近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

三江源地区近50年降水变化分析

利用西北及三江源(黄河、金沙江及澜沧江)地区122个气象观测台站1956—2004年近50年的逐日降水量及月总降水量资料,分析了三江源地区降水变化特征。结果表明:近50年来三江源地区的年降水量呈减少趋势,减少幅度为6.73mm/10a;降水日数的趋势变化呈较为明显的减少趋势,递减率为2.7d/10a;平均降水强度总体呈弱的增强趋势,增强速率平均为0.20mm/d/10a,增强幅度比中国西北地区平均水平强;从4~9月最长无降水日数趋于增长反映出西北地区干旱化的趋势。     

1961-2000年西南地区小时降水变化特征

根据西南地区112个站点1961-2000年逐时降水资料,分析了不同季节降水时数、小时雨强、极端强降水时数和极端强降水强度的变化趋势.从降水时数变化来看,夏季西南大部分地区如四川盆地西部、云南、贵州南部等地总降水时数有减少趋势,四川盆地东部和川西高原总降水时数增加;整个区域平均趋势为-0.9%/10a.相应地,极端强降...     

华北地区雨季极端降水量的非均匀性特征

利用1957-2011年华北地区50个站日降水资料,分析极端降水量的集中度和集中期,探讨华北地区雨季极端降水的非均匀性特征。结果表明：华北地区极端降水量东南部大,西北部小;集中度也为东部大,西部小,即东部地区极端降水较集中,西部地区较分散。极端降水多出现在7月下旬,即华北的主汛期。极端降水量和集中度呈显著减小趋势,集中期减小趋势不显著。华北地区雨季极端降水量的集中度和集中期与同期极端降水量有较好的相关关系,极端降水量越多,极端降水出现越集中,且出现时间越晚;反之亦然。这种关系在环渤海湾地区最显著。分析京津唐地区极端降水发现,极端降水量及其集中度、集中期均呈显著减少趋势。京津唐地区极端降水量在20世纪90年代中期出现突变,90年代后,极端降水量明显减少,且更分散,集中期主要表现为提前。     

中国大城市极端强降水事件变化的初步分析

利用中国753个台站1951～2005年的逐日降水资料,初步分析了人口在一百万以上的大城市极端强降水事件的变化特征及其与周围的区别.得到以下主要结论:大城市极端降水事件的变化受所在区域的变化影响很大,不同地区大城市又具有其独特的变化特点,半数以上的大城市极端降水强度和频数的变化趋势比周围大.大体上,北方尤其是在华北南部,大城市极端降水强度和频数增加的趋势比周围大;与华北地区整体上的减弱趋势不同,华北东南部大城市极端降水强度呈较明显的增强趋势.     

中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

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.     

Temporal and Spatial Characteristics of Extreme Hourly Precipitation over Eastern China in the Warm Season

Based on hourly precipitation data in eastern China in the warm season during 1961-2000,spatial distributions of frequency for 20 mm h 1 and 50 mm h 1 precipitation were analyzed,and the criteria of short-duration rainfall events and severe rainfall events are discussed.Furthermore,the percentile method was used to define local hourly extreme precipitation;based on this,diurnal variations and trends in extreme precipitation were further studied.The results of this study show that,over Yunnan,South China,North China,and Northeast China,the most frequent extreme precipitation events occur most frequently in late afternoon and/or early evening.In the Guizhou Plateau and the Sichuan Basin,the maximum frequency of extreme precipitation events occurs in the late night and/or early morning.And in the western Sichuan Plateau,the maximum frequency occurs in the middle of the night.The frequency of extreme precipitation (based on hourly rainfall measurements) has increased in most parts of eastern China,especially in Northeast China and the middle and lower reaches of the Yangtze River,but precipitation has decreased significantly in North China in the past 50 years.In addition,stations in the Guizhou Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River exhibit significant increasing trends in hourly precipitation extremes during the nighttime more than during the daytime.     

