华北雨季监测及对应环流变化特征

利用华北37站日降水量和NCEP/NCAR再分析大气环流等资料,定义一种新的华北雨季监测指数,即用850 h Pa比湿特征线监测华北雨季,并将500 h Pa高度场、海平面气压场、850 h Pa风场变化特征作为参考指标。结果表明:1961-2014年,华北雨季开始日期平均在7月4日,结束日期平均在9月2日,平均雨季长度60 d,雨季累计降水量多年平均为278 mm,平均日降水强度4.5 mm·d~(-1)。1961-2014年华北雨季强度表现为减弱趋势,近年雨季强度有增强的趋势,但还没有达到20世纪60~70年代的强度,在连续三年偏强后2013、2014年出现雨季偏弱,华北是否"雨季转型"还存在不确定性。这里采用连续变量定义的华北雨季监测指标较国家气候中心目前采用的日降水监测方法效果好,可以在业务中参考应用。     

海河流域气象和水文降水资料对比分析及时空变异

选用海河流域上国家气象局30个气象站1958-2007年共50年的日降水资料,以及水文部门248个雨量站1995-2004年共10年的资料,采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势分析、Kolmogorov-Smirnov检验、Z检验和F检验等方法,在充分考虑两套降水资料优势的基础上,分析了海河流域降水的时空变化特征。发现：(1) 海河流域气象站和雨量站的年降水量基本都符合正态分布,其均值和方差在统计意义上相等;两套资料的相关程度较高,气象站日降水资料可以用来延长水文站资料;(2) 在1958-2007年,除春季降水量略有增加外,海河流域的降水整体上呈减少趋势,夏季和全年减少趋势非常明显,而且1980年后呈加速减少;(3) 海河流域夏季和全年的降水分布形势相似,以太行山和燕山为界,分为山前多雨带、山前平原区少雨带以及山后少雨带,而且降水从南向北,从沿海到内陆逐渐减少;冬季水汽含量最少,基本上呈南多北少的分布;春秋季的分布特征相似,表现为冬夏季的过渡状态。近50年来,五台山地区和太行山前的部分地区降水减少趋势明显。     

丰满流域汛期降水变化特征分析

利用丰满流域水文站1936~2008年降水资料、1948~2008年美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,通过线性趋势分析、小波分析、M-K检验分析和最大熵谱分析对该流域汛期降水量变化特征进行了分析。结果表明:丰满流域汛期降水量与年降水量均呈减少趋势,特别是近20 a和30 a降水量减少较明显,汛期降水量下降趋势倾向值在1989~2008年达到-39.2mm/10a;年降水量下降倾向值在1979~2008年达到-26.5mm/10a,汛期降水量的减少较年降水量减少的明显。汛期6月、7月降水量下降的不明显,8月、9月降水量减少相对明显。最大熵谱分析和Morlet小波分析结果表明,丰满流域汛期降水量的周期变化存在着一个8~9 a左右的降水相对短周期和一个28 a的降水长周期;利用1948~2008年NCEP再分析资料对多雨、少雨的7月、8月200 hPa、700 hPa环流形势场、850 hPa风场进行了分析,以分析流域汛期降水减少的可能原因。丰满流域降水减少的可能原因是汛期影响该流域的台风次数减少、冷涡影响天数的减少,副高偏南、偏西不利于水汽向北输送和南支系统北上的影响。     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

海河流域汛期旱涝环流特征分析

海河流域降水集中,汛期(6—9月)降水量占全年降水量的73—85%,全区平均值为79%。降水变率大,容易产生旱涝灾害,是全国旱涝多发区之一。因此作好海河流域汛期旱涝趋势预报是十分重要的。 本文利用中央气象台500百帕高空资料,分析海河流域旱涝同期和前期的环流特征,探讨旱涝的环流成因,为汛期的旱涝长期预报提供参考依据。     

