降水量Г分布模式的普适性研究

本文应用概率论中著名的多项分布结合统计物理学观点证明降水量频数的最可几分布必然为Г。又据实测资料验证降水量频数分布的最佳模式为Г分布。从而提出适用于各地任意时段和任意月份的降水量Г分布通用模式。文中还就有关问题作了有益的讨论。     

长江流域月季降水量的概率分布特征分析

利用长江流域712站1951—2015年的月、季降水资料,分析了站点降水在正态分布和Γ分布的空间服从情况。结果表明:对于月降水,大部分站点能服从Γ分布,通过Γ检验的站点表现出时空差异,两湖流域表现尤为突出,两湖流域在1和7—12月Γ特性表现较好,但在2—6月通过Γ检验的站点较少。季降水量服从正态分布的比例要高于Γ分布,春、冬季降水的正态分布服从性要好于夏、秋季;而对于Γ分布,春、夏季的服从性要好于秋、冬季。月、季降水中都存在一定比例的站点同时服从两种分布或都不服从这两种分布。     

中国东部月降水量分布的统计特征

本文利用中国东部(105°E以东)110个站的30年(1953—1982用降水量资料,分析了月降水量分布的统计特征,经计算,月降水量的变差系数大多在0.5—1.0之间。大部分站点月降水量的频数分布呈较明显的正偏形式,但偏斜程度因时间、地点的不同而异。假设检验的结果表明:在统计意义下(α=0.05),各地都有一些站点的月降水记录遵从正态分布。这些站点的时空分布反映了我国东部干湿季明显的季风气候特点。各地遵从正态分布站点数较高的月份大体上与该地变差系数较小的月份相对应,而这些月份均位于各地的多雨时段。对于其它一些无法用正态分布拟合的月降水的频数分布,绝大部分可用三种偏斜分布模式较好地拟合。     

中国三峡地区汛期降水量的正态性研究

为了分析三峡地区降水量序列的正态性和谱结构,对降水量的常见各种变换进行试验性研究。试验包括单站降水量、降水量的平方根、立方根和Γ分布概率值等非线性变换,以及级别变换。研究区域多站平均降水量、区域降水量的主分量、区域降水量的非线性变换后的主分量和区域降水量的级别变换后的主分量等序列。研究发现三峡地区单站降水量的各种变换不改变序列原始谱结构,仅影响概率分布的偏度和峰度,使其较好地遵从正态分布,其中以Γ分布的变换以及级别变换在分布的偏度上为最好。 区域降水量的各种变换的综合指数(区域平均值和主分量)正态性及谱结构分析表明,除区域平均值变换后不改变原单站序列的谱结构外,主分量的综合指数能改变原单站序列的谱结构,同时也影响概率分布的偏度和峰度,使其能较好地遵从正态分布。其中以降水量的立方根和Γ分布概率变换以及级别变换,在分布的偏度上有较好的效果。     

降水量概率分布的一种间接模式

本文提出一种相邻测站月(年)降水量Γ分布的间接估计模式。根据该模式,借助长序列(大样本)测站资料可间接估计短序列(小样本)测站的理论分布。推证表明,间接模式比直接由本站短序列记录估计理论分布提高了有效率并简化了拟合分布模式的计算。     

西北黄土高原夏半年月降水场的年际变化特征

一、引言月降水频数场是一个比月降水量场时空分布更均匀的物理量,因而在做降水场的某些气候分析和预报中,用降水频数场来代替降水量场,会取得更好的效果。本文在此基础上,进一步研究了西北黄土高原5—9月各平均降水频数场与平均降水量场之间的关系,揭示了它们的地域分布与时间变化     

近30年西藏汛期强降水事件的时空变化特征

利用1980-2008年汛期(5～9月)西藏38个气象站逐日降水量资料,定义了西藏强降水标准,并采用REOF、SSA等统计方法,分析了汛期强降水发生频次的时空分布特征。结果表明,西藏地区汛期强降水发生频数自东南向西北逐渐减少,但总体呈不明显的增多趋势,即从20世纪80年代中期开始减少,90年代中期降至最少,之后逐渐增多;频数存在5个异常分布空间型,即南部型、沿江型、东部型、北部型和东南部型。各空间型的强降水发生频数随时间变化均不同,其中南部型、东南部型表现为减少趋势;沿江型、东部型和北部型表现为增多趋势。汛期强降水发生频数的准2～3年和准5～6年周期在5个异常空间型普遍存在。     

