雄安新区及上游极端降水特征分析

选取1981—2019年河北省雄安新区及上游保定地区共19个国家观测站的逐日降水资料,基于百分位法和线性倾向估计法,对上述地区极端降水的时空分布和演变趋势等进行了分析.结果表明:各百分阈值具有相似性,以第95百分位数作为极端降水阈值得到的各站年平均极端降水量及其在总降水量中所占比例的分布情况大体一致,大值区集中在山区到平原的过渡地区.2001年起极端降水总站次在波动中上升;7—8月极端降水最为频繁,10月平均极端降水日站次最多.年平均极端降水量、日数及其在总降水量中所占比例的变化趋势较为一致,阜平、西南部浅山区以及雄安新区北面的高碑店呈递增趋势;年平均极端降水强度呈增加的站点分布较为广泛.浅山区极端降水强度最大;山区年平均极端降水日数最多;平原年平均极端降水量最小.5—8月浅山区的年均极端降水强度均为各区域中最大;平原次之;山区最小.7月各区域年平均极端降水日数均在1d以上;山区5—9月年平均极端降水日数均为最多.     

1960～2008年江西省极端降水变化趋势

利用江西省17个国家级台站1960～2008年逐日降水量资料,对日降水量超过绝对阈值(25mm和50mm)和百分位数阈值(95%和99%)的极端降水变化情况进行了分析。结果表明,江西省近50年极端降水频率和强度均呈波动上升趋势,大雨和强降水频率的增加最为迅速,暴雨和极端强降水事件强度增加最大;夏季各种极端降水事件频率均有明显升高;冬季大雨和强降水事件频率也有显著增加;春季和秋季极端降水强度有明显增加,特别是暴雨和极端强降水事件强度增加迅速;夏季暴雨和极端强降水强度有所降低或略有增加;江西省极端降水的频率和强度变化趋势较为一致,特别是1990年代;极端降水的增加以发生频数的增加为主,降水强度的增加并不显著;近50年江西省大部分地区的极端降水事件频率和强度均有增加,但高值区的分布有较大的差异。极端强降水事件强度在鄱阳湖平原附近减小,而在周边的大部分地区呈增长趋势。进一步的分析发现,极端降水强度的变化与地形有显著的正相关关系。     

1961—2010年北京地区降水变化特征

采用15个常规气象站1961-2010年逐日降水数据资料,分析了北京地区降水量、降水日数和降水强度的变化趋势,包括年和各季节的总降水量和降水日数,不同降水级别降水量、降水日数和降水强度变化趋势的时空特征。结果表明：在近50年内,北京地区平均年降水量和年降水日数、年降水强度均呈下降趋势;各季节中,夏季的降水量呈明显下降趋势,春季降水日数略有增加,夏季略有减少;降水强度在春季增大和夏季减小趋势明显;小雨雨量变化不明显,中雨雨量呈增加趋势,大雨和暴雨雨量呈明显降低趋势;小雨降雨日数略呈减小趋势,中雨降水日数呈显著增加趋势,大雨和暴雨降水日数呈较明显降低趋势;小雨降水强度略呈上升趋势,而大雨和暴雨的降水强度呈明显的降低趋势。     

全球变暖背景下江淮地区降水强度分布结构变化的特征分析

利用1961～2006年江淮地区80个站点的逐日降水资料,根据百分位数确定极端降水阈值的方法,比较了全球气候变暖背景下该区域降水强度的分布结构特征。结果表明,在全球气候典型暖异常的年份里,江淮地区极端降水日数占总降水日数的比重比冷年增加30%以上,极端降水总量的比重增加13%左右;而微量降水日数所占比重比冷年减少近60%,微量降水总量减少了80%,说明全球变暖后江淮地区降水强度分布结构呈现弱降水减少,强降水增多的显著两极分化特征,且该特征在江淮地区基本一致。冬、夏季对比表明,冬季的变化幅度比全年和夏季更大。可见全球变暖背景下未来江淮地区降水强度分布结构出现两极分化趋势可能性增加。     

北京地区夏季极端降水变化特征及城市化的影响

应用北京地区20站1971—2010年降水记录及城市发展数据,采用百分位方法定义极端降水事件的阈值,分析了北京地区夏季极端降水事件的时空变化特征及城市化的影响。结果表明：(1)北京夏季极端降水阈值及频数存在较强局地性特征,基本沿地形高度分布,极端降水频数多发区与高阈值区不完全对应;(2)近40年极端降水频率及强度均呈现下降趋势,年际及年代际差异显著;(3)城市化发展不同阶段极端降水强度及频数均有不同的分布形态,城市化对城市不同区域极端降水影响不一样,城市化导致城市下风向近郊区极端降水强度、次数均表现为增多趋势;(4)城市对极端降水的影响还与天气过程强度有关,强天气背景下城市对极端降水频数的影响程度高于对降水强度的影响。     

