文摘

我们比较温度和降水的时空变异性的大小和时间的最大程度上的每日春流在地理上相邻L 'Assomption河(农业)和Matawin河流域(森林)从1932年到2013年期间。关于空间变异性,秋天,冬天,春天气温以及农业流域降水总量高于在森林。最大程度上的每日春流的大小也高于第一个分水岭与第二相比,由于大量的径流,考虑到产生这些流的雪量是两个水域没有明显不同。这些流发生在赛季早期在农业流域由于相对较高的温度。关于颞可变性,分水岭最低温度会随着时间的推移而增加。最高温度在秋天只会增加农业流域。春雨的数量随着时间的增加在这两个流域,而总降水显著增加农业流域。然而,森林流域的雪量减少。最大程度上的每日春流的大小随时间增加森林的分水岭。

1。介绍

以前工作的水文影响土地利用变化(森林砍伐和农业)透露,他们可以相差很大,从一个地区到另一个取决于许多因素,如气候、树种和植被类型,森林管理方法,流域的地形学的特性(例如,1- - - - - -3])。也有争议的方法用于确定森林砍伐的影响,特别是对洪水流(见[4])。

在魁北克和其他邻近省份在加拿大,各种研究土地利用变化对洪水的影响流和低流(例如,5- - - - - -8])。这项工作表明,森林砍伐和/或农业导致最小流量的增加。然而,他们有对洪水流几乎没有影响,尤其是春季融雪洪水流。在任何情况下,大量的批评可以使这些研究。(我)研究不考虑变化的温度,降水,流在一起。因此,它是不可能确定土地利用变化的影响气候变量的空间变化(温度和降水),一方面,或者准确区分土地利用变化的影响和气候变化对流动的影响,。因此,它并不总是很容易解释观察到的水文变化,有时被错误地归因于土地利用变化的影响。(2)大多数这些研究仅仅看的影响土地利用变化对洪水的大小和低流动。他们不考虑流动的其他元素,如时间、持续时间、频率或可变性,尽管他们影响水生生态系统的功能(3]。(3)这些研究没有观察的影响土地利用变化对气候变量或颞可变性的水流的特点。他们不能区分气候变化的影响和土地利用变化所带来的这些水域的水文数据之前和之后的这些变化并不可用,即使在魁北克有许多这样的分水岭。

鉴于上述情况,本研究的三个目标如下:(1)比较春天的时空变异性洪峰流量在两个不同流域的森林覆盖的面积和农业活动的存在。春季洪水被选择,因为之前的研究没有突出土地利用变化的影响在最大程度上的每日春流。在这项研究中,我们观察这些流动的影响大小和时间从1930年到2013年随时间变化的温度和降水测量两个分水岭。其他特征(持续时间、频率和可变性)这些流不会分析原因很简单,他们不随时间变化。(2)比较空间和时间变化的气候因素(温度和降水),影响这两个特征(大小和时间)的最大程度上的每日春流两种类型的分水岭。(3)比较这些气候因子之间的关系和最大程度上的每日春流的两个特征的两个分水岭。

2。数据和方法

2.1。的选择和描述流域进行了分析

两流域选择因为他们的地理距离、相似的地形学的(地理区域、河道长度、水系密度、平均斜率)和气候特性,和现有的温度和降水数据的可用性测量在一个相对较长的时期,及其不同土地利用分布。第一个分水岭,Matawin河,是完全包含在加拿大地盾。完全由森林覆盖,没有农业的发生。这个森林地区,也延伸到L 'Assomption河流域,基本上由糖maple-yellow桦树生长(9]。Matawin河,流域上游的Saint-Michel-des-Saints站覆盖1390公里²(图1)。流自1931年以来不断测量,没有受到影响的大坝下游建造于1930年。关于L 'Assomption河流域,三分之二的坐落在加拿大地盾和圣劳伦斯低地三分之一,在集约农业(主要是谷物和饲料作物)练习。Joliette站,L 'Assomption河流域的地理区域是1340公里²。流已经测量了自1925年以来有一个正在进行的基础。为分水岭,流数据以及温度和降水数据是取自环境加拿大网站(10]。但是,与对于流数据,直到2008年气温和降水测量相当定期为分水岭,然后只断断续续。

