1956—2016年中国年降水量及其年内分配演变特征

为分析中国降水时空演变格局,本文在月尺度上对水利部门与国家基本气象站的降水量监测数据进行融合,针对融合后的4 177个站点,使用趋势分析、突变检验和年内分配向量法等方法分析了集中度、集中期和最大4个月累积降水量占全年之比等多个指数的分布格局,分析了1956—2016年中国年降水系列的趋势性和突变性特征,以及降水年内分配过程的时空演变。主要结论如下：(1)中国降水时空分布不均,自东南到西北,年降水量总体递减,降水年内分布集中度递增;站点年降水量序列的变化趋势呈现较强的地带性,自东南到西北呈“增—减—增”的3个条带;显著增加条带分别位于东南和西部地区,显著减少的条带位于中部,从东北地区向西南绵延至边境;年降水序列的趋势性变化大多伴随着突变,发生在20世纪80年代的站点最多。(2)沿200 mm和400 mm年降水量等值线,中国北方出现1个“汛期降水减少”条带,但其时间尺度效应较强;在月尺度上,站点汛期降水占比下降,非汛期降水占比增加;而在日尺度上则相反,连续3～7 d累积降水量的波幅加大,表明降水事件的极端程度在增强。(3)降水序列变化与径流的同步性较好,中国西北和东南地区年降水量呈增加趋...     

宁夏春、夏、秋季干旱与降水集中期及集中度的关系

应用宁夏气象台站1961-2010年逐候降水量序列资料, 计算了春、夏、秋季3个季降水的集中期、集中度和干旱Z指数, 运用趋势分析、相关分析、合成分析讨论了3季的集中期、集中度与旱涝程度的时空变化特征及其相互关系. 结果表明: 50 a来宁夏春夏秋干旱等级均呈加剧趋势, 秋季加剧更明显, 3季中中部干旱带加剧最严重, 南部山区次之, 北部最小. 春季集中期无明显变化趋势, 但集中度有上升趋势, 夏季集中期、集中度缓慢下降, 秋季集中期、集中度变化不明显;近10 a来3季集中度明显增大, 春夏两季集中期推迟. 春季降水集中度对干旱没有显著影响, 但首场透雨出现早晚对干旱影响显著, 透雨出现偏早, 干旱等级低, 反之亦然;夏季集中期对干旱影响不显著, 但集中度显著影响干旱, 集中度高, 雨涝发生概率越大, 集中度低, 干旱发生概率大;秋季集中期、集中度对干旱都有影响, 集中度高, 集中期早, 雨涝发生概率大, 反之干旱出现概率大.     

五道沟实验站地温对气温和降水的响应

基于五道沟水文实验站1964—2020年长系列气象和地温观测资料,采用线性趋势回归方法,开展了近57年汛期、非汛期、年三个不同时间尺度和浅层、中层、深层不同深度地温变化特征研究,并分析了地温与气温和降水变化的响应关系。结果表明：（1）近57年,年尺度,浅层及中层呈上升趋势,深层地温变化不大。汛期浅、中、深各层地温以0.12～0.17℃/10 a的速率减小;非汛期以0.07～0.29℃/10 a的速率增加。年代变化,浅层及中层地温呈先下降后上升趋势,深层地温变幅较小,呈现先上升后下降再上升。（2）年尺度及非汛期,各层地温与气温呈显著及低度正相关,与降水呈弱负相关,汛期与气温呈显著负相关,与降水呈低度相关。浅层20 cm地温与气温相关性最强,5 cm地温与降水相关性最强,地温与气温及降水的相关程度汛期均大于非汛期,同期均有浅层>中层>深层。     

滨江流域降水时空演变规律分析

降水是水循环的关键环节,直接影响着径流过程和可利用水资源量的时空分布,关系到区域水资源安全和可持续发展。为了探讨气候变化下华南湿润区典型小流域降水时空演变规律,利用珠江流域北江一级支流滨江流域内及其邻近共10个站点近47年日降水量观测资料,采用非参数统计方法Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Mann-Whitney-Pettitt(MWP)检定方法,对年、汛期/非汛期、年日最大和年月最大降水量进行分析。结果表明:滨江流域多年平均降水量呈北少南多分布,主要与区域气流走向及流域地形有关;年降水量总体呈现减少趋势,其中流域南部呈显著减少趋势,北部呈不显著减少趋势,其主要是汛期(4~9月)降水量减少,非汛期(10~翌年3月)降水量变化不大;年日最大和年月最大降水量均呈减少趋势。流域南部年降水量和汛期降水量在1983年发生了显著性变异;流域北部年最大日降水量和年月最大降水量分别在1987年和1985年左右发生显著性变异。     

