雷江群,劉登峰,黃 強(qiáng)
(西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院,陜西省西北旱區(qū)生態(tài)水利工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710048)
渭河流域氣候變化及干濕狀況時(shí)空分布分析
雷江群,劉登峰,黃 強(qiáng)
(西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院,陜西省西北旱區(qū)生態(tài)水利工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710048)
【目的】 揭示渭河流域氣候要素變化規(guī)律,明晰干濕狀況分布及演變規(guī)律,為該流域減災(zāi)防災(zāi)決策提供支持?!痉椒ā?利用渭河流域21個(gè)氣象站1960-2010年共51年的氣象觀測(cè)資料,采用FAO Penman-Monteith公式計(jì)算該流域各氣象站的潛在蒸散量和干燥指數(shù),通過(guò)氣候傾向率、Mann-Kendall法、R/S法、小波分析、滑動(dòng)平均等方法,對(duì)該區(qū)域氣候要素、干燥指數(shù)的變化特征及干濕狀況進(jìn)行分析?!窘Y(jié)果】 (1)渭河流域51年來(lái)的降水量以1.69 mm/年不顯著線性趨勢(shì)減少,潛在蒸散量以0.24 mm/年不顯著線性趨勢(shì)增加,兩者均存在17年和28年左右的變化周期;降水量與潛在蒸散量空間分布差異較明顯,均呈東多西少、南多北少、由東南向西北遞減的格局。(2)干燥指數(shù)以0.005/年不顯著線性趨勢(shì)增加,且增加趨勢(shì)具有正的持續(xù)性;有8年和28年左右的干濕周期;干濕狀況為東濕西干,南濕北干,呈現(xiàn)由東南向西北逐漸變干的格局。(3)預(yù)測(cè)該流域2010年后最濕潤(rùn)年份出現(xiàn)在2024年左右,最干燥年份出現(xiàn)在2019年左右。【結(jié)論】 渭河流域多年來(lái)有降雨減少、潛在蒸散變大、逐漸變干的趨勢(shì),應(yīng)采取應(yīng)對(duì)措施減輕旱澇災(zāi)害及其不利影響。
渭河流域;氣候變化;干燥指數(shù);干濕狀況;時(shí)空分布
IPCC(The Intergovernmental Panel on Climate Change)第三次全球氣候評(píng)估報(bào)告指出,自工業(yè)革命以來(lái),全球平均氣溫升高[1],氣候大幅度變暖,將對(duì)流域的水資源、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響。區(qū)域氣候干濕變化是對(duì)氣候變暖的響應(yīng)[2],對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)影響較大。干濕狀況變化的實(shí)質(zhì)是降水和蒸發(fā)的共同作用。近年來(lái),有關(guān)地表干濕狀況的研究已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一[3]。劉波等[4]分析了近45年來(lái)中國(guó)干濕區(qū)的交替變化特點(diǎn);王鵬祥等[5]利用降水和蒸發(fā)資料構(gòu)造降水蒸發(fā)均一化干濕指數(shù),研究了西北地區(qū)干濕的時(shí)空演變特征;翟祿新等[6]利用標(biāo)準(zhǔn)化降雨指數(shù)(SPI)分析了西北地區(qū)50年的干濕狀況,得出降水量的西增東減趨勢(shì)與干旱頻次的西北部減少、東南部增加相對(duì)應(yīng),全西北地區(qū)干旱頻次有總體下降趨勢(shì);黃小燕等[7]利用干濕指數(shù)分析西北地區(qū)50年的地表干濕變化,結(jié)果表明西北地區(qū)近50年來(lái)有變濕的趨勢(shì),濕潤(rùn)指數(shù)平均每10年增加0.006;馬柱國(guó)等[8]利用地表干燥指數(shù)對(duì)北方干旱區(qū)地表干濕狀況進(jìn)行了分析;蔣沖等[9]對(duì)渭河流域濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)空變化特征以及影響其變化的氣象要素進(jìn)行了分析,得出近52年渭河流域地表濕潤(rùn)指數(shù)整體下降,由南向北干旱程度逐漸增加;蒲金涌[10]利用氣溫、降水、潛在蒸散量及干燥指數(shù),分析了渭河上游氣候變化及干濕狀況對(duì)地表水資源的影響,指出干燥指數(shù)總體呈上升趨勢(shì),其持續(xù)增大比較明顯地影響了上游地表水資源。渭河流域位于西北地區(qū)偏東部,由于該流域占西北地區(qū)面積較少,因此未見有關(guān)其干濕狀況分析的詳細(xì)研究報(bào)道。
