天山开都河流域积雪、径流变化及影响因子分析

本文分析了开都河流域源流区积雪变化与气象要素及径流的变化趋势,讨论了气象-积雪-径流三者之间的关系。结果表明：开都河流域2000—2016年间积雪覆盖率呈微弱上升趋势（0.1%/10a）,其中,最大积雪覆盖率增加速率约为0.33%/a,而最小积雪覆盖率则呈减小趋势（-0.017%/a）;在年内表现为春、夏季节积雪面积减少,而秋、冬两季增加;在过去的45年间（1972—2016年）,融雪期在春季提前了约10.35天,而秋季延迟了约7.56天;温度对春季积雪变化影响较大,而降水则对冬季积雪变化影响较大。河川径流与径流峰值均呈增加趋势,年径流增幅约2.26亿m³/10a,其中夏季径流对气温（ε =1.41）和降水（ε =0.5）变化敏感,而春季对积雪面积的变化响应敏感（ε =0.59）。开都河流域山区温度升高和降水增加对径流的影响明显。     

近10 年黑河流域上游积雪时空分布特征及变化趋势

基于黑河流域上游1960年-2011年降水、气温数据及2000年-2011年MODIS（Moderate-resolution ImagingSpectroradiometer）积雪产品,采用Mann-Kendall非参数检验和累积距平曲线,研究了降水、气温序列的变化趋势和突变点,分析了黑河流域上游积雪面积的年内分布过程和年际变化趋势,探讨了近10a来降水、气温变化对积雪覆盖面积的影响。结果表明：①黑河流域上游年平均气温呈显著的上升趋势,年降水量也呈微弱增加趋势;②黑河流域上游积雪面积年内分布呈双峰型,峰值分别出现在秋季和春季,夏季积雪面积最小;③2000年-2011年积雪面积呈微弱上升趋势,但各季变化不同。春、秋季积雪面积呈上升趋势,夏季为减少趋势,冬季没有明显的变化;④积雪频率有3个高值区,分布在黑河流域上游西岔札马什克水文站周围及以上区域。积雪频率与流域内高程存在显著的相关性;⑤各个季节积雪面积与气温呈负相关的关系;除秋季外,与降水呈正相关的关系。也即较大的降水在较低的气温条件下,有利于积雪的增加,温度的升高则使积雪面积减少。     

2001-2013年开都河流域上游积雪时空分布特征及其对气象因子的响应

积雪融水是干旱区水资源的重要来源之一,深入地了解积雪面积变化的规律和趋势,有助于准确预测、合理规划干旱区水资源。本研究以新疆开都河流域上游为研究区,利用MOD10A2积雪数据对研究区积雪进行了分带提取,通过线性回归分析和Mann-Kendall秩次相关法对2001-2013年不同季节不同分带积雪日数、积雪面积变化进行了趋势分析和显著性检验。结合降水、气温等气象因素,分析了积雪面积对气象因素变化的响应程度。结果表明：①研究区整体积雪日数平均变化趋势并不明显,B带（海拔2000~2900m）以增加趋势为主,A带（海拔1098~2000m）、C带（海拔2900~3800m）及D带（海拔3800~4794m）以减少趋势为主;②D带积雪面积变化呈双峰曲线,其他各分带及整个区域积雪面积变化以单峰为主,最大值出现在冬季,最小值则出现在夏季;③B带秋季积雪面积显著增加（P<0.01）,其他分带积雪面积有减小趋势但并不显著,积雪分布有向B带集中的趋势;④研究区气温、降水分别在春、冬季节与积雪面积相关性显著（P<0.01）,对应的变化速率亦明显高于其他季节,这可能导致未来春季径流及春季洪水频率增加。     