1956-2010 年甬江流域降水变化特性分析

近几十年气候变化加剧了一些地区的水资源时空分布不均匀性, 使水灾害事件呈突发、频发、并发、重发趋势。本文选取中国东南沿海的甬江流域为研究对象, 基于近55 年日过程降雨资料(1956-2010 年), 采用集中度分析和Mann-Kendall(MK)趋势检验等统计学方法, 分析甬江流域降水的变化特性。结果显示, 甬江流域20 世纪80年代后, 年降水集中度呈现显著(置信水平95%)的下降趋势, 汛期降水量占年降水量比重减少, 其中5 月份降水量比重下降最为明显;而非汛期降水量占年降水量比重增加, 1 月份降水量比重增加最为明显;50~100 mm/d级别的暴雨总量稳定且有增加趋势。总体上, 甬江流域降水年内分布呈现坦化趋势, 不同量级暴雨变化趋势有利于洪水资源化, 因此结合合理的工程措施可以有效地增加该区域的水资源可利用量。     

青藏高原近60年降水变化研究进展北大核心CSCD

作为全球海拔最高的独特自然地理单元,青藏高原对局部、区域乃至全球天气和气候系统具有显著影响。基于气象台站观测资料,对1960年以来青藏高原整体和区域尺度的降水量和极端降水量变化特征及其影响因素研究进行了回顾。结果表明:近60年青藏高原年降水量呈现上升趋势,变化速率为3.8~12.0 mm/10a,但其显著性存在争议。冬春两季降水量显著增加,春季降水量上升速率最大,夏秋两季降水量变化趋势不明显。区域尺度上,三江源区年降水量总体呈现上升趋势,变化速率为7.3~20 mm/10a;雅鲁藏布江流域年降水量呈现不明显上升趋势,变化速率为0.4~9.0 mm/10a;祁连山区年降水量显著增加,变化速率1.0~13.2 mm/10a;年降水量增长速率在青海高原为1.9~3.3 mm/10a,西藏高原为12.5 mm/10a,柴达木盆地为6.7~8.6 mm/10a,共和盆地为7.2 mm/10a。青藏高原极端降水量和极端降水日数明显增多,但是极端降水量变化空间异质性特征显著。青藏高原降水变化的影响因素很多,主要包括大尺度大气环流、高原地表状况及气候变暖。未来应采用更多类型数据源监测青藏高原降水变化,尤其是区域或流域尺度,进一步完善青藏高原降水变化机制研究。     

基于小波与R/S方法的汉江中下游流域降水量时间序列分析

基于汉江中下游流域9个国家气象站1961～2006年的降水数据,综合采用Morlet小波分析、小波分解和R/S分析方法,对流域降水量周期和未来趋势进行分析及预测。研究结果表明:汉江中下游流域年降水量存在5年左右的短周期和10～15年的中长周期;部分气象站可能存在40年左右长周期,需要更长的时间序列验证。基于通过小波分解提取的历史降水量变化趋势,进一步结合R/S分析表明,汉江中下游流域降水量时间序列总体上存在比较明显的赫斯特现象,未来该流域面临较大的防洪压力。     

哈尼梯田区降水稳定氢氧同位素的旱雨季变化特征及其影响因素

水的稳定同位素(D和O)是水文过程的重要示踪剂。本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区全福庄河扇形小流域为研究对象,通过采集流域内雨季和旱季的大气降水样品,并测定和分析氢氧同位素值(D和δ18O),得出以下结论:(1)研究区全年大气降水线方程为:δD=8.35δ~(18)O+22.41(R2=0.98,n=48),但年内旱季和雨季降水线方程的斜率和截距差异明显。(2)研究区大气降水中氢氧稳定同位素组成具有明显季节差异,雨季降水中氢氧同位素贫化,d值偏低;旱季降水氢氧同位素值相对偏正,d值偏高,这与我国季风区旱雨季水汽来源差异有关。(3)根据相关分析可知,温度、降水和相对湿度3个要素的变化是研究区降水同位素值变化的主要影响因素,但在不同的时间尺度下影响降水同位素变化的环境因素存在差异。(4)在年尺度下降水和相对湿度是主要的影响因素;在旱雨季尺度下,温度是雨季降水同位素值变化的主要因素,而温度、降水量和相对湿度对旱季降水同位素值变化的影响则不显著,旱季降水同位素δ18O值变化为三因素共同作用的结果。     

