中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

1981－2020年沂沭河流域极端降水事件特征及环流背景

利用1981—2020年沂沭河流域内12个气象台站逐日降水观测资料,西太平洋副热带高压（西太副高）指数、太平洋年代际振荡指数（PDO）等资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用线性趋势分析、累积距平法联合滑动t检验、morlet小波分析、相关性分析、合成分析等方法,研究近40 a沂沭河流域极端降水事件的时空变化特征,并进一步研究极端降水指数与气候因子之间的相关性以及极端降水事件的异常环流背景。结果表明：沂沭河流域极端降水事件具有整体上增多且强度增强的特征,且近年来在频次和年极端降水量上波动峰间值增大,分别为6.2 d/a、538.2 mm/a,极端降水事件日趋严重。空间分布上南多北少,中部、北部较南部增速更明显。极端降水频次和年极端降水量均在1989年和2002年左右突增;极端降水强度在1989年突增,2000年左右突减。极端降水的频次、强度和年极端降水量分别以22 a、10 a和22 a的周期波动为主。西太副高的脊线位置跟频次和年极端降水量具有正相关性,PDO与频次和年极端降水量具有负相关性。东亚夏季风强度和西太副高的位置是影响沂沭河流域极端降水事件多寡的重要因子,在预测该流域的极端降水情况时可做参考依据。     

近50a华东地区夏季极端降水事件的年代际变化

利用中国华东地区90站点1960--2009年夏季（6—8月）逐日降水资料,分析了近50a来华东地区各类极端降水事件的强度和发生频次的年代际变化。结果表明：华东地区极端降水事件年代际变化特征明显。近20a来,不论是极端降水事件的平均强度还是发生次数都要明显高于前30a;1990年代是极端事件多发且强度较强的年代;华东区域极端强降水过程事件的连续降水日数多在9d以下,而极端连续降水日数事件基本在9d以上;较之华东地区其他区域,福建地区存在更多的强度大、持续久的降水过程;华东地区最大极端降水量出现在江西北部与安徽南部的交界区域。极端降水事件频发带存在南北摆动的年代际变化,这一特征在极端日降水事件和极端强降水过程事件上表现得更为明显。同时,存在两个极端事件频发带,分别位于长江流域附近。在后3个年代,这两个频发带呈现出分一合一分的年代际变化特征。     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

1961—2011年通辽市极端降水事件特征分析

文章利用通辽市9个气象站1961—2011年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,统计了极端降水事件的频次,分析其空间分布特征和时间趋势变化。结果表明,通辽市极端降水事件阈值的空间特征是由南向北总体上呈高—低—高的分布特征,而极端降水事件频次空间差异较小,都在3.4d/a左右。1961—2011年,通辽市极端降水事件的发生频次呈减少趋势,减幅为0.23d/10a,存在明显的年代际差异。     

内蒙古河套地区极端降水特征分析

基于内蒙古河套地区34个国家气象站1961—2018年逐日降水量,分析近58 a极端降水事件和降水过程的时空分布特征,并选取典型过程分析极端降水过程环流背景场特征。结果表明:(1)平均年降水量自东南向西北递减, 7—8月降水最丰沛。8月降水量显著减少,5、6和12月降水量显著增加。(2)极端降水阈值东南高西北低,鄂尔多斯市乌审召降水量历史极值最大,巴彦淖尔市海力素最小。大部地区极端降水事件频次在5次以上,强度东南强西北弱。(3)极端降水事件7—8月最多,平均强度8月最强。9月极端降水事件显著增加,强度显著增强。(4)年平均极端降水过程强度减弱趋势显著,过程降水大值区多集中在土默特左旗、伊金霍洛旗和呼和浩特市区。(5)极端降水过程多受槽前西南气流影响,充足的水汽条件配合异常强盛的上升气流,易发生强降水事件。     

近30 a福建省前汛期极端降水事件特征及其成因

利用1981—2010年前汛期(5—6月)福建地区台站逐日降水观测资料及NCEP/NCAR再分析逐日资料,对福建地区极端降水事件发生规律及环流异常进行了分析。结果表明:近30 a福建地区前汛期各站极端降水事件的发生频次在40~62次之间,沿海台站发生次数明显少于内陆台站。区域性极端降水发生频次亦呈显著增加趋势,增幅为0.06次/a,且在1994年后,前汛期极端降水事件的发生频次明显增多。区域性极端降水86次事件平均的降水分布显示在闽西中部降水量最大,并由此向外围逐渐减小。极端降水事件对前汛期降水贡献较大,约占前汛期总降水量的两成以上。极端降水事件的发生与大气环流异常存在密切关系,对深刻认识福建地区极端降水事件的形成机制和变化规律具有重要意义。     

