近40年湖南省极端强降水气候变化趋势与突变特征

利用1961-2004年逐日降水资料,对湖南极端强降水事件气候变化趋势和突变特征进行分析.结果表明:近44年来,极端强降水量和日数呈增加趋势.1993年是显著增加的突变点,年平均极端强降水量与日数1994-2004年比1961-1993年分别增加126.4mm和2.05d.极端强降水年平均强度趋势不明显,无明显突变,但1993年之后一直处于上升趋势,1994-2004年比1961-1993年增加了2.25mm·d-1.间隔1～5d的极端强降水事件除湘西和永州南部外,大部分地区呈增加趋势,洞庭湖区和湘江流域增加显著.极端强降水事件发生时间主要集中在6月中下旬和5月上中旬,1990年代以来,7月中旬也是极端强降水事件频发时段.     

1961—2005年江苏省降水变化趋势

以江苏省62个气象站1961-2005年降水资料为基础,系统分析了近45年来江苏省降水变化趋势.结果表明:1961-2005年江苏省年降水量无显著变化趋势,秋季降水量呈显著下降趋势,冬季降水量呈显著上升趋势.全省年降水日数呈略有下降趋势,以小于10mm的降水日数下降尤为明显.夏季极端强降水总量、极端强降水事件频率为增加趋势,秋季极端强降水事件强度为下降趋势.     

近45年来河北省极端降水事件的变化研究

利用河北省1961-2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45年河北省极端降水事件频率变化的时空特征.结果表明,全省平均年最大日降水量呈下降趋势,1980年为由多向少的转折点;强降水日数和暴雨日数变化不大,但南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,暴雨日数和强度在1990年代中后期显著增加;降水日数有较明显减少,南部和东南部平原减少更显著;降水日数的减少主要是中、小雨(雪)日数减少造成的.这些结果说明,河北省强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能增加了.这种相对增加趋势主要发生在1990年代中期以后.     

1961—2016年汛期东天山北坡不同量级降水日数时空变化特征

利用东天山北坡5个国家级地面气象站1961—2016年汛期(5—9月)逐日降水资料,采用线性趋势、相关系数、多项式拟合及Mann-Kendall突变方法,探讨不同量级降水日数时空演变特征及与汛期总降水量的关系。结果表明:随着降水量级升高,对应降水日数迅速减小;近56 a总降水日数、中雨日数、大雨日数和暴雨日数均呈增加趋势,其中大雨日数增加趋势最明显,对总降水日数的增加贡献最大,小雨日数呈明显的减小趋势,大雨日数在1991年发生突变,暴雨日数在1980年发生由少到多的突变,其他降水日数表现为下降趋势,但均未发生突变;从不同量级降水日数空间分布可知,除了小雨日数其他量级降水日数都是以木垒为高值中心,逐渐向东西两侧减小,最低值一般出现在伊吾和吉木萨尔;汛期随着降水量级上升,降水日数与汛期总降水量相关系数也不断增大,小雨日数与总降水量相关性最差,与大雨日数相关性最高。     

环渤海地区1961—2007年极端强降水时空变化特征

20世纪90年代以来,环渤海地区降水总量持续偏少,极端强降水和干旱缺水问题十分突出。利用环渤海地区60个台站1961—2007年逐日降水资料,应用百分位方法确定极端强降水阈值,分析了极端强降水量、降水强度和频率的空间分布及时间变化趋势。结果表明:环渤海地区极端降水强度大、频率高的地区与年降水量高值区相一致,说明极端降水量的多少影响年降水量;极端降水日数呈减少趋势,特别是京津冀中部地区减少显著;极端降水多发生在7月中旬到8月中旬,最高频次在7月下旬,近10年极端降水季节分配比较分散,很少出现每候25站次以上的极端强降水;间隔30d以上的极端强降水近年来增加明显。     