杭州市降水特征及极端降水趋势预估

利用国家气候观象台杭州站百年降水观测数据和CMIP5模式模拟预估数据,分析了杭州市降水长期变化特征,采用累积概率分布函数转换方式(CDF-T),降尺度预估了未来气候情景下杭州极端降水发生趋势。结果表明:杭州市年降水量在百年时序(1907—2015年)上无显著性增加或减小趋势,1980年后春季降水明显下降,下降速率约32.1mm·(10a)~(-1),冬季降水显著增加,增加速率约35.4mm·(10a)~(-1)。1988—2015年的3和6h及日降水的各重现期降水量均较1961—1987年有所增大,1961—1987年的100年一遇日最大降水已演变为1988—2015年的50年一遇甚至是20年一遇。CMIP5模式降水的降尺度分析表明,2020—2039年杭州市日极端降水强度将可能会进一步加强,2020—2039年日降水的R95值和R99p值均较现气候期(1981—2010年)有所提高,超R95p和超R99p的极端降水发生日数分别为11.08和2.24d·a~(-1),分别较现气候期平均值增加了3.52和0.69d·a~(-1)。     

塔克拉玛干沙漠南缘极端降水变化趋势与突变特征

利用1966-2009年塔克拉玛干沙漠南缘16个站逐日的降水资料,运用累积频率的方法确定了塔克拉玛干沙漠南缘各站极端降水量的阈值。通过Mann-Kendall法和滑动t检验方法进行比较分析,得出极端降水指数的突变特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠南缘极端降水量、频率、强度、年最大日降水量均呈增加趋势。极端降水量和频率的突变点分别是1998、 1997年附近,极端降水频率与极端降水量呈较好的正相关。极端降水的强度和年最大日降水量的突变点分别为1985和1981、1985年。极端降水量的增加可能是由极端降水日数的增加和极端降水强度的增强共同引起的。     

从小时尺度考察中国中东部极端降水的持续性和季节特征

相对于日降水量,小时尺度降水资料可以更准确地反映降水强度并描述降水过程,因而更适用于极端降水阈值确定及其特性研究.利用广义极值分布估计中国321个站最大小时降水量的分布函数,确定了5a重现期的小时降水强度阈值.阈值的空间分布呈现出明显的地域差异,西北地区阈值偏低,华北地区、长江中下游地区、华南沿海地区和四川盆地西部地区为高阈值中心.取各站5a一遇极端降水事件对其持续性特征和季节特征进行分析,发现在沿海地区、长江流域和青藏高原东坡极端降水事件的平均持续时间较长(超过12h);中国北部地区持续时间较短.在具有较大海拔落差的复杂地形区,极端降水事件较平原地区更快地发展到峰值.华南地区4月就可有极端降水事件出现,而中国北方地区要到6月底才出现极端降水;全中国大部分地区的年最晚极端降水在8-9月,但沿海地区、大陆南端和西南地区南部的少数站点在10月以后仍有极端降水发生.     

1981—2018年内蒙古不同等级降水时空变化特征北大核心

基于1981—2018年内蒙古地区103个地面气象观测站的逐日降水资料,运用趋势分析方法,分析近38 a内蒙古降水量、降水日数和降水强度的时空变化特征。结果表明,不同等级降水量和降水日数呈现弱减少趋势,不同等级降水强度年际变化趋势不明显,但是湿润区的各等级降水年际波动最大,干旱区的中雨强度年际波动明显大于其他气候区。各等级降水对总降水的贡献率从大到小依次为小雨、中雨和大雨,但地区分布不均。各气候区小雨日数贡献率均在80%~90%,并且小雨量占比从内蒙古东北部湿润区到西北部的干旱区逐渐上升。内蒙古各等级降水均呈现自东向西递减的空间分布特征,其中降水量和降水日数的高值区主要分布在东北部地区,降水强度的高值区主要分布在东南部地区。2010年以来,内蒙古东北部和中部偏西地区的小雨等级的降水量和小雨日数减少,小雨等级的降水强度增加;在内蒙古西北部各等级降水量和降水强度均增加,大雨等级的降水量、降水日数和降水强度的增加趋势尤为显著。     

