四川山地暖季夜间暴雨的空间分布以及对海拔高度的依赖性

四川盆地是我国夜雨发生频次最高的地区，夜间暴雨是夜雨中可致灾并加剧防范难度的一类特殊气象灾害，但以往对四川山地夜间暴雨精细特性的相关研究较少。利用四川省2010—2019年2 165个国家及区域气象站逐小时降水资料，分区统计了四川暖季（5—9月）暴雨日夜间降水占日降水量的比例、夜间暴雨频次和夜间平均暴雨强度的基本特征，并通过趋势分析和地理加权回归等统计方法，分析了其空间分布及其与海拔高度的关系，获得以下结果：（1）四川暴雨日夜间降水占日降水量比例呈现自南向北递减的趋势，以海拔2 800 m为分界，表现为随海拔高度升高呈先增大、后减小的垂直分布特征，川西南山地与其他山地区域整体上升的变化趋势明显不同。（2）夜间暴雨频次较多的测站沿川西与川西南山地陡峭地形呈线性分布，夜间暴雨频次随海拔高度升高总体呈现减小的特征，川西山地和川西南山地的频次最大值分别出现在海拔800 m和500 m。（3）四川夜间平均暴雨强度整体随海拔的升高而减小，大值区主要位于川西山地和川东北山地，海拔700 m高度处的峰值强度主要由川西山地贡献。（4）川西山地夜间暴雨特征呈次数较多且每次强度大，川西南山地夜间暴雨为次数多但单次降水量较小，而川东北夜间暴雨的强度较大但次数较少。以上结果有助于深化对山地夜间暴雨精细特征的认识。     

1961-2018年四川盆地夜雨特征分析

本文根据1961～2018年5～9月20～08、20～20时降水数据,和2010～2018年逐小时降水资料,利用EOF等方法分析了四川盆地夜雨率、夜雨强度及夜雨频次的时空变化特征,结论如下:(1)夜雨率EOF展开的第一特征向量(占总方差的17.1%)显示四川盆地为一致的变化特征,夜雨强度EOF第一特征向量(占21.5%)为以105.5°E为界的经向偶极型空间分布。(2)夜雨高频次中心位于雅安、乐山和眉山3市的交界区域,盆地西部沿山,盆地西南部和南部为次高频区,盆地东北部和中部为低频区。降水频次随时间呈明显的单峰特征,02～05时为峰值时段。(3)小雨至大雨逐日、月夜雨率与夜雨强度呈反位相变化,夜雨率先下降后上升,夜雨强度先上升后下降,7、8月为过渡时段。各量级夜雨率、夜雨强度逐年变化曲线呈波状分布,无明显上升或下降趋势。      

1955—2007年拉萨市雨季夜雨率变化特征

利用1955—2007年拉萨市逐日降水和气温地面观测资料,分析了拉萨市雨季（5—9月）夜雨率变化特征。结果表明：拉萨市整个雨季日夜雨率变化是比较稳定的,近50多年来基本没有发生明显的年代际变化。夜雨率与日降水量有显著关联,当日降水量在25 mm以下时,夜雨率随降水量增加而增大,当日降水量〈1 mm时夜雨率最小为75.2%,当日降水量为25 mm时,夜雨率达到最大值93.4%;夜雨率与日温差存在显著的负相关;拉萨多夜雨与地形有关,高夜雨率既有有利的一面,也会带来一些负面影响。因此,深入探讨夜雨率是制定有效防御气象灾害对策的重要依据。     

