四种再分析资料与长江中下游地区降水观测资料的对比研究

为了获得对中国区域降水刻画能力较好的再分析资料,以长江中下游地区为例,将PREC/L、CMAP、GPCP及NCEP2四种再分析降水资料与台站降水观测资料进行了多年和逐年平均的年、季、月降水量距平的时空相关分析和方差分析,比较了再分析资料对该区降水刻画能力的差异。首先对该区域的观测资料、CMAP、GPCP及NCEP2资料进行插值,使所有资料具有相同的空间分辨率,在此基础上比较再分析资料与观测资料年、季、月平均的降水变化特征。结果表明,四种再分析资料与观测资料的距平相关系数（均方根误差）由大到小（由小到大）的变化次序为：PREC/L→CMAP→GPCP→NCEP2,四种再分析资料均能较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征,尤以PREC/L资料对该区域降水变化的时空演变规律描述得最好。最后,利用PREC/L资料与观测资料对该区域降水的时空特征进行了相关分析、EOF分析和功率谱分析,结果显示夏季平均降水量具有23和31年的显著周期,EOF分析的前两个模态的时间变化分别具有23和28年的显著周期,这些显著周期都通过了95％的红噪声检验.     

不同再分析降水数据在洞庭湖流域的精度评估

收集了4种不同数据来源的再分析降水数据:欧洲中期天气预报中心大气再分析数据(ERA-intreim)、英国East Anglia大学气候研究中心数据(CRU TS3.21)、全球降水气候学项目数据(GPCP V2.2)、TRMM多卫星降水产品——TRMM 3B43(V7)和中国气象科学数据共享服务网提供的降水实测数据(CMD),用均值、偏差和偏差百分比及标准差等统计指标对再分析降水数据在洞庭湖流域的模拟精度进行评估。结果表明:(1)4种再分析数据年、季节降水量的年际变化与CMD总体相似,其中秋冬季节与CMD的一致性好于春夏季节。(2)ERA-interim数据对年均降水量的高估比例为20%以上,对季节平均降水量的高估比例为10.13%～33.65%,年、季降水量偏差百分比变化的年际变化较大;标准差的年内变化范围为12.40%～70.13%,数据集的离散程度最大。GPCP和CRU两种数据的年季降水量偏差在 -6.19%～5.71%之间变化,均值与CMD数据最为接近;CRU数据年季降水量偏差百分比的年际变化和标准差的年内变化均较GPCP的大。TRMM数据对年季降水量的高估比例为 3.67%～ 6.52%,降水量偏差百分比的年际变化稳定;标准差的年内变化范围为4.58%～14.03%,数据集的离散程度最小。(3) ERA-interim、CRU、GPCP和TRMM数据年降水量的偏差范围分别为 1 000.21～-649.51、 333.89～-643.82、292.55～-686.85、256.20～-561.27 mm。再分析降水数据对降水的低估区域均出现在以南岳站为中心的衡阳盆地,而高估区域分布则有明显差异:ERA-interim的高估极值出现在地势较高的西部,CRU和GPCP的高估极值出现在南部山地,TRMM无明显高估区域。ERA-interim数据离散程度的空间分异明显,CRU和GPCP居中,TRMM分异较不明显。所有再分析数据在西部和南部山地区域的离散程度最大。     

近52a长江中下游地区极端降水的时空变化特征

长江中下游地区是我国主要农业区,同时也是降水异常,洪涝灾害频繁发生的地区之一,对长江中下游地区极端降水变化的研究,可以为该区农业生产及防洪减灾提供参考依据。利用1961~2012年间的长江中下游地区84个站点的逐日降水观测资料,基于年最大日降水(AM)序列与超门限峰值降水(POT)序列,通过滑动平均、Mann-Kendall检验法、线性倾向估计等方法,分析了该地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)长江中下游地区近52a来极端降水量呈现为较明显的增加趋势,且极端降水量速率为9.3mm/10a,存在较为明显的年代际波动变化特征,1990年以后进入极端降水量偏多的时期;(2)AM与POT序列多年平均值大值主要分布在江西省大部、湖北东南部以及安徽南部;AM与POT序列多年标准差大值主要分布江西东南部与北部,湖北东南部以及湖南西北部;AM序列多年平均值与标准差均高于POT序列,AM序列年际间振幅要明显强于POT序列,极端降水年际变化幅度大于年内变化;(3)长江中下游沿岸地区年最大日降水量主要表现为增加趋势,长江以北的西部地区则主要表现为减少趋势;长江沿岸地区以及中东部地区的极端降水量主要表现为增加趋势,西部地区则主要表现为减少趋势。     