渭河流域地處黃土高原半干旱半濕潤(rùn)地區(qū),同時(shí)也是氣候變化的敏感區(qū)和生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū),近半個(gè)世紀(jì)降水、潛在蒸散和干濕狀況均發(fā)生了變化。為了認(rèn)識(shí)渭河流域的氣候要素變化規(guī)律和干濕狀況分布,本研究針對(duì)年降水和年潛在蒸散對(duì)渭河流域氣候變化的響應(yīng)進(jìn)行了分析,并通過(guò)年干燥指數(shù)研究該流域干濕狀況的變化特征及演變規(guī)律,以期為揭示該地區(qū)的氣候變化規(guī)律、采取應(yīng)對(duì)措施減輕旱澇災(zāi)害及其不利影響提供參考依據(jù)。
渭河是黃河最大的支流,發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山,流域涉及甘肅、寧夏、陜西三省,在陜西省潼關(guān)縣注入黃河。流域總面積13.5萬(wàn)km2,干流全長(zhǎng)818 km。流域地形西高東低,北部為黃土高原,南部為秦嶺山區(qū)。渭河流域地處干旱和濕潤(rùn)區(qū)的過(guò)渡地帶,屬大陸性季風(fēng)氣候。年降水量400~600 mm,總體分布南多北少,潛在蒸散量大于降水量。由于近年來(lái)降水量減少、用水量增加,導(dǎo)致該區(qū)域水資源緊缺、洪澇和干旱等災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。
本研究所采用的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng),包括降水量、氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度等。選取渭河流域及其周邊區(qū)域21個(gè)氣象站(臨洮、岷縣、華家?guī)X、西吉、固原、天水、平?jīng)?、環(huán)縣、西峰鎮(zhèn)、長(zhǎng)武、林家村、魏家堡、佛坪、吳旗、延安、洛川、銅川、西安、鎮(zhèn)安、商縣、華山)1960-2010年各氣候要素的年平均值作為研究的時(shí)間序列值,根據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO)1998年修正的Penman-Monteith模型計(jì)算各氣象站的潛在蒸散量,形成該流域年潛在蒸散量序列以及能反映該區(qū)域干濕狀況的干燥指數(shù)時(shí)間變化序列。渭河流域各氣象站點(diǎn)的分布如圖1所示。
2.1 潛在蒸散量的計(jì)算
采用世界糧農(nóng)組織(FAO)1998年修正的Penman-Monteith模型計(jì)算潛在蒸散量[11],其公式為:
(1)
式中:ET0為潛在蒸散量,mm;Rn為太陽(yáng)凈輻射,MJ/m2;G為土壤熱通量,MJ/m2;γ為干濕表常數(shù),kPa/℃;T為2 m高處日平均氣溫,℃;u為2 m高處風(fēng)速,m/s;es為飽和水氣壓,kPa;ea為實(shí)際水氣壓,kPa;Δ為飽和水氣壓曲線斜率,kPa/℃。
本研究忽略1.5 m和2 m高處的氣溫、濕度差別,以常規(guī)1.5 m處的氣溫、濕度記錄近似代替2 m處的氣溫、濕度值,可利用下式修正得到2 m高處的風(fēng)速,即:
u=uz=4.87÷[ln (67.8z-5.42)]。
(2)
式中:u為2 m高處的風(fēng)速,m/s;uz為zm高處測(cè)量的風(fēng)速,m/s;z為風(fēng)速儀距地面的高度,m。
圖1 渭河流域氣象站點(diǎn)的分布
Fig.1 Distribution of the meteorological stations in Wei River basin
2.2 干燥指數(shù)的計(jì)算
干燥指數(shù)經(jīng)常被作為氣候干濕狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo),干燥指數(shù)越大表明氣候越干燥,反之則越濕潤(rùn)。本研究采用潛在蒸散量與降水量之比作為干燥指數(shù)。即:
H=ET0/R。
(3)
式中:H為干燥指數(shù);ET0為潛在蒸散量,mm;R為降水量,mm。
2.3 Mann-Kendall法
Mann-Kendall檢驗(yàn)最初由Mann和Kendall提出[12-13]。對(duì)于時(shí)間序列x1,x2,…,xn,先確定所有對(duì)偶值(xi,xj,j>i)中xi U=τ/[Var(τ)]1/2。 (4) 其中: (5) (6) 原假設(shè)為時(shí)間序列數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn無(wú)趨勢(shì)。檢驗(yàn)時(shí),按(4)式計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U,然后取顯著水平α=5%在正態(tài)分布表中查出臨界值Uα/2=1.96。當(dāng)|U|>Uα/2時(shí),拒絕原假設(shè),即序列趨勢(shì)顯著;反之,接受原假設(shè),趨勢(shì)不顯著。若U>0,說(shuō)明序列存在遞增趨勢(shì);反之,則為遞減趨勢(shì)。 