华北中部近45a极端降水事件变化特征

利用华北中部41个气象台站1961—2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45a来华北中部极端降水事件频率变化的时空特征。结果表明：华北中部平均年最大日降水量呈下降趋势,南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,降水日数有较明显减少,强降水日数和暴雨日数变化趋势不明显,降水日数的减少主要是中、小雨（雪）日数减少造成的。暴雨日数和强度在20世纪90年代中后期显著增加。华北中部强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能也增加了。这种相对增加趋势主要发生在20世纪90年代中期以后。     

增暖背景下新疆昼夜降水的变化特征

利用新疆地区89个台站1961~2005年昼、夜降水观测数据,分析了该地区昼夜降水过程的时空演变特征,目的是认识这个地区在年降水增加背景下昼夜间降水过程的变化特征及趋势。研究结果表明:(1)1961~2005年,多年平均的降水量为夜大于昼,且昼、夜降水量均呈显著增加趋势;夜降水量增长趋势大于昼降水量,昼、夜年降水量增长趋势分别占年总降水增长趋势的49%、51%,这种变化在南、北疆存在明显的区域差异。昼、夜降水量都存在由少到多的显著突变,但两者发生突变时间不同,昼降水量发生突变的时间为1986年,而夜降水量的突变点却发生在1991年。(2)昼降水日数小于夜降水日数,且昼、夜降水日数都呈显著增加趋势,昼降水日数增加趋势大于夜降水日数。昼、夜降水强度都呈显著增大趋势,夜降水强度及其增长趋势均大于昼降水强度。降水量增加的主要原因是由于降水日数的增多,降水强度对降水量影响较小。(3)昼、夜毛毛雨日数都呈显著减少趋势,昼毛毛雨日数及其减少趋势均大于夜毛毛雨日数。而强降水的日数和强度均呈现增加趋势;昼、夜强降水量和各自的总降水量有很好的相关,强降水量对总降水量的影响很大。引起这些昼、夜间降水变化特征差异的原因有待于进一步研究。     

欧亚大陆极端降水事件的区域变化特征

近年来,在全球变暖的背景下,极端气候事件特别是极端降水事件,发生频率愈发上升。本文使用美国气候预测中心提供的逐日降水资料,统计分析了1979—2018年期间欧亚大陆各个子区域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:1)从气候态的空间分布特征来看,南欧、南亚、东南亚、东亚地区为欧亚大陆全年总降水量高值区,同时也是极端强降水频发地区;而东亚地区青藏高原、中国中西部至蒙古一带,南亚地区印度次大陆以及中亚、西亚等地的部分地区则是连续性干旱事件的高频区,极端强降水事件发生频次较少;2)在21世纪初之后,东南亚、南亚、东亚、北亚、西亚和南欧这6个地区的全年总降水量发生年代际增加,且在研究时段呈显著增加趋势。在过去近40 a,南亚、东亚和中亚的RX1day(日最大降水量)、RX5day(连续5 d最大降水量)、中雨日数(R10mm)、大雨日数(R20mm)自20世纪90年代中期年代际增加,且呈长期增加趋势。南亚、北亚、东亚、中亚这4个地区的最大连续干旱日数在20世纪80年代初显著增加,但长期趋势并不显著。需要指出的是,自2014年起极端强降水事件在东南亚、南亚和东亚地区持续增多,而连续性干旱事件在北欧地区持续增多。     

近45年华中地区不同级别强降水事件变化趋势

利用华中五省84个测站1961—2005年逐日降水资料,通过分位值法、趋势系数法、蒙特卡洛统计检验法、曼-肯德尔法、小波分析等现代统计诊断方法,分析了华中地区不同级别强降水的时空变化趋势、突变和周期特征。结果表明:随着分位值减小,降水量、日数的平均值和均方差逐渐减小,变差系数逐渐增大;而强度的3项指标均逐渐增大;在空间分布上,降水量自河南向湖南和江西逐渐增大;日数自北向南逐渐增大;强度以湖北东部至江西北部的长江中下游一线以及湖南西北部局部地区为高值区;区域平均的降水量、日数和强度均呈增加趋势,但不同测站表现不同;降水量一致在1993年发生突变,呈增多趋势;日数在20世纪80年代末、90年代初发生突变;强度自1994年开始增强,21世纪后加强、减弱现象交替出现;降水量、日数和强度有12~14年的年代际变化和6~9年的短期变化。     

