梁子湖水环境时空变异分析

梁子湖是湖北省第二大淡水湖,了解梁子湖水质的时间变异性和空间变异性,对梁子湖区及周边城市建设具有重要意义。以春、夏、秋、冬4次采样得到的样本数据为研究对象,利用地统计分析方法,分析了总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮($NH_{4}^{+}$-N)和高锰酸盐指数(COD_Mn)4个水质因子的时空特性。结果发现:水体中TN浓度的年变化特征为冬季高于春季,北部较高;TP浓度季节变化较小,从东到西呈片状降低;$NH_{4}^{+}$-N浓度夏季低于冬季,冬季个别区域高于秋季,总体趋势是东高西低;COD_Mn在冬春两季较低,而夏秋季节较高,主要集中在西梁子湖和东梁子湖中部。在时间上,梁子湖冬春季水质优于夏秋季;在空间上,梁子湖区中心水质较好,东梁子湖和入湖口附近水质较差。     

1965—2013年渭河流域降水时空变化分析

利用1965—2013年渭河流域及其周边22个气象站点的降水数据,采用线性回归、经验正交函数(EOF)分解和Mann-Kendall突变性检验等方法,分析了渭河流域近50 a降水的时空分布特征。结果表明:1)从时间变化来看,在0.05显著性水平上,除春季降水呈现明显减小趋势外(-6.23 mm/10 a),其他季节和全年降水量的变化均不明显。同时,突变分析表明春季降水存在明显的突变,1991年为其突变点,其他季节和年降水均不存在显著的突变。2)渭河流域降水空间分布不均,总体呈现由东南向西北减小的趋势,从变化趋势空间分布来看,上游的减少趋势大于中游地区。3)EOF分解结果表明,渭河流域全年和四季降水的空间分布存在总体一致型和东南—西北区域反位相型的分布类型。     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

基于EOF分解和KZ滤波的2019～2021年中国臭氧时空变化及驱动因素分析

基于我国337个地级行政区2019～2021年的3～8月O₃逐时浓度数据及同期气象数据,使用经验正交函数(EOF)分解,分析了我国O₃浓度的主要空间分布模态变化趋势及其主要气象驱动因素.选取31个省会城市,利用KZ滤波将O₃及气象因子的时间序列分解为短期分量、季节分量和长期分量,结合逐步回归模型,建立O₃与气象要素之间的关系,进而重构“气象调整”后O₃浓度的长期分量时间序列.结果表明,在我国O₃浓度变率的总体空间特征基本稳定的背景下,O₃浓度的第一模态整体呈趋同性变化,即O₃浓度变率的高值区域波动性减弱,低值区域波动性增强.气象调整前后不同城市O₃浓度的变化趋势存在一定差异,大部分城市O₃浓度经调整后的长期分量较调整前更“平缓”.其中,气象因素对石家庄、济南和广州等城市O₃浓度长期变化的影响较大,而前体物排放变化对福州、海口、长沙、太原、哈尔滨和乌...     

三峡库区降水化学组成及时空变化特征

对2000-2009年三峡库区巴南、涪陵和万州3个观测点降水的pH、电导率及其主要化学成分的时空变化进行了分析研究.结果表明,巴南、涪陵、万州降水pH平均值分别为5.76、6.03和5.52,平均电导率分别为117.3、72.3和63.1 μS·cm-1,降水酸化趋势在逐渐增强,污染程度高于北京、成都、深圳、湖南等地.降水中SO42-占阴离子总量的77％,NH4+和Ca2为主要的阳离子.巴南、涪陵、万州3个监测点的[NO3-]/[SO42-]比值较低,分别为0.125、0.164和0.169,表明降水酸化类型为硫酸型.由于排放与气象条件(包括降雨量等)的季节性变化,各离子组分呈现明显的时空变化特征,总体表现为冬春季降水中离子浓度高于夏秋季,污染程度为巴南＞涪陵＞万州.     

