m3/s/10a,变化趋势均不显著.(3)相对"自然"强迫序列,人类活动引起的气候变化导致1861 ～ 2018年乌江四季平均流量分别减少7.1％、9.7％、8.7％、11.9％;枯水与丰水极值流量分别下降9.3％和5.0％.     

近50年长江中下游地区日照时数的时空特征及其影响因素

利用1961～2010年长江中下游地区93个站日照、降水、云量和风速资料,采用气候倾向率、突变检测和相关分析等方法,研究了长江中下游地区年、季、月日照时数的时空特征及其成因。结果表明,长江中下游地区年、季、月日照时数空间分布均呈东北多西南少的分布形式,夏季最多,其次为秋、春与冬季。近50 a长江中下游地区年日照时数普遍显著减少,区域平均减幅为682 h/10a,多于同期全国平均减幅,明显的年代际转折发生在20世纪80年代初期。年日照时数异常偏多出现在1963年和1971年,但未出现过异常偏少年。各季的日照时数也都是负趋势,夏、秋、冬3季减少显著,夏季减少最多也最明显,其次依次是冬季、秋季和春季。近30 a年及夏、秋、冬 3季日照时数减幅缩小,春季则转为以147 h/10a的速率在增加。除湖北中南部、湖南北部、江西北部、安徽北部和浙江东南部年日照时数在20世纪80年代有明显突变外,其他站点的年日照时数没有明显的突变。长江以北地区年日照时数减少与降水量增加和平均风速减少有密切关系,而在长江以南地区低云量的增加作用也非常重要     

利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析(CFSR)数据,以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估,结果表明:CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为-0.2 m·s~(-1),均方根误差为1.9 m·s~(-1);CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619,相比气象站的相关系数提高了40%~90%;长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据,多年平均风速为6.9 m·s~(-1),标准差为0.2 m·s~(-1)(2.9%);测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数,多年平均值为2 423 h,标准差为112 h(4.6%);评估出25 a一遇(海上风电场的寿命期)、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和6.8 m·s~(-1),最小年等效满负荷小时数分别为2 227、2 280和2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。     

基于CI指数的湖北干旱及其变化特征分析

利用湖北省71个气象台站1960～2011年地面观测资料，按照国家标准《气象干旱等级GB/T20481 2006》中的综合气象干旱指数CI对湖北省干旱特点及其气候变化特征进行了分析。结果表明：(1)西北部地区全年有近1/3的时间为干旱日，季节变化差异小，是湖北省易干旱地区；中东部地区年干旱日天数相对较少，但集中在7～10月伏秋季，是湖北典型的季节性干旱地区；(2)湖北省中旱以上干旱过程平均1 a一次；重旱过程平均2~3 a一遇，其中西北部地区2 a一遇；而特重旱过程全省平均6～7 a一遇，其中西北部地区为5 a一遇；70%重旱过程出现在伏秋季;(3)全球气候变化背景下，湖北省一般性干旱年出现频率有明显的增加，而大旱年出现频率变化不大；空间上近20 a西北部地区的大旱年出现频率增加明显；中东部地区大旱年呈减少趋势，而一般性干旱年出现频率呈增加趋势；(4)中东部地区中旱过程出现频率近20 a增多较明显，主要反映在7～10月伏秋季，重旱过程呈减少趋势；而西北部地区重旱过程增加，主要表现在11～2月冬闲季和3～6月春夏季     

近50年鄱阳湖水位变化特征研究

基于鄱阳湖棠荫水文站近50 a(1962～2012年)水位资料，采用Mann Kendall法和最大熵谱法分析鄱阳湖湖区水位的演变趋势和周期性。研究表明：(1)年平均水位、年最高水位没有显著变化趋势，年最低水位具有显著下降趋势；(2)年平均水位、年最高水位的突变点为2005年，突变后期转为微弱下降趋势，年最低水位的突变点为2003和2005年，突变后期下降速度加快；(3）年平均水位以25~26 a为第一主周期，6~7 a为次主周期，11 a、12 a、16 a年为第三主周期，年最高水位以19 a为主周期，年最低水位以6 a为第一主周期，16 a为次主周期;(4）未来10 a内鄱阳湖水资源量并无显著衰减趋势，洪水位并无上升趋势，年最低水位持续走低，进入枯水时间提前，枯水持续时间延长     