近56年四川地区不同季节昼夜降水特征分析

本文利用四川地区1961~2016年141个气象站降水资料,分析了四川地区四季夜间和白天降水时空变化分布特征,结果表明:(1)四季夜间降水量占总降水量超过60%和夜间降水次数占总降水次数50%以上的区域分布相似且占四川大部分地区,盆地西部沿山地带以及川东南部分地区四季的夜间降水量和降水次数比值皆较大,攀西地区和川西高原部分地区在多数季节比值也相对较大,而川东北四季的夜间降水同白天降水基本相当。(2)四季的昼夜降水量、春季昼夜以及冬季白天的降水次数的气候趋势系数总体呈现为以盆地西部沿山边缘为分界,川西增加川东减少,增加和减少趋势的分布范围在不同季节有所增减;夏季和秋季的昼夜以及冬季夜间的降水次数除了高原部分地区为弱增加趋势外,四川地区整体表现为减少趋势,且秋季整个降水次数在四川东部以及攀西地区通过99%显著性检验水平。(3)整个四川地区白天和夜间降水次数呈线性减少而降水量在白天和夜间不同季节增减趋势不一致;总的来说,四季夜间降水的年代际变化较白天相对更明显,不同季节昼夜降水在不同年代的线性增减表现不一致,但秋季夜间和白天降水量和降水次数基本在2000年左右之前为线性减少趋势,之后为增加。      

峨眉山及其周边地区降水气候特征研究

基于1959-2016年峨眉山、峨眉市、乐山市及夹江县气象站逐日降水数据和1964-2016年6-9月逐时降水数据,应用统计诊断分析方法,研究了峨眉山及其周边地区降水量、雨日和降水频次的多时间尺度变化特征。结果表明,峨眉山及其周边地区年代降水变化趋势基本一致,但随海拔具有一定差异性,高海拔峨眉山趋势更明显。峨眉山与其周边地区年降水量和年雨日均在20世纪90年代后显著减少,且峨眉山年雨日比其周边地区减少更快。汛期峨眉山及其周边地区降水量、雨日变化均强于其年代和年降水量、雨日变化,较其他时段更突出;高海拔峨眉山冬季、秋季和夏季降水量减少趋势显著,而周边地区夏季和秋季降水量减少趋势明显;峨眉山及其周边地区四季雨日都呈减少趋势,但峨眉山减少程度大于其周边地区。峨眉山及其周边地区月降水量和雨日都呈减少趋势,但峨眉山更明显。峨眉山降水量日变化呈单峰单谷结构,而峨眉市则在清晨出现次峰值,两地夜雨特征突出,夜间降水量远大于白天,且两地降水量峰值出现时间都存在提前的变化特征;峨眉山小时降水频次最大值出现时间存在提前的变化特征,但峨眉市相反,具有延后的变化特征。在全球气候变暖下,峨眉山及其周边地区气候响应主要为降水减少,高海拔地区降水减少的趋势大于低海拔地区。峨眉山及其周边地区这种区域气候响应的一致性与差异性,可能与区域温度响应与水汽状况差异有关。     

1961—2010年我国夏季高温热浪的时空变化特征

利用全国753个站1961—2010年夏季逐日最高气温资料和基于死亡率明显增加而制定的高温热浪指标的已有研究成果,统计分析了我国高温热浪频次、日数和强度的时空分布特征。结果表明:我国的高温热浪频次、日数、强度高值区基本相同,均在江淮、江南大部和四川盆地东部等地,其中江西北部、浙江北部高温热浪频次最高,高温日数最多;浙江北部高温强度尤为突出。近50年来我国夏季高温热浪的频次、日数和强度总体呈增多、增强趋势,但也呈现明显的阶段性变化特征,20世纪60—80年代前期高温热浪频次和强度呈减少(弱)趋势,80年代后期以来,高温热浪频次和强度呈增多(强)趋势。区域变化特征明显,华北北部和西部、西北中北部、华南中部、长江三角洲及四川盆地南部呈显著增多(强)趋势;而黄淮西部、江汉地区呈显著减少趋势。自20世纪90年代以来,我国高温热浪的范围明显增大。     

