近54年阿勒泰地区夏季极端降水事件气候特征

本文采用阿勒泰地区7个国家级气象站近54a(1960～2013年)夏季(6～8月)的日有效降水量（20～20h降水量≥0.1mm）资料,用WMO推荐的百分位法计算了全地区过去54a夏季极端强降水的阈值、进一步分析了当地夏季时空分布特征及变化趋势,结果表明：阿勒泰地区夏季极端强降水阈值呈西部、南部小,北部、东部大,并且空间异常分布特征如下: 夏季以及夏季各月的极端强降水日数和强度均可总结出5种最主要模型;极端强降水量可总结出8种最主要模型;并且通过时间标准化序列分析各种模型都有对应的降水日数、量级、强度明显偏多（强）和偏少（弱）的时段。日数、量级、强度近54a来,除吉木乃略有下降以外,其余各县（市）均为增长趋势,尤其是北部、东部地区.同时上述三指标存在着显著的年代际和年纪尺度的周期变化,上世纪90年代和2010年至今为三个指标最多(强)的年代,而上世纪70年代为最少（最差）的年代.并通过周期分析（小波分析）可知,均有对应的显著变化周期。     

甘肃省近50a夏季极端强降水量的气候特征

利用甘肃省1960—2006年59个台站逐日降水资料,根据百分位值法定义了不同台站的极端强降水阈值,统计出了夏季（6～8月）逐年逐站极端强降水量,并进行了时空特征诊断。结果表明：一致性异常分布是甘肃省夏季极端强降水量的最主要空间模态;夏季极端强降水量的异常空间分布可分为陇南型、陇中型、河西西部型、河西东部型及陇东型5个关键区;在5个关键区中,陇南区、陇中区近47a来夏季极端强降水量表现出减少趋势,河西东部区与陇东区表现出增加趋势,而河西西部区却经历了少-多-少的抛物线型变化;另外从周期分析来看,甘肃省夏季极端强降水量近47a来在大多数分区存在11～13a和6～8a的振荡周期。     

陕西极端降水时空变化特征研究

极端强降水的检测是气候变化评估研究的重要内容,陕西地处南北气候分界线,探讨该区域的极端强降水变化特征具有重要的科学价值。基于1961—2011年陕西日降水资料,利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析日最大降水量、日平均降水强度、夏季日最大降水量、夏季日平均降水强度、夏季强降水日数的时空变化特征。结果表明:全球变暖背景下,陕西极端降水的时空分布特征发生明显变化,年最大降水量和强降水发生频次均呈现增加趋势,并分别在20世纪70年代中期和20世纪80年代中期发生突变。陕北的强降水发生频次增加明显,关中和陕南的年最大降水量增加显著。夏季强降水的空间变化则较为复杂,陕北夏季降水强度呈现一致的增加趋势,而关中和陕南夏季降水的强度和频次在各县区之间的变化差异较大。     

印江极端降水和极端强降水日数统计特征

利用印江气象站的逐日降水资料,在对该站点极端降水和极端强降水过程阈值进行科学界定的基础上,对50 a来极端降水和极端强降水过程进行了常规统计。结果表明:印江极端降水和极端强降水过程有弱的增加趋势,极端(强)降水天数与降水量成正相关,20世纪60年代极端降水天数和极端强降水的离散程度最大,21世纪前8 a极端强降水的离散程度最小。极端降水和极端强降水日数变化均达不到气候突变的标准。     

近50a华东地区夏季极端降水事件的年代际变化

利用中国华东地区90站点1960--2009年夏季（6—8月）逐日降水资料,分析了近50a来华东地区各类极端降水事件的强度和发生频次的年代际变化。结果表明：华东地区极端降水事件年代际变化特征明显。近20a来,不论是极端降水事件的平均强度还是发生次数都要明显高于前30a;1990年代是极端事件多发且强度较强的年代;华东区域极端强降水过程事件的连续降水日数多在9d以下,而极端连续降水日数事件基本在9d以上;较之华东地区其他区域,福建地区存在更多的强度大、持续久的降水过程;华东地区最大极端降水量出现在江西北部与安徽南部的交界区域。极端降水事件频发带存在南北摆动的年代际变化,这一特征在极端日降水事件和极端强降水过程事件上表现得更为明显。同时,存在两个极端事件频发带,分别位于长江流域附近。在后3个年代,这两个频发带呈现出分一合一分的年代际变化特征。     