重要的是要注意,最大程度上的每日春流的大小两个流域,都位于北岸,与大西洋数十年震荡(11),而他们的时机与北大西洋涛动(12),因此,这两个流域的影响相同气候强迫机制。

2.2。Hydroclimatic系列

以下两个水流系列组装:(我)最大程度上的每日的大小弹簧流(SMF)系列,由最高的每日流动测量每年春天(从4月至6月)从1932年到2013年。大小是表达L / s /公里²允许两个流域之间的比较级值,这是不同的(虽然略微)大小。(2)最大程度上的每日春流时间系列(31),由这些流测量的日期。日期表达朱利安天。

关于气候变量,以下9个系列组装:(我)三大系列的平均每日最高温度测量在秋天(TMAXf, 10月至12月),冬季(TMAXw, 1月至3月)和弹簧(达峰时间,4月至6月)。在季节尺度平均值计算。(2)三大系列代表平均每日最低温度测量在秋天(Tminf, 10月至12月),冬季(Tminw, 1月至3月)和弹簧(Tmins, 4月至6月)。在季节尺度平均值计算。我们分析了不同季节的气温,因为它们影响降水量(雪或雨),反过来影响SMF大小和时机。在秋天,温度影响的雪。在冬天,他们影响到大量的雪和雨。最后,在春天,它们影响的雪和融雪的时机。夏季气温对雪的数量没有影响或影响两个SMF特征和雨,出于这个原因,并不包括在这一研究。(我)一系列代表总降雪(TSF)每年10月至5月,每年降雪和融雪的时候发生。然而,融雪产生春季洪水,主要发生在春天(4月和5月)。(2)一系列代表总降水(雨,雪)(TP)每年10月至5月。(3)最后,一系列的春雨的总量(STR)测量每年从4月到5月。

这九个气候变量选择,因为他们产生直接或间接影响春季融雪春汛流动起来。

2.3。Hydroclimatic系列的统计分析

执行统计分析三个步骤。(我)第一步,我们水面气候变量的平均值相比系列测量两个使用学生的分水岭以及和配对以及。这一步的目的是比较水面气候变量的空间变化为了限制两流域不同土地使用的效果。同样的测试结果。(2)第二步,我们看着平稳性(算术的变化意味着)水面气候变量的系列使用伦巴第的方法(13]。该方法可用于确定变化的性质和时间(休息)统计系列的均值和方差。一般使用这种方法是合理的,由其自然,这使得它可以检测突然或逐渐变化,与其他方法通常在科学文献中提到的(例如,佩蒂特的测试)。这种一般性使得伦巴第的方法比其他方法更敏感的检测均值或方差小的休息时间。此外,缺失数据不影响一系列的能力确定的时间均值或方差的变化。因此,一个强大的方法13]。数学的发展提出了详细的(14]。该方法应用后删除任何自相关分析中系列。改变的均值或方差统计系列被认为是重要的,当Sn伦巴第的统计值高于临界理论价值在5%的水平(Sn = 0.0403)。使用这个方法可以限制的影响两个流域不同土地用途的平稳性水面气候系列的(意味着变化值)。(3)最后一步,我们相关的两个系列的特点(大小和时间)最大程度上的每日春流与九个气候变量系列。这种相关性计算在标准化系列为了消除极端值的影响相关系数值。这个分析的目的是限制两个流域不同土地利用的影响气候变量之间的关系,最大程度上的每日春流的两个特点。

3所示。结果

3.1。Hydroclimatic变量在两个流域的比较分析其空间变化

平均值的温度、降水、和流动(大小和时间)测量这两个流域是记录在表中1。关于温度、最大和最小平均气温在三个赛季是在农业流域(L 'Assomption)高于在森林(Matawin)。不同的最低气温高于最高温度。关于降水,降水(雨,雪)的总量较高农业流域的森林。然而,大量的雪和春雨两流域之间没有显著差异。关于春天的特点,最大程度上的每日流动,大小是高等农业流域的森林。此外,这种大小在赛季早期出现。