深圳市汛期（4～9月）降水及极端降水事件的变化特征

以深圳市1953-2006年逐日降水资料为基础,采用数理统计、线性分析、突变分析、周期分析等方法,分析54年来深圳市汛期降水的变化特征以及极端降水事件的变化趋势。研究结果表明：深圳市降水主要集中出现在汛期（4-9月）,汛期多年平均降雨量为1653mm,约占年平均雨量86%左右,深圳市汛期降水存在两个明显的峰值,分别集中在6月上-中旬和7月中旬-9月上旬;深圳市汛期降水量呈略增加的趋势,并在1993年发生突变,雨日的变化与降水量正好相反,为减少趋势,在1982年发生突变,其气候倾向率为-1.3d/10a,雨日的平均降水量呈增加趋势,突变发生的时间与汛期降雨量的突变时间一致,也是出现在1993年;深圳市汛期降雨量变化存在多时间尺度结构,存在1-3年、6-8年、准18年的周期振荡;从极端降水变化来看,暴雨降水量和频率趋势变化较小,且变化趋势基本一致,而暴雨强度呈弱增加趋势,90年代以后增加明显。     

1979～2016年西南地区夏季持续性降水的变化特征

本文基于1979～2016年西南地区25个站点的逐日降水资料分析了西南地区夏季降水和持续性降水的变化特征,得到的结论如下:(1)西南地区夏季降水总天数总体呈减少趋势,无雨时段平均持续天数总体呈增加趋势,有雨时段平均持续天数仅川内呈增加趋势。(2)长、短持续性降水平均持续天数均呈减少趋势,其中长持续性降水平均持续天数减少趋势显著。各站长、短持续降水事件的总降水天数占持续性降水总天数的比例呈南北反向的变化趋势,长(短)持续降水事件的总天数占持续性降水总天数的比例呈北增(减)南减(增)。(3)长、短持续性降水异常年差值合成环流的相似之处:在对流层低层,我国东南部存在气旋性环流异常,与我国北方反气旋性环流在西南地区产生辐合。垂直速度场均为负异常(< -0.015Pa/s)-上升运动。上述结论可为气象灾害预测、预警提供线索。      

内蒙古地区极端降水事件分布特征

基于内蒙古地区94个气象站1961—2007年逐日降水量资料,利用累积频率法,分析了极端降水事件变化特征。结果表明:(1)近50年内蒙古地区极端降水事件和极端强降水事件发生的强度和出现的频次均呈现出增多趋势,尤其在1977年降水发生突变之后,增加趋势更为明显。(2)近50年内蒙古地区最长连续无降水日数和最长连续降水日数持续时间缩短,表明连续性干旱和降水的持续性减弱,尤其是进入本世纪后,最长连续无降水日数陡升和最长连续降水日数陡降,气候湿润程度下降,加之全球气候变暖,使内蒙古地区进入本世纪后暖而干的气候特征更为明显,这对农牧业生产和生态环境保护极为不利。(3)内蒙古地区近50年小雨和暴雨日数的减少,降水强度的加大,使全区降水不稳定性增加,降水有极端化发展趋势,尤其是在1987年气温发生突变之后,降水强度变化更大。     