2.4 R/S法 R/S法是由水文學(xué)家Hurst在1965年提出的一種分析方法,后來(lái)由Mandelbrot和Wallis[14-15]在理論上對(duì)該方法進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。其主要原理為:對(duì)于時(shí)間序列{x(t)}(t=1,2,…,n),定義均值序列xτ: (7) 累計(jì)離差X(t,τ): (8) 極差序列R(τ): R(τ)=maxX(t,τ)-minX(t,τ),1≤t≤τ。 (9) 標(biāo)準(zhǔn)差序列S(τ): (10) 對(duì)于比值R(τ)/S(τ)≡R/S,若存在R/S∝τH,則說(shuō)明時(shí)間序列{x(t)}(t=1,2,…,n)存在Hurst現(xiàn)象。以H表示Hurst指數(shù),H值可根據(jù)計(jì)算出的(τ,R/S)值,在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系(ln(τ),ln(R/S))中利用最小二乘法擬合,H對(duì)應(yīng)擬合直線的斜率。 根據(jù)H的大小,可判斷時(shí)間序列趨勢(shì)成分表現(xiàn)為正持續(xù)性還是反持續(xù)性。存在3種情況: (1)H=0.5時(shí),表明時(shí)間序列是隨機(jī)變化的。 (2)0.5 (3)0 2.5 小波分析法 為了判斷各序列的主要周期,即對(duì)干燥指數(shù)時(shí)間序列變化起主要作用的周期,采用小波方差檢驗(yàn),計(jì)算公式為: (11) 式中:Wf(a)為小波方差,a為尺度因子,b為平移因子,Wf(a,b)為小波系數(shù)。 小波方差圖用以反映能量隨尺度a的分布,可確定時(shí)間序列中各種尺度擾動(dòng)的相對(duì)強(qiáng)度,對(duì)應(yīng)的峰值處時(shí)間尺度稱為該序列的主要尺度,用以反映時(shí)間序列的主要周期[16]。 3.1 渭河流域降水量與潛在蒸散量的時(shí)空變化 渭河流域歷年降水量與潛在蒸散量變化如圖2和圖3所示,該流域多年平均降水量為581.1 mm,最大值為857.2 mm(1964年),最小值為385.8 mm(1997年),極值比為2.22。年降水量變差系數(shù)Cv為0.16,Cv值較小,說(shuō)明年降水量序列離散程度較小;偏態(tài)系數(shù)Cs為0.65,Cs>0,說(shuō)明年降水量序列為正偏分配。年降水量的較大值出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初、80年代初及21世紀(jì)初,較小值出現(xiàn)在20世紀(jì)的70年代初及90年代末。1960-2010年共51年來(lái),年降水量以1.69 mm/年的線性趨勢(shì)減少,但線性變化趨勢(shì)不明顯,檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U=-1.89,不能通過(guò)顯著性水平α=5%的Mann-Kendall檢驗(yàn)。Hurst指數(shù)H=0.69,表明年降水序列具有正的持續(xù)性,即過(guò)去的一個(gè)減少趨勢(shì)意味著將來(lái)的一個(gè)減少趨勢(shì)。流域降水量空間分布差異較明顯,51年來(lái)各站多年平均降水量為406.0~909.7 mm,以東南部渭河源區(qū)最大,北部黃土高原區(qū)最小,極差達(dá)503.7 mm。各站多年平均降水量為:佛坪>華山>鎮(zhèn)安>商縣>寶雞>洛川>武功>銅川>長(zhǎng)武>岷縣>西安>西峰鎮(zhèn)>延安>臨洮>天水>平?jīng)?華家?guī)X>吳旗>固原>環(huán)縣>西吉,大致呈東多西少、南多北少、由東南向西北遞減的格局。 圖2 渭河流域1960-2010年歷年降水量的變化 該流域多年平均潛在蒸散量為843.9 mm,最大值為927.4 mm(1997年),最小值為725.2 mm(1964年),極值比為1.28。年潛在蒸散量變差系數(shù)Cv為0.06,Cv值較小,說(shuō)明年潛在蒸散量序列離散程度較??;偏態(tài)系數(shù)為-0.59,Cs<0,說(shuō)明年潛在蒸散量序列為負(fù)偏分配。年潛在蒸散量的較大值出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初及90年代末,較小值出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初、80年代初及21世紀(jì)初,這與降水量較大、較小值出現(xiàn)年份正好相反。51年來(lái)潛在蒸散量以0.24 mm/年的線性趨勢(shì)增加,但線性變化趨勢(shì)不明顯,檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U=0.19,不能通過(guò)顯著性水平α=5%的Mann-Kendall檢驗(yàn)。Hurst指數(shù)H=0.86,表明年潛在蒸散量序列具有正的持續(xù)性,即過(guò)去的一個(gè)增加趨勢(shì)意味著將來(lái)的一個(gè)增加趨勢(shì)。