秦岭南北潜在蒸散量时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960～2011年逐日数据,利用FAO Penman Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量（ET0）。采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区ET0的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均ET0为9642 mm,空间分布呈东高西低格局。各分区按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季ET0分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;（2）近52 a ET0下降的站点占本区站点总数的比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北ET0下降更明显,春季大部分（78%）站点ET0上升,夏季绝大部分（91%）站点显著下降,秋季和冬季变化趋势不明显;（3）年尺度和春季ET0突变点集中出现在1979～1981年和1993年,夏季85%的站点发生了突变,其中89%发生于1979年,秋季和冬季的突变特征无明显规律可言;（4）夏季降水与潜在蒸散量变化趋势的空间分布整体上呈相反趋势,呈相反趋势的站点占站点总数的70%,秋季则达到76%。23个站点中绝大多数ET0与日照时数、最高气温、平均气温和平均风速呈显著水平（P<001）的正相关关系,相关系数排序为日照时数>最高气温>平均气温>平均风速。风速和日照时数的降低是导致秦岭南北ET0减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致夏季和冬季ET0减少,气温上升导致春季和秋季ET0增加或整体保持稳定     

流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识

利用1956~2011年的流域气温、降水量、径流量及有关文献所载蒸发量、水库修建、用水量、水土保持等资料,探讨气候变化和人类活动对长江径流量的影响。结果表明：（1）流域气温明显上升,且上升速率大于全球平均上升速率;（2）流域平均降水量下降了约1%,年降水量与年均气温之间无显著相关性;（3）年径流量随降水量频繁振荡,最大和最小值之比达19;（4）太阳净辐射量和风速下降导致流域自然蒸发作用减弱,而水库修建、耗水增多和水土保持等人类活动则使蒸发作用加强。两方面的影响相互削弱;入海年径流量下降1%;（5）流域内分区间存在差异,北域（岷江、嘉陵江和汉江）人类活动的影响居主导地位,径流量下降约15%;中域（金沙江以下干流两翼“未测区”）则以气候变化的影响占优,径流量上升约9%;西域（金沙江流域）径流量减少4%;南域（乌江、洞庭湖和鄱阳湖流域）径流量上升2%。推断今后几十年气候要素仍将主导径流量的年际波动,而南水北调、新建水库、耗水增多和水土保持加强将可能使径流量再下降约10%     

近50 a三江源地区蒸发量的变化特征及其影响因子分析

选用青海省三江源地区1964~2013年14个气象台站观测的基本气象数据,利用线性倾向性估计和Mann-Kendall检验方法等分析了三江源地区蒸发皿蒸发量的时空变化和变化趋势,并以完全相关分析方法进行蒸发量上升成因分析。结果表明:三江源地区年蒸发量总体呈显著上升趋势,其线性变化速率为30.1 mm/10 a,夏秋冬季蒸发量均呈显著上升变化,春季变化趋势不明显,夏季和秋季蒸发量上升对年蒸发量上升贡献最大;逐月蒸发量变化趋势均增加,但幅度各异;冬季蒸发量在2011年发生了突变,其余各季和年均未发生突变.蒸发量月际变化规律明显,表现为双峰型分布,双峰出现在5月和7月,最小值出现在1月;季节变化也十分明显,夏季蒸发量最大,其次为春季和秋季,冬季蒸发量最少,表明春夏两季蒸发量的多少对三江源地区水循环起重要作用。年和四季蒸发量呈现出西北部少,东南部及东北部多的分布特点,气候变化速率分布自西向东逐渐增大。蒸发量年际变化不剧烈,年蒸发量变异系数从西北向东南逐渐增大,四季蒸发量变异系数空间分布明显不同。年蒸发量与平均气温总体上呈正相关,与气温日较差、相对湿度呈负相关,平均气温上升、气温日较差和相对湿度下降是三江源地区蒸发量上升的主要因素。     

洞庭湖最小生态需水量研究

从湿地水文的角度对典型通江湖泊--洞庭湖3个时期的最小生态需水量进行了研究。结果表明：（1）1974和1988年的最小生态水位均为24 m,而1998年为246 m;（2）1974、1988和1998年的最小生态蓄水量分别为2106×108、1804×108和1880×108 m3;（3）1974～1987、1988～1997和1998～2007年的最小出湖生态需水量的平均值分别为3 396、3 379和4 717 m3/s,最小入湖生态需水量的平均值分别为2 657、2 704和3 745 m3/s。可见,随着洞庭湖的演变,1974年最小生态水位比1998年大幅减少,最小生态蓄水量明显增加,出、入湖最小生态需水量不均衡增加。最后,对洞庭湖最小生态需水量的变化原因进行了分析,并提出了生态恢复对策     