基于区域自动气象站的广东极端强降水特征分析

利用2003—2017年广东2000多个区域自动气象站逐小时降水资料,分析了不同历时的广东极端强降水的年和月变化特征,在此基础上分析汛期4—9月的极端强降水频次的时空分布特征。结果表明:近15年来,广东不同历时极端强降水出现频率的年变化趋势存在明显差异,在年以及前、后汛期,24 h呈减少趋势;3、1 h呈上升趋势,其中1 h极端强降水频率在年和后汛期呈显著增加趋势。5—6月是广东极端强降水最易出现的时段,频次大值主要出现在粤西南阳江、江门、茂名,中部和北部的广州、清远以及粤东的汕头、揭阳等地。后汛期极端强降水主要出现在粤中南部地区,特别是南部沿海。1 h极端强降水次数在珠江三角洲以及茂名信宜、高州等地增加趋势明显,而粤东的大部分地区为减少趋势。地形和大气环流等可能是广东极端强降水频次中心形成的重要因素。     

中国东部降水的极端特性及其气候特征分析

基于1960—2017年观测数据分析了中国东部降水极端特性的地区差异、季节和气候学特征及变化格局,探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。结果表明,极端性降水的演化与降水均值或总量的气候型态、降水集中性和持续性密切关联,尤其雨带迁移和雨型演替是影响极端性降水地区差异与时空演变的根本因素。气候变化背景下,中国东部极端性降水强度和频次变化存在较好的协同一致性,近60年来在长江以南,强度加大的地区极端性降水亦趋于频发。同时,两者季节特征和地区差异明显。春季东北地区及华北北部极端性降水强度和频次均有明显增加。近60年来夏季极端性降水强度和频次的趋势变化在长江以南均以增加为主,以北以下降为主。秋季极端性降水强度和频次在华北地区亦呈增加趋势。冬季华南和江南地区极端性降水强度和频次趋势变化均以增加为主。华北地区及以北和内蒙古的西部冬季极端性降水强度增加显著,但频次变化不明显。而东北地区北部冬季极端性降水在强度减小的情形下,其频次仍趋显著增加。特别是中国降水主要集中在夏季,自1980年代以来中国东部夏季多雨带南移,雨型以北方型和中间型占优,转换为以长江型和华南型为主,多雨带的极端性降水群发性强,影响指数显著增加。此外,太平洋年代际振荡(PDO)暖位相及ENSO暖事件期间,长江以北夏季极端性降水的影响指数会显著降低。而东亚夏季风的减弱则有利于长江中下游等地区夏季极端性降水的频发和群发,极端性降水强度加大,其影响的危险性趋于增强。      

江苏省近45a极端气候的变化特征

利用江苏省35个测站1960—2004年45 a的逐日最高温度、最低温度、日降水量资料集,分析了近45 a江苏省极端高温、极端低温以及极端降水的基本变化特征。结果表明:(1)多年平均年极端高温的空间分布表现为西高东低,而极端低温则表现为自北向南的显著增加,极端降水的发生频次自南向北逐渐减少;(2)极端高温在江苏中部以及南部大部分地区有上升趋势,而西北地区则有弱的下降趋势;全省极端低温表现为显著的升高趋势;极端降水频次在南部地区有增加的趋势,北部减少趋势,中部则无变化趋势。(3)江苏极端高温、低温和极端降水的年际和年代际变化具有区域性差异,其中极端降水频次变化的区域性差异最为明显。     

山西近40年极端降水特征分析

利用山西108个国家级地面气象观测站1979—2018年日降水量资料,采用百分位法定义极端降水事件,应用气候趋势系数、Mann-Kendall (M-K)检验等方法,研究山西极端降水特征及其变化规律。结果表明:(1)山西极端降水出现在3—10月之间,发生频次呈现“山区多、盆地少”的特点,平均强度表现为“北中部小、南部大”的空间分布特征。(2)山西极端降水持续时间以1 d为主,局地性特征明显,发生大范围极端降水事件的概率较低。(3)近40年,山西极端降水事件呈明显增多趋势,影响范围不断扩大,强度略有增强,没有突变发生。各区域极端降水的长期变化差异较大;北部强度显著增强,范围明显扩大且在1986年发生突变;中部极端降水日数和强度显著增多增强,并分别在2001、1992年发生突变;南部极端降水变化趋势微弱。     

