1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

鄱阳湖主湖区与碟形湖水位变化及其对水质的影响

水位作为鄱阳湖重要的水文因子,对鄱阳湖水动力过程和水质变化具有重要影响。根据2014~2015年鄱阳湖主湖区和碟形湖水位、水质监测数据,分析了主湖区和碟形湖水位及主要水质指标的年内变化特征,阐述了主湖区和碟形湖水质对水位的响应特征。结果表明:(1)丰水期碟形湖与主湖区联通,碟形湖水位与主湖区水位呈直线型相关,枯水期碟形湖水位高于主湖区,主湖区年内月平均水位变异系数为0.13,而碟形湖年内月平均水位变异系数为0.08;(2)丰水期,主湖区和碟形湖的氮磷比分别为19.29和46.27,枯水期主湖区和碟形湖水体的氮磷比分别为17.88和40.39;(3)鄱阳湖主湖区水质主要指标与水位的相关性显著强于碟形湖,主湖区总氮、氨氮、总磷和溶解氧均与水位呈负相关性,而碟形湖中只有p H与水位有相关性;(4)枯水季节,碟形湖水体具有较高的总氮,而鄱阳湖主湖区则具有较高的总磷和氨氮。总之,枯水期进行合理的水位调控能够有效降低富营养化风险。     

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。     

近四十年来长江源区河流水沙量的变化

长江源区是指直门达水文站以上长江干支流的广大集水区域，是长江的重要水源涵养区。通过统计分析直门达站1957－1999年的43a间年径流量和年输沙量的变化情况，得出几个基本结论：长江源区年径流的变化主要受气候等自然因素的影响，年径流周期性变化较为明显，径流丰水年，偏丰水年出现最多的年份是20世纪60年代和80年代，枯水年和偏枯年出现最多的年份是70和90年代，总体上看40年间节径流基本稳定，但90年代比80年代有趋向偏枯的现象；年输沙量与年径流量的变化基本同步，年输沙量的变化主要取决于年径流量的变化，年输沙量也呈弱周期性变化状态，并有趋向减少的势头，近10a直门达站年径流量呈递减的趋势导致了年输沙量呈相应的变化；长江源区径流量和输沙量年内主要集中在5－10月，分别占年径流量和年输沙量的87．3％和99％；沱沱河由于径流以冰川补给为主，径流量与输沙量的变化呈现出不同的特征。     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

近50年重庆市农业气候资源变化特征分析

利用1960~2010年重庆34个气象台站的气象资料,运用统计学方法、IDW插值法分析了重庆市全年及温度生长期的平均气温、≥10℃积温、降水量和日照时数等农业气象资源的时空变化特征。结果表明：研究期内,重庆市年平均气温总体呈缓慢上升趋势,增幅为037℃/10 a,温度生长期内≥10℃积温亦呈上升趋势,平均增速为1162℃/10 a,以东北部偏东地区增加趋势尤为明显;全市年降水量和温度生长期内降水量均呈东南向西北逐渐减少态势,平均下降速率分别为1972 mm/10 a和1185 mm/10 a;约90%的站点年均日照时数和温度生长期内日照时数均呈减少趋势,且西部减少的趋势较东部更加显著     

环洱海地区气候变化特征研究

环洱海地区是云南省具有高原湖泊生态脆弱区、民族文化多元融合区和乡村经济发展活跃区等多重叠合特征的典型区域,是全球气候变化影响的敏感区和脆弱区。以环洱海地区1951~2014年6个基本站点的逐年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、降水量、最大日降水量和日降水量≥0.1 mm日数资料为基础。采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,研究了环洱海地区气候变化规律。结果发现:自1951年以来,环洱海地区年均气温和极端最低气温呈现出升高的趋势,而极端最高气温则呈现降低的趋势,变化速率分别为0.07℃/10 a、0.03℃/10 a和–0.14℃/10 a,对于年降水量、最大日降水量和降水日数而言,三者均为减少趋势,速率分别为–12.85 mm/10 a、–1.09mm/10 a和–1.73 d/10 a;环洱海地区年均气温、极端最高和极端最低气温均没有发生突变,年降水量和降水日数在2010年发生了一次减少突变,而最大日降水量则没有检测到突变的年份;环洱海地区年平均气温和年降水量在长时间尺度上的周期性变化最为显著,分别存在30 a和33 a左右的周期变化,并贯穿整个研究时段,而短时间尺度上的周期变化局域性特征突出;从未来演变趋势来看,年平均气温和极端最低气温将维持升温趋势,而极端最高气温则将持续降低趋势,年降水量继续减少的趋势未来将会逆转,但最大日降水量和降水日数两者将持续减少的概率更大。     