全球变暖情景下中国东部地区不同等级降水变化特征分析

利用日本东京大学气候系统研究中心、 日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合研制的全球海气耦合气候模式MIROC_Hires输出的逐日降水资料, 分析了全球变暖背景下中国东部地区不同等级降水的变化特征。为了检验模式模拟未来中国不同地区降水变化趋势的可信程度, 首先评估该模式对1971-2000年夏季降水的模拟能力, 结果表明, 该模式无论从空间分布还是时间变化上均可以较好地模拟中国1971-2000年的降水情况。在此基础上, 将中国东部地区划分为华南、 江淮、 华北、 东北4个区域, 分析在全球变暖情景下未来（2071-2100年)较近期(1971-2000年)各个地区不同等级的降水量和降水频数的变化特征, 发现华南地区无降水和强降水（≥24 mm·d-1）的频数增加幅度均较大, 分别达到13\^8 d·a-1和4.2 d·a-1, 弱降水（1~12 mm·d-1）的频数减少; 江淮地区年降水量增加, 强降水的频数增加了3\^6 d·a-1, 弱降水的频数减少; 华北地区年降水量增加幅度在4个地区中最大, 达到30\^5%, 无降水频数减少, 8 mm·d-1以上的降水频数增加; 东北地区的降水强度和频数均增加。即中国东部地区降水变化趋势呈现华南地区暴雨频数增加, 江淮、 华北和东北地区降水量增多, 降水强度也增加的情形, 因此, 4个地区极端降水事件发生的频数增加。     

一次全省性强雷暴天气的地闪特征

2009年6月26日浙江出现全省范围的雷暴天气,此次过程中出现的地闪频数是自2006年闪电定位系统建立以来出现最多的一次。利用闪电定位实测资料、加密雨量站雨量实况以及多普勒天气雷达产品,对这一过程的地闪特征进行了分析。结果表明:此次地闪以负地闪为主,负地闪广泛分布于25～55dBz雷电回波区域内,而正闪多出现在25～35dBz回波中;地闪多出现在回波发展和前进的一侧,且密集分布在回波的梯度最大处,强回波中心处地闪较少出现;在回波开始减弱到中心强度为35dBz左右的区域没有地闪发生。地闪频数与全省过程累积降水量有很好的相关性,地闪的出现及其频数的增加意味着影响某地的强对流风暴正在发展或正向本地移来,对于单站来说雨强峰值滞后于地闪频数峰值半个小时以上,对于全省累积降水量则提前1～2h。因此地闪资料可以作为强对流天气的短时强降水预报的预警依据。     

淮河流域汛期20 d内最大日降水量概率分布

利用淮河流域158个站点1980—2007年夏季降水量资料,选取淮河上游、淮河中上游、淮河中下游、洪泽湖以下和沂沭河5个子流域,采用Γ分布函数分析了淮河流域首雨日 (前1日无雨) 和连续雨日 (前1日有雨) 的夏季多年降水的概率分布特点。通过对代表站息县、阜阳、商丘、淮安、连云港Γ分布概率密度与样本频率的对比分析和K-S检验表明:Γ分布函数能较好拟合分条件的淮河流域夏季雨日的概率分布,用该分布函数递推得到的1 d, 10 d, 20 d内最大日降水量概率分布比较规则合理。淮河流域5个子流域中淮河上游、淮河中下游、沂沭河流域在10 d,20 d内最大日降水量不低于10 mm,25 mm,50 mm的可能性更大。     

秦巴山区降水量分布综合模式

用山地旬降水量的综合模式，根据汉中站的大样本资料，估算秦巴山区考察站（小样本）旬降水量的分布。推证表明该模式起到了对小样本资料的补差和订正作用，可获得旬降水量的全部统计参数，可以推广应用到其它山区降水量的研究中去。     

基于Γ函数的暖季小时降水概率分布

我国暖季小时降水的气候概率分布特征分析是开展短时强降水概率预报的重要基础工作。本文使用1991—2009年5月1日至9月30日的小时降水资料,采用最大似然估计方法,对用于描述518个观测站点降水分布的Γ函数的形状参数α和尺度参数β进行了估算,对极端α和β分布情况下大于0.1 mm的暖季小时降水的概率密度分布状况及其累积概率密度分布函数进行了分析,并给出了多个站点基于Γ函数的超过给定阈值的降水累积概率的分布。结果表明:α和β之间的相关性高达0.975,其分布与我国的地势分布有很大的关系。Γ分布可以很好地描述小时降水的分布状况,模拟得到的结果具有更好的连续性,揭示了实况降水中不能观测到的极端降水发生的可能性;华南沿海和海南西北部为最容易出现短时强降水的区域,在有降水的情况下,其小时雨量超过10、20和30 mm的累积概率分别达到了8.0%、2.0%和0.7%,另一个常出现极端降水的区域为鲁苏皖交界处,这是强对流预报中值得注意的区域;95%累积概率密度对应的小时降水阈值分布显示,自西北向东南,极端小时降水的阈值不断增大;α与站点海拔高度之间具有很好的指数相关性,其相关系数达到了0.709,表明地形对我国暖季小时降水量的分布具有重要的影响。     

