四套全球网格降水数据集在伊朗的适用性评估

伊朗由于其独特的地理位置和脆弱的生态环境一直以来都是气候变化研究的热点区域,降水作为伊朗水资源的重要来源对生态环境和社会经济发展尤为重要,因此评估降水数据集的适用性是进行科学研究的基础。本文利用伊朗1988—2017年103个观测站的年降水数据（OBS）,以平均偏差（Mean Error,ME）、均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、相关系数（correlation coefficient,R）对Global Precipitation Climatology Centre（GPCC）V2020、Climatic Research Unit（CRU）TS 4.05、Terrestrial Air Temperature and Precipitation: Monthly and Annual Time Series（UDEL）V5.01和NOAA's Precipitation Reconstruction over Land（PREC）四套全球网格降水数据集在伊朗的适用性进行评估,并进一步分析了地形对不同数据集精度的影响。研究结果显示：① GPCC降水数据偏差最小,与观测数据相关性最高,最适合伊朗现代气候变化研究。② GPCC、CRU、和UDEL均能反映伊朗降水的基本特征,但普遍会低估降水高值,PREC数据不能准确反映伊朗降水的空间分布模态,因此使用PREC数据分析伊朗降水特征时应当谨慎。③ 海拔和坡度对ME、RMSE以及R有一定影响,坡向对数据集精度影响不大。以上结论可为四套数据的订正及其在伊朗地区气候变化研究中的应用提供科学依据。     

雅鲁藏布江流域多源降水产品评估及其在水文模拟中的应用

论文对比分析了1980—2016年基于站点插值降水数据CMA(China Meteorological Administration)和APHRODITE(Asian Precipitation-Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation)、卫星遥感降水数据PERSIANN-CDR(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Network-Climate Data Record)和GPM(Global Precipitation Measurement)、大气再分析数据GLDAS(Global Land Data Assimilation System)以及区域气候模式输出数据HAR(High Asia Refined analysis)在雅鲁藏布江7个子流域的降水时空描述,利用国家气象站点数据对各套降水数据进行单点验证,并以这6套降水数据驱动VIC(Variable Infiltration Capacity)大尺度陆面水文模型反向评估了各套降水产品在雅鲁藏布江各子流域径流模拟中的应用潜力。结果表明：① PERSIANN-CDR和GLDAS年均降水量最高(770~790 mm),其次是HAR和GPM(650~660 mm),CMA和APHRODITE年均降水量最低(460~500 mm)。除GPM外,其他降水产品在各子流域都能表现季风流域的降水特征,约70%~90%的年降水量集中在6—9月份。② 除PERSIANN-CDR和GLDAS外,其他降水产品皆捕捉到流域降水自东南向西北递减的空间分布特征。其中,HAR数据空间分辨率最高,表现出更详细的流域内部降水空间分布特征。③ 与对应网格内的国家气象站降水数据对比显示,APHRODITE、GPM和HAR降水整体低估(低估10%~30%),且严重低估的站点主要集中在下游(低估40%~120%)。PERSIANN-CDR和GLDAS整体表现为高估上游流域站点降水(高估28%~60%),但低估下游流域站点降水(低估11%~21%)。④ 在流域径流模拟上,当前的6套降水产品在精度或时段上仍无法满足水文模型模拟的需求。⑤ 通过水文模型反向评估,6套降水产品中区域气候模式输出的HAR在流域平均降水量和季节分配上更合理。     