气候变化背景下鄱阳湖流域历史水旱灾害变化特征

收集了鄱阳湖流域公元381~1949年共435 a水旱灾害历史记录。结合历史气候变化的现有研究成果,划分了干旱、湿润历史周期及其起讫时间,根据历史记录承载的信息对水旱灾情严重程度进行科学分级并赋予相应湿润指数值。通过改进水文统计中的P-Ⅲ型频率曲线适线法,分别率定了公元960~1949年期间各湿润、干旱时期湿润指数的均值、方差和离差系数,研究了鄱阳湖流域历史水旱灾害的变化特征。结果表明:公元960~1698年鄱阳湖流域经历了湿润—干旱相间的3个周期,1699~1949年遭遇长达250 a以上的湿润多雨气候。湿润期遭受洪灾年份比旱灾年份多,且大洪灾年数远比于大旱灾年数多;干旱期遭受旱灾年数略多于洪灾年数,但大旱灾年数比大洪灾年数多一些。研究结果对探索鄱阳湖演变、湖区资源开发利用和湿地生态系统演进的历史过程可以提供比较可靠的气候变化依据。     

基于Kriging插值的1961~2005年淮河流域降水时空演变特征分析

利用淮河流域4省170个气象站点1961~2005年的降水观测数据，采用Kriging法对淮河流域各季及年降水量进行了插值，得到了1 km×1 km降水栅格序列。在此基础上，对淮河流域降水的时空格局及其变化特征进行了分析。结果表明：淮河流域降水量的空间分布基本呈南高北低、山区多于平原、近海多于内陆的格局。近45 a来淮河流域降水量的年际波动较为强烈，而变化趋势不显著。流域内汛期和年降水量的年代际变化则具有明显的阶段性，主要表现在20世纪90年代前基本为下降趋势，2000年后明显上升。当前，淮河流域正处于降水的高气候变率时期。45 a来，降水的空间格局发生了一定的变化，表现在淮河中上游和干流沿岸地区的降水量升高，而流域东北部的降水则呈下降趋势     

武汉沉湖湿地水鸟群落特征及其与富营养化关系研究

富营养化是水中氮、磷等营养物质大量积累引起的水质污染现象,直接导致水体群落结构的改变,这一定程度上引起了以水生生物为食的水鸟的群落特征的变化。为找寻水鸟群落特征与富营养化两者的关系,2010年1月~2013年1月3年内按春夏秋冬4季对武汉沉湖湿地自然地保护区水鸟进行了调查,沉湖和张家大湖的水鸟多样性有明显的周年变化规律,多样性指数冬季最高,最高值分别为12.19和9.89;春夏季最低,最低值分别为7.53和2.45;对比分析了两个子湖,沉湖湖区与张家大湖湖区富营养化指数TLI分别为64和78,沉湖水鸟种类、数量和多样性指数皆高于张家大湖,湖泊富营养化会影响水鸟多样性。     

卫星遥感洞庭湖主汛期水体时空变化特征及影响因子分析

基于1989~2011年的长时间序列卫星遥感数据,利用综合水体信息提取方法提取了洞庭湖区6~9月主汛期的水体信息,通过较高分辨率卫星遥感数据验证,水体面积提取精度达到90%以上。洞庭湖年平均径流入湖量、NCEP再分析资料计算的湖体上空和流域累计月平均降水量分别与水体面积变化的关系进行分析,结果表明: 1989~2011年间洞庭湖水体面积最大值主要分布在7和8月,这两个月也是洞庭湖区域发生洪涝灾情的高风险期;洞庭湖水体面积与年平均径流入湖水量的相关系数为0.67(置信度为95%);2003年以前,洞庭湖主汛期间水体面积波动比较大,2003年三峡水库运行后,洞庭湖的面积波动有所减少;洞庭湖上空累计月平均降水量对于水体面积存在正相关性,相关系数为0.68(置信度为99%);2003年以前,洞庭湖流域累计月平均降水量和水体面积相关系数为0.50(置信度为90%),2003年三峡水库运行后,两者相关性有所减弱。     

