四川盆地区域性暴雨时空变化特征及其前兆信号研究

利用1961-2015年四川盆地逐日降水量资料、NOAA海表温度资料、青藏高原积雪资料,采用多锥度-奇异值分解等方法,研究了四川盆地区域性暴雨的时空变化特征,并对其前兆信号进行了初步探讨。结果表明:四川盆地区域性暴雨可以分为三种类型,其中盆西型出现频率最高,盆东北型次之,盆南型相对较少。四川盆地区域性暴雨年际变化中准3 a周期最为显著,典型循环体现了盆西型区域性暴雨"偏少-调整-偏多"的年际变化过程。年代际变化中准16 a周期最明显,典型循环表现为盆东北型和盆南型的交替演变。通过MTM-SVD协同变化分析,发现在盆西型区域性暴雨的准3 a周期循环中,前冬ENSO事件和前冬青藏高原积雪日数是其显著的异常前兆信号。在年代际的准16 a振荡过程中,前冬太平洋年代际振荡(PDO)是盆东北型和盆南型区域性暴雨的异常前兆信号。     

1961—2021年四川省区域性暴雨过程时空变化特征

利用四川省156个国家气象观测站1961—2021年逐日降水资料,运用暴雨过程综合识别方法及评价指标,探讨四川省区域性暴雨过程时空变化特征。研究表明：1961—2021年四川省共出现875次区域性暴雨过程,过程次数逐年变化整体呈弱增长趋势,综合强度在20世纪90年代到21世纪初持续偏弱,21世纪以后呈现较明显增强趋势。四川区域性暴雨过程主要发生在6月下旬到9月上旬,大多持续1～2 d,区域性暴雨日数大值中心主要分布在盆地西部和东北部,阿坝州中部和东部、甘孜州东南部及攀西地区东北部,6—8月区域性暴雨日数大值中心从盆地东部逐渐向西部变化,9月则在盆地北部;盆地各月平均过程雨量以西部和东北部最强,攀西地区6、9月区域性暴雨日数偏少,但中部和东北部过程雨量强度未明显减弱。     

1961—2016年我国区域性暴雨过程的客观识别及其气候特征

利用全国2287个气象观测站1961—2016年逐日降水资料,基于对暴雨区进行连续追踪的思路,采用暴雨相邻站点数和暴雨区中心距离确定了中国区域性暴雨过程的客观识别方法;根据区域性暴雨过程的平均强度、持续时间和平均范围构建了区域性暴雨过程的综合强度评估模型。利用该客观方法对1961—2016年中国的区域性暴雨过程进行识别,并分析其气候和气候变化特征。结果显示：我国区域性暴雨过程年均38.5次;区域性暴雨过程一年各月均可出现,但主要出现在4—9月,其中7、8月发生最为频繁,6月区域性暴雨过程持续时间长、范围广、综合强度强,这与长江中下游地区梅雨现象有关。一年中,区域性暴雨过程首次出现日期平均为3月6日,末次出现日期平均为11月14日;1961—2016年,我国年区域性暴雨过程首次出现日期呈明显提前、末次日期呈显著推后、暴雨期呈显著延长的变化趋势;年发生总频次呈微弱增多,较强区域性暴雨过程次数呈明显增加趋势;区域性暴雨过程的覆盖范围和综合强度均呈显著增大趋势。南方型区域暴雨过程变化趋势与全国的基本一致;北方型首次日期呈提前、末次日期呈推后趋势,发生频次有微弱减少趋势,覆盖范围、持续时间、综合强度均无明显变化趋势。     

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21.2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2.3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。     