开都河流域径流对气候变化的响应

开都河属塔里木河的源流之一,随着塔里木河流域近期综合治理的深入进行,开都河径流变化对气候的响应关系已逐渐成为国内外科学家关注的热点问题之一.鉴于此目的,该文采用经典的Mann-Kendall和Mann-Whitney检验方法,利用该流域巴音布鲁克气象站和大山口水文站1958～2002年的实测资料,分析对比了气温、降雨和径流序列变化特征.结果表明:除春季外,其他季节的年径流基本表现为1958～1973年偏丰、1974年～1986年偏枯和1987年～2000年偏丰,并在1987年～2000年间表现为显著上升的趋势;年平均气温经历了高-低-高三阶段,其中夏季气温总体呈上升趋势;降雨的空间差异性明显,上游年降雨量1973后跳变减少,其中夏季降雨量于1977年～1988年间为多年最小值;中游夏季降雨量1987年后跳变增加.以径流自身的特征变化为时段划分基础,对比了径流、降雨和气温变化过程,研究表明:夏季年际降雨与气温变化是引起夏、秋、冬季径流变化的根本原因;其中年降雨变化对径流变化起主导作用,夏季气温变化导致的冰川融水变化对径流具有一定调节作用,70年代～80年代冰川融水减少使径流减少幅度大于降水减少幅度,而90年代冰川融水增加使径流增加幅度大于降水增加幅度.     

近50年西藏色林错流域气温和降水的变化趋势

利用西藏色林错流域气象观测站1961～2008年逐月平均气温、降水量等资料,分析了近50牟流域气温、降水的年际和年代际变化特征和异常年份,结果表明：近50年流域年平均气温以0．40℃／10a的速率显著升高,冬季增温最突出。平均最高气温除夏季变化趋势不大外,其它各季以0．21～0．35℃／10a的速度显著升高;年平均最低气温以0．56℃／10a的速度显著升高,明显高于最高气温的井幅。流域年降水量以20．4mm／10a的速率呈显著的增加趋势,四季降水量表现为增加趋势,为0．8～10．4mm／10a,以夏季增幅最大。20世纪60年代至90年代,除夏季外,其它3季和年平均气温都表现为逐年代增加趋势。年、季平均最高气温的年代际变化特征不明显。60年代流域降水表现为偏少的年代际变化特征;70年代夏季降水偏多,其它季节偏少;80年代夏、秋两季降水正常,冬、春季偏多;90年代,夏季偏少,秋、冬季偏多;进入21世纪前8年,秋季降水偏少,其它三季降水偏多,年降水量增幅明显。     

黑河上游地区基流分割及其变化特征分析

基流是枯水期河川径流的主要来源,是一种比较稳定的径流组成部分,对于干旱内流河流域水文模拟和水资源开发利用至关重要。本文基于1979年-2008年莺落峡水文站的实测流量资料,采用数字滤波法中的单参数数字滤波法和递归数字滤波法对内陆河流域黑河上游的流量过程进行了基流分割研究。探讨了黑河上游年基流量和基流指数BFI的年内与年际变化特征,以及不同水平年基流指数BFI变化规律。研究表明,黑河上游基流量年内变化为先增后减,峰值出现在8月份,基流指数则是先减后增,6月份最小。受气温升高和融雪径流影响,黑河上游基流量年际变化呈增加趋势,而基流指数呈减少趋势。在不同水平年,枯水年份的平均基流指数BFI为O．577,平水年为0．551,丰水年为0．521。     

雅鲁河流域降水、径流与洪水特征分析

采用雅鲁河流域巴林水文站和碾子山水文站12a历时水文资料,对雅鲁河流域降水、洪水、径流等水文特征的变化规律进行了分析,结果表明,雅鲁河流域降水量年际变化大,最大年降水量为最小年降水量的2.2倍;流域年内分配极不均匀,其特点是汛期降水量大而集中,冬季降水稀少;流域的洪水具有峰高、量大、涨势迅猛的特点;雅鲁河流域为降雨补给型河流,流域径流量受降水量年内及年际变化的影响,径流具有年内集中、年际变化悬殊的特点。     