近53年江淮流域梅汛期极端降水变化特征

基于1961—2013年江淮流域梅汛期（6—7月）逐日降水资料,利用百分位法确定极端降水阈值,对江淮流域梅汛期极端降水的时空分布及突变特征进行分析,结果表明：95%分位极端降水阈值多在50 mm以上,大值中心主要位于湖北东部到安徽南部一带;平均极端降水强度与阈值大小的空间分布相似。极端降水量和极端降水日数整体呈现由安徽南部向四周递减的空间分布特征,极端降水量约占梅汛期降水总量的1/4~1/3。从季节内分布上看,极端强降水站次在梅汛期呈单峰型分布,各候间差异明显,其中6月第5候到7月第2候最多。极端降水量、极端降水日数以及极端降水量占梅汛期总降水量百分比均具有明显的年际变化,且上升趋势显著;江淮流域梅汛期极端降水量和极端降水站次的这种上升趋势均在1980年发生突变。     

Spatial and temporal characteristics of wet spells in the Yangtze River Basin from 1961 to 2003

Daily precipitation records of 147 meteorological stations over the Yangtze River Basin have permitted a detailed analysis of the spatio-temporal distribution of wet spells during the period 1961–2003 by distinguishing average daily amount thresholds of 90th and 95th percentiles. The analysis are based on several time series, namely the number of the days in wet spells, the longest wet spell and the precipitation amount in wet spells. Time series trends analyses are compiled for each station by means of the Mann-Kendall test, for four sub-regions. The results show that the annual precipitation in wet spells is higher in the southeast area and the eastern Tibetan Plateau than in the other parts. The longest wet spells are found in the eastern Tibetan Plateau for both the thresholds. The indices in wet spells for most stations have no significant trends. In contrast, only some stations in eastern Tibetan Plateau and the lower Yangtze River Basin increase significantly, while some in the middle reaches show significant decreasing trends. The regional trends analysis presents a noticeable downward trend in the middle Yangtze River Basin and upward trends in the eastern Tibetan Plateau for both 90th and 95th percentiles, however, the upward trend in the lower Yangtze River Basin and downward trends in the upper Jinshajiang River Basin are not significant.     

Extreme precipitation in Europe: statistical threshold selection based on climatological criteria

In the present study, both parametric (peak over threshold: mean residual life, dispersion index, threshold choice) and non-parametric (percentiles indices 95% and 99%) statistical techniques are employed, aiming at the identification of rainfall thresholds above which a precipitation event can be characterized as extreme. The analysis is based on 45?years (1960–2004) rain gauge daily records from 65 meteorological stations over the European region. According to two climatologically based criteria that were introduced in the study, it was found that a combined peak over threshold methodology has been shown to yield higher threshold values above which extreme precipitation events occur, in comparison to the 95th percentile indices. Overall, concerning northern Europe, it was found that in the majority of the stations, the threshold values vary from 20 to 30?mm, while the results concerning the Mediterranean region are less coherent and the selection of extreme precipitation thresholds differs from region to region. Stations over eastern Mediterranean appear to have thresholds higher than 30?mm, while stations located over the main cyclone trajectories and the cyclogenesis zone of Mediterranean are those with the higher extreme precipitation thresholds (higher than 45?mm).     

江西省近50年极端降水事件变化初探

利用江西省17个国家级台站1960—2008年逐日降水资料,对日降水量超过绝对阈值（25mm,50mm）和相对阈值（95%,99%）降水量的变化情况进行了分析。结果表明,近50a来,江西省极端降水的频率在大部分地区呈增长趋势,强度在鄱阳湖冲击平原附近减小,而在之外的大部分地区呈增长趋势。     