新疆博州地区降水时空分布特征及典型旱涝年

利用新疆博尔塔拉蒙古自治州地区4个气象站1971—2000年的逐日降水资料,用静态统计论观点分析了博州地区降水时空变化特征,并按适应于西北地区的Z指数旱涝标准统计出了典型的旱涝年。结果表明：①博州地区降水量西多东少,海拔在1 200 m以上的地区为半干旱区,其余绝大多数地区为干旱区或重干旱区,多极端降水事件,自然灾害以旱灾为主洪灾其次,自然生态环境极其脆弱;②年（月）降水量以少于30 a的年（月）平均值为多;③12月至次年2月降水量极小,空间分布呈东多西少型,其他月份则反之;④多雨期出现在夏半年4—9月。其中5—7月大面积干旱与局地洪灾往往并存;⑤山区有两个雨季共5个旬次,平均降水量的月际分布为双峰型,主峰在7月,次峰在5月;其他地区仅1个雨季共两个旬次,平均降水量的月际分布为单峰型,峰值出现在5月;⑥同一气候背景中,博州各个地貌单元的旱涝程度不一,降水空间分布极其复杂。     

昆明地区降水量时空分布特征

近年来由于降水异常所带来的干旱、城市内涝等气象灾害越来越受到人们的关注.采用回归方法对昆明12个大监站近43年来的降水量时空变化特征进行分析,发现昆明地区年降水量减少,春、夏、秋的降水也减少,但冬季降水略增加;年、四季降水有较为明显年代际变化趋势,且存在一个或多个突变点.降水量变化具有一定的区域分布特征,市区及以东以南地区夏季及年降水量偏少显著,春季降水西北部地区偏多其余偏少,秋季降水为一致减少型,冬季降水西南部减少其余大部持平或略增加.     

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。     

全球降水计划IMERG和GSMaP反演降水在四川地区的精度评估

IMERG和GSMaP是全球降水计划（GPM）时代最主要的高分辨率降水产品。为研究其在中国四川地区的适用性,以中国气象局提供的自动气象站融合降水数据为参考基准,采用6种统计指数分析了IMERG（IMERG_Uncal, IMERG_Cal）和GSMaP（GSMaP_MVK, GSMaP_Gauge）系列产品在四川的误差特征。结果表明：① 在日和小时尺度上,GSMaP系列产品均高估地面降水观测,GSMaP_MVK高估最显著,校正产品GSMaP_Gauge的相关系数（CC）、相对偏差（BIAS）和均方根误差（RMSE）较GSMaP_MVK均有较大提高,尤其对川西高原降水的高估现象改善明显,而IMERG_Uncal存在低估川西高原降水、轻微高估四川盆地降水的问题,校正产品IMERG_Cal一定程度上降低了对川西高原降水的低估现象,但整体精度（CC, RMSE）提高不明显。② IMERG系列产品对降水事件的探测准确性更好,GSMaP_Gauge虽然在四川表现出较高的命中率（POD）,但存在较多的误报降水,在盆地和四川南部各产品均表现出较高的POD和关键成功指数（CSI）以及低误报率（FAR）,而四川西北部表现最差,尤其是在无自动站分布地区。③ 4套降水产品中,IMERG_Cal表现出最好的探测强降水和弱降水的能力,具有一定的监测极端降水的潜力。总体上,IMERG和GSMaP在盆地的反演精度优于高原山区,校正产品精度优于纯卫星产品,不同地形地区精度差异明显,表明对卫星降水产品进行不同地形误差订正仍是未来降水反演工作的重点和难点。     

雅鲁藏布江流域不同源降水数据质量对比研究

本文以雅鲁藏布江流域为研究区,利用13个气象站点的实测降水量数据在年和月尺度上验证了中国地面降水网格数据、CRU(Climatic Research Unit)降水数据和GLDAS(Global Land Data Assimilation System)降水数据的精度,并分析了不同源数据降水量年际变化特征和概率分布特性之间的差异。结果表明：4种不同来源的降水数据均存在一定程度的差异。年尺度和月尺度上中国地面降水网格数据与实测降水量数值最接近;而CRU降水数据和GLDAS降水数据与实测降水量相差较大,在使用时需谨慎。从空间差异性看,年尺度上CRU降水数据在每个站点与实测降水数据的相关性均高于GLDAS降水数据,说明前者的空间一致性较好,但相对误差却比GLDAS降水数据大。从年内变化趋势看,中国地面降水网格数据能较好地反映流域降水月尺度的变化特征,CRU降水数据则在流域大部分地区的汛期时段都存在明显的高估,而GLDAS数据无法反映月降水变化趋势,年内坦化现象十分显著。从年际变化特征看,中国地面降水网格数据能较好地反映实际降水量的年际变化特征,而GLDAS降水数据和CRU降水数据反映的降水量年际变化特征偏小,其中GLDAS数据的坦化现象更严重,会高估低降水值,低估高降水值。从降水概率分布情况来看,3种来源的降水数据均不能反映站点实测的极端降水事件。     