流域潛在蒸散量空間分布差異較明顯,51年來(lái)各站多年平均潛在蒸散量為721.7~936.4 mm,以東南部渭河源區(qū)最大,北部黃土高原區(qū)最小,極差達(dá)214.7 mm。各站多年平均潛在蒸散量為:商縣>華山>銅川>洛川>環(huán)縣>西峰鎮(zhèn)>延安>西安>固原>平?jīng)?武功>鎮(zhèn)安>吳旗>寶雞>長(zhǎng)武>佛坪>天水>臨洮>西吉>華家?guī)X>岷縣,大致呈東多西少、南多北少、由東南向西北遞減的格局,與降水量在空間上的分布大致相同。 以渭河流域歷年降水量為時(shí)間序列,采用小波分析法繪制該流域降水量序列小波變換方差如圖4所示。由圖4可知,該流域年降水量序列小波方差有2個(gè)峰值,分別對(duì)應(yīng)17年和28年左右的時(shí)間尺度。第1峰值是28年左右,說(shuō)明降水量28年左右的周期振蕩最強(qiáng),為降水的第1主周期,第2主周期為17年左右,故渭河流域存在17年和28年左右的降水周期。由于28年為降水第1主周期,故用此周期預(yù)測(cè)未來(lái)降水極大極小值。由圖2可知,51年來(lái)降水極大值出現(xiàn)在1964年,故預(yù)測(cè)在2010年后降水極大值出現(xiàn)在2個(gè)周期后的2019年左右;51年來(lái)降水極小值出現(xiàn)在1997年,同樣預(yù)測(cè)降水極小值出現(xiàn)在1個(gè)周期后的2024年左右。同理,可得到該流域潛在蒸散存在同樣的17年(第2主周期)和28年(第1主周期)左右的周期。由圖3可知,51年來(lái)潛在蒸散極大值出現(xiàn)在1997年,預(yù)測(cè)在2010年后潛在蒸散極大值出現(xiàn)在1個(gè)周期后的2024年左右;51年來(lái)潛在蒸散極小值出現(xiàn)在1964年,同樣預(yù)測(cè)潛在蒸散極小值出現(xiàn)在2個(gè)周期后的2019年左右。 3.2 渭河流域干燥指數(shù)的時(shí)空變化 渭河流域1960-2010年干燥指數(shù)的變化情況如圖5所示。 由圖5可以看出,渭河流域多年平均干燥指數(shù)為1.5,最大值為2.4(1997年),最小值為0.85(1964年)。年干燥指數(shù)的較大值出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末及90年代末,較小值出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初、80年代初及21世紀(jì)初,這與潛在蒸散較大、較小值出現(xiàn)年份大致相同。51年來(lái)干燥指數(shù)以0.005/年的線性趨勢(shì)增加,但線性變化趨勢(shì)不明顯,檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量U=1.44,不能通過(guò)顯著性水平α=5%的Mann-Kendall檢驗(yàn)。Hurst指數(shù)H=0.68,表明年干燥指數(shù)序列具有正的持續(xù)性,即過(guò)去的一個(gè)增加趨勢(shì)意味著將來(lái)的一個(gè)增加趨勢(shì)。流域干燥指數(shù)空間分布差異較明顯,51年來(lái)各站點(diǎn)多年平均干燥指數(shù)為0.93~2.29,東南部渭河源區(qū)最大,北部黃土高原區(qū)最小。各站多年平均干燥指數(shù)為:環(huán)縣>固原>西吉>吳旗>平?jīng)?延安>西峰鎮(zhèn)>華家?guī)X>天水>西安>銅川>洛川>臨洮>武功>長(zhǎng)武>商縣>寶雞>岷縣>華山>鎮(zhèn)安>佛坪,大致呈東濕西干、南濕北干、由東南向西北逐漸變干的格局。 以小波分析法分析渭河流域歷年干燥指數(shù)的時(shí)間序列,結(jié)果見圖6。由圖6可知,1960-2010年51年間干燥指數(shù)序列小波方差有2個(gè)峰值,分別對(duì)應(yīng)8年和28年左右的時(shí)間尺度。第1峰值是28年左右,說(shuō)明干濕28年左右的周期振蕩最強(qiáng),為干濕的第1主周期,第2主周期為8年左右。故該流域存在8年和28年左右的干濕周期。由于28年為干燥指數(shù)序列第1主周期,故用此周期預(yù)測(cè)未來(lái)干濕狀況。由圖5可知,51年來(lái)干燥指數(shù)極大值出現(xiàn)在1997年,故預(yù)測(cè)在2010年后最濕潤(rùn)年份出現(xiàn)在1個(gè)周期后的2024年左右;51年來(lái)干燥指數(shù)極小值出現(xiàn)在1964年,同樣預(yù)測(cè)最干燥年份出現(xiàn)在1個(gè)周期后的2019年左右。 本研究使用渭河流域及其周邊區(qū)域21個(gè)氣象站1960-2010年的氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速等資料,采用FAO Penman-Monteith公式計(jì)算出該流域各氣象站的潛在蒸散量和干燥指數(shù)。