1961—2017年广西区域性暴雨过程变化特征

利用1961—2017年广西91个气象观测站逐日降水量资料,通过定义广西区域性暴雨,采用线性趋势计算、低通滤波等方法,统计分析了广西区域性暴雨过程的变化特征。结果表明：广西区域性暴雨过程发生频率较高,全年各月均可有区域性暴雨过程出现,5—8月为多发期,出现次数占全年总数的74.2%;持续天数在5 d以上的区域性暴雨过程主要出现在6—8月,以6月最多。近57 a,广西年及秋季区域性暴雨过程频次呈显著增加趋势,20世纪90年代以来区域性暴雨过程总体偏多、强度偏强,暴雨范围在30站以上的过程明显增多;近10 a秋季过程频次偏多、强度偏强特征尤为明显。     

1961-2005年东北暴雨气候特征分析

利用东北地区232站夏季(6~8月)逐日降水资料,分析了近45年(1961-2005年)东北地区暴雨的变化特征。结果表明,东北地区暴雨主要发生在辽宁东部地区,东北地区年平均大暴雨日数分布形态与暴雨日数基本一致。EOF分析表明,东北地区暴雨量大部分区域基本呈一致的变化,第二模态反映出东北地区暴雨量呈西北-东南的反向变化。暴雨主要分为4个分布形态:东北中部型、东北南部型、东北西北部型、东北东部型。东北大部分地区暴雨强度除黑龙江北部地区外均呈弱上升趋势(均没有通过0.05显著性水平检验),在东北西北部地区暴雨强度上升趋势最为显著,为0.19 mm.(d.(10a)-1)-1;东北中部、东北南部、东北西北部在1990年代之后表现出暴雨强度增强的趋势。东北地区暴雨初日整体提前,而暴雨终日除东北中部地区延后外,其他地区均有所提前。在1987年之后东北地区暴雨发生的频率明显多于前期,其中东北西北部这种变化最为明显,其次是东北南部,东北东部变化最弱。     

贵州区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用贵州省84个气象观测站点1961—2020年逐日降水数据,定义贵州省区域暴雨标准,构建了综合考虑暴雨过程持续时间、暴雨范围、平均暴雨量3个指标的贵州区域性暴雨过程综合强度评估方法和雨涝年景指数,分析近60a贵州区域暴雨过程次数、强度和雨涝年景指数等特征和变化。结果表明：贵州区域性暴雨过程共出现721次,平均每年12.0次,2015年最多达20次,1961年最少仅4次;区域性暴雨过程3—9月均可出现,6—7月最为集中,6月最多,3月最少;区域性暴雨过程以0.4次/10a 的速率呈弱的上升趋势,年际和年代际特征明显;区域性暴雨过程的影响范围多为6～19站,持续天数为 1～5 d,平均暴雨量多为60～80mm;强、特强暴雨过程呈显著增加趋势,较强暴雨过程呈略微增加趋势,一般性暴雨过程呈略微减少趋势;雨涝年景指数呈显著上升趋势,7个强雨涝年2014、2020、1996、1999、1995、2000和1991年均出现在1990年后。     

福建区域性暴雨过程综合强度定量化评估方法

该文以福建省为例,探讨了区域性暴雨过程的识别方法和综合强度评估模型。采用福建省66个国家级气象观测站1961—2010年逐日降水量资料,首先在给定区域性暴雨过程识别方法的基础上,筛选出941次区域性暴雨过程;其次选取区域最大日降水量、区域最大过程降水量、区域暴雨范围和区域暴雨持续时间4项暴雨过程指标,采用百分位数方法分别确定4项指标的等级划分标准;采用相关系数法确定各指标权重,构建福建区域性暴雨过程的综合强度评估模型,并给出福建区域性暴雨过程的综合强度等级划分标准。业务服务和历史事件验证表明:采用该方法的评估结果较为合理,且与历史重大暴雨事件具有良好的一致性。     