基于遥感的2000~2009年鄱阳湖流域蒸散特征及影响因子研究

蒸散是水循环过程重要的分量,分析鄱阳湖流域蒸散的时空格局及影响因子作用对流域水资源合理利用和提升流域生态服务功能具有重要意义。以MODIS产品数据为主要数据源,应用地面温度 植被指数三角关系法反演了鄱阳湖流域2000~2009年的实际蒸散量,分析了流域蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响。结果表明：（1）鄱阳湖流域蒸散具有很强的空间异质性,蒸散较大的区域位于湖区水域和流域森林分布区域,而湖区周围和流域中部的农田和草地蒸散相对较小。2000~2009年流域年均蒸散量为795 mm。2003、2004、2007和2009年的枯水年份,蒸散值较高,变化范围为802~890 mm;（2） 鄱阳湖流域各子流域年蒸散量为666~1 031 mm,其中饶河和修水流域蒸散量高于其他流域,这是由于这两个子流域林地所占比例较高（大于70%）。流域蒸散占降水的比例为04~07,从年尺度上整个流域仍表现为水分盈余,但年内分配不均;（3） 流域蒸散与辐射和气温呈显著正相关关系（P＜001）,而蒸散年内分布格局则与降水格局有关,表现为月降水距平越小,月蒸散量越大。在枯水年份,降水格局对蒸散的影响尤为显著     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料，运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法，通过对淮河流域代表站点的选取，分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征，以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势，20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势，春季和秋季降水量呈显著减少趋势，80年代前期为降水变化的转折期；(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期，同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期；（3）淮河流域多雨年，500 hPa经向风偏强且范围广，850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强，在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区；少雨年，经向风偏弱，华东地区方向的水汽输送明显减弱；（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明，多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁，东北冷涡异常活跃，副高偏强，3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明，多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强，同时南方大部分地区暖空气也偏强，冷暖空气共同作用使降水偏多     

近十年鄱阳湖区极端干旱事件频发现象成因初析

近10 a来鄱阳湖区极端干旱事件频发，引起国内外媒体舆论的广泛关注。针对这一情况，运用流域降水、地表蒸散和出湖径流等数据，从流域水量收支平衡的角度，较为系统地分析了导致鄱阳湖区极端干旱事件频发的原因。结果表明，近10 a来鄱阳湖水文干旱起始日期提前，枯水期拉长。虽然干旱持续时间的长短呈现2~3 a的波动，但在总体上呈现逐渐加长的趋势。从流域水分收支的角度来看，近10 a来以水分亏缺为主，流域降水亏缺是基本的致旱因素，流域蒸散量增加则起到一定的增强作用，而出湖径流所起的作用比较复杂，在多数情况下其致旱的影响程度弱于流域降水作用。长江顶托作用强弱变化可以调节流域的水分收支平衡，强化或者减轻湖泊的干旱程度。2003、2004、2007、2008和2009年发生的极端干旱事件主要由流域水分收入项的大幅度减少所造成的，而长江水情变化在多数情况下加剧了流域水分收支的不平衡。这些研究结果明晰了鄱阳湖流域气象干旱与湖泊水文干旱之间的关系以及长江水情变化所扮演的重要角色，为应对未来的干旱变化和制定合理的抗旱防旱对策与措施提供了科学的依据     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

南盘江流域近30年季节性干旱时空分布特征

根据南盘江流域22个水文站、雨量站31 a（1979~2009年）的逐月降水资料,选用标准化降水指数（SPI）为研究指标,以11~3月为研究时段,统计近30 a来5个月时间尺度的干旱站次,分析南盘江流域季节性干旱特征;以11~3月5个月时间尺度的SPI多年平均值为指标,进行空间插值,分析南盘江流域干旱的空间分布特征。结果表明：（1）从年际上看,SPI总体上30 a来（1980~2009年）呈下降趋势,气象干旱加剧;从年代际上看,1995年以后气象干旱程度有加剧趋势;（2）南盘江流域各个地区都会发生不同程度的气象干旱,旱情总体上由南向北递增,东北部各站点11~3月的降水占全年的比例相对较小,流域内东北部干旱最严重;（3）南盘江流域冬春连旱较严重,应加强水利工程建设,为防旱、抗旱做好相应的准备措施     