CFSR、ERA-Interim和MERRA降水资料在中亚地区的适用性

利用中亚1979-2011年间162个观测站点月降水数据（OBS）,以平均偏差（MBE）、相关系数（R）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）对CFSR、ERA-Interim和MERRA气象再分析降水数据在中亚地区的适用性进行评估。结果表明：（1）3套数据的模拟效果存在明显差异。其中MERRA的模拟精度最高（R=0.71）,ERA-Interim次之（R=0.53）,CFSR最低（R=0.50）;体现出3套数据不同的同化方案和数据源导致模拟效果的不同;（2）降水的年内变化上,3套再分析数据之间具有较好的一致性,但对[OBS]均表现出高估,并且对强降水月份（3,4月）高估幅度最大;（3）3套数据对海拔500～1 000 m地区的降水模拟精度最好,超过1 000 m后,随海拔升高模拟精度下降。以上规律可为3套数据的订正及其在中亚地区气候变化研究中的应用提供科学依据。     

西藏高原降水变化趋势的气候分析

利用西藏1971~2000年月降水量、降水日数资料,分析了近30年高原降水的变化趋势。结果发现,西藏大部分地区年降水量变化为正趋势,降水倾向率为1.4~66.6 mm/10a,而阿里地区呈较为明显的减少趋势。年降水日数变化阿里地区、林芝地区东部为负趋势,正趋势以那曲地区中西部、昌都地区北部最为明显。20世纪70年代高原西部为正距平、东部为负距平,20世纪80年代大部分地区为负距平,20世纪90年代高原西部为负距平,东部为正距平。近30年来西藏高原平均年、四季降水量均呈增加趋势,年降水量以19.9 mm/10a的速率增加,尤其是20世纪90年代增幅较大,1992年以来春、夏季降水明显增加。阿里地区出现了暖干化趋势。年降水异常偏涝年主要出现在20世纪80和90年代。     

西藏高原汛期降水日数和强度的时空演变特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2007年的逐日降水资料,分析了西藏高原汛期不同等级降水日数和降水强度的时空演变特征及其对旱涝的影响。结果表明：西藏降水日数和小雨日数呈现北增南减的趋势,中雨日数在雅鲁藏布江中下游、昌都地区东南部一线增加。1961-2007年总降水日数的减少主要体现在小雨日数下降和贡献率减少,而中雨的日数和贡献率增加;降水强度表现出一定的增加趋势,体现为小雨和大雨强度的增加。20世纪80年代前多小雨,80年代至90年代多中雨以上强度的降水,21世纪前7年多小雨,而大雨主要在90年代对降水量的贡献率较大。西藏高原降水有向不均衡、极端化发展的趋势,这对西藏高原旱涝灾害的发生具有重要的影响。     

Spatiotemporal characteristics of seasonal precipitation and their relationships with ENSO in Central Asia during 1901–2013