陕西区域性暴雨过程的精细化客观识别及特征分析

采用2009—2021年陕西省内国家气象站以及区域气象观测站逐日降水资料,以某日出现暴雨站数至少占总站数的4%为识别条件,以降水强度、暴雨范围和持续时间建立综合强度评估指标,此区域暴雨过程识别方法与传统方法相比更加客观,基于此方法的识别结果分析陕西区域性暴雨过程的变化特征。结果表明:陕西区域性暴雨过程出现在4—10月,59.4%出现在夏季,最多发生在7月,33%出现在秋季,最多发生在9月。近13 a首次区域性暴雨出现日期呈提前趋势,平均每年提前1.5 d;末次日期呈缓慢推后趋势,平均每年推后0.7 d。暴雨过程频次平均每年8.2次,其中夏季4.8次,秋季2.7次;暴雨过程频次呈增加趋势,平均每年增加0.3次,夏季增加明显,秋季不显著。覆盖范围呈减小趋势,暴雨站数占比平均每年减少0.1%,局地性增强。76.4%的区域性暴雨过程持续1 d。区域性暴雨频次与陕西特色气候事件密切相关,夏季区域性暴雨多对应初夏汛雨强、伏旱弱,秋季区域性暴雨多对应秋淋强。     

贵州省区域性凝冻过程的时空特征分析

基于1961~2019 年贵州省84站逐日雨凇观测资料,确定了贵州省区域性凝冻过程指标,并根据新标准对区域性凝冻过程的时空特征进行了分析。结果表明:1961~2019 年贵州省区域性凝冻过程次数与累积天数均呈减少趋势,在年代际时间尺度上均呈 “偏多—偏少—偏多—偏少”的变化特征,在年际时间尺度上均存在7~8a与3~4a的变化周期。贵州省区域性凝冻过程频发区及中心站点高频区主要集中在中部一线,在东北部和南部部分地区发生频率较低。贵州省区域性凝冻过程可分为中东部型、中部型、中西部型、西部型及全省型共5类,其中以中西部型和全省型为主。      

贵阳市暴雨变化趋势及短历时暴雨雨型研究

该文利用贵阳站1951—2013年逐日降水量及1961—2013年逐分钟降水量资料,对贵阳市暴雨变化趋势进行分析,其结果显示贵阳市暴雨平均雨量整体呈上升趋势,暴雨日数及总暴雨量总体呈现出下降趋势,21世纪以来贵阳市暴雨强度有所增强,近30 a的降水极端性及降水强度较强。以1981—2013年逐分钟降水资料为数据基础,依据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2014版)及《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》(2014版)要求新修编的贵阳站暴雨强度公式,采用芝加哥雨型法确定贵阳市短历时暴雨雨型,雨峰综合系数为0.405,即雨峰位于整个降雨过程的终端偏前的时刻。     

1961—2018年长江中下游地区暴雨过程的客观识别及其变化特征

利用区域性极端事件客观识别方法（OITREE）和长江中下游地区381站逐日降水资料对1961—2018年长江中下游地区的暴雨过程进行了客观识别。共识别挑选出245次区域性暴雨过程。长江中下游地区暴雨过程持续时间以2~3 d为主,最长为8 d,累积强度主要集中于（2~4）×10³ mm之间,累积面积主要集中于（2~5）×10⁵ km²之间。长江中下游地区暴雨过程主要发生在夏季,尤其是6—7月。湖北东南部、安徽南部和江西北部是长江中下游地区暴雨过程发生最频繁的地区。长江中下游地区暴雨过程既有长期变化趋势,又有年代际变化特征,近58年来发生频次显著增加（0.3次/(10 a)）,暴雨过程频次及5项指标均呈现出明显的年代际变化特征,20世纪60—80年代末期为暴雨过程偏少阶段,90年代呈增加趋势并在90年代末期达到峰值,在21世纪初急速下降后又有缓慢增加趋势。     

1960—2009年辽宁区域性暴雪气候特征

利用1960—2009年辽宁58个测站逐日降水资料,分析了区域性暴雪气候变化特征。结果表明：辽宁区域性暴雪主要出现在每年11月下旬至翌年3月15日,2月为最多月。近50 a区域性暴雪过程次数呈上升趋势,并且存在9、5a和3a的周期变化;9a的周期变化信号一直存在,但强度自20世纪60年代末开始增强,70—80年代最强;5 a的周期变化信号自70年代初期开始出现,强度在70年代中期开始增强;3a的变化信号一直存在,强度在70年代中期、80年代最强。区域性暴雪过程次数和暴雪总量自东南部向西北部逐渐减少,空间分布有3个中心,分别为：沈阳—抚顺—本溪一带、鞍山附近和丹东凤城地区。辽宁区域性暴雪落区主要有4种分布,分别为中东部暴雪型、东部暴雪型、南部暴雪型和西部暴雪型。     