通過(guò)氣候傾向率、Mann-Kendall法、R/S法、小波分析、滑動(dòng)平均等方法對(duì)該區(qū)域降水、潛在蒸散、干燥指數(shù)的變化特征及干濕狀況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明: 1)渭河流域51年來(lái)降水量以1.69 mm/年線性趨勢(shì)減少,但趨勢(shì)不顯著,且減少趨勢(shì)具有正的持續(xù)性;存在17年和28年左右的降水周期;降水量空間分布為東多西少,南多北少,由東南向西北遞減。 2)該流域51年來(lái)潛在蒸散量以0.24 mm/年線性趨勢(shì)增加,但趨勢(shì)不顯著,且增加趨勢(shì)具有正的持續(xù)性;存在17年和28年左右的潛在蒸散周期;潛在蒸散量空間分布與降水分布大致相同。 3)該流域51年來(lái)干燥指數(shù)以0.005/年線性趨勢(shì)增加,但趨勢(shì)不顯著,且增加趨勢(shì)具有正的持續(xù)性;存在8年和28年左右的干濕周期;干燥指數(shù)空間差異較明顯,呈東濕西干、南濕北干、由東南向西北逐漸變干的格局。 4)該流域51年來(lái)干燥指數(shù)極大值(降水極小值、潛在蒸散極大值)出現(xiàn)在1997年,預(yù)測(cè)出2010年后最濕潤(rùn)年份出現(xiàn)在2024年左右;該流域51年來(lái)干燥指數(shù)極小值(降水極大值、潛在蒸散極小值)出現(xiàn)在1964年,預(yù)測(cè)出最干燥年份出現(xiàn)在2019年左右。 渭河流域干濕狀況的分布與降水、氣溫、蒸散發(fā)等相關(guān)。本論文只研究了降水和蒸散發(fā)的變化規(guī)律,并未考慮氣溫等因素的影響,單一地利用干燥指數(shù)來(lái)評(píng)判該流域的干濕特征,所得結(jié)果尚存在一定的片面性。若考慮采用其他指數(shù)進(jìn)行分析研究,結(jié)果會(huì)更加全面。由于降水有減少趨勢(shì),蒸散量有增加趨勢(shì),導(dǎo)致該流域有逐漸變干的傾向,該研究結(jié)果可為防汛抗旱部門的統(tǒng)一部署提供依據(jù)。 [1] IPCC Report.Climate change 2001:The scientific basis [R].Cambridge:Cambridge University Press,2001:140-165. [2] 楊建平,丁永建,陳仁升,等.近50年來(lái)中國(guó)干濕氣候界線的10年際波動(dòng) [J].地理學(xué)報(bào),2002,57(6):655-661. Yang J P,Ding Y J,Chen R S,et al.The interdecadal fluctuation of dry and wet climate boundaries in China in recent 50 years [J].Acta Geographica Sinica,2002,57(6):655-661.(in Chinese) [3] 吳紹洪,尹云鶴,鄭 度,等.近30年中國(guó)陸地表層干濕狀況研究 [J].中國(guó)科學(xué)D輯:地球科學(xué),2005,35(3):276-283. Wu S H,Yin Y H,Zheng D,et al.Study on dry-wet status of land surface in China in recent 30 years [J].Science in China Ser.D:Earth Sciences,2005,35(3):276-283.(in Chinese) [4] 劉 波,馬柱國(guó).過(guò)去45年中國(guó)干濕氣候區(qū)域變化特征 [J].干旱區(qū)地理,2007,20(1):7-15. Liu B,Ma Z G.Area change of dry and wet regions in China in the past 45 years [J].Arid Land Grography,2007,20(1):7-15.(in Chinese) [5] 王鵬祥,何金海,鄭有飛,等.近44 年來(lái)我國(guó)西北地區(qū)干濕特征分析 [J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2007,18(6):769-775. Wang P X,He J H,Zheng Y F,et al.Aridity-wetness characteristics over northwest China in recent 44 years [J].Journal of Applied Meteorological Science,2007,18(6):769-775.(in Chinese) [6] 翟祿新,馮 起. 基于SPI的西北地區(qū)氣候干濕變化 [J].自然資源學(xué)報(bào),2011,26(5):847-857. Zhai L X,Feng Q.Dryness/wetness climate variation based on standardized precipitation index in northwest China [J].Journal of Natural Resources,2011,26(5):847-857.(in Chinese) [7] 黃小燕,張明軍,賈文雄,等.中國(guó)西北地區(qū)地表干濕變化及影響因素 [J].