3.2。比较颞可变性的水面气候变量两个分水岭

结果分析颞可变性的水面气候变量展示在表2。最大和最小温度显著增加在秋季农业分水岭。图2平均每日最低温度的显示颞可变性。这增加最高温度发生在1946年,1948年之后的最低温度。在这两个流域,春天的最低气温显著增加下半年的1970年代。类似的增加(1953年之后)也观察到冬天森林流域。雪的数量显著降低森林的分水岭。这种减少发生在1976年。然而,雨在春天的数量显著增加分水岭(图3)。增加发生在同一时期,也就是说,1980年之后,在两个分水岭。最后,降水的总量显著增加农业流域1992年之后。关于流动,意味着的两个特征值(大小和时间)大幅改变了森林流域(数字4和5)。这种变化导致了增加了最大程度上的每日春流的大小在1970年之后,和他们早些时候发生在1987年之后。相比之下,没有这样的平稳性的变化这两个特点是观察在农业分水岭。

3.3。气候变量之间的关系和春天的特点,最大程度上的每日流

值之间的相关系数两个流域的水面气候变量提出了表3。除了温度下降,有非常强烈的相关性在其他变量。然而,大量的雪之间的相关性最低以两流域和最强的是最大程度上的每日春流的大小。关于两个特征之间的联系(大小和时间)的流速及流水量和气候变量(温度和降水),最大程度上的每日春流的大小与两流域降水呈正相关(表4)。时间,就其本身而言,与冬季和春季负相关(最大和最小)水域的温度。与降水、时间和温度之间的相关性较高农业流域的森林。表4表明,流速及流水量的两个特点是相同的气候变量相关。因此,土地利用的差异没有影响气候变量之间的联系,最大程度上的每日春流的两个特点。

4所示。讨论

比较完全的水面气候变量的时空变异性森林流域(Matawin河)和一个农业流域(L 'Assomption河)发现了一些重要的事实。关于温度,平均每天的最大和最小值在农业流域系统温度高于森林流域的秋天,冬天和春天。两者的区别分水岭是最低温度比最高温度更大。这种温差可能部分解释为森林覆盖的“遮蔽”效应,从而降低太阳能的数量到达地面。此外,部分使用太阳能蒸散的树木。关于降水,这两个流域主要降水总量的不同,这是更高的农业比森林流域的分水岭。考虑到春天的雪和雨的数量没有明显不同的两个流域,总降水的增加农业流域显然是由于增加的降雨量下降,因为冬天的雨不是明显不同的两个分水岭。这意味着土地利用的差异并不影响的空间变异性的雪和雨在冬天和春天。在秋天,这两个流域气候差异明显。这也解释了为什么缺乏气候变量之间的相关性观察测量两个分水岭。

关于流的特点,最大程度上的每日流量的大小被发现在农业流域高于森林流域,尽管幅度显著增加(表2)在后者的分水岭。所有的以前的工作在魁北克表明土地利用进行洪水流动一般来说几乎没有影响,特别是在春季洪水流(6,7]。许多不同的因素可能占了最大程度上的每日春流的大小被更高的农业比森林流域的分水岭。(1)在农业流域降水测量从10月到4月的总量高于森林的分水岭。这可能导致春季洪水流更高在第一个比第二个分水岭。然而,春季洪水流生成主要由融雪,有时与春雨。已经建立,之间没有显著差异的两个流域的雪和雨,除了秋天雨,没有任何轴承在春季洪水。(2)水系密度和相对较高的斜率农业流域可能占更高峰值流在春天。然而,这两个因素不发挥作用,因为它们是非常相似的两个分水岭。此外,在农业流域,斜坡,水系密度要低得多的区域农业土地集中。(3)由于森林覆盖率下降(减少拦截降水)和由于农业活动,径流中变得越来越重要农业比森林流域的分水岭。尽管低的斜坡,减少土壤的入渗能力由于机械化农业似乎导致更大量的径流,从而占更高的峰值洪水。这一现象被广为记载在世界的许多地方3]。(4)随时间显著减少总降雪森林中可观察到分水岭。然而,这种减少是不兼容的增加最大程度上的每日春流的大小,它是排除在外的一个可能的解释这两个流域之间的大小差异。

