湖北十堰降水量的气候特征与旱涝分析

针对十堰市旱涝灾害问题,利用1971~2011年十堰站逐日降水量观测数据,采用一元线性回归、小波分析、分级评价、Z指数等方法分析了十堰降水量的气候特征以及旱涝特征。结果表明,十堰市近41年年降水量倾向率为-16.3mm/10a,总体呈变少的趋势,特别是1985~2001年降水偏少较明显;降水量季节变化呈现秋季显著减少,春季次之,夏季略有增多的趋势,4月有减少趋势;年降水量有较强的周期变化特征,20世纪80年代到90年代初,年际变率在4~8年这个周期上较强,其他年份以2~4年周期为主;十堰旱涝中以旱为主,春旱主要集中发生在2000年以后,夏旱在2000年以后有增加的趋势,伏旱在1970年代和1980年代是一个高发期,一般性洪涝主要发生在8月。     

滇池流域降水时空变异特征分析

降水是区域水资源形成的主要影响因素,其时空变化趋势也直接影响着各种生态系统的结构、服务功能及空间分布与演变。降水时空变异分析是认识区域水资源形成与时空演变的主要手段和方法。本文利用滇池流域及周边雨量站逐月数据,采用回归分析、距平、空间相关性分析、Mann-Kendall检验、Co-kriging插值及交叉验证等方法,对1953-1987年和2007-2012年2个时序系列的时空变异特征分析结果表明：（1）1953-1987年春、秋和冬季降水量有升高趋势,夏季呈减少趋势,但各季节的增减趋势不显著,2007-2012年春、夏、冬季呈减少趋势,秋季为增加趋势,近期降水量明显有减少趋势;（2）1953-1987年流域降水量呈现增加趋势（11.12 mm/10a）,大致经历下降-上升-下降过程,2007-2012年流域降水量呈显著的锯齿状减少趋势,处于枯水期;（3）1953-1987年各时段的雨量主要呈现负相关性（不显著）,2007-2012年间呈现正相关性,通过LISA统计分析认为,空间异质性随地理位置和时间而变化;（4）年均降水量与雨季降水量的空间分布特征基本相似,出现2个降水高值区和2个低值区对顶分布态势。但在2007-2012年,降水量的高值范围有所减少,低值区范围相应有所扩大。     

基于植被状态指数的云南省农业干旱状况时空分析

本文首先计算了云南省2004-2013年农业干旱指数VCI,然后使用Pearson相关系数评价降水与VCI的相关性,基于VCI识别云南省2004-2013年农业干旱事件,最后,与SPEI气象干旱识别结果进行对比分析,在VCI农业干旱识别的基础上,使用干旱频率和干旱面积占比指标分析了云南省2004-2013年农业干旱时空特征。结果表明：降水只是影响VCI指数的关键因素之一;VCI和SPEI指数均能够较好对干旱进行监测并识别典型干旱,但两者的识别结果存在差异;云南省农业干旱频率在春冬两季较高,夏季较低,秋季介于夏季和春冬季之间;春夏冬三季农业干旱频率空间分布较为均匀,秋季农业干旱频率呈南低北高的分布态势,整体上北部干旱频率高于南部;2004-2013年云南省整体干旱面积占比呈现先减小后增加再波动的趋势,春冬两季整体干旱面积占比最高,分别为46.63%和47.18%,呈现下降趋势,夏季整体干旱面积占比最低,为43.81%,呈现上升趋势,秋季整体干旱面积占比介于冬春季和夏季之间,为45.74%,呈现下降趋势。总之,云南省农业干旱春冬易发性最高,影响范围最大,夏季易发性最低,影响范围最小。     

贵州高原1960-2016年降水变化特征及重心转移分析

利用贵州高原34个气象站1960-2016年共57 a的降水资料,基于协同克里金法、Mann-Kendall趋势检验法、气候倾向率、重心模型等方法分析了贵州高原降水在不同时间尺度下的时空分布规律以及降水重心的转移趋势。结果表明：① 贵州高原多年平均降水量呈现南多北少特征。在南部与东部存在3个多雨中心,分别位于西南暖湿气流的北上通道（兴义-安顺一带）、苗岭山脉的迎风坡（都匀-独山一带）以及武陵山脉的迎风坡（铜仁–松桃一带）;少雨区位于乌蒙山脉背风坡的威宁–毕节一带。② 1960-2016年降水量年代变化呈现出波动性,2010s的降水变异性最大,1990s的降水变异性最小;年际变化较为剧烈,呈不显著减少的趋势,在空间上呈现中部西部减少、东部增加的趋势;降水季节差异显著,春季、秋季降水显著减少,夏季、冬季的降水不明显增加;各月降水变化情况不同,1、3月降水增加最明显,4月降水下降最明显。③ 降水重心呈西南-东北向分布,有明显的东移趋势。贵州高原降水量的减少可能与西南季风的减弱有关。研究结果对贵州地区水资源配置及洪涝灾害预防具有重要意义。     