近50年湖北省降水变化特征分析

在气候变化背景下,区域降水变化波动较大。湖北地处亚热带,位于典型的季风区内,旱涝灾害比较突出,特别是水患,历来是威胁湖北的一大灾害,因此对降水时空变化进行分析研究,有很现实的意义。利用1961年以来全省65站逐日降水观测资料为基础,根据气候特征和行政区划将湖北省进行区域划分,利用多种统计分析方法,以揭示在全球气候变暖背景下湖北省各区域的降水变化事实。结果表明：湖北省平均年降水量鄂西北最少,鄂东南最多,秋季降水量的减少和冬季降水量的增加最为显著;极端降水事件的变化中,鄂西北发生站次最多,江汉平原其次,鄂西南和鄂东南最少。该结论为湖北各区域的旱涝变化趋势预估、为水资源管理和防汛抗旱工作提供科学的参考     

经验正交函数方法和TRMM数据对长江流域降水模式与极端水文过程的研究

气候变化加剧了极端天气和水文事件的发生,降水是区域干旱与洪水事件最直接驱动因素。以TRMM/PR月累积降水反演遥感数据为基础,利用经验正交函数EOF（Empirical Orthogonal Function）方法对长江流域降水时空变化模式进行提取,并对比分析了主要模式振幅强弱与极端水文事件的对应关系。结果表明在流域尺度上EOF方法及TRMM/PR数据可以较好地识别降水主要模式,通过时空尺度变换成功揭示主要降水模式强弱与流域极端水文事件的对应关系。鉴于日益丰富的巨量水文气象时空数据,EOF方法在模式提取、水文模拟、极端事件预估及灾害适应性研究等方面具有应用潜力     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下长江中下游地区极端降水的变化特征

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据,通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数,研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下,长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)全球升温1.5℃情景下,年降水量相对于1986~2005年减少5%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%;概率密度曲线表明,年降水量均值下降,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升,极端降水方差增大;年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少,极端降水贡献率则相反。(2)全球升温2.0℃情景下,年降水量下降3%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%;年降水量均值稍有减少且方差稍有上升,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加;年降水量减少区域位于长江主干以北,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。(3)全球升温由1.5℃至2.0℃时,年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%;随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升;极端降水呈增加态势的范围扩大。因此,努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。     

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     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料,结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料,基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征,主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a;中低频变化周期有22 a、36 a;低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明,前4个模态的累积方差贡献率为93.68%,收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致;第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致;第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明,旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD;EOF;旱涝变化;时空特征;鄱阳湖流域     

基于SPEI的云南中部区域干旱时空变化特征分析

利用云南中部地区1961~2010年逐月降水和气温资料,采用降水距平百分率和历史旱情资料验证了标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)在该地区的适用性,并采用Mann-kendall突变检验、Morlet小波和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等方法,分析了该地区干旱的时空演变特征,结果表明:(1)SPEI与降水距平百分率在时空上具有很好的相关性,验证了SPEI对降水变化的敏感性;(2)SPEI指数与历史旱情资料比较吻合,能够有效地反映云南中部区域的干旱特征;(3)年均SPEI呈波动下降趋势,干季SPEI降低趋势明显。年均SPEI存在着24a的主周期和9a的次周期,并于1977年发生了突变,此后开始降低,在整体上呈现出干旱化的趋势;(4)从SPEI的空间分布特征来看,其在整体上受大尺度气候系统的影响表现出一致的下降趋势,而在区域内部则表现出东南-西北(干热河谷)的反向结构差异。     

四川盆地东部近50年降水与旱涝时间序列分析

利用四川盆地东部地区8个国家基准气象台站1960~2010年逐日降水观测资料,运用线性分析、降水趋势系数等方法,分析了四川盆地东部年降水量以及季节降水量的时间序列变化趋势。在此基础上,通过Z指数法建立旱涝指数模型,结合Mexican Hat小波变换理论研究旱涝灾害在不同时间尺度上的周期振荡和变化规律,并对未来旱涝演变趋势进行判断。结果表明,四川盆地东部地区年降水量有弱减少趋势,各季节降水趋势差异较大,秋季明显减少,而夏、冬季有增加趋势。各季节旱涝灾害变化存在着不同的年际、年代际周期变化特征,不同的时间尺度周期具有不同的交替变化规律。春、秋季节旱涝存在6 a和10 a左右周期振荡,近期6 a周期振荡显著。夏季现处于20 a左右尺度上降水稳定性较差的偏涝期内,易发级别高、灾情重的洪涝灾害。秋季近期仍处于10 a左右尺度周期的干旱期,并将逐步向下一个偏涝期过渡     

三峡工程生态环境影响分析

经过六年多的研究,笔者认为:三峡工程对生态环境的影响有有利影响和不利影响两个方面。对不利影响只要认真对待,采取措施,可以减少到最小程度,所以生态环境问题不是三峡工程决策的制约因素。     

汉江流域资源开发型产业发展刍论

汉江流域地处我国中西部结合与过渡地带，经济地理位置重要，是我国重要的待开发区域之一，也是需以资源市场导向开发先行的区域。其资源开发型产业的发展，宜突出优势资源利用，进行系统综合开发，建立商品生产基地，实施集约规模经营，原料商品生产相对分散以物尽其用和加快山区农村脱贫致富，资源加工工业发展适度集中以构筑起规模经济效益发展格局。     