关于春天的时间最大程度上的每日流动,他们在本赛季早些时候发生在农业比森林流域的分水岭,尽管他们的平均值随时间变化在后者的分水岭。这个相对早发性可以解释为更高的最大和最小春天气温在第一与第二个分水岭。

分析颞可变性的温度使用伦巴第的方法显示每日最高平均气温在农业流域在秋季随时间显著增加。增加,这并没有发生在森林流域,下半年发生在1940年代。然而,没有理由链接增加森林覆盖率下降或集约农业的发展这个十年后开始的。关于最低温度,他们随着时间的推移显著增加在春天在这两个流域,在秋天的森林流域农业流域和冬天。这一增长不能与土地利用的差异。相反,它反映了温度的变化影响颞可变性在魁北克省。已经观察到类似的增加在魁北克无数的分水岭。最低气温比最高气温(强烈影响15,16]。关于降水,春雨的数量显著增加两个流域在1980年之后,随着时间的推移而农业流域降水量没有增加,直到1992年之后。然而,雪的数量显著降低森林流域1976年之后。这些降水的变化也在其他水域在魁北克。因此他们不能与土地利用变化。特别是关于雪的数量,(17)观察到显著降低积雪自1980年代在魁北克。根据(16),这种减少的影响特别显著的圣劳伦斯河的北岸(两个流域所在地),它的特点是大陆性气候。

最大程度上的每日春流的大小随时间显著增加的森林流域1970年之后。增加可以增加有关春天的雨,因为雪的数量显著降低随着时间的分水岭。然而,这些变量的平均值的变化并不同步。因此,流大小的增加发生大约10年前春雨的增加。似乎流动逐渐变化更敏感的雨。没有改变在最大程度上的每日春流级农业流域部分可以解释为一个相当高的蒸发由于相对较高的温度可以减轻春雨的增加的影响。关于春天的时间最大程度上的每日流动,其时间变化反映在他们的时间在森林流域早些时候,可能是因为增加的最低温度在冬季和春季。然而,尽管在春季最低温度的增加,没有观察到这些流的时间变化在农业分水岭。

水面气候变量之间相关性的分析这两个流域透露这些变量之间强有力的联系,除了气温下降,这似乎是受特定场地条件的影响。总降雪的相关性是非常弱的,虽然意义重大。疲软的相关性表明,雪的数量在一定程度上是受到现场条件,特别是在秋天。分析气候变量之间的关系和两个流域的河流的两个特征显示,大小与降水呈正相关(雨雪)。这种相关性较高的森林比农业流域分水岭,可能是因为相对高温的影响,促进土壤水分蒸发蒸腾损失总量,因此影响降水和流量之间的关系。关于春天的时间最大程度上的每日流动,它与最大和最小负相关流域冬季和春季的温度。当温度很高时,春天融雪引起洪水发生在赛季早期。这种相关性较高的农业比在森林流域由于温度在前者比后者高。

5。结论

本研究提出了相应的土地利用的时空变异性的影响温度、降水、和水流特征在魁北克。空间变异性而言,土地利用的差异导致更高的最大和最小季节性温度和最大程度上的每日春流级农业比森林流域的分水岭。最大程度上的每日春天的时间流,他们早些时候发生在农业比森林流域的分水岭。关于这些水面气候变量的时间变异性,在影响这些变量的平均值发生本质上的同时,其他水域中观察到在魁北克。因此,他们不能与两流域土地利用之间的差异。最后,两者之间的不同土地利用流域对气候变量之间的联系没有影响(温度和降水)和两个特点(大小和时间)的最大程度上的每日春流。在这两个流域,流量大小与冬季和春季气温呈正相关,而与这些变量时间负相关。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。