水科學(xué)進(jìn)展,2011,22(2):151-159. Huang X Y,Zhang M J,Jia W X,et al.Variations of surface humidity and its influential factors in northwest China [J].Advances in Water Science,2011,22(2):151-159.(in Chinese) [8] 馬柱國(guó),符淙斌.中國(guó)北方干旱區(qū)地表濕潤(rùn)狀況的趨勢(shì)分析 [J].氣象學(xué)報(bào),2000,59(6):737-746. Ma Z G,Fu C B.Trend of surface humid index in the arid area of northern China [J].Acta Meteorologica Sinica,2000,59(6):737-746.(in Chinese) [9] 蔣 沖,王 飛,穆興民,等.氣候變化對(duì)渭河流域自然植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的影響研究:Ⅰ.地表干濕狀況時(shí)空演變特征分析 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(4):30-36. Jiang C,Wang F,Mu X M,et al.Effect of climate change on net primary productivity (NPP) of natural vegetation in Wei river basin:Ⅰ.Temporal and spatial characteristics of dry-wet condition [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2013,27(4):30-36.(in Chinese) [10] 蒲金涌.渭河流域上游干濕狀況時(shí)空分布及其與地表水資源的關(guān)系 [J].資源科學(xué),2011,33(7):1242-1248. Pu J Y.Spatial and temporal distributions of dry-wet status and its relationship with surface water resources in the upper reaches of the Weihe River [J].Resources Science,2011,33(7):1242-1248.(in Chinese) [11] Allen R G,Pereira L S,Raes D,et al.Crop evapotranspiration:Guidelines for computing crop water requirements [R].Rome:FAO,1998. [12] Mann H B.Non-parametric test against tend [J].Econometrica,1945,13:245-259. [13] Kendall M G.Rank correlation methods [M].London:Charl-es Griffin,1975. [14] Mandelbrot B B,Wallis J R.Some long-run properties of geographysical records [J].Water Resource Research,1969,5(2):321-340. [15] Mandelbrot B B,Wallis J R.Robustness of the rescaled ranged R/S in the measurement of noncyclic long run statistical dependence [J].Water Resource Research,1969,5(5):967-988. [16] 邵曉梅,許月卿,嚴(yán)昌榮.黃河流域降水序列變化的小波分析 [J].北京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,42(4):503-509. Shao X M,Xu Y Q,Yan C R.Wavelet analysis of rainfall variation in the Yellow River Basin [J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,2006,42(4):503-509.(in Chinese) Climate change and spatiotemporal distribution of dry-wet status in Wei River basin LEI Jiang-qun,LIU Deng-feng,HUANG Qiang (StateKeyLaboratoryofEco-HydraulicEngineeringinShaanxi,SchoolofWaterResourcesandHydropower,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an,Shaanxi710048,China) 【Objective】 The variation of climate elements and distribution of dry-wet status in Wei River basin were studied to support decision-making in disaster prevention and reduction.