阿勒泰地区暖季昼夜降水气候特征分析

利用阿勒泰地区7个气象站1961—2013年5—9月逐日降水量资料,采用数理统计方法分析了阿勒泰地区暖季昼夜降水的气候统计特征及其变化。结果表明:1近53 a阿勒泰地区暖季昼夜雨量空间分布基本一致,总体表现为由山麓丘陵向河谷平原减少的特征。各站暖季昼夜雨量差和雨日差值均呈昼雨量多于夜雨量,昼雨日多于夜雨日的分布。2全地区昼、夜降雨日数的月际分布均表现为单峰式分布,峰值为7月。3全地区昼夜降水量均呈增多趋势,日数均呈减少趋势,夜雨量的增加速率大雨昼雨雨量,夜雨日数的减少速率小雨昼雨日数,表明该地区暖季昼夜降水的雨强增大,极端降水事件有所增加,并且这种变化在夜间表现得更为明显。4夜雨量和夜雨日数和昼雨量的年代际变化一致,均在20世纪90年代最多,70年代最少;昼雨日数在80年代最多,21世纪第一个10 a最少。暖季昼夜降水日数均在1972年发生了突变,夜雨量和昼雨量分别在1983年和1991年发生了突变。5暖季昼夜降水的Morlet小波分析表明虽然昼夜雨量和日数各自有其周期变化特征,但也有共性,目前夜雨量、夜雨日数、昼雨日数均处于偏少时期。     

云南夜雨气候特征分析

基于云南省1977—2017年124个测站逐小时降水资料,运用时空平均等统计方法,分析了云南地区夜雨率、夜雨频次和夜雨强度的基本气候特征。结果表明:(1)云南夜雨占日降水量的比例较大,各个季节大部分地区夜雨率均能超过50%,且具有显著的区域性差异。多年平均夜雨率逐候变化呈现复杂和特殊的三峰型变化。(2)云南夜雨年频次呈现东部和西部多,而中部少的特征。主要是因为春、冬季云南东部和西部受南支西风系统、昆明准静止锋及云南地形的共同影响,是典型夜雨高频区。(3)云南北部和南部边缘在全年多数时段为夜雨强度的大值区,而中部常年夜雨强度相对较弱。云南大部地区夏、秋季夜雨强度大于春、冬季,但云南西北部边缘夜雨强度春、冬季高于夏、秋季。     

1961~2016年四川盆地夏季高温热浪变化特征分析

利用27个测站逐日最高气温资料,对1961~2016年四川盆地夏季高温热浪的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)四川盆地高温热浪频次、强度和持续时间均呈增加趋势,其中热浪强度的增加趋势最为显著。三者都经历了先较弱增加后明显减少再明显增加的年代际变化过程。20世纪80年代是热浪低发期,2010~2016年为明显高发期。(2)盆地高温热浪气候平均空间分布大致呈东南多(强)西北少(弱),空间差异显著,多发区主要集中在重庆西南部一带。三项指标除盆地东南边缘小部分为减少趋势外,基本呈增加趋势,增幅大值带均沿重庆北部至四川南部呈东北-西南走向。相比而言,盆地西部增加趋势比盆地东部更加显著。(3)盆地高温热浪频次、强度和持续时间均存在显著的年际变化周期,且具有较为一致的2年周期。相关分析表明,三者均与西太平洋副高脊线和北界位置存在显著的正相关。      

甘肃省强降水变化特征

利用甘肃省1960~2011年逐日降水量及1984~2011年暴洪灾害的灾情资料,分析了甘肃省强降水变化特征及其对社会经济的影响。结果表明:(1)近52 a来,甘肃省降水量整体上呈逐年减少趋势,空间上由东南向西北递减;(2)河西年降水在1986年以后均匀度明显下降,而河东在20世纪70年代后期降水时间分布很不均匀、80年代后期较均匀,其它时间变化不大;河西5~9月降水在20世纪80年代后期到90年代前期分布最不均匀,河东20世纪90年代后期到21世纪初期降水不均匀性有所增加,此后逐渐减小;(3)河西西部一直是近50 a甘肃降水量分布最不均匀的地区,20世纪70年代及21世纪以来不均匀度明显较高;(4)20世纪80年代以来,甘肃河西强降水明显增加,而河东在21世纪初有短时段的增加,2008年以后又逐渐减少;(5)甘肃省暴洪灾害的频次及其造成的直接经济损失均呈增加趋势,而因暴洪灾害造成的死亡人数在减少,2009年以后略有增加。     