松花江流域年降水和四季降水变化特征分析

利用松花江流域35个气象站1960~2010年的降水资料,采用协克里格插值法、线性倾向估计方法以及M-K秩次相关法等,分析了流域年降水和四季降水的时空变化特征。结果表明:(1)流域年降水由东部向西部递减,51年来流域大部分地区年降水呈不显著减少趋势。(2)流域春季降水呈不显著增加趋势,夏季呈不显著减少趋势,秋季呈不显著减少趋势,冬季降水呈显著增加趋势。(3)流域四季降水在二松源头地区一带较大,流域西部地区降水较少,松花江中下游两侧地区居中。(4)春季,流域大部分地区降水增加,但不显著。夏季,大部分地区降水减少,但不显著。秋季,全流域降水呈不显著减少趋势。冬季,全流域呈增加趋势,且绝大部分地区显著增加。(5)嫩江流域、松花江流域年降水-径流关系发生显著变化的时间是1974年、1980年和1999年。     

流沙河流域汛期降水特征及趋势分析

根据流沙河流域3个雨量站1994~2011年汛期的实测月降水资料,采用线性倾向估计、5年滑动平均及Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了流沙河流域近20 a的汛期降水特征及变化趋势。结果表明:流沙河流域内汛期降水量各月分布不均匀,降水主要集中在7~8月,7、8月份降水量呈上升趋势,其他各月呈下降趋势,但汛期降水量总体呈下降趋势,趋势不显著。     

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

珠江流域降水集中度时空变化特征及成因分析

基于珠江流域内43个常规气象站点1960~2012年的逐日降水资料,计算了流域内各站点长期降水集中度(LCI)和逐年降水集中度(ACI);采用Mann-Kendall趋势检验法和Sen’s坡度检验法检测ACI时间上的变化趋势;同时采用反距离权重插值法(IDW)对LCI的区域特征和ACI的变化趋势进行空间插值以分析降水集中度的时空分布规律;采用随机森林(RF)算法对降水集中度的影响因子进行重要度分析。结果表明:(1)珠江流域逐年降水集中度ACI的年际变化不明显,东南部呈上升趋势,西北部呈下降趋势;(2)珠江流域西北部长期降水集中度LCI值偏小,即降水分布较平均;东南部长期降水集中度LCI值偏大,即降水较集中,表明该地区降水极值情况发生的几率相对较高,该空间分布趋势可能是受距离海洋的远近及海拔的影响;(3)众多气候影响因子中,东亚夏季季风(EASMI)对珠江流域的降水集中度影响最明显。     

1951-2014年内蒙古地区气温、降水变化及其关系

内蒙古地域辽阔,气候复杂多变,研究气候因子变化对生态环境建设、水资源开发利用有一定借鉴意义。利用内蒙古地区及周边70个气象站点1951-2014年气温和降水资料,采用中心聚类、气候倾向率等方法,对气温、降水变化特征及其关系做了分析。结果表明：空间上平均、最低、最高气温年（季）变化均随纬度升高而降低,降水量与此趋势相反。各类气温年际变化均呈上升趋势,最低气温增温速率最快,西、中、东部气候倾向率分别达到0.427℃·（10a）^-1、0.442℃·（10a）^-1、0.395℃·（10a）^-1。各类气温在春、冬季增温明显,总体表明最低气温对气候变暖所做贡献最大。降水量年际波动较大,但总体趋势不明显。春季降水量呈缓慢增长趋势,其中中部增长速率最快[1.583 mm·（10a）^-1],夏季呈减少趋势。年降水量与年际各类气温均呈负相关,各分区年、季（除个别夏季）降水量与三类气温除个别阶段呈一致变化趋势外,其他年际呈反对称变化。气温不断升高,降水量的减少,使得研究区气候不断向暖干化趋势发展。     

近50年大凌河流域径流变化特征分析

以大凌河流域3个水文站的径流资料和15个雨量站的降水资料为基础,利用多指标、多方法分析了近50年大凌河流域径流的年内和年际变化特征。结果表明:大凌河流域径流年内分配不均匀,主要集中在7、8月份;径流年际变化大。近50年来,大凌河流域年径流量呈显著减少趋势,流域径流量在1981年出现明显的减少突变,自然因素和人类活动特别是大量水利工程的修建是造成径流变化的重要因素。     