中国夏季雨日降水量的概率分布

利用全国174站夏季逐日降水资料估计了雨日降水量的无条件和有条件概率密度函数，并递推得各站1至20d内最大日降水量的概率分布及10d、20d内最大日降水量≥10mm、≥25mm、≥50mm的概率。主要结果是：在无条件和前一天有雨或无雨条件下雨日降水量r分布的形状参数α都小于1，且差别不大，而绝大部分站无条件下的尺度参数口大于前一天无雨条件下的卢。而小于前一天有雨条件下的β；无条件和分条件下，雨日降水量的均值和方差的地理分布都是东南沿海地区大于西北内陆地区，且绝大部分站无条件下的纵盯。分别大于前一天无雨条件下的μ0、α^20，而小于前一天有雨条件下的μ1、α^20；Γ分布能较准确地逼近前一天无雨和前一天有雨两种条件下雨日降水量的样本频率分布；10d、20d内最大日降水量≥10mm、≥25mm、≥50mm概率的地理分布，都是东南沿海地区大于西北内陆地区，与同样等级的样本频率的地理分布非常接近。广西西部、云南东部一带为高值区，安徽南部、江西北部一带为次高值区。     

降水量水平空间分布非均匀性的普适分布律探讨

以中国区域逐月降水资料(272个测站)为基础探讨降水量场的水平空间概率分布模式的普适性。结果表明，描述中国区域月降水量水平空间分布非均匀性的普适分布律以г分布的PDF(Probability Density Function)最适宜；讨论了其分布参数的季节和年际变化及其气候意义，并用分区拟合结果验证了该分布型的普适性。     

西北黄土高原月降水场的时空分布特征

本文应用自然正交函数(EOF),分析了西北黄土高原地区5—9月逐月降水频数场、降水量场的特征,指出:①降水频数比实测降水量空间分布更均匀,时间变化较稳定,更具统计保守性的变量;②自然正交函数对原变量场拟合较好,前三个主要分量的方差     

三类降水云雨滴谱分布模式

利用沈阳１９９４年７～８月雨滴谱观测资料,进行积雨云、层状云和积层混合云Ｍ－Ｐ分布和Γ分布拟合分析,讨论了两种分布适用范围,给出了分布参数随雨强变化关系。     

贵州省近50a降水变化分析

应用EOF方法对贵州省46个气象观测站47a(1961-01-2007-12)的月、季降水量距平场的时空分布变化进行统计分析,结果表明:贵州省降水量场的空间分布主要以全省一致型为主;冬季降水量场的空间分布具有大尺度特征;夏季降水量场空间分布的年际变化比冬季大.夏季降水量场空间分布变化的显著周期为10a左右,冬季降水量场空间分布变化的显著周期为3a,而春季和秋季降水量场空间分布则无显著周期存在.     

一模式大气参考状态的计算与特征

在实现计算T106L19模式大气参考状态的基础上,给出了两套有限区域模式大气参考状态,并对其数理特征进行了研究。讨论了可供计算的大气参考状态模式和实现了具体的模式大气参考状态。结果表明,有限区域大气参考状态其空气熵比较符合数学Γ概率密度函数分布,且其低层总存在一个逆温层,但都随季节及大气环流本身有着规律变化。     

黑龙江省闪电活动及与降水、气温相关特征分析

利用2006—2008年国家雷电监测网数据库中黑龙江省闪电监测资料,结合自动站资料,采用统计分析方法对黑龙江省闪电的时空分布特征、强度分布及闪电频数与月平均降水量、月平均气温的关系进行了分析。结果表明:近年来黑龙江省闪电活动年变化呈增加趋势;夏季地闪活动频繁,冬季很少有地闪发生,地闪日变化大部分呈双峰态势;闪电密度的地区差异十分明显,山区及邻近地区明显大于平原地区,密度高值区位于大兴安岭地区,其中以塔河最高;地闪密度随季节呈明显的纬度变化,春季到夏季有明显的北进过程,而夏季到秋季则呈明显的南退过程;正闪与总闪具有相同的强度谱分布,谱型较负闪略宽;正闪密度强值中心有两个,位于大兴安岭地区,季节移动规律与总闪相似;黑龙江省雷电频数与月平均降水量呈较好的线性相关,与月平均气温呈较好的指数相关。     

基于2001～2009年MODIS资料的西藏地区大气可降水量分布特征

利用2001~2009年MODIS近红外的大气可降水的逐月资料,分析了西藏地区大气可降水量时空分布特征及与实际降水量之间的关系。结果表明:西藏大气可降水量时空分布不均匀,空间分布由东南至西北递减;7、8月份大气可降水量最大,夏季大气可降水量占全年的50%;2001~2009年间西藏大气可降水量呈增加趋势,阿里地区、山南地区以及昌都地区增加明显;大气可降水量与实际降水量呈明显负相关,相关系数为-0.688。