近50年来四川干能见度霾日数及消光系数时空变化特征

利用四川省147个气象观测站1961～2010年能见度、相对湿度、降水等观测资料,分析了四川省近50 a来干能见度的时空变化特征,以及四川盆地霾日数和干消光系数的变化趋势。结果表明:四川盆地及盆缘区域干能见度较差（12~20 km）,而西部高海拔山区较好(40~50 km),与青藏高原接壤的地区最好(＞50 km)。从20世纪70年代到20世纪末,四川盆地的干能见度呈现明显减少趋势,而川西高原的干能见度却出现显著增加趋势;21世纪近10 a来四川干能见度变化趋势趋于停止。近50 a来,有544%台站出现干能见度减少趋势,且主要集中在盆地和攀枝花地区;另有456%台站干能见度有增加趋势,且多集中在高海拔山区。四川盆地的干消光系数和霾日数的变化趋势较为一致。干消光系数1996年之前迅速增加,1996年以后有小幅度的减小,增加的气候倾向率为003/10 a,霾日数的增加速率为104 d/10 a。能见度下降、消光系数和霾日数增加与人为排放污染物浓度增加有密切关系     

云南腾冲地区大气降水中氢氧稳定同位素特征

为了揭示腾冲地区降水中氢氧稳定同位素特征,利用2009年1月～2011年12月腾冲地区339个降水样品资料,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究。结果表明：腾冲地区大气降水中δ18O值变化范围为-2678‰～405‰,δD值变化范围为-20095‰～3689‰,均处于全球降水δ18O与δD值变化范围内。天气尺度下,腾冲地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应以及反温度效应。但是,在季风降水期间,如果相邻两天都有降水发生时,腾冲地区降水中δ18O值变化并不一定遵循“降水量效应”。利用ECMWF（European Centre for Medium Range Weather Forecasts）提供的TCWV（Total Column Water Vapour）再分析资料,发现TCWV与δ18O的日变化存在明显的反位相对应关系。腾冲地区的大气降水线为：δD=818δ18O+1172,斜率与截距均比全球和全国的大气降水线偏大,说明该地区气候湿润多雨。d值分布具有季节差异,在雨季（4～9月）,腾冲地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋,空气湿度大,降水中d值较小;在干季（10～3月）,由于受大陆性气团控制,腾冲地区降水的水汽主要来源于西风带的输送以及局地再蒸发水汽的补充,空气湿度小,降水中d值较大     

云南气候变化高分辨率模拟与RCP4.5情景预估

利用高分辨率区域气候模式CCLM（COSMO Model in Climate Mode）对云南省气温和降水的模拟资料,采用多种评价指标,对比分析了试验期（1961~2005年）的模拟结果与同期25个气象站的观测值,并对RCP45情景下的近期（2030~2040年）气温可能变化趋势进行了预估。结果表明：（1）CCLM区域气候模式能够较好地模拟云南省气温的演变趋势,而对降水的模拟能力相对较弱;（2）RCP45情景下,年平均气温（T）、最高气温（Tmax）和最低气温（Tmin）将呈现一致上升趋势,2030~2040年比基准期1986~2005年上升幅度均为12℃;（3）2030~2040年,云南省暖事件发生的可能性将增加,冷事件可能有所减少     

武汉市主要年气候要素及其极值变化趋势

根据武汉市1951~2007年57年间主要气候要素及其极值的年序列（共17个）,通过趋势分析和年代际比较分析,揭示武汉市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应。结果表明：武汉市5项气温均表现出一致的升温趋势,其中平均气温、平均最低气温、极端最低气温最明显,1970年代中后期升温速度加快; 4项降水要素变化均不显著,只有年降水日数接近信度01的显著性,其中年降水量为弱的增加趋势,同时有明显的年代际差异,1950、1980、1990等年代明显偏大（多）,年降水日数、最大日降水量为减少趋势,但暴雨日数是增加的;年平均和最小相对湿度均呈现下降趋势,但年平均相对湿度达到极显著程度;平均风速、最大和极大风速以及大风日数一致性极显著减小;日照时数表现为减少趋势;年平均气压为先升后降,上升趋势不明显。可见武汉市各项气温、风速及其极值、相对湿度、日照时数等变化显著,降水、气压变化不显著,这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果.     