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。     

辽宁地区夏季不同历时极端降水时空变化特征

利用1981—2015年辽宁省54个气象站降水观测资料,采用气候趋势系数、Morlet小波分析和Mann-Kendall突变分析等气候统计方法,分析了辽宁省夏季不同历时极端降水的时空变化特征。结果表明:1981—2015年夏季辽宁省西南部沿海、渤海北部沿海、黄海北部沿岸地区及大连市区为极端降水阈值大值区,辽宁省西部地区和东部山区极端降水阈值较小,极端降水强度的空间分布特征与极端降水的阈值相似。辽宁省夏季不同历时极端降水发生频次的分布特征基本相同,时间长期变化趋势不明显,主要表现为年际变化,存在3 a、5 a和8 a的变化周期,东部山区极端降水发生频次较多,环渤海沿岸和朝阳地区极端降水发生频次较少。近35 a夏季辽宁省24 h、12 h、6 h、3 h和1 h降水量极值的空间分布极不均匀,最大值与最小值分别差1.2、1.6、1.6、2.4倍和1.8倍。极端湿期长度最大值出现在新宾地区,为11.3 d;极端干期长度最大值出现在大石桥地区,为24.3 d。     

广西5个主要极端降水指数变化趋势分析

利用广西80个气象站1961～2010年的逐日降水量资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法分析了广西5个主要极端降水指数在时间、空间上的变化趋势及其差异。结果表明:(1)广西强降水阈值、强降水比例和日降水强度增加趋势显著;大部分台站也呈增加趋势,部分台站增加趋势明显。(2)强降水日数、最大5日降水量变化趋势不明显,但年际间变化较大;各台站也无明显变化趋势。(3)强降水阈值、强降水比例和日降水强度90年代初发生了突变,强降水日数和最大5日降水量未出现突变。     

太平洋年代际涛动对中国东部季风区夏季降水的影响

利用1951-2013年全国160个基准气象观测台站夏季(6-8月)月降水资料和太平洋年代际涛动(PDO)指数等资料,分析中国东部季风区夏季降水的时空分布及其与太平洋年代际涛动(PDO)的关系。结果表明,中国东部季风区夏季降水的空间分布模态是南、北部与中部的降水呈明显的相反趋势,且太平洋年代际涛动(PDO)与中国东部季风区夏季降水的时空分布关系密切。太平洋年代际涛动(PDO)处于暖位相时,东部季风区北部(华北、西北地区)、南部(华南、东南地区)降水量异常偏少,而中部(华东、长江中下游地区)降水量异常偏多;太平洋年代际涛动(PDO)处于冷位相时,则与上述情况相反。     

长江流域夏季极端降水时空分布特征

利用1961—2017年长江流域700个气象站夏季(6—8月)逐日降水量资料,采用泰森多边形法计算各子流域面雨量,通过Box-Cox变换和百分位法确定长江各子流域极端降水事件阈值,分析各子流域夏季极端降水事件的时空分布特征以及流域间降水空间配置关系。结论如下:(1)长江流域夏季极端降水事件的年代际特征明显,20世纪60年代至70年代极端少雨事件频发,20世纪80年代至90年代中下游以极端多雨事件为主,上游以极端少雨事件为主,21世纪以来以大范围极端少雨事件为主,且多发生在上游,而金沙江石鼓以上易发生极端多雨事件。(2)长江流域夏季极端降水前2个空间分布模态表现为:流域大部一致型,即岷沱江东部、嘉陵江北部及两湖南部夏季极端降水与流域其他地区呈反位相;南北反位相型,即长江以南与以北地区夏季极端降水呈相反的空间分布。(3)当夏季极端多雨时,长江流域夏季降水空间差异较大,空间分布格局大致有4类,但以沿江干流偏多为主;夏季极端少雨时,长江流域夏季降水空间一致性较高,以全流域大部偏少为主,仅岷沱江和嘉陵江或者两湖南部偏多。     

近46a重庆汛期极端降水量异常特征

利用重庆33站1961-2006年汛期(5-9月)逐日降水资料,定义了不同台站的极端降水阈值,统计出了不同台站近46a逐年汛期极端降水量,并进行时空分布特征分析。结果表明:重庆地区汛期极端降水量空间分布差异明显,一致性异常分布特征是最主要空间模态,空间分布可分为5个主要区域;各区代表站汛期极端降水量占总降水量的比重相当大;从长期变化趋势来看,整个重庆地区近46a来汛期极端降水变化趋势不显著;各区汛期极端降水主要存在着2~3a、5a左右的年际变化和11a左右的年代际振荡。     