The vulnerable ecosystem of the arid and semiarid region in Central Asia is sensitive to precipitation variations. Long-term changes of the seasonal precipitation can reveal the evolution rules of the precipitation climate. Therefore, in this study, the changes of the seasonal precipitation over Central Asia have been analyzed during the last century (1901–2013) based on the latest global monthly precipitation dataset Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) Full Data Reanalysis Version 7, as well as their relations with El Niño- Southern Oscillation (ENSO). Results show that the precipitation in Central Asia is mainly concentrated in spring and summer seasons, especially in spring. For the whole study period, increasing trends were found in spring and winter, while decreasing trends were detected in summer and fall. Inter-annual signals with 3–7 years multi-periods were derived to explain the dominant components for seasonal precipitation variability. In terms of the dominant spatial pattern, Empirical orthogonal function (EOF) results show that the spatial distribution of EOF-1 mode in summer is different from those of the other seasons during 1901–2013. Moreover, significant ENSO-associated changes in precipitation are evident during the fall, winter, spring, and absent during summer. The lagged associations between ENSO and seasonal precipitation are also obtained in Central Asia. The ENSO-based composite analyses show that these water vapor fluxes of spring, fall and winter precipitation are mainly generated in Indian and North Atlantic Oceans during El Niño. The enhanced westerlies strengthen the western water vapor path for Central Asia, thereby causing a rainy winter.     

青藏高原降水季节分配的空间变化特征

青藏高原是全球气候变化影响的敏感区域。在全球气候变暖的背景下,其水文气候过程发生了显著的变化,直接影响到区域水资源演化。然而,目前对该区域水文气候过程的时空演变规律仍认识不足。本文以青藏高原气象站点降水观测数据为基准,结合水汽通量资料,对13种不同源降水数据集质量进行对比分析;并选用质量较好的IGSNRR数据集识别了青藏高原降水季节分配特征的空间分布格局。结果表明,青藏高原东南、西南以及西北边缘地区降水集中度和集中期较小,夏季降水占全年降水比例不足50%;随着逐渐向高原腹地推进,降水集中度和集中期逐渐增大,雨季逐渐缩短且推迟,雨季降水占全年降水比例逐渐增大。降水季节分配的空间分布格局与水汽运移方向保持一致,即主要是由西风和印度洋季风的影响所致。基于此,识别出西风的影响区域主要位于高原35°N以北,印度洋季风的影响区域主要位于高原约30°N以南,而高原中部(30°N~35°N)降水受到西风和印度洋季风的共同影响。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原水文气候过程空间差异性。     

基于TRMM 3B43产品的1998—2016年黄淮海平原降水时空特征研究

以黄淮海平原为研究区,基于59个气象站点的逐月降水数据,采用相关系数（R）、相对误差（BIAS）和均方根误差（RMSE）对TRMM 3B43降水产品的精度进行系统评估,揭示黄淮海平原降水的时空变化规律。研究表明：① TRMM 3B43产品对研究区内大部分气象站点存在轻微高估现象,总体上TRMM产品和站点数据在黄淮海平原的拟合效果较好,且月尺度的精度较年尺度高;② 1998—2016年黄淮海平原年降水和秋季降水增加明显,其余季节降水呈不同程度的减少趋势;③ 研究区降水在空间上呈从南到北递减的趋势,且南北降水差距较大。研究结果为卫星降水产品在中纬度地区水资源评估、农业生产和洪旱灾害等研究提供一定的参考。     

全球低纬高原地区气候特征的初步研究

提出了全球１０大低纬高原和２０个著名春城的概念,给出了３５个有代表性的低纬高原气象站资料,通过分析气温和降水变化,得到低纬高原气候的共同特征是气温年较差小,四季如春,气温日较差大,一天分四季,降水适中,干湿季分明。主要气候类型是热带草原气候和高原型季风气候     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

新疆北部的降水量线性变化趋势特征分析

应用新疆北疆地区以及天山山区26个气象站1961-2005年的月降水量资料,分析了新疆北部地区、天山山区、北疆沿天山经济带、北疆平原、北疆北部流域、北疆西部流域6个区域的年、暖季(5-10月)、冷季(11-4月)以及各月的降水量线性趋势特征。结果显示:6个区域及26个气象站的年降水量45a年来均呈线性增加趋势;暖季降水量6个区域均呈线性增加趋势,北疆区、天山山区最显著;冷季降水量6个区域全部呈明显的线性增加趋势;月降水线性趋势变化较显著的月份为1、2、7、11、12月,其它各月没有通过0.10显著性水平检验,12个月中增湿趋势站数明显占优势的月份可占80%左右,3、9月呈下降趋势的站数较多。增湿结果已给新疆带来风吹雪、雪崩、畜牧业雪灾、洪水、融雪性洪水、泥石流、滑坡等灾害。     