塔里木河流域TRMM降水数据精度评估

利用塔里木河流域24个气象站降水数据,分析了2000-2013年TRMM多卫星降水数据(TRMM 3B43 v7)在塔里木河流域的适用性。检验结果表明:全年来看,TRMM数据对研究区所有站点的年均降水量拟合较好(R²=0.8846),流域内24个站点平均年降水量相对偏差为19.02%,其中60%的站点表现为TRMM年降水量高于地面实测年降水量;月降水方面,除个别站点(于田、且末、乌恰)较差外,大部分站点的拟合度都较好;就季节而言:春季拟合效果最好,夏、秋季的TRMM数据存在低估问题,而冬季则偏高估;流域降水量由东南向西北递增,并在西北部边缘地区增加较显著,形成一个相对丰水带;而向沙漠腹地方向延伸的降水量则呈减少趋势。同时流域最大降水区域在一年中变化存在一定的规律。     

1736-2010年华南前汛期始日变化

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点,参照华南地区前汛期降水特征,提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法,重建了1736-1911 年福州与广州前汛期开始日期变化序列;并利用福州与广州（分别始于1953 和1952 年）逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间;据此分析了过去300 年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明：1736-2010 年间,福州、广州两地前汛期开始时间平均为5 月第1 候;但存在显著的年际和年代际波动,其中重建时段（1736-1911 年）的主周期为2~3 年、准10 年和准40年,器测时段的主周期为2~3 年、准10 年和准22 年。在年际尺度,重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4 月第4 候,最晚的年份则分别为5 月第6 候和6 月第1 候;而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4 月第4 候和6 月第1 候。在年代际尺度,重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2 候和1.6 候;器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5 候和2.4 候。     

基于稳定同位素的海河源区地下水与地表水相互关系分析

对海河流域源区的丰、枯水期降水、地下水、河水进行取样测试,分析了海河源区不同水体氢氧稳定同位素组成及水化学的时空分布特征,同时运用同位素二元混合模型对典型采样点地表水地下水间的相互作用进行了定量分析。结果表明：① 丰水期地下水及地表水δD和δ¹⁸O及总溶解性固体(TDS）表现出显著的空间差异性,而枯水期只有地下水的同位素组成及水化学特性表现出空间差异。②研究区的地下水水化学类型以Ca-HCO₃·SO₄、Ca-HCO₃型为主,丰水期河水与地下水化学类型较为相似,枯水期地下水化学类型与同时期的河水及大气降水的水化学类型存在显著的差异,说明枯水期地表水与地下水之间的转化关系不明显。Gibbs分析结果表明,控制海河源区水体化学性质的主要影响为岩石风化作用。③枯水期地下水受其他水体影响较弱,而丰水期河水及大气降水对地下水具有显著的补给作用,3个源流区中西源的地表河水对地下水影响最显著。     

1956～2004年长江源区河川径流量的变化特征

利用1956~2004年长江源区水文和气象台站观测的流量、气温、降水资料,用气候诊断方法分析了该地区径流量的季节和年代际变化特征以及突变特点。结果表明:近50 a来长江源区月平均最大、最小和雨季、年及年较差流量均呈减小的趋势,月平均最小和最大流量分别出现在2月和7~8月,20世纪60和80年代的单峰峰值出现在7月,1970年代、1990年代的单峰峰值出现在8月,近14 a直门达水文站年径流共减少了96×108m3。雨季平均流量的距平基本经历了一个"正-负-正-负"的历史变化过程,雨季和过渡季节降水量、季节积雪融水量和高山冰雪融水量所形成的总流量呈下降趋势。枯季和雨季平均流量均经历了3次明显的转折,并具有10~12 a、6~8 a和3 a的共同变化周期。     

Reconstruction of the starting time series of rainy season in Yunnan and the evolvement of summer monsoon during 1711–1982

According to the textual research into the historical documents dominated by ar-chives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711–1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to El-Nino’s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the El-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of El-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.     

