上海高温和低温气候变化特征及其影响因素

基于上海11个气象站逐日最高、最低气温、降水资料和西太平洋副热带高压(简称副高,下同)环流指数,分析了上海夏季高温和冬季低温的气候变化特征及其影响因素.结果表明,1873～2007年,上海高温日数表现为少-多-少-多的年代际变化,低温日数则表现为多-少的年代际变化.2001～2007年,上海年均高温日数、各级高温过程数和高温过程日数都最多,低温日数、低温过程数和低温过程日数都最少.1960～2007年,上海每年高温日数与当年夏季副高面积和强度指数显著正相关,低温日数与当年冬季副高面积和强度指数显著负相关.降水对上海极端气温有一定的缓解作用,上海高温日数与夏季降水量弱显著负相关,低温日数与冬季降水量显著负相关.上海高温过程数受城市化影响较大,其时间变化具有明显的城郊差异,低温过程数则受城市化影响较小.     

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。     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料,分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来,三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势,春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势,但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势,增多速率为41 d/10 a;春、夏季雨涝日数变化趋势不明显,秋季雨涝日数有微弱的减少趋势;三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势,连阴雨日数的减少趋势较明显;近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势,减少速度为29 d/10 a;库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显;近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势,平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

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.     

夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响

夏季南亚高压对我国长江中下游旱涝分布有重要影响,为深入认识长江中下游夏季降水年代际演变规律和机理,提高其短期气候预测水平,利用1960~2015年NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站降水资料,分析夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响。结果表明：夏季南亚高压强度、面积、南界、东伸脊点、西伸脊点和脊线均存在显著的年代际变化,长江中下游夏季降水也有明显年代际转折,南亚高压脊线与长江中下游夏季降水相关最好,呈显著负相关。夏季南亚高压脊线年代际偏南期,南亚高压偏大偏强,长江中下游高层气流强,且形成发散;副高增强西伸,印度有稳定低压存在,长江中下游处于副高西北侧和西风槽前,盛行西南风,与北方来的偏西气流汇合;低层风场有明显切变和辐合,从孟湾、南海输送来的水汽在长江中下游辐合上升,导致降水偏多。1990s初至2000s初,夏季南亚高压年代际减弱西撤,副高减弱东撤,但由于两个高压减弱程度较小,长江中下游夏季降水仍偏多。     

近50年长江流域降水日数的演变趋势

通过分析不同强度降水量（大于75百分位和大于95百分位降水,下同）对应降水日数,研究了长江流域1951~2000年逐年和年代际降水日数变化趋势。大于75百分位的降水日数在上游以及中游的北岸增加趋势最显著,四川盆地是唯一显示减少趋势的地区。同样,大于95百分位的降水日数在中游和下游也表现出十分明显的增加趋势,呈现减少趋势的仍然是四川盆地,并略向其北方延伸。详细分析每10年的平均降水日数的距平发现,大于75百分位降水日数最大的正距平集中在中游的1980s、1990s和下游的1980s。最大的负距平也是在中游地区,发生在1950~1979年。因此,中游的降水日数增加的幅度最大。对于大于95百分位降水日数,长江流域中游和下游的变化趋势也是一致的,在1960s 和1970s的负距平后,都出现较大的正距平。上游降水日数的年际变化要小于中下游。比较不同百分位降水日数的变化趋势,可将长江流域1950~2000年降水日数的变化趋势分为3种类型：（1）在大于75百分位降水日数增加的同时,大于95百分位降水日数却有所减少;（2）大于75和大于95百分位降水日数同时呈减少的趋势;（3）大于75和大于95百分位降水日数同时呈增加趋势。     

重庆近48年来高温天气气候特征及其环流形势

利用重庆23个气象观测站1960~2007年逐日最高气温观测资料,NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料,运用EOF、REOF等方法,探讨重庆高温日数的空间分布特征,并对多高温天气的2006年和少高温天气年7~8月的环流特征进行了分析。结果表明：重庆高温天气主要出现在7~8月份,高温日数具有显著的年代际和区域性差异,20世纪70年代最多,80年代最少,沿长江、乌江为高温多发带。一致性异常分布是重庆高温日数的最主要空间模态;高温日数的异常空间分布可分为以下3个关键区：重庆中西部、重庆东南部、重庆东北部。乌拉尔山至鄂霍次克海地区阻塞高压偏弱,东亚大槽偏浅;100 hPa 高空南亚高压偏东,500 hPa 高空副高偏北偏西,形成一种上高下高的叠加形势是重庆7~8月出现多高温天气的主要原因。     