铜陵市环境气候指数与气候变暖的联系

应用1980~2012年逐日气象观测资料,分析了铜陵市与城市生态环境密切相关的主要气候指数的变化特征及其对区域气候变暖的响应。结果表明:铜陵市近33a来生物生长季指数、人体舒适日数呈上升趋势。HDD(热度日)指数呈现下降趋势,CDD(冷度日)指数呈现上升趋势,HDD的下降速率明显高于CDD的上升速率。铜陵市霾日数的年际差异明显,近33a来霾日数呈下降趋势,平均每10a减少10.7d。年平均气温与生长季指数、CDD及热不舒适日数之间存在显著的正相关,而与HDD、冷不舒适日数及霾日数之间为显著的负相关。从总体上看,区域气候变暖有利于铜陵市生态环境的改善,但其负面影响仍然值得关注。     

基于HEC-RAS模型的汉江上游旬阳西段超长尺度古水文演化重建

通过对汉江上游河谷开展广泛细致的野外考察,在汉江上游旬阳西段全新世黄土-土壤剖面发现四层典型的古洪水滞流沉积物。对于系统采集的样品,进行粒度成分、磁化率分析,从沉积学角度证明了它们是典型的古洪水滞流沉积物。这些古洪水滞流沉积层夹在全新世风成黄土-土壤地层序列中,其每一层古洪水滞流沉积物记录了一期古洪水事件。根据OSL测年数据,并结合考古年代学和典型剖面地层对比,确定了这四期古洪水事件分别发生在8 500~8 400 a B.P.、4 200~4 000 a B.P.、3 200~2 800 a B.P.和1 800~1 700 a B.P.。利用古洪水SWD尖灭点高程法,恢复了这四期古洪水洪峰水位,介于233.0~239.2 m之间;进而基于HEC-RAS模型重建了四期古洪水洪峰流量,介于26 500~46 800 m3/s之间。将古洪水研究成果加入后,得到了远超过实测洪水和历史洪水重现期的稀遇洪水的水文信息,延长了汉江上游安康-旬阳段流域洪水的数据序列至万年尺度,使洪峰流量-频率曲线的稀遇洪水部分有了点据控制,百年和千年一遇的洪水洪峰流量的计算由外延变为内插,提高了设计洪水的精度。并且通过古洪水水文计算得到,该河段万年一遇洪水洪峰流量为46 900 m~3/s,千年一遇洪水洪峰流量为37 800 m3/s,百年一遇洪水洪峰流量为28 900 m~3/s。这对于汉江上游水利工程、防洪工程和城镇建设的洪水设计提供了十分重要基础数据。     

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。     

华山观风电场风能资源评价

利用华山观风电场40 m测风塔2005年4月至2008年3月的测风资料，计算了平均风速、风速频率、风向频率、各方向风能、风功率密度及有效风速时数等各项风能参数，依据国标《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）中风功率密度等级划分标准对风电场的风能资源进行了评价，并利用距风电场最近的钟祥气象站的累年及同期气象资料，对测风期间的测风背景进行了分析。结果表明：风电场各高度年平均风速在55～57 m/s，年平均风功率密度在190～205 W/m2，年有效风速百分率在808%～823%；华山观主导风向与次多风向完全相反，不同高度两个方向合计频率在449%～505%；各风向风能分布比风向频率更加集中，不同高度主导风向的能量占478%～606%；风功率密度接近3级，具有一定开发利用价值，技术可开发量约3万kW；华山观风电场测风是在年平均风速小于多年平均风速的气候背景下进行的。     