榆林春季首场透雨的气候特征分析

利用榆林市12个国家级气象站1978—2018年3—5月降水资料、1980—2018年高空资料、2000—2018年NCEP 1°×1°再分析资料,统计榆林春季首场透雨出现的时间和降水量,分析春季首场透雨的气候变化特征和环流形势。结果表明:榆林春季单站首场透雨出现较迟,平均出现在4月中下旬,从东南向西北逐渐推迟。首场区域性透雨历年平均出现时间为4月28日,平均间隔4a出现一次较早年,出现时间年际变化呈偏早趋势,降水量的年际变化呈减少趋势;出现时间与降水量呈正相关,与春季平均累计降水量呈负相关;降水量与春季平均累计降水量呈正相关,且相关性较高。春季首场区域性透雨环流形势分为高原槽型、乌拉尔山阻塞高压型、北脊南槽型和两槽两脊型。     

1961-2012年山东汛期暴雨气候特征分析

利用1961-2012年山东省35个气象站汛期逐日降水资料,采用常规统计法分析了山东省汛期暴雨日数和暴雨强度的时空变化特征,运用均生函数建立山东省汛期暴雨日数和暴雨强度的预测模型,并进行试报和预报检验。结果表明：1961-2012年山东省汛期暴雨日数和暴雨强度均呈减小趋势,但减小趋势不明显,未通过0.05信度的显著性检验。1961-2012年山东省汛期平均暴雨日数为2.2 d,存在3.4 a与准8.0 a周期振荡|暴雨平均强度为67.8 mm·d^-1,有2.3 a、3.3 a、6.9 a与准12.0 a的变化周期。1961-2012年山东省汛期暴雨日数和暴雨强度未出现气候突变|山东省暴雨日数和暴雨强度自20世纪70年代中末期至80年代末期出现年代际减小的变化。山东省汛期多年暴雨平均日数和暴雨强度呈自西北向东南逐渐增加的分布趋势。鲁南、山东半岛南部和东部地区是山东省汛期暴雨（连续性暴雨）的多发地带及暴雨强度大值区域。对2003-2012年山东汛期暴雨预测表明,均生函数预测模型可较好拟合山东省汛期暴雨日数和暴雨强度的变化趋势,对山东汛期暴雨有较好的预测能力。     

通辽市区域性大到暴雪时空分布特征分析

文章利用1961—2013年的日降水量、积雪深度等资料,对通辽市11站区域性大到暴雪进行了统计分析,53年共出现区域性大到暴雪过程72次,对其时空特征分析,结果表明:通辽市区域性大到暴雪过程一般出现在冬半年的10月—次年4月之间,以3月最多、4月次之,冬半年在11月和次年的3月出现双峰值,隆冬季节的1月份最少;从冬半年各季节分布看,春季发生最多、秋季次之、冬季最少;53年年际变化没有增加或减少趋势,最多年份出现在1976年和1990年,为5次;大到暴雪空间分布为从通辽市的东南向西北递减,库伦旗发生最多、科左后旗次之,也即随纬度升高而减少。     