50 a来我国东北及邻近地区年降水量的年代际异常变化

利用中国东北地区195个和蒙古国6个气象台站的年降水量资料, 利用EOF、 REOF和分段线性拟合等方法, 分析了50 a来东北及其邻近地区年降水量的年代际异常变化. 结果表明: 1)50 a来的降水变化, 东北演变过程为多-少-多; 华北的演变过程为多-少. 自1980年代起, 东北地区由干变湿, 而华北地区则由湿变干. 2)降水主要呈3种分布形式: 全区一致型; 南北反向型; 南北部一致与中部相反分布型. 3)降水量总体呈下降趋势, 但近30 a来东北北部有增湿趋势, 而南部的干旱化一直在加剧. 4)大部分地区的降水量在1970年代中期和1980年代初期经历了一次突变, 但是变化的方向、范围及时间各地不尽一致.     

甘肃黄河流域与疏勒河流域降水径流变化特性对比分析

分析了甘肃黄河流域及内陆河疏勒河流域降水径流的年际变化特性。结果表明,黄河流域降水量与径流量变化一致,总体呈现减少的趋势;内陆河疏勒河流域降水量与径流量的变化趋势不一致,降水量呈总体减少趋势,径流量为总体增加趋势。两流域径流补给来源有差异,黄河流域径流补给来源为降水,疏勒河流域径流主要补给来源除降水外,与气温升高融雪水增大有关。     

渭河流域降水年内分配不均匀性时空变化研究

基于渭河流域19个气象站点1960—2015年的月降水数据和洛伦兹曲线,采用基尼系数及洛伦兹不对称系数定量描述了流域降水年内分配不均匀性,并利用Mann-Kendall检验法及R/S分析法等研究了流域年降水量及降水年内分配不均匀性的时空变化。结果表明：（1）流域年降水量整体呈不显著减少趋势,高值多出现在流域下游,且存在明显的西北-东南方向的降水递增带;（2）渭河干流多年平均降水年内分配呈双峰状,泾河流域为不规则多边形状,北洛河呈单峰状;（3）从基尼系数看,降水年内分配不均匀性依次为泾河、北洛河和干流,且除泾河外,均呈不显著增加趋势;（4）洛伦兹不对称系数整体变化趋势不显著,降水年内分配不均匀性多是由降水量少的月份引起的;（5）渭河流域降水量及其年内分配不均匀性均呈反持续性。     

黑龙江省汛期逐时降水的时空变化特征分析

利用黑龙江省1961-2014年逐时降水资料,采用线性倾向估计方法分析了汛期（5-9月）降水量、降水频率、降水强度以及不同持续时间降水的时空变化特征.结果表明：汛期逐时累积降水量平均为430.0 mm,高值区集中在松嫩平原东部和南部以及小兴安岭南部;降水频率平均为297.2 h,仅在省西部的齐齐哈尔、大庆和绥化等地以及哈尔滨西部地区偏少,其余地区台站均在300 h以上;降水强度平均在1.2~1.7 mm·h^-1之间,增加趋势显著（P<0.01）,空间分布与降水频率分布相反;全省多数台站的汛期降水量、降水频率趋势变化不明显,但却有39%的台站降水强度增加明显.汛期降水量的日变化呈单峰型,超过半数的降水集中在11：00-22：00;降水频率的日变化表现出双峰型,00：00-04：00和13：00-19：00为高值区间;降水强度的日变化也呈单峰型,高值区间集中在13：00-18：00.全省的降水事件中短历时降水优势明显,降水量占总降水量的46.7%,降水历时占全部降水历时的49%;持续5~6 h的降水雨强最强,其次是持续3~4 h降水雨强,最弱的是持续1~2 h的降水雨强.     

西北地区近50年降水周期的稳定性分析

用小波分析和奇异谱分析两种方法相结合对西北地区26个站1951—1999共49年的降水周期随时间的变化进行了分析。结果表明： 西北地区降水周期随时间变化具有较强的区域性;宁夏陕北地区和河西走廊地区近50年的降水变化趋势呈反位相关系;根据近30年西北地区降水变化形式,西北地区大致可分为3种类型的降水变化：①不稳定变化型（新疆地区）;②过渡型（河西走廊地区）;③稳定型（宁夏陕北地区）。近50年西北地区降水普遍存在的准3年左右的周期在20世纪70~80年代显著性下降,5～7年左右的周期和9～14年左右的长周期也随时间有着不同的变化;即各地区所有周期成分的稳定性都显著性地随时间发生变化,各地降水普遍存在一个相对比较稳定的但不太显著的10年左右的平衡态。表明西北地区的降水随时间变化具有多平衡态和非周期性振荡的特点。但西北大部分地区都存在某一特定的周期成分,在该固定周期成分出现前后,其振幅变化与该地区降水趋势变化之间存在着密切关系。     