西南地区持续性气候事件的未来变化预估

利用RegCM4.0区域气候模式单向嵌套BCC_CSM1.1模式输出资料进行连续积分获得的模拟预估数据,对西南地区未来2025-2055年在两种温室气体排放情景下持续性干期和持续湿期事件的特征及其相对于历史基准期的变化进行了预估分析。结果表明,最长持续干期和湿期在RCP4.5和RCP8.5两种情景下的变化趋势不一致,RCP8.5情景下的最长湿期和持续湿期事件的发生频次相较RCP4.5并没有大幅增加,而是比RCP4.5情景具有更高的年际变率特征。相对于历史基准期,两种情景下的最长持续性气候事件的日数和发生频次在西南地区的东南部区域显著性增加,而在川西高原地区显著减少。对于持续干期发生的频次FCDD和最长持续湿期而言,四川中部以及四川、云南和贵州三省邻接处在RCP4.5情景下表现为显著增加的区域在RCP8.5情景下转变为显著减少。未来几十年西南地区持续性湿期和干期的分布特征可能更加趋于不均匀。     

降水时间随机性对月总降水量的影响

降水量在时间分布上呈现较大的随机性,极端降水事件尤为如此。受此影响,月初(月末) 1～5 d之内的累积降水量很可能会超过当月总降水量的50%乃至更多。对1961—2017年中国2 400多站点资料统计分析结果发现,月初(月末) 1～5 d累积降水量对当月总降水量显著影响事件的出现频次,在季节和空间分布上都有鲜明特征。主要包括:1)月初累积降水量对秋冬季中各月的总降水量影响更大,月末累积降水量对1—4月的月总降水量影响较大。2)受月初累积降水量的影响,显著站点数在某些年份的某些月份出现极大值;受单次事件显著影响的站点数占全国总站点数的30%～50%,此即对应着一次全国大范围的极端降水事件。3)受月初(月末)累积降水量显著影响的站点空间分布随季节变化呈现出明显空间集聚特征。     

Spatial patterns and temporal trends of daily precipitation indices in Iran

Spatial patterns of daily precipitation indices and their temporal trends over Iran are investigated using the APHRODITE gridded daily precipitation dataset for the period 1961–2004. The performance and limitations of the gridded dataset are checked against observations at ten rain-gauge stations that are representative of different climates in Iran. Results suggest that the spatial patterns of the indices reflect the role of orography and sea neighborhoods in differentiating central-southern arid and semi-arid regions from northern and western mountainous humid areas. It is also found that western Iran is impacted by the most extreme daily precipitation events occurring in the country, though the number of rainy days has its maximum in the Caspian Sea region. The time series of precipitation indices is checked for long-term trends using the least squares method and Mann-Kendall test. The maximum daily precipitation per year shows upward trends in most of Iran, though being statistically significant only in western regions. In the same regions, upward trends are also observed in the number of wet days and in the accumulated precipitation and intensity during wet days. Conversely, the contribution of precipitation events below the 75th percentile to the annual total precipitation is decreasing with time, suggesting that extreme events are responsible for the upward trend observed in the total annual precipitation and in the other indices. This tendency towards more severe/extreme precipitation events, if confirmed by other datasets and further analyses with longer records, would require the implementation of adequate water resources management plans in western Iran aimed at mitigating the increasing risk of intense precipitation and associated flash floods and soil erosion.     