汉江上游晚冰期以来古洪水事件发生的气候背景分析

古洪水事件是地表水文系统对极端性气候突变的响应。通过收集和整理汉江上游古洪水水文学研究成果，发现汉江上游T1阶地前沿的黄土-古土壤沉积剖面中记录了晚冰期以来10期古洪水事件，分别发生在12 600~12 400、11 500~11 400、 9 000~8 500、8 500~8 400、7 500~7 000、5 500~5 000、4 200~4 000、3 200~2 800、1 900~1 700和1 000~900 a BP。与国内外气候变化研究的成果对比分析，表明汉江上游发生的这10期古洪水发生时期，正好对应末次冰期晚冰期以来全球气候突变或转折期，说明汉江上游古洪水事件是对气候突变的响应。此研究结果对深入了解我国半湿润地区河流水文系统与气候变化的相互作用具有重要意义。     

长江中游荆南三口河系径流演变特征及趋势预测

以荆南三口五站1951~2015年实测径流数据,利用Mark-Kendall趋势突变检验法、累计距平、Morlet复小波等方法分析三口河系径流演变特征;选用ARIMA模型和时间序列模型预测荆南三口河系径流演变趋势。结果表明:(1)荆南三口径流年际变化较大,径流年内分配不均匀,5~10月为丰水期,11月~次年4月为枯水期,呈现出明显季节差异;(2)三口径流总体上呈下降趋势,其中以1959~1980年径流下降趋势最为明显,其趋势幅度p的绝对值达到了698.313,2003~2015年径流下降趋势较为缓慢,无明显趋势,但其p的绝对值仍达到了166.524;(3)运用Mark-Kendall突变检验及累计距平法共同检验,三口径流突变年份为1970年、1985年;(4)1951~2015年间三口径流变化过程主要存在48~58 a、20~28 a、10~18 a 3个尺度的周期变化,以55 a、24 a、14 a为周期中心,其小波方差显示三口径流序列第一、第二、第三主周期分别为55 a、24 a、14 a;(5)三口径流在2016~2030年呈现出先减小后增大的趋势,即2016~2018年为波动增减期,2019~2026年前后为枯水期,2026~2030年为丰水期。     

长江中下游地区连阴雨变化特征分析

利用长江中下游地区86站1961~2011年逐日降水量资料,采用线性倾向估计法和M-K突变检验法,分析该地区年连阴雨日数、过程次数、总降水量及降水强度的时空变化特征。结果显示:长江中下游地区大部连阴雨日数有70~130 d/a、连阴雨过程次数有7~12次/a、连阴雨总雨量为500~1 300 mm/a、年均连阴雨强度为8~10 mm/d,连阴雨过程持续时间多在8~11 d/次左右。其中连阴雨日数和频次总体呈现出南多北少、连阴雨总雨量呈东南多西北少、雨强呈东强西弱的分布态势;近50 a来,长江中下游地区平均年连阴雨日数、连阴雨过程频次、连阴雨总雨量均呈减少趋势,减少速率分别为3.8 d/10 a、0.3次/10 a、18.5 mm/10 a,其中连阴雨日数、频次减少趋势显著;降水强度呈显著增加趋势,增加速率为0.2 mm/(d·10 a)。空间上,西部连阴雨日数、过程次数均呈显著减少趋势,东部呈微弱的减少趋势;大部地区连阴雨总量均呈显著减少趋势,其中西部尤为突出。突变分析发现,长江中下游连阴雨存在突变年份,各统计因子突变主要集中在1991~2011年,连阴雨日数减少突变发生在2003年,2006年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨频次突变发生在2004年,2010年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨总雨量突变发生在2006年,但这种突变不显著;连阴雨降水强度于1992~1994年发生突变,2010年起增加趋势超过显著性水平。     

近50a江西省旱、涝变化趋势及驱动因素研究

基于江西省5个气象站(赣县、吉安、南城、南昌、景德镇)近50 a(1961~2010年)平均气温、最高、最低平均气温、相对湿度、风速、日照时数、降雨量等逐月平均资料,计算江西省干旱侦测指数(Reconnaissance drought index,RDI),分析旱情、涝情变化趋势。同时,运用多元回归法分析主要驱动因素。研究结果表明,1961~2010年江西省年及四个季节的降雨量、平均相对湿度与RDIst值均呈现极显著的正相关关系(p0.01),而日照时数则与RDIst值呈现极显著的负相关关系(p0.01)。降雨量对江西省旱、涝变化的贡献率最大,为42%~58%;其次是平均气温和相对湿度,分别为11%~19%和7%~19%;平均风速和日照时数对江西省旱、涝变化的贡献率较小。降雨量、相对湿度的增加,日照时数的减少共同导致了1961~2010年江西省年际尺度和春季RDIst值的增加,表明江西省总体从偏旱向偏涝转变。1961~2010年江西省夏季、秋季和冬季RDIst没有明显的增长或降低趋势。     