基于ENSO发展过程的中国夏季降水时空变化特征

利用1961—2019年中国地面降水月值格点数据,结合趋势分析、合成分析及T检验等气候诊断方法,对中国夏季降水时空变化特征进行分析,进而探讨不同类型ENSO事件对应夏季降水规律。结果表明：20世纪60—90年代末,长江、淮河夏季降水波动增加,海河降水持续下降,符合“南涝北旱”空间特征;21世纪后,除淮河夏季降水下降之外,其他流域降水均呈增加趋势;对于不同ENSO发展类型而言,以厄尔尼诺为主导的事件,副高脊线西伸增强,中国夏季多雨区集中在江淮地区,由南向北呈现“中间涝,南北旱”的空间格局;以拉尼娜为主导的事件中,副高脊线东移、控制面积缩小,中国夏季降水在胡焕庸线两侧、华南降水明显偏少;对于两种转换型事件而言,当前冬发生厄尔尼诺、夏季转为拉尼娜时,副高西伸且面积扩大,中国夏季降水偏多;反之,副高东移且面积缩小,中国夏季降水整体偏少。     

哀牢山山区降水时空分布的影响因素及插值方法比较

为了研究哀牢山山区降水的影响主要因素并探索适于山区降水的空间插值方法,本文利用研究区内30个地面测站10年(2005~2014)的降雨实测数据,根据降雨的时间分布特征,将研究时段划分为年季、干季和湿季,并对影响降水的因素进行空间自相关分析,确定并组合得到影响降水的主要因子,使用留一法交叉检验插值精度,通过分析验证,寻求最优的降雨插值方法。研究结果表明,1)影响降水的主要因子为高程、纬度、坡度、坡向和主风向效应指数(PWEI);2)影响年季降水变化的主要因子为高程、纬度、坡度和坡向;影响湿季降水的主要因子为高程、纬度、坡度和PWEI;影响干季降水的主要因子为高程、坡度、纬度和坡向;3)插值过程中结合环境特征引入影响降水的因子,很大程度上提高了插值结果的精确性。由此可见,降雨插值精度不仅和插值方法本身的结构有关,更重要的是在降水特征的基础上合理筛选及引入主要环境影响因子。     

长江上游重庆段近20 a降水时空变化特征

全球气候变暖背景下,中国的降水分布日趋复杂,气象灾害造成的损失巨大。为满足防灾减灾与水资源管理的数据支撑需求,基于长江上游重庆段近20 a降水数据,利用线性回归、M-K非参数检验等方法,探究降水的时间变化趋势与空间分异特征。结果表明：近20 a重庆市年降水量在875.6—1348.2 mm。时间上,春、秋两季呈明显增多的趋势,其中3月最显著。降水在14 a时间尺度的周期过程线中波动最强,是第一主周期。空间分布上,呈西低东高的特点,在渝西和长江河谷地区降水相对偏少,主要受重庆地形的影响;渝西和渝东北地区秋季降水显著增多。研究结果可为长江流域旱涝灾害防治、水资源开发利用及经济社会可持续发展提供数据支撑,同时可为植被修复与生态廊道保障提供参考。     

石羊河流域降水化学特征时空变化及来源浅析

运用相关分析、因子分析、富集因子和HYSPLIT模型对石羊河流域从2013年7月到2014年7月连续收集降水样品的主要离子浓度特征及来源进行了探讨分析,结果表明,Ca~(2+)和Na~+是主要的阳离子,SO_4~(2-)和NO_3~-是主要的阴离子,石羊河流域的主要降水类型为SO_4~(2-)-NO_3~--Ca~(2+);石羊河流域的总离子浓度的季节大小变化顺序为冬季春季秋季夏季,石羊河流域的降水水化学主要受地壳源和人为源的影响;石羊河流域的降水类型分为季风降水、西风降水和混合降水,而混合降水是石羊河流域的主要降水类型,其次为西风降水,最后为季风降水。     

北京地区近300年降水变化的小波分析

利用北京地区1724-2009年降水资料,首先做了趋势分析和突变检验,之后采用Morlet小波函数,对该地区近300 a来降水的年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了该区降水变化的多时间尺度的周期性变化规律,并根据主周期对未来降水变化进行了预测。结果表明,北京地区年降水量有缓慢增大的趋势,但并不显著。1744、1809、1894和1996年为该系列降雨量减少突变点,1777、1870和1948年为降雨量增多突变点。同时北京地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;年降水存在85~95 a左右时间尺度的周期特征;其次,35~40 a和20~25 a左右时间尺度的周期特征也较明显。降水量在不同时间尺度下偏多、偏少交替变化也各不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有21 a、35 a和85 a左右的主周期,其中85 a周期为第一主周期;根据年降水的主周期推测,北京地区整个时间序列上的年降水量呈现出偏少-偏多-偏少-偏多-偏少-偏多-偏少的循环交替特征,根据其周期特征,可以推测2009年到2030年左右将一直处于少降水期。     