1979~2015年青藏高原低涡降水特征分析

为了研究青藏高原低涡降水长期特征,利用1979~2015年高原低涡数据集、依照高原低涡降水范围,匹配高原各站逐日降水信息,对高原低涡降水特征进行统计分析。结果表明,青藏高原低涡降水量呈上升趋势,大值中心位于西藏那曲地区,呈向东南凸出递减分布,并以夏季低涡降水为主,全年和夏季高原低涡降水量与总降水量均存在明显的正相关关系。安多站高原低涡降水呈下降趋势,但对年降水的平均贡献率高达三成;那曲站与托托河站高原低涡降水在总体上却呈上升趋势,递增率分别为0.2 mm/a和0.7 mm/a,其中那曲低涡频数与低涡降水强度的正相关系数达0.66,而托托河低涡降水占总降水的百分比却呈下降趋势。高原低涡日降水量等级主要以小雨为主,但中雨却是低涡降水量的主要贡献者。趋势分析发现高原低涡降水递增中心位于青海北部,递增率达到0.9 mm/a,次中心在西藏西南部雅鲁藏布江沿线地区;同时,高原低涡引发小雨降水基本呈全区一致增加趋势,中心位于西藏东北部和青海西南部地区;中雨降水上升趋势主要集中在西藏西南部、青海地区以及四川西部,其中青海南部存在较为明显上升中心区,下降趋势主要分布在西藏北部和东部。     

Validation of Daily Precipitation from Two High-Resolution Satellite Precipitation Datasets over the Tibetan Plateau and the Regions to Its East

Daily precipitation amounts and frequencies from the CMORPH (Climate Prediction Center Morphing Technique) and TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) 3B42 precipitation products are validated against warm season in-situ precipitation observations from 2003 to 2008 over the Tibetan Plateau and the regions to its east. The results indicate that these two satellite datasets can better detect daily precipitation frequency than daily precipitation amount. The ability of CMORPH and TRMM 3B42 to accurately detect daily precipitation amount is dependent on the underlying terrain. Both datasets are more reliable over the relatively flat terrain of the northeastern Tibetan Plateau, the Sichuan basin, and the mid-lower reaches of the Yangtze River than over the complex terrain of the Tibetan Plateau. Both satellite products are able to detect the occurrence of daily rainfall events; however, their performance is worse in regions of complex topography, such as the Tibetan Plateau. Regional distributions of precipitation amount by precipitation intensity based on TRMM 3B42 are close to those based on rain gauge data. By contrast, similar distributions based on CMORPH differ substantially. CMORPH overestimates the amount of rain associated with the most intense precipitation events over the mid-lower reaches of the Yangtze River while underestimating the amount of rain associated with lighter precipitation events. CMORPH underestimates the amount of intense precipitation and overestimates the amount of lighter precipitation over the other analyzed regions. TRMM 3B42 underestimates the frequency of light precipitation over the Sichuan basin and the mid-lower reaches of the Yangtze River. CMORPH overestimates the frequencies of weak and intense precipitation over the mid-lower reaches of the Yangtze River, and underestimates the frequencies of moderate and heavy precipitation. CMORPH also overestimates the frequency of light precipitation and underestimates the frequency of intense precipitation over the other three regions. The TRMM 3B42 product provides better characterizations of the regional gamma distributions of daily precipitation amount than the CMORPH product, for which the cumulative distribution functions are biased toward lighter precipitation events.     