近53年江淮流域梅汛期极端降水变化特征

基于1961—2013年江淮流域梅汛期（6—7月）逐日降水资料,利用百分位法确定极端降水阈值,对江淮流域梅汛期极端降水的时空分布及突变特征进行分析,结果表明：95%分位极端降水阈值多在50 mm以上,大值中心主要位于湖北东部到安徽南部一带;平均极端降水强度与阈值大小的空间分布相似。极端降水量和极端降水日数整体呈现由安徽南部向四周递减的空间分布特征,极端降水量约占梅汛期降水总量的1/4~1/3。从季节内分布上看,极端强降水站次在梅汛期呈单峰型分布,各候间差异明显,其中6月第5候到7月第2候最多。极端降水量、极端降水日数以及极端降水量占梅汛期总降水量百分比均具有明显的年际变化,且上升趋势显著;江淮流域梅汛期极端降水量和极端降水站次的这种上升趋势均在1980年发生突变。     

中国年和季各等级日降水量的变化趋势分析

通过对中国554个测站1961—2003年的日降水量数据进行线性回归,对我国全年和各个季节的总降水量和各级降水的线性趋势进行分析,并对两种不同的极端降水定义方法所得的变化趋势进行了比较。结果显示,全年总降水量在西北、长江中下游和华南地区具有明显的增加趋势,而在华北和四川盆地地区具有明显的减少趋势。分析各类降水的季节变化趋势可以发现,西北地区各个季节的日降水都是增加的,长江中下游地区的各类降水的增加趋势主要集中在夏季和冬季,而华北地区的各类降水在各个季节基本都呈减少趋势。极端降水趋势方面,西北、长江中下游、西南部分地区和华南沿海地区具有明显的增加趋势,而华北、四川盆地和东北部分地区则有明显的减少趋势。     

华东地区极端降水动力降尺度模拟及未来预估

利用CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）数据集中的全球模式IPSL-CM5A-LR及其嵌套的区域气候模式WRF（Weather Research and Forecasting）,分别评估了模式对1981~2000中国华东区域极端降水指标的模拟能力,并讨论了RCP8.5排放情景下21世纪中期（2041~2060年）中国华东极端降水指标的变化特征。相比驱动场全球气候模式,WRF模式更好地再现了各个极端指数空间分布及各子区域降水年周期变化。在模拟区域气候特点方面,WRF模拟结果有所改进,并在弥补全球模式对小雨日过多模拟的缺陷起到了明显的作用。21世纪中期,华东区域的降水将呈现明显的极端化趋势。WRF模拟结果显示年总降雨量、年大雨日数、平均日降雨强度在华东大部分区域的增幅在20%以上;年极端降雨天数、连续5 d最大降水量的增幅在华东北部部分区域分别超过了50%和35%,同时最长续干旱日在华东区域全面增加;且变化显著的格点主要位于增加幅度较大的区域。未来华东区域会出现强降水事件和干旱事件同时增加的情况,降水呈现明显的极端化趋势,且华东北部极端化强于华东南部。     

CLIMATIC CHARACTERISTICS OF TYPHOON PRECIPITATION OVER CHINA

The spatio-temporal characteristics of typhoon precipitation over China are analyzed in this study. The results show that typhoon precipitation covers most of central-eastern China. Typhoon precipitation gradually decreases from the southeastern coastal regions to the northwestern mainland. The maximum annual typhoon precipitation exceeds 700 mm in central-eastern Taiwan and part of Hainan, while the minimum annual typhoon precipitation occurs in parts of Inner Mongolia, Shanxi, Shaanxi and Sichuan, with values less than 10 mm. Generally, typhoons produce precipitation over China during April – December with a peak in August. The annual typhoon precipitation time series for observation stations are examined for long-term trends. The results show that decreasing trends exist in most of the stations from 1957 to 2004 and are statistically significant in parts of Taiwan, Hainan, coastal Southeast China and southern Northeast China. The anomaly of typhoon precipitation mainly results from that of the general circulation over Asia and the Walker Cell circulation over the equatorial central and eastern Pacific. Typhoon torrential rain is one of the extreme rainfall events in the southeastern coastal regions and parts of central mainland. In these regions, torrential rains are mostly caused by typhoons.     

利用星载测雨雷达探测结果对夏季中国南方对流和层云降水气候特征的分析

本文利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)十年的探测结果, 对夏季中国南方对流降水和层云降水的气候特征进行了分析。研究结果表明:夏季中国南方层云降水频次较对流降水频次高出两倍以上, 而对流降水强度至少是层云降水强度的4倍; 就整个中国南方而言, 这两种类型的降水对总降水量贡献相当。日变化分析表明夏季中国南方大部分地区的对流降水主要出现在午后, 层云降水出现时间并不集中, 但这两类降水的频次日变化均显示了明显的地域性特征; 对降水廓线日变化的分析结果表明, 对流降水和层云降水廓线的日变化主要表现在“雨顶”高度的日变化, 即对流降水云的厚度有明显的日变化变化特征, 不同地区的降水廓线存在明显的差异。降水率剖面分析结果显示了对流降水的“雨顶” 高度日变化较层云降水剧烈, 降水率的日变化则相反, 且层云降水率的地域性特征更强。     