基于IHA/RVA法的近年来鄱阳湖生态水位变异研究

湖泊水位是影响其生态功能正常发挥的重要因素，开展湖泊水位变异特征研究是正确认识湖泊水资源系统变化的前提。基于鄱阳湖区5个水文站1960~2014年的日水位监测数据，研究分析了近年来鄱阳湖水位年际变化的异常特征，并借鉴IHA/RVA法，定量揭示了2000~2014年鄱阳湖生态水位变异程度及其空间差异。结果表明：鄱阳湖水位近年来下降明显，湖口、星子和都昌站年平均水位自2009年以来呈现高度一致的变化特征，水位差几乎消失；2000~2014年鄱阳湖生态水位发生中度改变，整体改变度为38.86%；各水文站改变程度由高到低依次为都昌站、星子站、湖口站、康山站和棠荫站；主要水位指标体系中6和11月平均水位、最小3日和30日平均水位、年最高水位出现时间、年高水位频率和年水位减少率等指标变异程度均达到50%以上。近年来鄱阳湖水位异常及其空间差异与人为采砂导致的湖盆地形变化密切相关，这种水位变异已对湖泊湿地生态系统产生了众多不利影响。     

元江-红河干流径流时序特性及突变分析

以元江干流主要控制性水文站蛮耗站在1956～2000年观测记录共45年的径流量序列数据为基础,运用Mann Kendall、有序聚类和累积距平等统计方法分析元江径流分布规律及其变化的基本特征。结果表明：实测径流年内分配不均,年际变化不大,年径流变差系数为0263。实测径流量序列存在明显的阶段性和缓慢上升趋势。对元江实测径流序列进行还原处理得到天然径流量,发现其与实测径流的差异不大,多年平均水资源耗水量仅占天然径流量的292%。年径流量和径流系数在1965年和1994年前后都发生两次增加突变;而年降水量与流域年蒸散发量没有发生突变。归一化植被植物变化表明元江干流植被覆盖在1993年左右被破坏较为严重。因此,得出径流变化趋势主要与降雨有关,两次突变主要受人类对下垫面改变的影响。     

淮河中下游洪泽湖水域动态变化研究

近年来，随着人口的增长和经济的发展，湖泊水域面积日益缩小，不仅影响了湖泊调蓄洪水的能力，也造成了湖泊生态环境与生物资源的破坏及湖泊水环境质量的下降。以淮河中下游洪泽湖为例，通过收集洪泽湖地区1930～2001年不同时期的地形图和遥感影像数据，在地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术的支持下对洪泽湖地区70多a来水域动态变化特征进行研究。研究结果表明：1930～1961年，洪泽湖面积减少了130.3 km2，年均递减率为0.23%；1961～1971年，洪泽湖面积减少了31.99 km2，年均递减率为0.17%；1971～2001年，洪泽湖面积减少了154.93 km2，年均递减率为0.3%；1930～2001年，洪泽湖面积减少了317.22 km2，减少了1930年总面积的16.92%，年均递减率0.24%。洪泽湖水域面积变化主要集中在湖的西部和东北部的湿地沼泽处。同时应用分形理论中的计盒维数及基于岸线发育系数方法，对洪泽湖1971～2001年30 a来湖泊岸线变化进行了定量分析，研究结果显示：30 a来，洪泽湖的岸线曲折度降低，岸线长度减少，岸线结构趋于单调。岸线曲折率下降与该时期洪泽湖的滩地围垦、水利建设等人类经济活动对湖泊形态的改变有密切关系，沿湖兴修水利工程，联圩并圩以及围湖垦殖等人类活动对洪泽湖岸线的演变起到了不可低估的作用，加速了湖泊岸线的演化进程，导致湖泊岸线的计盒分形维数值降低。湖泊水域动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果，人类活动的作用更为突出，针对湖泊水域日益减少的现状，在以上结果分析及实地调查的基础上，对如何合理利用与保护洪泽湖水资源、水环境进行了探讨，以实现湖泊资源的持续利用和湖区社会经济的可持续发展。〖