近60年济南市降水量变化特征分析

为查明济南市降水量变化特征和趋势,采用累积距平分析、Mann-Kendall法、集合经验模态分解(EEMD)等方法对1956—2018年济南市降水量进行综合分析。结果表明,济南市降水量呈上升的变化趋势,倾斜率为8.35mm/10a,其中1956—1961年、1967—1972年和1981—1993年为降水偏少时期,1962—1966年、1973—1980年和1994—2018年为降水偏多时期,1961年和1990年发生过2次降水由偏少到偏多的突变,预测未来济南市降水量仍然以偏多为主;济南市降水量存在2.62a,5.73a,10.50a和36.50a的周期分量,其中5.73a分量通过了95%的置信区间检验,周期性显著,对降水量贡献率为48.73%;济南市降水量整体呈现先减少后增多的变化趋势,且后期的升高幅度小于前期的下降幅度。     

近55年来澜沧江流域降水时空变化特征分析

本文利用澜沧江流域及周边共30个气象站点1960-2014年的逐月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析、Co-Kriging插值以及重心模型等方法,分析了澜沧江流域降水的时空变化特征。结果表明：① 分析时段内全区、北部和中部年降水量呈现增加趋势,南部年降水量出现减少趋势。春季全区、北部、中部和南部降水均呈增加趋势;夏季均呈减少趋势;秋季全区和南部降水呈现减少趋势,北部和中部呈增加趋势;冬季全区、中部和南部呈下降趋势,只有北部呈增加趋势。② 近55年来,全区包括北部、中部和南部年降水都存在近29年、近22年和5-10年左右的周期,这3个周期在分析时段内表现很稳定,具有全域性。全区、北部和南部还存在明显的13年左右的周期,中部1975年前和1995年后也存在13年左右的周期,北部1975年前存在明显的7-10年的周期,1995年后,7-10年的周期表现也比较稳定。降水量变化的第一主周期是近29年,第二主周期是近22年。③ 澜沧江流域多年平均降水量由南部向北部减少,流域南部降水最多,多年平均降水量在1200 mm以上,中部多年平均降水量处于800~1100 mm,北部多年平均降水量多小于800 mm,大部分在400~800 mm;澜沧江流域年降水重心和月降水重心都集中在中部,其中11月的降水重心迁移距离最大,向东南方向迁移了131.82 km。从季节来看,春季、夏季和秋季降水重心向东南迁移,冬季的向西北方向迁移,雨季降水重心相对比较集中,旱季降水重心相对 比较分散。     

1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应

以1972、1989、1996、2006、2017年5个不同时段的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像数据、数字高程模型（DEM）数据和气象数据为数据源,通过计算机自动提取与人工目视解译相结合的方法获取南阿尔泰山中部地区各时段的冰湖信息,利用GIS空间分析方法对该地区的冰湖面积进行统计,并分析研究区冰湖在不同规模、不同坡度、不同海拔状态下的时空变化特征。结果表明:①近45年来南阿尔泰山中部地区的冰湖面积呈"先减后增"趋势。1972-1996年研究区的冰湖面积从411.14 km2减少至400.83 km2,共减少了10.31 km2,减少速率为0.43 km2/a。从1996-2017年冰湖面积增加了15.42 km2;增长率为0.514 km2/a。②研究区冰湖分布主要集中在海拔低于2 200 m、坡度小于25°的区域,不同海拔区间和不同坡度区间的冰湖面积均呈"先减后增"趋势。③结合气温、降水、冰川面积以及冰储量变化数据分析发现,南阿尔泰山中部地区冰湖对气候变化具有明显的响应。温度、降水量及冰川融水是影响冰湖面积变化的主要因素;且这三者之间存在一种平衡关系,即温度升高冰川消融速度加快,从而对冰湖的收支平衡产生直接影响。当冰湖的补给量（即冰川融水和降水量之和）大于由温度升高引起的蒸发量时,冰湖面积会呈增长趋势;反之亦然。1970-1980年整个阿勒泰地区年代际降水量减少了19.28 mm,温度上升了0.25℃,因此1972-1989年研究区冰湖的蒸发水量大于补给水量,导致该时段冰湖面积呈退缩态势。1989-1996年该区降水量增加了19.67%,温度升高了0.62℃,但是增加的降水量却无法弥补由温度升高引起的冰湖蒸发量,因此1989-1996年研究区冰湖面积仍处于退缩状态。1996-2017年由于温度和降水量大幅增加导致冰湖面积呈不断增长趋势。      