重庆近48年来高温天气气候特征及其环流形势

利用重庆23个气象观测站1960~2007年逐日最高气温观测资料，NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料，运用EOF、REOF等方法，探讨重庆高温日数的空间分布特征，并对多高温天气的2006年和少高温天气年7~8月的环流特征进行了分析。结果表明：重庆高温天气主要出现在7~8月份，高温日数具有显著的年代际和区域性差异，20世纪70年代最多，80年代最少，沿长江、乌江为高温多发带。一致性异常分布是重庆高温日数的最主要空间模态；高温日数的异常空间分布可分为以下3个关键区：重庆中西部、重庆东南部、重庆东北部。乌拉尔山至鄂霍次克海地区阻塞高压偏弱，东亚大槽偏浅；100 hPa 高空南亚高压偏东,500 hPa 高空副高偏北偏西，形成一种上高下高的叠加形势是重庆7~8月出现多高温天气的主要原因。     

无锡城市化对气象要素的影响

近20a来,无锡城市化和工业化发展较快,建成区面积显著增加,耕地面积锐减;能源消耗量、汽车拥有量以及工业废气排放量逐年增加。利用1955~2012年无锡市气象资料,对无锡市近60a来的气候变化特征进行分析,并讨论了气候变化特征对城市化的响应。结果表明:(1)近60a来无锡市平均气温、最高和最低气温、极端最高和最低气温都呈上升趋势,高温日数逐年增加,且1980年后尤为明显,低温日数减少,气温日较差减小。(2)年平均相对湿度呈下降趋势,2000年以后下降明显,年平均相对湿度≤75%的年份有10a,全部都出现在2002年后。年平均降水量变化不大,小雨频次减少,雨量区域性分布不均匀;极端降水年增加,且雨量较为集中。低云量和日照时数减少,2002年以后低云量基本在25%以下,90年代日照时数降幅最明显,平均日照时数减少了129.1h。(3)城市热岛效应全年都较显著,冬季更为显著,城市气温高于区域均值0.3℃~0.8℃,沿湖地区和乡村则基本低于区域均值0℃~0.8℃。(4)霾日数明显增多雾日数显著减少,2003年后霾日数大都在30d以上,雾日数在10d左右。(5)城市化和工业化发展引起了城市热岛效应和城市浊岛效应,改变了下垫面条件,影响了气温、相对湿度和降雨的时空分布,也导致了霾日的增加和雾日的减少。     

南水北调中线丹江口库区生态环境质量评价

以南水北调中线工程的主要淹没区和水源地--丹江口库区为研究区域,以区域生态环境质量评价理论为基础,以遥感影像为主要数据源,选取水热条件、地形地貌、土地利用和土壤侵蚀等环境评价因子,建立生态环境质量综合评价模型,对丹江口库区的生态环境现状进行定量评价。结果表明：库区的自然生态环境现状整体一般偏好,达到良好标准的占43.24%,较差及以下的面积达到区域总面积的1006%。较好地段主要集中于河谷平坝,500～1 000 m的中海拔地区生态环境质量差异较大,生态脆弱度高。库区中东部地区相对较好,北部和西部相对较差。需要采取积极的生态环境保护措施,以保障南水北调中线工程的安全运营和效益的充分发挥。     

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     

基于AHP-LP法的南水北调中线水资源优化配置——以河北省受水区为例

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源,水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段.为促进区域水资源供需状况相对平衡,按可持续发展的要求,根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况,以有限水资源综合效益最大为目标,考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束,采用层次分析法与线性规划法相结合的方法,建立了水资源优化配置模型,并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨.最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究,并对求解结果进行了分析、评价及展望.结果表明,南水北调工程实施后,能够解决河北省受水区严重缺水的状况.     

南水北调中线水源地汉江上游流域主要生态环境问题及对策

汉江上游是南水北调中线水源地,流域生态环境建设是保障水源地水质安全的关键.针对上游流域水环境污染、土地利用以及水土流失等重大生态环境问题,结合流域数字高程模型及水质调查对其进行了系统分析.结果表明:(1)丹江流域、库区流域及汉中盆地水质较差,COD<,Mn>和氨氮成为水源区主要污染物;(2)各子流域区植被覆盖占各自面积的71.2%～95.7%,表明流域植被覆盖较好,但沿河岸100 m范围内农业用地占29.2%～43.4%,且多为坡耕地;(3)流域水土流失严重,2000年左右流域侵蚀图显示汉江源头、秦岭南及大巴山北均出现了大片年均侵蚀模数>2 200 t/km2的区域,且有日益增强的趋势.提出加大水环境污染整治力度、加强农业用肥管理及河岸带建设、水土保持建设以及加强流域水环境及水土保持监测和科研工作等对策.     