近50年来川渝地区夏季高温及严重干燥事件分析

利用川渝地区1961~2006年145个台站夏季的逐日降水和最高气温资料,分析了该地区夏季高温和严重干燥事件的时空演变特征,结果表明：川渝地区夏季高温日数与严重干燥事件的空间分布比较相似,除重庆东南部以外,基本呈自西向东阶梯状递增趋势,高值中心集中在重庆中部、西南部以及四川省东南部;从长期变化趋势来看,川渝地区大部夏季高温日数与严重干燥事件的发生频次以增长趋势为主,呈减少趋势的若干站点分布较零散,且减少趋势不显著;除小片区域以外,川渝地区大部夏季高温日数和严重干燥事件发生频次经历了“1960s〖FY（〗增〖FY）〗1970s〖FY（〗减〖FY）〗1980s〖FY（〗增〖FY）〗1990 s〖FY（〗增〖FY）〗2000～2006”的年代际变化过程;21世纪以来,在全球气候变暖的大背景下,川渝地区大部无论是夏季高温还是严重干燥事件都进入了近50年来最显著的高发期,气温和降水特征变化所造成的干旱压力大增,必然导致夏季旱灾发生几率的增大     

耕地资源变化的空间计量及其驱动力分析——以江苏省为例

采用1998~2008年江苏省13个地级市的耕地数据,分析了近10 a来耕地数量变化的基本过程及空间差异。然后运用Moran I指数验证了耕地资源分布空间相关性的存在,并利用空间计量模型研究了江苏省耕地数量变化的驱动机制。结果表明：（1）1998~2008年,江苏省耕地面积净减少2969×104 hm2,平均每年减少270×104 hm2。耕地数量变化存在明显的空间差异,无锡、苏州、常州、南京和镇江5个地区耕地资源减少最为严重;（2）全省耕地资源空间分布存在明显的空间相关性,1998~2008年,耕地面积Moran I值由0400 3增加至0452 4,呈逐步增强的趋势;（3）人口、经济增长和粮经作物比是江苏省耕地数量变化的主要驱动因子,其弹性系数分别为-0803、-0070、0069;（4）相邻地区各因素的空间扩散效应对耕地数量变化存在显著的影响,其弹性系数为0779,因此,未来在制定耕地保护政策,应考虑区域耕地资源分布的空间相关性,推进跨区域耕地保护机制的形成,建立一体化的区域耕地保护政策。     

近47年云贵高原汛期强降水和极端降水变化特征

利用云贵高原159个常规气象站1961～2007年汛期（5～10月）逐日降水量，用百分位法定义站点强降水和极端降水阈值，对强降水和极端降水事件进行了分析研究。结果表明：云贵高原汛期强降水和极端降水阈值地理分布差异较大，与汛期降水量关系不大，而与站点海拔高度显著负相关；1961～2007年汛期降水量变化趋势不明显，但降水日数显著减少，降水有集中的趋势；强降水量和极端降水量具有与汛期降水量相似的年际波动特征，极端降水与汛期降水的相关高于强降水；以强降水量和极端降水量与汛期降水量的比重表征事件的强度，两者均呈显著增加的变化趋势，并在1990年代初期发生了显著增加的突变；强降水和极端降水与夏季季风强弱变化显著负相关。     

气候变化下SPEI指数在嘉陵江流域的干旱评估应用

基于嘉陵江流域1962~2010年实测月降水和月平均气温数据,利用不同时间尺度(3、6、9、12个月)的SPI和SPEI指数分析了近50a来流域干旱趋势的时空演变规律。对不同时间尺度的SPI及SPEI指数分析表明,1962~2010年嘉陵江流域整体呈干旱增加趋势,特别是流域西部和北部呈现出明显的干旱增加趋势,而流域东部的干旱增加趋势并不明显,个别站点附近还呈现出微弱的干旱减少趋势。SPI及SPEI指数的变化还表明,嘉陵江流域在大时间尺度上的干旱增加趋势更为明显,大时间尺度的干旱事件主要由降雨量决定,而气温变化对干旱趋势的影响则在小时间尺度上更为显著。此外,对于相同的时间尺度,SPEI指数相较于SPI指数检验出更为明显的干旱增加趋势,表明考虑气温影响的SPEI干旱指数更能够检测干旱事件的变化规律,因此SPEI干旱指数更适用于气候变化条件下流域干旱演变特征分析。     