中国南部夏季季风降水水汽来源的稳定同位素证据

Summer monsoons （South Asian monsoon, South China Sea monsoon and Subtropical monsoon） are prominent features of summertime climate over southern China. Dif- ferent monsoons carry different inflow moisture into China and control the temporal and spatial distributions of precipitation. Analyses of meteorological data, particularly wind, tempera- ture and pressure anomalies are traditional methods of characterizing moisture sources and transport patterns. Here, we try to utilize the evidence from stable isotopes signatures to trace summer monsoons over southern China. Based on seven CHNIP （Chinese Network of Iso- topes in Precipitation） observatory stations located in southern China, monthly composite precipitation samples have been collected and analyzed for the composition of δ^18O during July, 2005. The results indicated that the spatial distributions of δ^18O in precipitation could properly portray the moisture sources together with their transport pathways. Moreover, the amount effect, altitude effect, temperature effect and the correlation between δ^18O vs. relative humidity were discussed.     

西沙群岛和涠洲岛气候变化特征 及其与近岸陆地的对比

采用1959―2014年中国西沙站和涠洲岛站及其临近陆地台站的基本气象观测资料,分析了2个海岛的气候变化特征及其与近岸陆地的差异。结果表明：1）近56年西沙和涠洲岛及近岸陆地气温变化均呈上升趋势,西沙增暖速率（0.19℃/10 a）大于涠洲岛（0.104℃/10 a）。显著的差异出现在近10年,西沙持续增暖（0.38℃/10 a）,而涠洲岛气温却呈下降趋势（-0.48℃/10 a）。从季节变化上,2个海岛都有春季越来越暖、冬季越来越冷的趋势。与周围陆地的气温相比,2个海岛的气温均高于近海陆地,但增温速率却小于近岸陆地。2）分析近56年降水量的变化,发现海岛降水量、降水强度和降水天数均小于陆地。受冬、夏季风转换的控制,海岛及近岸陆地有旱季、雨季的划分,且近半个世纪以来降水量波动大、变化趋势不显著,但伴随降水天数的减少,降水强度呈显著增长趋势。对比2个海岛近10年的降水变化特征,发现西沙站的旱季有越来越旱的趋势,涠洲岛及近岸陆地无论旱季、雨季降水量都有增加的趋势,表现为湿润化的趋势。     

中国气候变化敏感区降水量区域对比——以黑龙江、新疆和西藏三省区为例

近40年来全球气候变化研究已经是当今自然科学重大课题之一,中国的区域响应也日渐引人关注.依据黑龙江、新疆、西藏三省区93个国家基准或基本气象站1961-2008年间的日降水数据,就中国气候变化敏感区降水变化过程和波动特征进行了对比分析.①年降水量上,黑龙江微弱减少,新疆增多、西藏明显增多,特别是1995年以来其趋势更加...     

中国典型山地冰川平衡线的影响因素分析

中国典型山地无现代冰川作用区冰川平衡线高度的确定对于过去环境变化研究具有重要的科学意义。选取青藏高原边缘17个山体的28个气象站气温与降水数据,采用确定的最大降水带与经验曲线关系法 (简称MPC,下同)、确定的最大降水带与统计公式法 (MPF) 和实际气象站降水与经验公式法 (WPF),恢复了17个山地的现代理论冰川平衡线高度,并对比了三种方法的适用性;综合分析了三种方法的原理、参数选取、计算过程以及误差来源;详细讨论了冰川平衡线处气温与降水关系式、气象站的海拔高度、气温垂直递减率、降水梯度对计算现代冰川平衡线的影响。提出了无现代冰川区的现代理论冰川平衡线计算的综合因子法 (ZYZ)。