Warm-Season Diurnal Variations of Total,Stratiform, Convective,and Extreme Hourly Precipitation over Central and Eastern China

Diurnal variations in amount, frequency and intensity of warm-season hourly precipitation(HP) at seven levels, which are defined as HP 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 20 and 50 mm, are revealed based on no less than 30 years of hourly rain-gauge observations at national stations over central and eastern China(CEC). This study investigates the variations, relationships, differences and similarities of total, stratiform, convective and extreme HP over the entire CEC and various subregions. Results indicate that the variations in the amount and frequency of HP at the seven levels over the entire CEC all display a bimodal feature. For various regions, the variations of total HP mostly feature two peaks, while convective HP mainly occurs in the late afternoon and determines the diurnal variation of total HP intensity. On the basis of the primary peak time periods of HP frequency at all levels over different subregions, the variations can be classified into three main categories: late-afternoon primary peak, nocturnal primary peak, and time-shifting primary peak. However, the variations over some coastal regions like the Liaodong Peninsula, the Shandong Peninsula, and the coastal regions of Guangdong, distinctly differ from those over their corresponding larger regions. Overall, the normalized diurnal variation amplitude of amount and frequency increases with the increasing HP intensity; convective precipitation can be represented by HP 10 mm; and the intensity of HP 50 mm is slightly larger during the nighttime than during the daytime over the entire CEC. In northern China, diurnal variation in HP 5 mm can represent well that in convective precipitation.     

Trends in Extreme Precipitation Events in the Indus River Basin and Flooding in Pakistan

In the absence of a sufficiently dense network of climate stations covering all topographic regions of the Indus River basin and delivering high quality data over the last 30 years or more, daily precipitation data were obtained from the National Centers for Environmental Prediction-Department of the Enviornment (NCEP-DOE) Reanalysis 2 dataset for the period 1979 to 2011. The daily precipitation data were transformed into time series of frequency of extreme precipitation events of 1-day and 10-day durations defined in terms of 90th and 99th percentile threshold exceedances. The non-parametric Mann-Kendall trend test was applied to determine whether statistically significant changes in precipitation extremes occurred over time, in due consideration of autocorrelation in the data.

Extreme precipitation showed a high spatial variability, with the highest daily and 10-day precipitation totals, and thus highest 90th and 99th percentiles, in the southeastern lowlands at the foot of the Himalayas and the lowest in the Karakorum. Significantly decreasing trends in extreme precipitation were observed in the western part of the Indus River basin; significantly increasing trends were mainly detected in the very high mountainous regions in the east (Transhimalaya and Himalayas) and in the north (Hindu Kush and Karakorum) of the Indus basin. High precipitation rates are not common in the arid climate of these high mountainous regions. Future flood management plans need to consider the increasing trends in extreme precipitation events in these areas.     

1961—2008年淮河流域主汛期极端降水事件分析

利用淮河流域117个台站1961－2008年主汛期（6－8月）逐日降水资料,采用降水百分位数法划分极端降水阈值,建立极端降水事件时间序列;在此基础上揭示淮河流域极端主汛期降水事件时空演变特征。结果表明：淮河流域主汛期极端降水总量年际变化大,其强弱与旱涝格局基本对应。极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着淮河流域主汛期降水量。一致性分布是淮河流域主汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态,其发生频次空间上可分为流域中东部、中北部、西南部、西北部及南部5个主要区域。极端降水事件总体上有增加趋势,特别是流域     

中国极端强降水日数与ENSO的关系

利用G分布函数对中国1951-2004年地面台站逐日降水观测资料进行雨日降水量概率分布拟合并定义极端降水事件,在此基础上对极端降水日数与ENSO的关系进行分析研究。结果表明,ENSO对同期的极端降水发生频率在不同地区和不同季节表现出不同的影响作用。总体而言,中国极端降水事件更易发生在厄尔尼诺年的冬春季和拉尼娜年的夏秋季。极端降水在对ENSO强信号的滞后响应上,其发生频率在时空上发生了变化,主要表现为,多数地方更易在ENSO暖位相出现后的半年左右发生极端降水事件。研究表明,ENSO冷暖信号对我国极端降水事件多寡的影响具有不对称性。     