Decadal Features of Heavy Rainfall Events in Eastern China

Based on daily precipitation data, the spatial-temporal features of heavy rainfall events (HREs) during 1960-2009 are investigated. The results indicate that the HREs experienced strong decadal variability in the past 50 years, and the decadal features varied across regions. More HRE days are observed in the 1960s, 1980s, and 1990s over Northeast China (NEC); in the 1960s, 1970s, and 1990s over North China (NC); in the early 1960s, 1980s, and 2000s over the Huaihe River basin (HR); in the 1970s-1990s over the mid-lower reaches of the Yangtze River valley (YR); and in the 1970s and 1990s over South China (SC). These decadal changes of HRE days in eastern China are closely associated with the decadal variations of water content and stratification stability of the local atmosphere. The intensity of HREs in each sub-region is also characterized by strong decadal variability. The HRE intensity and frequency co-vary on the long-term trend, and show consistent variability over NEC, NC, and YR, but inconsistent variability over SC and HR. Further analysis of the relationships between the annual rainfall and HRE frequency as well as intensity indicates that the HRE frequency is the major contributor to the total rainfall variability in eastern China, while the HRE intensity shows only relative weak contribution.     

1998年青藏高原降水特征及大气LFO对长江流域低频降水的影响

本文使用美国NCAR—NCEP再分析的逐日资料，研究了1998年夏季青藏高原降水特征及大气准45d低频振荡(LFO)对长江流域低频降水的影响。研究表明，6月19日左右青藏高原雨季开始，青藏高原是水汽输送的汇区，青藏高原影响了我国东部的降水天气过程，使长江流域降水不均匀;青藏高原的大气低频振荡对东部地区低频降水也产生了影响，使低频降水带在青藏高原的东坡出现不连续现象。     

青藏高原低涡活动对降水影响的统计分析

利用1998—2004年逐日08:00(北京时,下同)和20:00 500hPa高空图、日雨量和青藏高原低涡(下称高原低涡)切变线年鉴资料,统计分析了冬、夏半年不同生命史的高原低涡对我国和四川盆地东、西部降水的影响。结果表明,冬、夏半年高原低涡以东部涡占多数,6-10月有三分之一的东部涡能移出高原。冬半年高原低涡出现次数少,约占全年的五分之一,但也可造成高原及其周边地区的雨雪天气,特别是生命史超过36h以上的高原低涡有近半数可移出高原,造成高原区域暴雨雪,四川盆地中雨,半数可造成云南大雨雪或暴雨雪。夏半年,随着低涡生命史的增长,高原低涡影响高原及其周边地区和我国其他地区的降水范围和强度在增大,生命史超过60h以上的高原低涡可造成高原暴雨、甘肃中雨以上、四川盆地暴雨或大暴雨及云南大部分地区大雨以上的降水,每年都有1～5次可影响到华中、华东地区产生大雨以上的降水。100°E以东的高原低涡,不论是否移出,均可造成四川盆地中雨以上的降水。影响四川盆地降水的高原低涡以偏东路径为主,但东南路径影响更强。     

GRAPES千米尺度模式在西南复杂地形区降水预报偏差与成因初探

利用2019年夏季（6—8月）西南复杂地形区地面观测站逐时和逐日降水量观测数据,从降水量和降水频率入手,对同期GRAPES-Meso 3 km业务模式短期（36 h以内）降水预报性能,特别是在不同典型地貌区—四川盆地子区、云贵高原北部子区和南部子区、青藏高原东缘山地子区的预报偏差进行细致评估与分析。结果表明:（1）GRAPES-Meso 3 km模式能合理地刻画出西南复杂地形区夏季日降水和日内尺度降水的主要特征,以及小时降水频次-强度的基本关系。（2）在各子区,模式日降水量（频率）预报表现为清晰的正偏差,正偏差在盆地子区最显著,为观测值的1.1倍（0.3倍）;日降水量正偏差主要由强降水日降水量预报偏大引起,但频率正偏差在云贵高原南、北子区与其他两个子区不同,主要是中小雨日数预报偏多的贡献;强降水（中小雨）落区预报存在明显（轻微）偏大倾向,强降水预报落区偏大频率在青藏高原东缘山地子区最高,达82.8%,在云贵高原南部子区最低,为53.6%。（3）日循环上,各时次小时降水量（频率）预报整体偏大,且主要正偏差出现在观测的夜雨峰值时段,其中海拔1200 m以下区域的降水频率正偏差从夜间峰值区延续到中午,模式偏强的日降水量预报往往表现为日内偏长的降水时长或小时降水空报。（4）诊断分析显示,模式在四川盆地区突出的夏季日降水预报正偏差是模式对流层低层在云贵高原南-东南侧偏强的西南风预报与西南地区特殊地形结合的产物。      