开都河源流区径流的非线性变化特征及其对气候波动的响应

非线性是现代水文学研究的重要前沿问题之一,对揭示水文系统变化规律及其复杂性具有重要意义。基于开都河源流区气象和水文站1960-2012年实测数据,采用集合经验模态分解方法,对研究期内开都河年径流时间序列进行多尺度分析,并探讨其在不同时间尺度上的非线性变化特征及其对气候因子的多尺度响应。研究结果表明:(1)近50年来,开都河年径流整体上呈现出显著的非线性增加趋势,且其变化在年际尺度上表现出准2~3a和准4~5a的周期性波动,在年代际尺度上表现出准10~11a和准26~27a的周期性变化;(2)各周期分量的方差贡献率表明,年际振荡在径流长期变化中占据主导地位,年代际尺度在径流变化过程中也起着重要作用;(3)重构的径流年际变化能够较为详细地描述原始径流序列在整个研究时段的波动状况,二者在变化趋势上基本是一致的;重构的径流年代际变化则有效揭示了开都河径流量在1995年出现了由负距平到正距平的转折;(4)在重构的年际尺度和年代际尺度上,降水与径流的相关性都强于气温、潜在蒸发与径流的相关性,说明降水是影响开都河径流变化的决定性因素;而在年代际尺度上降水、气温和潜在蒸发的相关性都要明显强于年际尺度,表明年代际尺度是评价该区径流对气候波动响应过程的较佳尺度。     

天山南北坡气象因子对出山口径流影响通径分析—以开都河和玛纳斯河流域为例

基于开都河和玛纳斯河流域1950年代末以来的气象和水文资料,本文应用趋势分析、相关分析和通径分析等方法对比分析了近50年积温（〉0℃）、降水量和径流深在年和季节尺度上的变化趋势以及日积温和降水对出山口日径流深的直接和间接影响。分析表明近50年玛纳斯河流域仅年积温和秋季积温显著增加,而开都河流域除冬季外其他季节积温和年积温均呈现显著增加趋势。除开都河流域冬季降水量有显著的增加趋势外,两流域年降水量和其他季节降水量变化均不显著。两流域出山口年径流深增加趋势显著。相关分析和通径分析显示两流域日积温和日降水对出山口年、春季、夏季和秋季日径流深均有极显著直接影响。两流域日积温对年、春季和秋季日径流深的直接影响大于日降水。积温和降水是出山口径流产生的重要驱动因子,但积温的驱动能力要大于降水的驱动能力。     

2000—2019年青藏高原积雪时空变化

积雪是冰冻圈最重要的组成部分,影响着大气环流和区域水量平衡,对气候变化十分敏感。本文基于2000—2019年MODIS/Terra积雪产品数据,探讨了青藏高原近20年积雪的年内、年际和季节性时空特征及其变化趋势。结果表明：①2000—2019年青藏高原积雪以短期积雪为主,积雪期在1个月及以下时间段内的积雪空间分布范围最广,占积雪总面积的72.91%;积雪期越长,多年平均积雪率（SCR）越高,SCR呈高原四周山脉高,而羌塘高原、江河源区、柴达木-黄湟高中盆地等地低的特点。②2000—2019年积雪面积呈反复的先波动增加再波动减少,距平变化率在-15.97%~11.52%之间。横断山区、帕米尔高原以及羌塘高原大部分地区的SCR呈明显减少趋势;高原四周极大/大起伏高山/极高山区、江河源丘状高山原和江河上游中/大起伏高山区的SCR呈显著增加趋势。③年内积雪面积呈双峰型周期变化趋势,3月和11月达到峰值,8月达到谷值,与该区域多年平均气温、降水等气候因子的年内周期性变化相反。青藏高原冬季积雪分布最广,秋季和春季积雪范围次之,夏季积雪范围最小;2000—2019年,青藏高原东部和南部冬季积雪显著增加、秋季和春季积雪显著减少,青藏高原整体夏季积雪显著减少。④近20年,青藏高原积雪与气温、降水的相关程度均较强,积雪覆盖范围与气温呈负相关关系,与降水呈正相关关系。研究结果有助于掌握青藏高原冰雪融水变化情况,对区域水量平衡和气候变化有重要指示作用。     

基于改进SVM的新疆北部地区积雪面积反演研究——以天山山区中段为例

积雪面积是融雪径流模型中变量数据输入之一,准确的获取雪盖范围是进行流域尺度融雪水文过程研究的关键,在水资源管理及洪水预报中具有重要意义.本文以天山山区中段为例,利用MODIS数据,提出了结合混合光谱分解的积雪分量及灰度共生矩阵提取的纹理特征的SVM分类方法,对研究区积雪面积信息提取进行了研究.结果表明:通过利用混合光谱分解的积雪分量作为SVM的特征输入,总体分类精度比传统SVM分类结果有了一些提高.同时考虑结合基于灰度共生矩阵提取的纹理特征用于分类中,总体精度比传统SVM方法提高了1.081％,制图精度达到了99.01％.本文提出的分类方法能够适应特征组合之间的非线性关系,从而能提供更多的区域地物空间分布信息,能够调整无样本地表类型地区的积雪面积反演,对今后的融雪水文过程研究有重要意义.     