我国西南地区1960～2000年降水资源变化的时空特征

利用我国西南地区96个测站近40a的月降水量资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析等方法对西南地区年降水资源变化的时空特征进行了分析。结果表明:近40a西南地区的西部高原地区降水资源呈增加趋势,而东部除重庆地区外,大部分地区降水资源减少。西南地区年降水资源空间特征复杂,存在南北和东西相反变化的差异,空间异常可分为8个异常区,即滇南区、川西高原区、滇黔交界区、四川盆地东部、四川盆地西部、滇西区、黔渝交界区和凉山区。西部高原地区年降水量都经历了多雨-少雨-多雨的过程,20世纪90年代降水量呈增加的趋势,四川盆地东部经历了少雨-多雨-少雨的过程,四川盆地西部和整个西南地区东南部的降水量整体都呈下降趋势。川西高原区、滇南区和滇黔交界区在整个时段存在显著的准14a周期,其他异常区的显著周期及其年代变化有较大差异。     

近50年来浙江省降雨特性变化分析

基于浙江地区17个气象站的日降水资料,利用统计学方法,分析了近50年来浙江省在汛期、枯季和全年的降雨变化特性。研究结果表明,浙江省东北部的汛期降雨量主要呈现增加趋势,而西南部主要为减少趋势,汛期降雨频率主要表现出不显著的减少趋势,而汛期降雨强度和汛期降雨量在变化趋势上相似;枯季降雨量有较为显著的增强趋势,而枯季降雨频率在浙江东部地区为减少趋势,浙江西、北部、浙江南部有增加趋势;年降雨量在浙江西、北部为增加趋势,且存在明显的11、21年两种不同时间尺度的周期;而浙江南部降雨量在1980年后开始呈现为减少趋势,存在20、8年的明显变化周期;浙江东部年降雨量在1986年前主要为增加趋势,而后为减少趋势,同时也存在11、8、21年3个不同时间尺度的变化周期。     

河南省畜禽养殖污染调查及时空特征分析研究

根据2003年-2012年河南省统计年鉴相关数据和各种估算参数,对河南省2003年-2012年18个地级市五个畜种——生猪、肉牛、奶牛、蛋鸡、肉鸡的污染物排放总量及其污染物排放负荷进行调查分析,以期为河南省畜禽养殖污染的综合治理工作提供科学依据。研究结果表明:河南省2003年-2012年间污染物排放整体呈现平稳状态,2007年波动较大;五个主要畜种中,肉牛的污染物排放平均负荷最大为48.15%,其次为生猪39.70%,肉鸡8.67%,奶牛2.65%,蛋鸡0.83%;不同地区中以南阳市污染物排放量最大,其次是驻马店市,周口市,商丘市,信阳市,五市的COD、总氮、总磷排放量分别占到了全省相应污染物排放总量的54.49%,52.36%和48.51%。     

陕北无定河流域土壤侵蚀时空演变

为了深入认识陕北无定河流域土壤侵蚀时空演变过程及其与降雨和植被NDVI变化的关系,采用基于RUSLE(修正通用土壤流失方程)的土壤侵蚀评估方法,开展流域土壤侵蚀时空分布及其与降雨、植被NDVI的关系研究.结果表明:① 2000—2014年无定河流域多年均土壤侵蚀模数为457.90 t/(km2·a),呈波动增加过程.流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占流域总面积的88.35%,其他土壤侵蚀等级面积比例随等级升高而减少.研究时段内除微度侵蚀面积比例减少外,其他土壤侵蚀等级面积比例均呈增加过程,并且侵蚀面积年变化速率也由微度侵蚀的0.52%降至剧烈侵蚀的0.01%. ② 无定河流域西北部土壤侵蚀程度最低,西南部其次,东南部最高,与其地貌类型及降水量沿东南—西北方向递减有关,但均反映出流域2000—2014年土壤侵蚀的增加过程.研究时段内流域不同土壤侵蚀等级间面积及比例转移主要由低等级土壤侵蚀类型转为相邻高等级土壤侵蚀类型. ③ 无定河流域土壤侵蚀与降水量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力呈显著正相关(P < 0.01),相关系数分别为0.90、0.95和0.98,而与植被NDVI的关系不显著.研究显示,降雨变化尤其是侵蚀性降雨(≥12 mm/d)增加是陕北无定河流域土壤侵蚀增强的主要原因.      