【Method】 Based on observation data at 21 meteorological stations in Wei River basin from 1960 to 2010 for a total of 51 years,potential evaporation and aridity index were calculated using Penman-Monteith model.Variations in climatic elements,aridity index and dry-wet status were investigated by climatic trend rate,Mann-Kendall method,R/S method,wavelet analysis method and moving average method.【Result】 (1) The precipitation decreased by 1.69 mm per year and the potential evapotranspiration increased by 0.24 mm per year.The changing periods of precipitation and potential evapotranspiration were 17 years and 28 years,respectively.The spatial distributions of precipitation and potential evapotranspiration were different,and they decreased from the southeast to the northwest of the basin.(2)The aridity index increased by 0.005 per year,and the increasing trend had a positive sustainability.The dry-wet status had periods of 8 years and 28 years.The climate became drier from the southeast to the northwest.(3)The most humid year would occur in 2024,and the driest year will be 2019 in the basin. 【Conclusion】 The precipitation was decreasing,the potential evapotranspiration was increasing and the climate was becoming drier in recent years.Thus,measures should be taken to reduce the adverse effects of drought and waterlogging disasters. Wei River basin;climate change;aridity index;dry-wet status;spatiotemporal distributions 2013-10-31 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51190093,51309188,51179149);陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2012KCT-10) 雷江群(1990-),女,陜西咸陽(yáng)人,在讀碩士,主要從事流域水文序列變異規(guī)律研究。E-mail:1019284430@qq.com 黃 強(qiáng)(1958-),男,四川梓潼人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事水文學(xué)與水資源研究。E-mail:sy-sj@xaut.edu.cn 時(shí)間:2015-01-19 09:19 10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.03.017 P463.1 A 1671-9387(2015)03-0175-07 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150119.0919.017.html3 結(jié)果與分析
Fig.2 Changes of annual precipitation in Wei River basin from 1960 to 20104 結(jié) 論