21世纪以来四川强对流天气特征分析

针对近年来各种强对流天气频发的特点,本文利用气象整编资料、加密自动站资料和灾情直报信息等资料,统计分析了21世纪以来四川的大风、冰雹和强降水等强对流天气的逐月分布和区域分布特征,分析表明:(1)四川强降水年平均分布特征是盆地多于高原,夜间多于白天,夜间主要存在以雅安为中心的四川盆地西南部、以平昌为中心的四川盆地东北部、以北川为中心的盆地西部、以会理为中心的川西高原南部和以雅江为中心的川西高原中部5个高频中心,白天强降水只存在以万源为中心的四川盆地东北部1个高频区。强降水天气主要发生5~9月;(2)四川大风的区域分布呈现出川西高原多四川盆地少的特征,川西高原地区存在着以甘孜为中心的川西高原北部大风高频区和以德昌为中心的川西高原南部大风高频区,四川盆地内存在着以盐亭和广元为中心的四川盆地北部和以井研为中心的盆地南部大风高频区。盆地大风主要出现在4~8月,川西高原大风主要出现在1~6月;(3)四川冰雹的区域分布同样呈现出川西高原多于四川盆地的特征,在川西高原地区存在着以石渠为中心的川西高原北部和以昭觉为中心的川西高原南部冰雹高频区。在四川盆地内存在着以南江为中心的四川盆地北部和以古蔺为中心的盆地东南部冰雹高频区。盆地冰雹主要发生在4~8月,川西高原冰雹主要出现在4~9月。      

1958-2012年来河北汛期暴雨气候变化特征分析

应用1958-2012年河北21个基准站和基本站逐日降水观测资料,分析了河北汛期暴雨的气候分布特征、年际、年代际变化以及趋势变化特征。结果表明,汛期暴雨分布呈现东部、南部多,向西北部递减的特征。最大暴雨量中心在河北东部、燕山南麓的唐山、秦皇岛地区。从年际和年代际尺度分析,暴雨量、频次、强度都存在2-3 a的年际变化周期信号,暴雨量和频次在20世纪80年代以后存在15-20 a的年代际周期信号。汛期暴雨量、暴雨频次时间序列整体呈现下降趋势,特别是21世纪以来,河北暴雨量和暴雨频次下降趋势更为明显,暴雨强度在近50 a变化幅度不大。在空间分布上,暴雨量、暴雨频次和暴雨强度三个特征量在年代际变化中整体都呈现东退南缩的特征。从趋势分析看来,大部分站点汛期暴雨量、频次、强度都呈现下降趋势。     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

青海省近40年雨日、雨强气候变化特征

利用青海省1961-2002年26个代表站逐日雨量资料和青海省东部地区10个站1981～2001年降水自记资料,分析近40年来青海省雨日、雨强气候变化。结果表明：青海近年来虽然夏半年降水量和雨日在减少,但降水强度在增大。夏半年降水量的减少主要是降水日数的减少造成的;而冬半年降水量的明显增加是由于雨日增多和每个降水日平均雨量的增大造成的。近20年来10分钟、1小时最大降水的强度在明显增加。同时,20世纪90年代夜间出现强降水的几率多于80年代。