从世界大河流域开发实践构想长江开发模式

通过分析世界大河流域开发的多种模式，研究可遵循的客观规律和存在问题。借鉴其经验教训，探讨充分有效开发长江流域的模式。提出“突出重点，综合利用，高效运作，协调发展”的战略思想，力争把长江流域建成我国的一级经济轴线和世界规模最大的现代化沿江产业带。     

长江流域发展对长江口水域功能开发的影响

长江口水域是上海市重要水源地,同时兼具工农业取水、通航、纳污、围垦等多种功能,长江口已成为上海市建设世界级城市的重要支撑之一,其水资源的开发、利用和保护已成为人们关注的焦点。重点分析了随着长江流域社会经济的发展,流域水旱灾害、水土流失、污染物排放、大型水利工程建设等因素对长江口水域功能的影响,提出长江口现状过境水资源量为9335×108m3/a,上海市最大可开发利用的资源量约在3680×108m3/a;长江口水域水质基本符合II类标准,但近岸水域的污染不容忽视;长江口咸潮入侵成为长江口水资源利用的最大障碍,每年长江口的氯化物超标天数在45d;长江流域的来沙量有减少的趋势,多年平均输沙量为4.35×108t。最后,就河口水域功能开发提出了相关对策建议。     

长江中游矿产资源跨世纪开发布局

长江中游地区矿产资源丰富，分相布对集中，配套程度较好。主要矿产资源绝大部分可保证跨世纪供需，作者提出利用三峡枢纽工程跨世纪建设，发挥中心枢纽地位和区内外资源及水运优势，依托现有磷矿开发及磷化工和钢铁，盐，磷化工和石油化工基地及建材工业基地，并指出了矿产资源开发的一具体对策。     

试论资源危机的主要原因

世界资源危机已经深重,占世界人口20％以下的富国,通过不等价交换,轻易获取各种资源,消耗掉世界80％以上的资源,乃是世界资源危机的主因。     

三峡水库蓄水对香溪河水环境的影响及对策研究

通过监测论证三峡建库后形成香溪河回水库湾水环境条件改变特征,评价表明水质由轻污染至重污染趋势发展。确定库湾周边的工业、生活污染点源、磷矿面源是构成水污染的主要负荷。指出溶解氧沿河道下游沿程逐渐减小,复氧系数降低,是引起水质恶化,破坏库湾生态平衡的主要因素。磷浓度过高将引起三峡水库局部水域富营养化,预测了总磷浓度沿程变化趋势。针对已发生和潜在的水环境污染问题,提出了加强流域非点源污染的管理、实施总量控制、建立污染源在线监测系统、立项建设污染治理工程、开展河湖水域接触氧化直接净化技术的科研究和实践、制定《三峡库区水污染防治法》地方法规、正确处理资源开发与环境保护协调发展的关系、走可持续发展道路等项防治对策与建议。     

长江源和黄河源的大型底栖动物群落特征研究

本研究于2009年8月和2010年7月对黄河源和长江源的大型底栖动物开展了系统调查。调查期间两区域共鉴定底栖动物66种,隶属于28科57属。其中,环节动物2科5属8种,软体动物2科2属5种,节肢动物23科49属52种,其它动物1科1属1种。长江源大型底栖动物种数、密度、生物量分别为29种、59 ind./m2、00 307 g dry mass/m2;黄河源大型底栖动物种数、密度、生物量分别为48种、369 ind./m2、04 520 g dry mass/m2。长江源动物资源量较低归因于泥沙含量较高和湿地退化。从生态环境的可持续发展角度出发,建设河源区生态屏障尤为重要,这需要实施天然林保护工程,因地制宜开展乔灌草植被建设,防止草地退化和沙化,减缓土壤侵蚀速率,减少河流输沙量,维系河流生态健康。     

关于长江中游沿江产业带建设的构想

长江中游沿江地区具有特殊的战略地位，其产业带建设又面临上海浦东开发和三峡工程建设两大契机。必须扩大对外开放，建设开放型产业带；加快改革步伐，建立社会主义市场经济体系；以资源优化配置，促进长江产业带整体效益的提高；必须协调资源、环境与产业带建设的关系，加强基础产业，调整加工制造业，合理布局生产，实现持续发展。     

论跨界河流生态受益者补偿原则

跨界河流资源及生态环境保护关系到各沿岸国的切身利益。在国际水法中确立跨界河流生态受益者补偿原则,具有非常重要的理论意义和实践价值,有着深刻的法学、经济学、伦理学等的理论渊源和丰富的国际、国内跨区域河流生态环境资源保护的实践经验。沿岸各国在公平分享跨界河流生态利益的同时,负有分摊跨界河流生态保护成本的义务。跨界河流生态受益者补偿原则应当通过一系列具体制度加以落实,包括基础调查制度、效益评估制度、成本分摊制度、受益补偿制度和权利救济制度