宜昌站1900~2004年生态水文特征变化

基于宜昌站1900~2004年共105年的日径流量资料，分别采用Mann Kendall法、Mann Whitney法分析该站水文特征与变化。跳跃性检验表明，宜昌站年平均流量的跳跃点出现在1969年，置信度超过99%。宜昌站1970年前的平均流量是14 375 m3/s，1970年后的平均流量是13 438 m3/s，相差937 m3/s，相当于295.5 m3/a，流量减少主要集中在下半年（7~12月），以8~10月最为明显。以1970年为界，将宜昌站105年水文序列划分为“近自然状态河流” 的1970年前和“人工干扰状态河流”的1970年后两个分析水文变动序列，基于Richter提出的生态水文变动指标体系，应用变动范围法，计算了长江中游的生态水文目标，分析了长江流域宜昌站的生态水文特征变化。结果表明，1970年以后，人类活动与自然变动对长江宜昌站生态水文特征的改变并不明显，仅在1月、11月平均流量上有中等程度的改变。     

崇明东滩滨海围垦湿地生长季CO2通量特征

利用涡度相关法,观测了崇明东滩滨海围垦湿地2013年生长季的CO2通量,并分析了CO2通量动态特征及相关环境因子对其的影响。结果表明：该湿地2013年生长季累积净生态系统CO2交换量(NEE)达-1 033257 g/m2,表现为明显的CO2的“汇”。各月NEE平均日动态虽有差异,但均表现为典型的“U”型曲线;各月均表现为吸收CO2,其中7月份月累积NEE值最小,为-274928 g/m2,而9月份最大,为-67440 g/m2;就生态系统呼吸(Reco)占生态系统总第一性生产力(GPP)的比例(Z值)而言,4月份最小,而9月份最大。光合有效辐射(PAR)和日间净生态系统CO2交换量(NEEd)之间符合直角双曲线关系,表观量子效率(α)和最大光合速率(Pmax)分别在6月份和8月份达到最大值;相对于土壤温度(Ts),4 m气温(Ta4)能够更好的解释NEEn和NEEd的变化;各月NEEn与Ta4之间符合极显著指数函数关系;在7和8月份,NEEn与Ta4之间呈现出极显著负相关,即Ta4的升高能够抑制NEEn的增大,而其余月份则为极显著正相关。各月NEEd与Ta4之间均符合极显著二次函数关系,而在4、6以及9月份,NEEd与Ts10及Ts30之间并无显著相关性。就Q10值而言,除了7和8月,其余月份均呈现出Q10(Ta4)<Q10(Ts10)<Q10(Ts30)的规律。土壤体积含水量(SWC)和土壤盐度(Ss)是NEE的重要影响因子,二者与NEEn及NEEd之间均表现为极显著的相关性     

气候变化对海河流域冬小麦物候期与需水的影响

气候变化会改变作物物候特征,进而影响作物需水量及灌溉制度。本文借助Wheat Growth生育期模型,分析了海河流域冬小麦发育期的物候变化,进而结合物候期的变化,分析了海河流域冬小麦需水量的变化规律。结果表明:(1)1963—2013年海河流域冬小麦全生育期天数表现出明显的减少趋势,生育期明显缩短,气候倾向率为-3.5 d/10a;(2)需水量在1980年附近发生了突变,需水量明显减少。而海河流域年平均气温50年间在1978年发生突变,表明受气候变化的影响,需水量也发生相应的变化。     