西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显,受全球增暖的影响,西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951～2000年的21个代表站点气温、降水量资料,采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析,找出各分区的变化趋势。结果表明:近50年西北干旱区气温呈上升趋势(0.22℃/10 a),1986年后气温明显升高;柴达木盆地和新疆北部升温较大;各季都有增温趋势,贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势(3.2 mm/10 a),年降水量贡献最大的是夏季;各区降水都有增加,其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高,中间低;降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。     

四川巴中地区38年来气候变化特征分析

利用1971—2008年巴中地区4个站点的地面常规观测资料和滑动平均、MK法及MHF小波分析等统计诊断方法,分析了该地区降水和温度的年际、年代际的气候变化特征。结果表明：巴中地区的年均气温总体上表现出暖→冷→暖3个阶段,并呈现出8年的准周期变化特征;冬春气温的年代际变化显示出暖→冷→暖3个阶段性特征,而夏秋气温的年代际变化则显示出暖→冷→暖→冷4个阶段性特征。巴中地区的年降水量呈现出减少的趋势,递减率为13．813mm／10年;春季降水量低于全国的春季平均水平,夏、秋季平均降水量均高于全国的平均水平,且占到全年降水量的80％以上。巴中地区的年降水量存在较为显著的2年和6年的准周期变化,降水量增加和减少的突变较多显示出其复杂性。春、夏、秋三季的降水量有随温度升高而下降的趋势,而冬季的降水量有随温度的升高先增多后减少的趋势。巴中气候特征的分析对巴中农业区划和生产安排有其重要意义。     

四川巴中地区38年来气候变化特征分析

利用1971—2008年巴中地区4个站点的地面常规观测资料和滑动平均、MK法及MHF小波分析等统计诊断方法,分析了该地区降水和温度的年际、年代际的气候变化特征。结果表明：巴中地区的年均气温总体上表现出暖→冷→暖3个阶段,并呈现出8年的准周期变化特征;冬春气温的年代际变化显示出暖→冷→暖3个阶段性特征,而夏秋气温的年代际变化则显示出暖→冷→暖→冷4个阶段性特征。巴中地区的年降水量呈现出减少的趋势,递减率为13．813mm／10年;春季降水量低于全国的春季平均水平,夏、秋季平均降水量均高于全国的平均水平,且占到全年降水量的80％以上。巴中地区的年降水量存在较为显著的2年和6年的准周期变化,降水量增加和减少的突变较多显示出其复杂性。春、夏、秋三季的降水量有随温度升高而下降的趋势,而冬季的降水量有随温度的升高先增多后减少的趋势。巴中气候特征的分析对巴中农业区划和生产安排有其重要意义。     

河南省雨季降水时空变异特征分析

降水的时空变异分析是认识区域水资源形成与演变的重要方法。时空变异特征分析不仅可以系统地对降水的时间序列进行分析,而且能从空间上把握降水的分布格局。本文将河南省近51年雨季降水资料,结合数字高程模型(DEM),利用回归分析、空间自相关分析、空间插值模拟及交叉验证等,对河南省降水时空变异特征进行分析。结果表明:(1)河南省雨季降水整体来看呈增加趋势,近年来尤为明显;但9月份表现异常,呈下降趋势。(2)月降水量差异明显,最大降水量在7月份,平均达到178.3 mm;(3)在空间上降水呈现出明显的南多北少,东多西少的格局;有明显的集聚特点,在南部以罗山、潢川为中心形成降水丰沛聚集区,北部以辉县为中心形成降水稀少聚集区;林县、栾川和西峡表现为空间例外,明显高于相邻区域的降水量。     

Comprehensive drought monitoring in Yunnan Province,China using multisource remote sensing data

Development of drought monitoring techniques is important for understanding and mitigating droughts and for rational agricultural management. This study used data from multiple sources, including MOD13 A3, TRMM 3 B43, and SRTMDEM, for Yunnan Province, China from 2009 to 2018 to calculate the tropical rainfall condition index(TRCI), vegetation condition index(VCI), temperature condition index(TCI), and elevation factors. Principal component analysis(PCA) and analytic hierarchy process(AHP) were used to construct comprehensive drought monitoring models for Yunnan Province. The reliability of the models was verified, following which the drought situation in Yunnan Province for the past ten years was analysed. The results showed that:(1) The comprehensive drought index(CDI) had a high correlation with the standardized precipitation index, standardized precipitation evapotranspiration index, temperature vegetation dryness index, and CLDAS(China Meteorological Administration land data assimilation system), indicating that the CDI was a strong indicator of drought through meteorological, remote sensing and soil moisture monitoring.(2) The droughts from 2009 to 2018 showed generally consistent spatiotemporal changes. Droughts occurred in most parts of the province, with an average drought frequency of 29% and four droughtprone centres.(3) Monthly drought coverage during 2009 to 2014 exceeded that over 2015 to 2018. January had the largest average drought coverage over the study period(61.92%). Droughts at most stations during the remaining months except for October exhibited a weakening trend(slope 0). The CDI provides a novel approach for drought monitoring in areas with complex terrain such as Yunnan Province.     