基于10年GPCP降水资料的全球极端降水分布分析

利用GPCP的1997-2006年全球1°×1°格点降水日资料,对全球年平均的降水,以及夏季极端降水高值区域频次和强度进行了分析,并比较了其与ENSO的ONI指数的关系。取得了以下结果:赤道附近是全年多雨区,极端降水高值区域多分布于此。赤道东太平洋夏季极端降水的频次和强度变化基本是一致的,西太平洋暖池也有相同的特点,但是两者最强最弱年份却刚好相反,且都发生在ENSO冷暖年,但无明显的正负对应关系。我国中东部夏季极端降水最强年(1998年)发生在极强EL Ni觡o年-1997年的次年,最弱年(2001年)也发生在持续24个月的极强的La Ni觡a事件之后,但两者没有明显的正负对应关系。孟加拉湾夏季极端降水频次和强度的年际振荡强弱有相反的特点。长江中下游(6,7月)极端降水频次和赤道东太平洋(7,8月)极端降水频次有一定的滞后相关性,置信度为95%。     

1966-2010年山东夏季极端降水事件特征分析

利用山东省117个测站19662010年夏季逐日降水资料集,分析夏季极端降水的时空变化特征。结果表明：1）夏季极端降水频次高值区位于鲁中及鲁东南等地,低值区主要位于鲁西北地区。极端降水强度高值区位于鲁东南地区,低值区主要位于鲁中及其北部地区。全省大部分地区极端降水频次和强度都存在增加趋势,尤其鲁中及其以南地区增加趋势明显。2）夏季极端降水可大致划分为鲁西北、鲁西南、鲁中及其北部、鲁东南、半岛5个区域,各区域极端降水频次和强度以准2~3 a的周期波动为主,鲁西北、鲁西南及半岛地区的极端降水频次和强度在年代际尺度上呈现出反向变化特征。各区域极端降水频次的长期趋势均为增加,而极端降水强度表现为鲁西北地区先增加后减小、其他地区先减小后增加的长期趋势。3）鲁西北、鲁中及其北部、半岛3个区域的夏季极端降水主要集中在7月下旬和8月上中旬,而鲁西南和鲁东南地区极端降水主要集中在7月中下旬。鲁西北和半岛地区极端降水开始时间有推迟的趋势,其他地区的为提前趋势。鲁西北和鲁西南地区的结束时间有提前趋势,其他地区的则为推迟趋势,但提前和推迟的趋势变化均比较微弱。     

华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。     

辽宁地区夏季不同历时极端降水时空变化特征

利用1981—2015年辽宁省54个气象站降水观测资料,采用气候趋势系数、Morlet小波分析和Mann-Kendall突变分析等气候统计方法,分析了辽宁省夏季不同历时极端降水的时空变化特征。结果表明:1981—2015年夏季辽宁省西南部沿海、渤海北部沿海、黄海北部沿岸地区及大连市区为极端降水阈值大值区,辽宁省西部地区和东部山区极端降水阈值较小,极端降水强度的空间分布特征与极端降水的阈值相似。辽宁省夏季不同历时极端降水发生频次的分布特征基本相同,时间长期变化趋势不明显,主要表现为年际变化,存在3 a、5 a和8 a的变化周期,东部山区极端降水发生频次较多,环渤海沿岸和朝阳地区极端降水发生频次较少。近35 a夏季辽宁省24 h、12 h、6 h、3 h和1 h降水量极值的空间分布极不均匀,最大值与最小值分别差1.2、1.6、1.6、2.4倍和1.8倍。极端湿期长度最大值出现在新宾地区,为11.3 d;极端干期长度最大值出现在大石桥地区,为24.3 d。     

近70a来中亚极端高温事件时空分布

基于NCEP/NCAR 1948—2017年逐日平均气温资料,利用百分位阈值法确定中亚地区极端高温事件的阈值,进而分析该地区近70 a极端高温事件强度、频次时空分布特征。结果表明:中亚地区暖季平均气温的空间分布受地形影响显著,从西南向东北逐渐降低。极端高温事件的强度和频次在1967年前后发生年代际转折,其中强度在转折后要显著高于转折前,频次在转折前呈现负趋势、转折后转变为正趋势。极端高温事件发生的区域也存在显著的年代际变化特征。极端高温事件强度趋势增加最显著的地区位于乌兹别克斯坦西部,负趋势最显著的区域位于中国南疆;频次趋势增加最显著区域位于哈萨克斯坦西部的乌拉尔地区,负趋势显著区域则位于帕米尔高原。     