基于AHP LP法的南水北调中线水资源优化配置

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源，水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段。为促进区域水资源供需状况相对平衡，按可持续发展的要求，根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况，以有限水资源综合效益最大为目标，考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束，采用层次分析法与线性规划法相结合的方法，建立了水资源优化配置模型，并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨。最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究，并对求解结果进行了分析、评价及展望。结果表明，南水北调工程实施后，能够解决河北省受水区严重缺水的状况。     

基于遥感影像的丹江口水库水域面积动态变化与原因研究

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库水域面积的动态变化研究,对保障调水有重要意义。针对丹江口水库水域面积变化较快、短期波动明显,对南水北调中线工程稳定调水有较大影响的问题,采用2000年3月~2015年10月逐月遥感影像,基于归一化差异水体指数(NDWI)提取水体,研究了丹江口水库水域面积的动态变化。结果表明:丹江口水库近16 a来月际平均水域面积均超过400 km2,2~7月份为枯水期,8月份~翌年1月份为丰水期。按季节来看,夏季至秋季水库水域面积呈增大趋势,冬季至次年春季水库水域面积呈减小趋势,同时水库水域在秋季波动最为剧烈,冬季较为平缓。自2014年12月~2015年10月,受大坝加高蓄水影响,水库水域面积均维持在550 km2以上。水库的水位涨落形成的消落区主要集中在丹江水库北部、东部和汉江水库的西部。     

三峡库区水环境安全分析与战略对策

三峡工程蓄水后,由于水体的自净能力降低,水环境状况呈逐渐恶化的趋势,库区的水环境安全问题成为国内外广泛关注的热点。三峡库区的水环境安全关系到库区及长江中下游地区的用水安全、南水北调工程的顺利实施、长江流域的生态安全以及三峡工程的成败,更与整个中国的可持续发展密切相关。以可持续发展理论为指导,运用系统工程理论,在论述三峡库区水环境安全现状的基础上,从宏观管理的角度分析了影响三峡库区水环境安全的主要因素,并提出了将三峡库区及其上游作为特殊水域予以保护、改革流域管理体制、实行补偿机制、完善水环境保护法律法规以及加强应急机制建设等战略建议。     

南四湖水质空间分布监测分析与水环境问题解析

南四湖作为南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,其水质状况一直受到人们的广泛关注。根据南四湖水质空间分布监测数据,按平均综合污染指数Pj>2的标准共筛选出29个重污染测点,其中有19个处于重污染河口外混合区,说明南四湖污染物主要来自于重污染河流;南四湖2006年秋和2007年春监测的总体平均综合污染指数分别为2.12和1.98,表明南四湖污染依然相当严重,而且秋季比春季水质更差,按湖区南阳湖、微山湖岛北、小北湖的水质最差,特别是南阳湖水质四项主要指标平均超标2倍以上。南四湖两次监测CODcr、TP、TN的单项污染分摊率平均值依次为30.6%、36.0%、33.4%,表明南四湖的主要污染物是TP、TN、CODcr。因此,在调整区域内重污染企业工业结构的同时,应实行管辖区内工业和城市生活等污水的深度处理和截蓄导用,严格执行水污染物排放标准和总量控制指标。     

东线南水北调工程对长江口咸水入侵影响及对策

南水北调工程是长江流域继三峡工程后的又一重大工程，工程建成后对长江河口的环境与生态有何影响以及影响程度如何是众所关注的一个重要问题。南水北调是大规模的跨流域调水，有东，中，西线三种方案，它建成后必将对长江口的自然环境产生影响，这种影响可能涉及径流，泥沙，咸水入侵，岸滩冲淤，航道，水产，渔业和生态环境等诸多方面。根据有关初步设计资料及长江河口的流量和盐度等实测资料，用统计的方法对东线南水北调调水500，700和1000m^3/s后对长江口咸水入侵的影响进行了初步预测。为了减少其不利影响，还提出了采取加快实施北支整治工程，尽快建造新的避咸蓄淡水库，确定调水的控制流量和三峡工程提前蓄水等措施，供南水北调工程决策和设计部门参考。若参采取这些措施，南水北调对咸水入侵造成的负面影响是可以缓解或抵消的。     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。