1980-2020年山西省极端降水的研究

基于1980-2020年山西省109个气象观测站点的逐日降水资料,选取10个极端降水指数,采用气候倾向率、相关分析、因子分析、R/S预测方法等方法,对山西省极端降水进行了时空分布的研究,以期为山西省的气候变化、生态环境保护、防灾减灾、气象服务工作提供参考依据,结果表明：(1)从时间尺度来看,1980-2020年期间,山西省极端降水的强度和极值都有明显增加,连续干旱日数和连续湿日日数呈下降趋势,其余均表现出不同程度的增加,其中年总降水量增加幅度最明显;从空间尺度来看,年总降水量、降水强度、降水频率、极值均为从西北向东南逐渐增多,空间差异较明显;从各站点的空间分布来看,北部和中部地区的极端事件增加最显著,北部地区的干旱日数仍以增加趋势为主,连续湿日日数气候倾向率的空间差异较大,中部地区站点显著增加,南北部以减少趋势为主;(2)基于相关分析方法表明各极端降水指数(除干旱日数外)与年总降水量都有很好的相关关系,强降水量和极强降水量对年总降水量的贡献值呈现出增加趋势;采用因子分析方法提取了3个公共因子,方差贡献率累计达到了87％,可以看出极端降水强度和降水量指数在对极端降水方面影响较大;利用R/S分析法可以得到年总降水量、中雨日数、大雨日数、最大5日降水量这几个指数未来呈现弱减少趋势,而干旱日数仍为减少趋势,连续湿日日数为持续弱增加趋势。总体看来,山西省极端降水近年来呈现出增加趋势,在空间分布有明显差异。     

不同站网对极端降水事件变化监测的影响

利用1961—2011年51年的日降水资料,以2400多站组成的国家级站网为基准,通过分析不同站网对中雨日数、大雨日数、强降水量和极强降水量4种极端降水指数监测差异,对中国不同地面观测站网对中国极端降水事件的代表性进行了评估。研究发现,各站网对极端降水事件变化的时间和空间分布监测精度由高到低依次为:基本基准站网,基本站网,基准站网,GCOS站网。GCOS站网和基准站网对各降水指数的空间分布的影响与标准站网相差较大。基本基准站网和基本站网对各极端降水指数变化方向及变化速率的空间分布与标准站网非常一致,但在西南地区北部、东北中东部地区、长江中游北侧局部地区的观测精度仍然不理想。     

1961-2010 年东北地区降水事件时空均匀性研究

利用1961-2010年东北三省和内蒙古四盟90个气象站逐日降水资料,分析了中国东北地区降水事件的气候特征及时空分布均匀性变化。结果表明：近50 a来,东北地区年降水量略有减少,但冬、春季降水量显著增加;考虑降水日数,冬、春季降水量增加主要是由于降水强度的增加,夏、秋季降水量减少主要是由于降水频次的减少。气候变暖的大背景下,虽然年降水量线性变化趋势并不明显,但是降水量年际间分布不均匀性增加,降水有向极端化发展的趋势,夏、秋季表现更为明显,各等级降水事件尤其是降雪在近20 a时间分布明显不均匀。降水量空间均匀性在1993年发生转折突变,突变后空间不均匀性增加,降水日数空间均匀性在1986年发生变率突变,突变后振荡加剧。降水事件时空不均匀性的增加一定程度上造成了东北地区旱涝事件发生可能性增加,不同地域旱涝事件同发现象加剧。     

Trends in Precipitation Concentration and Extremes in the Mediterranean Penedès-Anoia Region, Ne Spain

The high variability of the Mediterranean climate from year to year and within each year makes it difficult to assess changes that could be associated with a climate change. In this paper some indices, such as changes in the precipitation concentration during the year, maximum 1-day and 5-day precipitation, number of wet days (total and those with precipitation higher than the 75th and 95th percentile), magnitude and frequency of extreme events (considered as the rainfall higher than that corresponding to the 99th percentile), fraction of annual total precipitation due to events exceeding the 95th and 99th percentile, strength of the events, and length and frequency of dry period (days between consecutive rains) are evaluated for the Penedès-Anoia region (NE Spain). A 80-year daily dataset (1923–2002) and two 40-year series were used to assess possible trends. The indices indicate an increase in precipitation in winter and summer and a positive trend of concentration in autumn, with a higher number of extreme events separated by longer dry periods. The total number of wet days per year increased, although it was irregularly distributed over the year, with an increase in the extremes and in the fraction of total rainfall that these events represent in autumn and winter, and with an increase of the strength of the events in autumn. These changes in rainfall distribution have negative effects on water availability for crops and contribute to accelerate erosion processes in the area.     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。