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

随着全球变暖,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水,通过MK趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明：（1）里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势;空间分布差异明显,总体呈自西北向东南逐渐增加的分布。（2）研究区内各站点极端降水指数变化不同,总体而言,极端降水强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。（3）极端降水指数变化过程中存在3类尺度的周期性变化,在整个时间尺度上存在3个偏多中心和2个偏少中心。（4）除R10mm和R20mm未来变化趋势与过去趋势相反且呈弱持续性,其他极端降水指数未来变化趋势与过去相一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时间长度在9~16年左右。研究结果为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。     

唐山市中心区降水径流分析研究

以唐山市中心城区涵盖的路北区、路南区、开平区、高新区为例,针对近50年来唐山主城区的地表水资源及降水径流水文统计,对其的年际变化规律进行分析研究,为减少城市内涝,科学、合理利用雨洪资源等提供技术依据。     

60年来黑河流域东部子水系中上游气温、降水、蒸发变化特征分析

利用黑河流域东部子水系中上游10个水文站近60年气温、降水、蒸发观测资料,分析3个要素地域和年际变化特征。结果表明:（1）气温总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均气温呈现逐步升高的趋势。2000年以后气温平均升高0.9℃;（2）降水量总体地域变化特征表现为从南向北、从东向西随着海拔高程的逐渐降低,多年平均降水量呈现逐步减少的趋势。各站历年降水过程呈锯齿状高频振荡,深山区、走廊平原区（荒漠边缘区）降水量长期变化总体上是呈缓慢上升的趋势,浅山区降水量长期变化总体上是呈缓慢下降的趋势;（3）蒸发量地域分布规律跟降水量、气温地域分布规律密切相关,蒸发量总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均蒸发量呈现逐步增大的趋势。19802011年间深山区多年蒸发量变化趋势平稳,无明显增大或减小的变化趋势;浅山区和走廊平原区均呈现出蒸发量逐年减小的总体变化趋势。     

长沙近50年来降水的多时间尺度分析

利用线性回归、小波分析和M—K突变分析等方法分析了近50年来长沙降水的变化，结果表明长沙近50年来年降水呈增加趋势；夏季降水变化趋势和年降水变化趋势相似；春季降水变化不大；秋冬两季降水也呈增加趋势。通过Morlet小波分析长沙除了冬季外进入本世纪降水都有减少的趋势。通过M—K突变分析，长沙年降水和夏季降水增多是一突变现象．具体开始的时间分别为1992年和1988年；春季、秋季和冬季降水无突变现象。     

1961-2010年西藏雅鲁藏布江流域降水量变化特征及其对径流的影响分析

采用1961-2010年雅鲁藏布江流域6个气象站近50 a降水量的实测数据,统计降水量的年、干季、湿季平均序列;结合流域6个水文站近50 a年径流序列资料,分析雅鲁藏布江流域降水变化特征及其对径流量的影响. 研究表明： 雅鲁藏布江流域1961-2010年近50 a年平均降水量表现为不显著增加,增加速率为3.3 mm·（10a）^-1,其中干季、湿季分别为1.9 mm·（10a）^-1 和1.4 mm·（10a）^-1,均为增加趋势;降水量的年代际变化在20世纪60年代相对偏多,70年代较平稳,而80年代为最少,到90年代有所回升,21世纪前10 a降水量处于不显著的增多态势. 雅鲁藏布江径流的变差系数C_V值在0.15~0.40之间,年际变化较小. 径流的年代际变化总体上存在一定的周期性波动,20世纪60年代是一个相对的丰水期,70年代减少,80年代达到最小值,之后径流有所回升,进入21世纪前10 a呈不显著增加趋势. 年、湿季尺度上径流量和降水量的相关显著,湿季作为径流主要形成期,其降水量的多寡直接影响流域径流量的丰枯,湿季降水量的增减影响着流域径流量的增减. 由此可见,降水变化是雅鲁藏布江天然径流最主要影响因子,最终也决定了雅鲁藏布江流域年径流量的丰枯.