基于加密自动气象观测站和国家气象观测站的山东省极端短时强降水时空分布特征的对比分析

利用2008—2017年4一10月山东省加密自动气象观测站(简称全部站)和国家气象观测站(简称国家站)逐小时1 mm以上降水量资料,通过对比分析,探究不同分辨率数据对极端短时强降水时空分布特征的刻画效果。结果表明如下:全部站小时降水量的偏态特征比国家站明显,若分析小时降水量的平均状态,两者均具有代表性,若分析短时强降水的极端性,全部站数据更具有优越性。将各站第99.5%分位数作为极端短时强降水的阈值最合理,全部站和国家站对于30～45 mm阈值的空间分布特征相似,45 mm以上的阈值,全部站的数值和范围均大于国家站。山东省大部地区的极端短时强降水强度集中在40～60 mm·h~(-1),全部站和国家站在此区间的空间分布特征相似。国家站数据不能刻画40 mm·h~(-1)以下和60 mm·h~(-1)以上的极端短时强降水的空间分布特征。极端短时强降水强度的空间分布特征与地理位置及地形特征密切相关。鲁东南地区的极端短时强降水强度、日最大降水量及夏季降水量、年降水量均居山东省之首,鲁西北地区虽然强降水频次高、强度大,但与年降水量和夏季降水量没有正相关关系。全部站与国家站极端短时强降水频次的月变化和日变化特征一致,但国家站不能完全代表山东省极端短时强降水强度的月变化和日变化平均状况,全部站数据能更准确地反映山东省的时间变化特征。     

近54年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a(1957-2010年)的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明:1)近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2)在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2~3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3)该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4)年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3~4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5)辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

新疆北部夏季大范围极端降水及其环流异常特征

基于1961—2017年夏季新疆北部45个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用百分位法确定夏季极端降水事件阈值,分析新疆北部夏季不同等级极端降水频数的时间变化特征及雨量与夏季最大日降水量、同月降水量的关系,并通过欧式距离法对12个5级大范围极端降水个例进行聚类分析,重点探讨大范围极端降水分布的环流特征。结果表明:近57 a新疆北部夏季不同等级(4级除外)极端降水频数均呈显著上升趋势,多数站点5级大范围极端降水量为当年夏季最大日降水量,平均占研究区同月降水量的28.6%。夏季大范围极端降水空间分布表现为3种类型,对应200 hPa西亚副热带西风急流轴偏南,40°N以南地区西风加强,500 hPa乌拉尔山高压脊引导冷空气南下,西西伯利亚或中亚地区低值系统活跃,下游贝加尔湖地区高压系统强盛,但系统位置、范围和强度不同,导致大范围极端降水落区不同。同时,中亚地区和新疆东部下游地区分别存在异常的气旋式和反气旋式水汽通量距平,新疆北部异常偏南或偏东的水汽输送为大范围极端降水的发生提供了有利条件。     

1960～2008年江西省极端降水变化趋势

利用江西省17个国家级台站1960～2008年逐日降水量资料,对日降水量超过绝对阈值(25mm和50mm)和百分位数阈值(95%和99%)的极端降水变化情况进行了分析。结果表明,江西省近50年极端降水频率和强度均呈波动上升趋势,大雨和强降水频率的增加最为迅速,暴雨和极端强降水事件强度增加最大;夏季各种极端降水事件频率均有明显升高;冬季大雨和强降水事件频率也有显著增加;春季和秋季极端降水强度有明显增加,特别是暴雨和极端强降水事件强度增加迅速;夏季暴雨和极端强降水强度有所降低或略有增加;江西省极端降水的频率和强度变化趋势较为一致,特别是1990年代;极端降水的增加以发生频数的增加为主,降水强度的增加并不显著;近50年江西省大部分地区的极端降水事件频率和强度均有增加,但高值区的分布有较大的差异。极端强降水事件强度在鄱阳湖平原附近减小,而在周边的大部分地区呈增长趋势。进一步的分析发现,极端降水强度的变化与地形有显著的正相关关系。     