鄱阳湖生态经济区近60年极端温度事件变化特征研究

利用环鄱阳湖生态经济区6站逐日气象数据,建立了该区1952~2011年近60 a极端温度事件演化序列。研究表明：（1） 环鄱阳湖生态经济区极端高、低温事件线性趋势分别为04、-27 d/10 a;冷、热日持续指数线性趋势分别为-04、-24 d/10 a;（2）近60 a间,环鄱阳湖生态经济区内极端温度事件表现出两个明显的高频数（不稳定阶段）和低频数（稳定阶段）。其中极端高温事件和热日持续指数两个阶段分别为：1952~1979年和1980 ~2002年;极端低温事件和冷日持续指数两个阶段分别为：1952~1985年和1986~2007年;（3）近60 a以来,极端高温事件和热日持续指数在1970s晚期至1980s初期发生了较大变化,此前主要表现为叠加在弱准12~13 a周期下的强准7 a周期,之后主要表现为准9 a周期,并有不连续的4~5 a周期;极端低温日数和冷日持续指数周期性在1950s~1990s表现为弱11~12 a周期,1970s晚期至1990s则表现为弱准5 a周期;（4）环鄱阳湖生态经济区内极端低温事件是气候变暖背景下对冬季风强度的敏感响应,极端低温事件的高频数（强烈波动）主要发生在强冬季风背景下,弱冬季风条件下则出现相反情况。而极端高温事件与夏季风强度关系复杂的多,其原因尚待进一步研究     

基于MODIS EVI的2000~2015年重庆植被覆盖季节变化

基于2000~2015年的MODIS EVI数据，采用MVC、趋势分析和分布指数法，分析了重庆近16 a来植被的季节变化趋势和空间分布特征。结果表明：（1）植被减少类型冬季比例最高（6.33%），主要分布于受库区蓄水和建设用地扩张影响的河谷、城镇及其周边地区；植被不变类型秋季比例最高（88.23%）；植被增加类型春季比例最高（31.50%），主要分布于农业种植的西部丘陵区和中部平行岭谷地区。（2）植被变化类型优势分布区域各异，植被减少主要分布于小于400 m、小于 6°区域，植被增加主要分布于400~1 000 m、6°~15°区域，在大于1 000 m、大于15°区域植被相对稳定。（3）从春季到夏季，植被减少类型向低地形区（< 800 m，< 6°）移动，而植被增加类型则向高地形区（> 800 m，> 6°）移动；从夏季到秋季，植被减少类型向高地形区（> 500 m，> 6°）移动，而植被增加类型则向低地形区（< 500 m，< 6°）移动；从秋季到冬季，植被减少和增加类型均在向高地形区移动，在高地形区，植被减少（> 1 300 m，> 15°）分布强于植被增加（> 500 m，> 6°），在低地形区则是植被减少（< 1 300 m，< 15°）分布弱于植被增加（< 500 m，< 6°）。（4）在坡向的分布上，除了平地区域外，植被变化幅度在北、东、南、西坡向上随季节变化不明显。 关键词： 植被覆盖度；MODIS EVI；趋势分析；地形分布指数；季节变化     

华南湿热区小流域水沙变化及影响因子分析——以五华河为例

以韩江上游梅江的一级支流五华河为研究区域,选取近30a来的径流、泥沙和降雨数据,运用累积滤波器、Mann-Kendall、R/S、降水-径流双累积曲线等多种统计模型方法,分析径流、泥沙的年际变化特征、突变和相关关系,并在受人类活动和气候变化影响的基础上,探讨径流、泥沙的变化规律以及贡献率。结果表明:(1)径流年际变化总体略呈下降趋势,但趋势不明显;输沙量则表现出显著下降的趋势;(2)未来年径流量和输沙量可能呈现持续减少的趋势;(3)径流量在1981~1985年、1997~2001年和2004~2008年这3个时段内发生突变;输沙量在1987年发生突变;(4)单位水流的含沙量较少,河床基本处于冲刷状态;(5)降水对径流量变化的贡献率为73%,人类活动对径流量变化的贡献率为27%;输沙量快速减少的变化中,气候变化的贡献率为21%,人类活动的贡献率为79%。可见降水是五华河流域径流量变化最重要的影响因素,而人类活动是输沙量变化最重要的影响因素。