中国日降水的分布特征和未来变化

通过对1961—2010年中国540个气象站逐日降水观测数据和高精度区域气候模式CCLM（COSMO model in climate mode）3839个格点模拟值的对比,检验CCLM模式对中国日降水的模拟能力,揭示了1961—2010年日降水分布格局的变化特征;同时利用CCLM模式对中国地区2011—2050年的日降水预估值（SRES-A1B情景）,运用概率统计和极值理论方法,分析了2011—2050年日降水序列及其极值的可能变化趋势。结果表明：除华南和青藏高原西部存在着较大的偏差以外,模式和观测日降水序列的峰度和偏度的分布格局较一致,空间相关系数达到0.75以上,CCLM能够很好地模拟中国日降水的分布特征。2011—2050年,峰度和偏度在江淮部分地区、东北与内蒙中东部等地区呈显著增加趋势,降水极端事件将会增多;最大日降水量和汛期最多无降水日数在上述地区的增加,进一步反映干旱和洪涝出现概率将升高。     

全球不同空间尺度陆地年降水的年代尺度变化特征

基于1951~2010年GPCC（Global Precipitation Climatology Centre）的逐月降水数据,利用集合经验模分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition,简称EEMD法）对全球、东西半球、五个大陆和四个典型干旱半干旱区等不同空间尺度年降水量的年代尺度特征进行了研究,区分了不同空间尺度上降水的年代际变化及其长期趋势。结果发现:（1）全球陆地平均降水既存在年代际的周期振荡,又存在长期变化的趋势,降水的年代际周期振荡的强度远大于降水的长期趋势,两者的共同作用使得全球陆地平均降水呈现以年代际周期振荡为主的特征。（2）在半球尺度,2000年以前,东、西半球具有明显相反的年代尺度变化特征,东半球变干（降水减少）,西半球变湿（降水增加）。（3）1951~2010年,欧亚大陆和非洲大陆与北美、南美和澳洲大陆的年代际振荡和趋势存在着一个近似反位相的关系;干旱化与干旱时段是完全不同的两个过程,两者所处的时段也不同;近10年（2001~2010年）全球五个大陆可能将进入一个相对湿润的时段。（4）四个典型干旱半干旱区降水的年代尺度变化具有明显的区域差异。总体来说,华北和北非与北美和中亚降水在长期趋势及年代际振荡上具有反位相的特征。华北和北非的年代际振荡具有近似的位相。在最近几十年,北美和中亚同处于湿润时段,但前者开始于1975年,后者开始于1985年。此外,中亚的第一个湿润时段（1959~1968年）却对应北美的干旱时段。     

中国区域1961~2010年降水集中指数(PCI)的变化及月分配特征

降水的年内变化(月分配和季节变化)对农作物生长、水资源利用及管理具有重要意义,同时也是增暖背景下水循环发生变化的关键过程之一。降水集中指数(PCI,Precipitation Concentration Index)能较好的表征降水的年内集中程度,被广泛应用于相关研究。本文利用中国583个站点1961~2010年的逐月降水和气温观测资料,对中国及各典型区域的PCI进行了计算分析,研究了PCI的气候特征、变化趋势、降水月分配变化及PCI与气温季节较差的关系。结果表明,我国PCI的气候态呈现出由东南向西北逐渐递增的空间分布格局。湿润区PCI在11~17之间,年内降水较为均匀;半湿润区PCI为17~24;半干旱区PCI在24~27之间;而干旱区PCI则由27至47不等,降水集中程度较高。除华南地区外,1961~2010年间全国大部分地区PCI均呈现显著的下降趋势,并于1980年前后发生跃变,降水集中程度大幅降低,其中西北西部地区PCI 下降速率最大,为－2.47 (10 a-1)。华南地区PCI的变化则具有明显的阶段性特征,2003年以前呈弱的下降趋势,但2003年PCI发生突变,降水集中程度大幅增加。对典型区域的比较发现,干旱半干旱区和青藏高原降水集中程度的降低主要表现在夏季降水占全年总降水量比例的减小;而湿润区PCI和降水月分配的变化则存在明显的区域性差异,其中西南地区8~12月降水占全年降水的比例减少,而长江中下游及华南地区春秋季降水占全年降水的比例减小,冬夏季降水所占比例增大。