1961—2008年淮河流域主汛期极端降水事件分析

利用淮河流域117个台站1961－2008年主汛期（6－8月）逐日降水资料,采用降水百分位数法划分极端降水阈值,建立极端降水事件时间序列;在此基础上揭示淮河流域极端主汛期降水事件时空演变特征。结果表明：淮河流域主汛期极端降水总量年际变化大,其强弱与旱涝格局基本对应。极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着淮河流域主汛期降水量。一致性分布是淮河流域主汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态,其发生频次空间上可分为流域中东部、中北部、西南部、西北部及南部5个主要区域。极端降水事件总体上有增加趋势,特别是流域     

1990—2010年中国极端温度和降水事件的月变化特征

利用1960—2010年中国532个台站的日最低、最高气温和日降水资料,选取4个极端温度指数（冷昼、冷夜、暖昼和暖夜）和2个极端降水指数（极端降水量和极端降水频次）,对1990—2010年极端温度和降水事件相对于之前1960—1989年的月尺度变化进行了研究。得到以下主要结论：1） 逐月的冷昼和冷夜发生频率减少,逐月的暖昼和暖夜发生频率增多。冷极端事件发生频率的变化比暖极端事件更明显。2） 4个指数在2月均表现出频率变化异常剧烈的月尺度特征,这主要与中国地区2月增暖最显著有关。4个指数在2月频率变化的空间分布,中国北方地区（东北、华北以及西北）极端温度事件的频率变化比南方地区（西南、华南以及长江流域）更显著。3） 对于极端降水事件,1990—2010年中国极端降水量增加最大的月份为6—7月,极端降水频次增加较多的月份为1—3月。中国各区域极端降水量变化最大的月份集中在夏季6—8月,其中西北、西南和长江中下游地区极端降水量显著增加。对于极端降水频次,东北和西北地区在1月增加最多;华北、西南、长江中下游和华南地区分别在3、5、7和12月增加最多。除华南地区以外,其他5个区域均通过了信度为0.05的显著性检验。     

四川省近10年极端小时降水时空分布特征

利用2012~2020年四川省156个国家气象观测站小时降水资料,以四川盆地、川西高原和攀西地区为考察重点,统计分析了全省极端小时降水的时空分布特征。结果表明:（1）四川省各站极端小时降水阈值、发生频次、平均强度及贡献率差异明显,高值区主要集中在盆地和攀西南部;盆地多站极端小时降水阈值在50 mm/h以上,小时降水极大值超过80 mm/h。（2）四川省极端小时降水事件主要集中在7月和8月,其中50 mm以上的小时强降水事件占比超过1/3;盆地、川西高原和攀西地区极端小时降水发生频次分别在7月、6月和8月达到最高,而小时强降水事件分别在8月、7月和6月出现最多。（3）四川省极端小时降水频次日变化峰值出现在02时,具有单峰和夜发特征,其中盆地、川西高原和攀西地区主峰值分别出现在05时、21时和02时;四川省50 mm以上小时强降水事件夜发占比达63.5%,各区域出现高峰时段差异大。      

近56年中国极端降水事件的时空变化格局

基于中国693个地面观测站1961-2016年的逐日降水资料,全面分析了全国和各分区极端降水事件、连续性极端降水事件及其起止时间的时空分布和变化特征。结果表明,近56年,全国极端降水事件明显增多,极端降水量和极端降水日数呈增加趋势的站点占总站数的68%,且主要集中在东南沿海和西部地区。华东地区是全国极端降水量增长幅度最大的地区,增速达18. 2 mm·(10a)~(-1),西北地区的极端降水日数增速最快,每10年增加0. 37天。全国平均的连续性极端降水事件表现为不显著的增加趋势,其中仅西北地区的连续性极端降水量和降水频次的增加趋势达到0. 01显著性水平,华北和西南地区的连续性极端降水事件表现为不显著的下降趋势。全国平均的极端降水事件的开始时间和结束时间分别呈现出明显的提前和推迟趋势,西北、青藏和东北地区极端降水事件的开始时间显著提前,西北地区的结束时间显著推迟,受其影响,西北地区的极端降水事件持续期增长幅度最大达到10. 4 d·(10a)~(-1)。