基于数字相机拍摄影像的山区积雪消融动态观测研究—以天山积雪站为例

在山区,基于卫星影像的积雪监测很难获得高时间和高空间分辨率的数据。而山区复杂地形也降低了传统外推方法对积雪深度外推的精度。本研究在2011年于中国科学院天山积雪与雪崩研究站,利用数字相机对阳坡积雪面积进行监测。并在30mDEM的基础上校正影像得到融雪期研究区域积雪的时空变化。同时,利用山坡预设的雪尺监测阳坡积雪深度,使用分类回归树算法外推得到研究区内的积雪深度。在此基础上,评估不同温度变量驱动下SRM模型的融雪模块精度。研究表明,在山区使用数字相机拍摄研究积雪的时空变化是可行的。相对于卫星影像,在时间和空间分辨率显著提高。但仍然存在一些不足。分类回归树外推得到的研究区域内的积雪深度精度较高,以日最高气温和日小时积温驱动下SRM可以基本识别在日平均气温低于0℃下的融雪过程。     

黑龙江省1967年至2007年极端气温与降水综合强度的时空特征分析

利用黑龙江省73个气象站1967年-2007年的逐日气温和降水量资料, 基于极端气候事件综合强度模型方法, 分析了黑龙江省极端气温与降水事件的时空变化特征。研究表明:①极端高温事件综合强度在年代际变化上夏与秋季总体呈增强趋势, 20世纪90年代后增强更为显著。极端低温事件综合强度在年代际变化上春与冬季总体呈明显减弱趋势, 其中冬季减弱趋势较显著;②极端降水事件综合强度在年代际变化上春秋两季呈减弱趋势, 夏冬两季呈增强趋势, 其中秋季减弱较显著, 冬季增强较显著;③极端高温事件综合强度夏秋两季影响较重区域为松嫩平原西部和三江平原地区;极端低温事件综合强度春冬两季影响较重区域为三江平原地区、牡丹江地区北部和哈尔滨地区西北部;④极端降水事件综合强度春秋两季从西到东递增, 夏季中部地区较强, 冬季中部与东部地区较强;四季综合强度影响较重区域为大兴安岭最北端的漠河县、小兴安岭地区、三江平原东部边缘局部区域和牡丹江半山区。     

中国华东及其周边地区NDVI对气温和降水的季节响应

地表植被与大气的相互作用过程是地球科学领域的研究重点和热点。本文基于SPOTVGT-NDVI数据和气象站点的气温和降水资料,采用时滞相关分析法,研究了1998年-2011年我国华东及其周边地区四季NDVI对气温和降水的时空响应特征。结果表明,在整个研究区,气温对NDVI的影响大于降水,NDVI与气温在夏季和秋季相关性较高,与降水在秋季和春季相关性较高,冬季NDVI与气温和降水相关性都最低。NDVI对气温响应的滞后期在春季和秋季较短,对降水响应的滞后期在冬季较短,夏季NDVI对气温和降水响应的滞后期都较长。在冬季、春季和秋季,NDVI对气温和降水最大相关系数的空间分布在研究区的南北部差异不明显,在夏季则具有较明显的南北差异。NDVI对气温变化响应的滞后期在春季、夏季和秋季具有较明显的南北差异,对降水变化响应的滞后期除在夏季具有一定的南北差异外,在其他季节空间分布规律性不显著。     

气候变化与波动对龙羊峡流量的影响及未来趋势的预估

本文从气候变化与波动的角度出发,分析了位于黄河上游的龙羊峡水库流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对水库流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来不同排放情景下龙羊峡水库流量进行了预估。结果表明:未来两个时期(2010s、2020s)龙羊峡平均流量均较基准期(1988年-2008年)增加,但在不同气候变化情景下,流量变化有明显的差异,其中A2情景下平均流量分别增加6.3%(2010s)和6.1%(2020s),B2情景下增加20.0%(2010s)和10.7%(2020s),据此,未来气候变化对龙羊峡灌区的可能影响将利大于弊,但仍具有较大不确定性。