华南区域性暴雨过程的客观评估及异常机理分析

利用1961—2019年华南192个地面气象观测站逐日降水资料,定义华南区域性暴雨过程的标准,客观定量评估华南区域性暴雨过程,确定华南年和前、后汛期暴雨过程强度序列,分析其次数和综合强度指数的气候特征及变化。利用NCEP/NCAR再分析资料,采用相关和合成分析方法研究华南前、后汛期暴雨过程强弱年的大气环流特征。结果表明,近59 a来华南共出现1 196次区域性暴雨过程,平均每年20.3次,有82.3%出现在汛期4—9月。华南区域性暴雨过程年发生次数以0.45·(10 a)~(-1)的速率上升,而年强度指数以1.148·(10 a)~(-1)的速率显著增加,特别是后汛期增加最明显。在华南前汛期,高层西风急流加强,东亚大槽日本南段明显加强,副高加强西伸,低层华南位于南北气流的交汇处,有利于前汛期暴雨偏强。在华南后汛期,高层西风急流加强,中层中低纬东亚位势高度增加,低层南海和西太平洋气旋环流增强,中低纬北太平洋海平面气压降低,有利于南海和西太平洋台风的生成,有利于后汛期暴雨偏强。     

1961-2008年京津冀地区暴雨的气候变化特征分析

利用北京市、天津市和河北省1961-2008年逐日台站降水资料,采用经验正交函数分解（empirical orthogonal function）、Morlet小波、曼-肯德尔（Mann-Kendall）突变检验等方法,统计分析了京津冀地区暴雨量及暴雨频次的气候变化特征。结果表明：气候态下,京津冀地区暴雨量及暴雨频次沿地形呈东南多—西北少的分布型,暴雨发生时间相对集中在7月下旬和8月上旬。1961-2008年京津冀大部分地区暴雨量呈减少的趋势,且在1980年发生显著突变,2000年代以后暴雨量进一步减少。小波功率谱分析结果表明,京津冀地区暴雨量主要存在2-4a的显著主周期。该地区暴雨量EOF展开的前3模态显示,暴雨量主要呈全区一致变化以及东西反向、南北反向的空间变化特征。     

1961-2017年京津冀地区寒潮活动特征

基于1961—2017年京津冀地区126个气象观测站逐日最低气温和降水资料,分析该区域寒潮发生频次时空变化特征,在此基础上通过定义的干湿判别指标分析区域性寒潮的干湿特征。结果表明:(1)京津冀地区单站寒潮年平均发生频次空间分布呈西北多东南少,86%的站点寒潮年发生频次呈减少趋势。(2)1961—2017年寒潮累计发生站次呈显著减少趋势(P<0.001),气候倾向率为-5.7站次·a^(-1),且在1983年发生突变。1961—1971年寒潮累计发生站次出现峰值,从1972年开始锐减,2007—2017年寒潮平均发生站次为历史最少。(3)1961—2017年区域性寒潮发生频次年际变化总体呈递减趋势,气候倾向率为-0.282次·(10 a)^(-1),1960年代冬季区域性寒潮发生频次最多,1970年代秋季和春季最多,2000年代冬季和春季为次高峰期,2011—2017年3个季节最少。区域性寒潮发生频次季节分布中以秋季出现最多、其次是冬季、春季最少;10月、11月寒潮最为活跃。(4)京津冀地区区域性寒潮过程干过程发生频次最多,2011—2017年区域性寒潮过程干湿特征趋向于干过程和湿过程两极化分布。     

淮河流域暴雨强降水的环流分型和气候特征

利用淮河流域1961—2009年39站逐日降水资料,通过趋势分析、EOF和REOF方法分析了近50年淮河流域暴雨的气候统计特征。利用NCEP/NCAR再分析资料和历史天气图资料,研究了淮河流域8个洪涝年份26个集中强降水过程的大气环流特征。结果表明:(1) 淮河流域年暴雨量多年平均在山东西部、江苏东北部以及河南南部有三个极值中心,REOF分析表明年暴雨量的空间分布可划分为4个分布型态:淮南型、中部型、东北型和西北型;(2) 淮河流域年暴雨量近50年来没有显著的变化趋势,但各分布型均具有明显的年代际变化,且存在明显差异;(3) 从上述26个集中强降水过程的大气环流形势中归纳出6类典型的环流型:梅雨型、江淮气旋型、江淮切变线型、暖切变线型、深槽型和台风北上型。