近50年来云贵高原太阳辐射变化特征及影响

到达地面的太阳辐射变化会对气候和生态环境产生较大影响。用云贵高原1961～2009年日射站辐射和气象观测资料,对多年来到达地面太阳总辐的年和季节变化趋势,及辐射变化对气候要素的影响进行了分析。结果表明：1961~1988年,总辐射呈明显下降趋势,之后发生逆转,1988~1994年总辐射呈显著上升趋势,1994年后其变化趋于缓和。总体呈现变暗－变亮－变缓的趋势。各季节总辐射变化的趋势为,秋季变化趋势极显著,春季变化的趋势显著,夏季变化的趋势较显著,冬季变化不明显。高原日照时数变化趋势与总辐射经历的变暗－变亮－变缓在时间上基本一致。总辐射变化对该地区的最高气温影响显著,但对蒸发量的影响不太明显。影响年辐射变化的各因子中,云量是影响高原总辐射变化的主要因素,相对湿度和能见度则影响较小     

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。     

汉江中下游干流水质变化趋势及持续性分析

汉江是长江中游最大的支流,近年来水质污染日趋严重,且范围有逐渐扩大趋势。随着流域内经济社会发展用水量增长以及2014年南水北调中线一期工程建成引水,汉江中下游流域水资源、水生态环境压力日益显现,流域管理面临较大挑战。利用汉江中下游干流襄阳、仙桃和汉口3个主要的水质监测控制断面1998~2011年实测水质资料中5个水质项目,采用季节性肯达尔检验法对其项目进行了变化趋势检验与分析,并用叠加型指数法验证趋势分析的合理性;结合Hurst指数分析了趋势变化的持续性,结果表明季节性肯达尔检验法方法合理,持续性分析结果可预测未来水质变化,并为水环境保护和管理提供技术参考。     

横断山区干旱河谷大气水资源变化特征与演变趋势研究

利用横断山区干旱河谷内24个气象站逐月降水、气温等观测资料,依托高桥浩一郎陆面蒸发公式,计算了干旱河谷区陆面蒸发、可利用降水等水资源分量,并分析了各分量的未来演变趋势。结果表明:干旱河谷区年均降水量723.7mm,而年均蒸发量高达479.5mm,降水量中有超过84.89%因蒸发而损耗;大气水资源分量P、E及PE季节变化非常明显,夏季各分量最大,多年平均值达404.9mm、239.9mm和164.8mm,各占全年的55.94%、50.04%和67.51%,而冬季各分量最小,占全年的比例也相应最小,仅为2.96%、4.06%和0.79%;大气水资源各分量年代际差异很大,20世纪60年代可利用水资源丰富,70年代相对偏少,80和90年代逐渐增加,进入21世纪后又呈现为偏少特征;未来干旱河谷区的降水量维持减少的概率较转向增加的概率要小,蒸发量将依然维持增加的趋势,而可利用水资源量会继续维持减少的倾向。     

长江中下游地区汛期暴雨频次的时空分布特征

利用长江中下游地区六省一市1960~2003年81个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,统计出了不同台站近44年逐年汛期暴雨事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：汛期暴雨事件最频发的区域在皖南到赣北一带,而北部的鄂北和皖北是最少发的区域;一致性异常特征是长江中下游地区汛期暴雨事件发生频次的最主要空间模态;汛期暴雨事件发生频次可分为以下5个主要的空间分型：两湖平原型、北方型、长江沿江型、南方型、沿海型;从长期变化趋势来看,两湖平原型、长江沿江型和沿海型暴雨事件发生频次表现为较明显的增加趋势,南方型基本没有长期变化趋势,但有先降后升的特点,而北方型表现为弱的减少趋势;近44年来暴雨事件发生频次各分区的周期振荡不太一致。     

三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化

基于1980～2015年荆江三口五站逐日流量数据,采用IHA指标体系分析度量三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化。除新江口和弥陀寺在枯水期1～3月有小幅增长外,三口各站点月均流量值均减小,汛期下降幅度较大。最大日流量值持续下降,但2003年后变化趋势相对平缓。沙道观和管家铺站断流天数显著上升,各站流量变化率明显降低。荆江三口水文情势变化受长江干流径流量减少、径流过程改变以及干流与口门河段河道冲淤不一致的共同影响,对长江中游四大家鱼种群以及洞庭湖苔草草洲的发展产生一定负面作用。