呼伦贝尔市汛期短时强降水特征

基于1991-2013年呼伦贝尔市汛期（6-8月）16站逐小时降水资料,分别定义各站点小时降水量的短时强降水阈值,同时利用经验正交函数（EOF）分析方法揭示呼伦贝尔市短时强降水变化特征。分析结果表明：短时强降水阈值、强降水事件以及汛期年平均总降水量和强降水雨强均呈现自西向东部偏南方向递增的空间分布,最强中心位于东南部阿荣旗,其形成与地形关系密切。短时强降水占汛期总降水量百分比低于1/5,短时强降水发生频率最低的地区出现84.2mm/h的强降水事件。短时强降水事件具有明显年代际变化, 21世纪以来,短时强降水事件发生频率表现增加趋势,空间分布表现为自东北向西南方向传播。7月下旬是短时强降水事件频发的时段。短时强降水有明显日变化特征,主峰出现在17时。EOF分析结果显示短时强降水事件在空间上表现出全市强降水具有同步性以及南部和北部地区反相位的特征。     

天峨县近30a降水与气温的气候特征分析

对天峨县气象站1984-2013年降水量、年平均气温、季节降水、季节平均气温、月平均降水量、月平均气温、极端气温变化特征及不同年代降水、气温特征等进行统计分析。结果表明:天峨县近30a年际降水变化呈下降趋势,年际平均气温呈上升趋势,多年平均降水量为1339.3mm,多年平均气温为20.5℃。各季节、各月降水分布不均,气温呈明显的季节划分,夏季(6-8月)平均降水量最多,占全年平均降水量54%,冬季最少,占全年平均降水量5%,月平均降水量最高峰出现在6月;一年最热的月份是7月,极端最高气温变化不大,极端最低气温呈下降趋势。20世纪80年代中后期降水正常略少,90年代属于丰水期,进入21世纪后,降水量偏少,从20世纪80年代中后期一直到21世纪头十年气温呈上升趋势,第二个十年的头4年呈下降的趋势。     

1981～2010年北京地区极端降水变化特征

采用北京地区20个常规气象站1981~2010年逐日降水数据,对北京地区极端降水的空间分布特征进行了分析。得到以下主要结论:1981~2010年,北京地区极端降水百分位数(第90、95和99个百分位数)阈值表现出较一致的空间分布特征,以第95个百分位数阈值计算的极端降水日数与降水阈值和降水量的分布有较大差异,极端降水量对总降水量的贡献可达30%~37%,极端降水强度分布与极端降水阈值分布相似。近30年,北京地区多数站点的极端降水量、降水日数和降水强度呈下降趋势,极端降水量以上甸子、怀柔、平谷和观象台下降较为明显,可达到40 mm(10 a)–1以上,极端降水强度以顺义、海淀、观象台、大兴和上甸子等站下降较为显著,每10 a降水强度减小趋势可达4 mm d–1,极端降水日数变化分布与极端降水量变化分布类似,极端降水强度变化与降水量和降水日数变化的分布有明显不同。     

青藏高原中东部极端降水的时空变化特征

伴随全球气候变暖,极端降水事件明显增多,造成的灾害损失日益增加。青藏高原作为全球气候变化敏感区域,开展该区域极端降水事件时空变化特征研究有助于提升高原气候预测和防灾减灾能力。利用1961—2017年青藏高原中东部68个气象站逐日降水观测数据,通过百分位阈值法和线性倾向估计法,结合极端降水指数,分析该区域极端降水时空分布及变化趋势,探讨不同等级降水对总降水量的贡献。结果表明：青藏高原中东部地区各极端降水指数总体均由东南向西北递减,东南部是总降水和极端降水高值区,但该区域对整体降水量增加的影响较小。近57 a来,各极端降水指数整体均呈增加趋势,总降水量及其强度、强降水量、1日最大降水量和连续5 d最大降水量增加趋势显著,强降水量气候倾向率大于特强降水量,且强降水量占比明显增大,而特强降水量占比略有减小,表明强降水量增加对总降水量的贡献更大。强降水量和强降水、中雨日数与总降水量及其强度的变化趋势空间分布基本一致,区域东北部为显著增加区,中雨、强降水日数及雨量的增加导致高原中东部总降水量和极端降水量增加。     

近46 a重庆汛期极端降水量异常特征

利用重庆33站1961-2006年汛期（5-9月）逐日降水资料,定义了不同台站的极端降水阈值,统计出了不同台站近46a逐年汛期极端降水量,并进行时空分布特征分析。结果表明：重庆地区汛期极端降水量空间分布差异明显,一致性异常分布特征是最主要空间模态,空间分布可分为5个主要区域;各区代表站汛期极端降水量占总降水量的比重相当大;从长期变化趋势来看,整个重庆地区近46a来汛期极端降水变化趋势不显著;各区汛期极端降水主要存在着2—3a、5a左右的年际变化和11a左右的年代际振荡。