近60年“雅安天漏”变化特征分析

针对雅安地区特殊的"天漏"气候特征及以往对其变化特征研究较少问题,利用雅安市1951~2010年降水资料,从降水量和雨日数出发,通过回归分析、小波分析等现代气候统计诊断方法,综合分析"雅安天漏"的变化特征。结果表明:在降水量上,雅安市年降水量总体呈显著减小趋势,20世纪90年代中期以后尤为明显;从季节尺度上来看,春、夏、秋三季降水量呈现明显减少趋势,但冬季与之相反;从逐月降水比重可以看出,极大值主要出现在7、8、9月;从量级上看,小雨、中雨、大雨的降水量均在减小,暴雨却在增加,但各量级降水所产生的降水量与全年总降水量的比值相对比较稳定。从雨日数上看,雅安市四季的雨日数均表现出减少趋势,各个强度量级的雨日数也均在波动减小。小波分析结果显示:年降水量和雨日数在年代际时间尺度均存在准周期振荡。     

近50年中国地表净辐射的时空变化特征分析

基于GIS空间分析技术与Mann-Kendall趋势分析方法,对中国陆地区域699个气象站点1961-2010年逐年、季平均地表净辐射进行时空变化特征分析,结果表明:(1)参数拟合后的FAO Penman修正式对模拟站点逐日地表净辐射的总体精度较高,均方根误差为27.9W.m-2,相关系数为0.85,平均相对误差为0.13;(2)全国近50年站点平均地表净辐射在年、季均呈现出较明显的下降过程,年均降幅为0.74W.m-2.10a-1,不同季节的下降幅度存在差异,夏季降幅最大;(3)逐站点分析显示全国大部分站点(59.8%)年均地表净辐射呈显著下降趋势(0.05),东部趋势变化比西部明显,夏季在地表净辐射年际变化中的贡献最大,华北、华中、华南地区的站点在春夏秋季均呈显著下降趋势。     

Change of annual extreme water levels and correlation with river discharges in the middle-lower Yangtze River: Characteristics and possible affecting factors

As one of the fastest developing regions in China, the middle-lower Yangtze River(MLYR) is vulnerable to floods and droughts. With obtained time series of annual highest water level(HWL), annual lowest water level(LWL) and the corresponding river discharges from three gauging stations in MLYR that covering the period 1987–2011, the current study evaluated the change characteristics of annual extreme water levels and the correlation with river discharges by using the methods of trend test, Mann-Whitney-Pettitt(MWP) test and double mass analysis. Major result indicated a decreasing/increasing trend for annual HWL/LWL of all stations in MLYR during the study period. A change point in 1999 was identified for annual HWL at the Hankou and Datong stations. The year 2006 was found to be the critical year that the relationship between annual extreme water levels and river discharges changed in the MLYR. With contrast to annual LWL in MLYR, further investigation revealed that the change characteristics of annual HWL were highly consistent with regional precipitation in the Yangtze River Basin, while the linkage with Three Gorges Dam(TGD) operation is not strong. Our observation also pointed out that the effect of serious down cutting of the riverbed and the enlargement of the cross-section area during the initial period of TGD operation caused the downward trend of the relationship between annual LWL and river discharge. Whereas, the relatively raised river water level before the flood season due to TGD regulation since 2006 explained for the changing upward trend of the relationship between annual HWL and river discharge.     

Historical temporal variation in precipitation over Western Himalayan Region: 1857-2006

This study has examined the temporal variation in monthly, seasonal annual precipitation over the Western Himalayan Region(WHR) and the influence of global teleconnections, like the North Atlantic Oscillation(NAO) and Southern Oscillation(SO) Indices on seasonal annual precipitation. The Mann–Kendall non-parametric test is applied for trend detection and the Pettitt–Mann–Whitney test is used to detect possible shift. Maximum entropy spectral analysis is applied to find the periodicity in annual seasonal precipitation. The study shows a non-significant decreasing trend in annual precipitation over WHR for the period 1857-2006. However, in seasonal precipitation, a significant decreasing trend is observed in monsoon and a significant increasing trend in post-monsoon season during the same period. The significant decrease in monsoon precipitation may be due to weakening of its teleconnection with NAO as well as SO Indices mainly during last three decades. It is observed that the probable change of year in annual monsoon precipitation over WHR is 1979. The study also shows significant periodicities of 2.3-2.9 years and of 3.9-4.7 years in annual seasonal precipitation over WHR.