海河流域产沙模数尺度效应的空间分异

基于流域完整性、地形的相似性,将整个海河流域分为9 个分区,分析了各分区产沙模数的尺度效应。结果表明,在双对数坐标系上,产沙模数与流域面积的关系呈现出3 种类型：① 线性负相关,即产沙模数随流域面积的增大而减小;② 无显著相关,即产沙模数随流域面积的增大基本保持不变;③ 线性正相关,即产沙模数随流域面积的增大而增大。从地形、分区的位置以及土地利用状况方面对所有分区产沙模数的尺度效应进行分析,并对1000 km²标准面积下产沙模数进行校正。基于校正后的数据,利用ArcGIS 的Kriging 空间插值法,绘制了校正后的产沙模数图。校正结果显示,流域侵蚀模数的空间分布总体表现为自西向东逐渐减小的趋势,这与流域地形的总体变化趋势是一致的。流域西部以山地为主,因而侵蚀强度大,产沙模数高;东部以平原为主,是泥沙的淤积区域,因而产沙模数低。最后,对图中产沙模数的高值区域,从气候、植被和侵蚀作用力3 个方面进行了成因分析。     

长江淮河海河流域降水与南水北调的关系

本文以农田需水量作为供水余缺的标准,分析长江、淮河、海河流域降水的年内年际变化与季节需水的关系,论证了南水北调的必要性和引江济海的合理性。     

海河流域水资源短缺风险研究

本文对海河流域水平衡和水资源短缺风险进行评价。文章采用研究时段为1994-2007年,作者首先研究了海河流域的水量平衡问题,并提出了流域非用水消耗量的概念和计算方法,经过分析,计算得出海河流域多年平均非用水消耗量为5.91×109m3。通过建立水资源短缺风险的评价方法,得出海河流域1994-2007年处于缺水量较多、缺水风险较高的时期,计算出缺水风险率、恢复性指标、稳定性指标和脆弱性指标分别为0.786、0、0.154和0.173。在考虑社会系统应对措施的条件下,水资源短缺风险将会显著下降。考虑南水北调工程对于该地区的影响,分别考虑在50%和75%两种来水水平年下,如果南水北调工程一期（2014年）的来水量为5×109m3,未来该地区的水资源短缺风险会从0.229-0.297下降到0.152-0.234。     

江淮流域梅雨过程识别及梅雨期分级降水时空特征

在全球气候变化背景下,近60 a江淮流域梅雨特征量及梅雨期分级降水的时空变化特征还不明晰。论文采用江淮流域1961—2020年239个气象站逐日降水、气温和NCEP/NCAR再分析资料识别梅雨过程,研究梅雨入出梅日期等特征量及梅雨期不同量级的雨日数等指标的时空特征,计算城市化对梅雨期强降水的贡献。结果表明：Ⅰ区(江南区)平均入出梅最早,Ⅱ区(长江中下游区)次之,Ⅲ区(江淮区)入出梅最晚,梅雨期长度依次为30、30和24 d,入出梅日和梅雨期长度趋势性均不明显。Ⅰ区平均梅雨雨强最大(367.6 mm),Ⅱ区次之(298.4 mm),Ⅲ区最小(253.5mm);Ⅱ区梅雨雨强显著增加、平均梅雨强度指数最大,最易发生暴力梅,Ⅲ区梅雨强度指数变化最剧烈。江淮流域梅雨量Ⅰ、Ⅱ区中部较大,Ⅰ区雨日数最多,Ⅱ区次之,Ⅲ区最少。梅雨期小雨日数最多、降水发生率最高,中雨、大雨和暴雨依次减少。绝大多数站点小雨、中雨日数趋势性不明显,Ⅱ区中东部大雨、暴雨日数显著增加。绝大多数站点大雨、暴雨降水发生率趋势性不明显,Ⅱ区较多站点小雨、中雨发生率显著下降是其东部梅雨期降水发生率显著减少的原因。暴雨量占梅雨量比例最大...     

1711-1982年云南雨季早晚序列的重建与夏季风变迁

According to the textual research into the historical documents dominated by archives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711-1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to EI-Nino＇s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the EI-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of EI-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.