基于分位数映射法的黑河上游气候模式降水误差订正

区域气候模式降水弥补了高寒山区气象站点稀少的缺陷,是水文模拟的重要驱动变量。然而,高寒山区模式输出降水的总量和频率都存在较大不确定性。因此,改进了用于降水频率纠正的分位数映射法(Quantile Mapping,QM),对中尺度数值预报模式(Weather Research and Forecasting model,WRF)模拟的黑河上游日降水输出数据进行误差订正。选取第95分位和第98分位降水量为阈值,选择2004-2009年为建模时段,2010-2013年为验证时段,使用分段拟合的方法建立传递函数,侧重于对极端降水进行单独订正。研究结果表明:该方法不仅对降水空间分布有明显的改善,对极端降水也有很好的订正效果。订正前模式模拟日降水与台站之间的均方根误差为3.41 mm·d^-1,绝对偏差为115.67 mm·y^-1,订正后均方根误差减少为3.11 mm·d^-1,绝对偏差有明显改善,为60.3 mm·y^-1。订正后流域内年降水空间分布更加合理,年降水量也更接近于观测降水插值结果,其空间相关系数由0.74改善为0.94。春、夏季订正效果优于秋、冬季,其中夏季订正效果较为明显,订正前降水偏差百分比在-0.1~0.1以内的区域面积仅占流域总面积的28%,而订正后占比增加至66%。同时,该方法对极端降水有较好的订正效果,减小了日降水强度(SDII)和极强降水量(R99p)的模拟偏差,订正后的第95分位模拟降水与观测降水插值的相关系数由0.15提高到0.48。本研究为站点稀少的黑河上游提供了一种更有效的误差订正方案,有利于为寒区水文研究获取更精确的降水数据。     

北京地区精细化的降水变化特征

应用2007~2010年北京地区123个数据质量较好的自动气象站逐时降水数据,分析了该地区夏季不同级别降水的空间特征和4~10月降水的时间变化特征。结果表明,北京地区2007~2010年自动站年平均夏季降水量分布与1978~2010年常规站多年平均夏季降水量分布较一致,夏季总降水小时数明显高值中心在北部山区和城区以西山区,小时雨强以东北部、城区为高值中心,自东向西趋势递减,7月城区小时雨强最强。     

西南地区极端降水变化趋势

利用西南地区90个气象台站1970-2010年逐日降水量资料,依据世界气象组织(WMO)定义的连续5d最大降水量、总降水量、强降水比等6种极端降水指数,采用F检验、11a滑动平均等统计方法,研究了西南地区极端强降水变化趋势的时空变化特征。在时间上,西南地区近41年来冬、春、夏季连续5d最大降水量缓慢波动上升,秋季连续5d最大降水量呈下降趋势;强降水、降水强度及强降水比呈上升趋势,但总降水量和最长持续无降水日数呈减少趋势;另外,各极端降水指数还存在明显的年际、年代际变化。在空间上,西南地区极端降水变化趋势具有显著的地域差异,呈东西或西北东南向梯度变化特征。其中冬季连续5d最大降水量、降水强度、强降水比及最长持续无降水日数,在西南大部分地区呈增加趋势。秋季连续5d最大降水量与总降水量在西南大部分地区呈减少趋势。而春、夏季连续5d最大降水量和强降水的增减区域大致相当。     

1951～2009年东亚地区日降水趋势特征分析

研究大陆或次大陆尺度日降水长期趋势变化规律,对于检测、理解区域气候和陆地水循环对全球气候变暖的响应特征十分重要。利用美国国家气候资料中心(NCDC)和中国基准气候站、基本气象站网降水观测资料,在对该站点资料进行基本质量控制基础上,选取东亚地区619个站1951～2009年日降水数据,按照百分位阈值对降水进行分级,共分为弱、中、强、极强4个级别,用经纬度网格面积加权平均方法构建区域平均的时间序列,分析了各类降水事件长期变化趋势的时空特征。结果表明:东亚地区近59年平均总降水量表现出不显著下降趋势,降水日数没有出现趋势性变化,平均日降水强度略有减小;区域平均的年降水量、降水日数和日降水强度在中国北方大部、蒙古东部、俄罗斯远东地区南部和日本列岛多呈减少趋势,而在俄罗斯中西伯利亚南部、朝鲜半岛南部和中国长江中下游流域一般表现为增加。从季节上看,近59年东亚区域平均的冬、春季降水量、降水日数和日降水强度均呈增加趋势,而夏、秋季一般呈减少趋势,仅夏季日降水强度略有增加。降水的年内分配出现均匀化趋势。从不同级别降水事件看,近59年来东亚区域平均的各级别降水量均为下降趋势,中降水、强降水和极强降水日数也呈现下降趋势,弱降水日数表现出较明显增加;仅有全区秋季强降水量、日数减少趋势和冬季中降水量、日数增加趋势通过了显著性水平检验。分析还发现,近30年(1980～2009年)东亚地区日降水趋势变化出现了新的特征,主要表现为大部分地区降水日数呈现增加,日降水强度减少,45°N以南多数台站降水量也增加,全区降水有向非极端化方向发展趋势。