贵州省水土流失时空变化特征

查明贵州省水土流失的时空变化特征,对指导水土保持和生态环境建设具有重要意义。基于贵州省2000、2010、2015年3期水土流失数据,采用水土流失比率和水土流失综合指数方法,探讨了贵州省水土流失时空变化规律。研究表明:(1)2000～2015年贵州省水土流失得到了明显改善,不同分区水土流失呈现西部重、东部轻、北部重、南部轻的空间格局;(2)黔西分区以轻度、中度、强度侵蚀为主,黔西南、黔北、黔中分区以轻度、中度侵蚀为主,黔南、黔东分区以轻度侵蚀为主,呈现"阶梯状"区域性特征;(3)各分区水土流失总体呈下降趋势,黔东、黔西南、黔西分区仍是水土流失重点关注区域。本研究揭示了贵州省水土流失总体呈好转趋势,水土流失的扩张趋势得到了初步遏制,潜在水土流失风险逐渐降低。     

辽宁省近50年降水量的突变特征及变化趋势分析

首先采用Pettitt方法对辽宁省21个气象站1958年一2008年51年的降水量序列进行突变分析,结果显示54476和54486两测站的年降水量序列分别在1996年和1998年存在显著的突变且通过了显著性水平检验,其它测站的降水量序列均未检测出显著的突变年份。根据累积距平曲线分析辽宁省51年的年均降水量在时间尺度上大致分为三个阶段：1958年一1975年为降水量增加阶段,1975年一1996年为降水量稳定阶段,1996年一2008为降水量减少阶段。最后应用Morlet小波分析对辽宁省年均降水量进行周期分析,结果表明降水在大尺度时间上存在约24年的周期震荡,在小尺度时间上存在约9年的周期震荡。     

江苏省酸性降水的时空分布特征

为进一步掌握江苏省酸性降水的时空分布特点,文章应用经验正交函数法(EOF)对江苏省2008-2011年24个酸雨监测站的数据进行分解,分别得出月降水pH值、月大气降水电导率、月酸雨量场的特征向量分布和时间系数序列。结果表明,应用EOF方法可以很好地揭示酸性降水场的空间分布特征,江苏省降水pH值的第一典型分布场以东部沿海高于西部地区为主,月降水pH值逐年呈波动上升趋势;大气电导率的第一典型分布场呈同位相变化,西部高于中东部地区,季节变化特征明显;酸雨量的第一典型分布场为淮河以南高于淮北地区,具有夏春季高、秋冬季节低的季节变化特点。     

山东省O3时空分布及影响因素分析

为认识山东省环境空气中O3的污染现状,基于2015～2019年国省控环境空气自动监测站的O3监测数据、2019～2020年4～9月气象代表站的气象数据及邻近环境空气站的O3监测数据,探究了山东省O3时空分布特征及与气象因素的关系.结果表明,山东省O3污染日益突出,年均ρ(O3-8h)(90百分位)和ρ(Ox)(O3 与NO2之和)升高速率分别为7.6μg·(m3·a)-1和7.0μg·(m3·a)-1,年均ρ(PM2.5)、ρ(CO)(95百分位数)和ρ(NO2)均逐步下降,下降速率均小于ρ(O3)上升速率.03污染呈现夏季高冬季低的"M型"或"倒V型"月变化特征,在6月或9月达到峰值,且污染月呈提前出现趋势.山东省年均ρ(O3-8h)(90百分位)呈现"内陆高,沿海低"的特点,并有区域均匀性发展趋势.相关性分析表明,山东省ρ(O3-8h)总体与日最高温度呈正相关,与相对湿度、气压和风速呈负相关,其中日 最高温度和相对湿度是O3-8h主控气象因子,气象因素对不同城市O3-8h超标率的影响具有显著差异.