湖北省不同等级降水特征及与旱涝关系分析

基于湖北省1961—2020年71个国家站逐日降水数据，利用降水异常指数Z和线性分析等方法，分析不同地区降水特征及与旱涝关系，结果表明：（1）湖北省年均降水自北向南递增，山区冬夏季雨日相当，降水量鄂西山区>鄂东山区>江汉平原>汉江河谷；（2）雨日随等级减小，大等级降水多发生于鄂东南。鄂西北暴雨占比最小，鄂西南各等级降水相当，江汉平原及以东地区中雨及以上量级降水贡献率较大；（3）年均雨日呈衰减趋势，降水量相反，而山地平原夏季雨日贡献率增加。小等级降水比例减小，年代际变化中降水日数呈减少趋势，而降水量“中间偏多，两端偏少”；（4）雨日对降水量的贡献率远高于降水强度。暴雨的距平变化可基本反映旱涝年。     

近50年广东省分级降水的时空分布特征及其变化趋势的研究

利用广东省86个常规气象观测站1961—2010年的逐日降水资料,分析近50年广东省降水气候特征,探讨不同等级降水空间分布及随时间变化特征。结果表明:广东省降水丰沛,年均降水量多为1 500~2 000 mm;降水气候特征的区域差异较大,不同区域降水量与降水日数分布差异显著;各月的降水日数差异没有降水量月分布的差异明显,非汛期的日降水量较小,而汛期降水日数多且日降水量大;小雨日和中雨日的区域差异小,大雨日、暴雨日、大暴雨日的大值中心主要集中在广东省的三大暴雨中心地区 (清远中心、阳江中心、海陆丰中心),雨日量级分布大致由北向南逐渐增强,且随着降水等级的增加降雨日数迅速减少;小雨、中雨和大雨的降水贡献率均由粤北地区向沿海地区递减,暴雨和大暴雨的贡献率由粤北向沿海递增;小雨日数显著减少、大雨以上日数略有增多,总降水日数也呈减少趋势;小雨和中雨的贡献率呈减少趋势,大雨以上贡献率增多,使年均降水量呈增多趋势。      

湖南省汛期降水结构演变特征分析

利用1980—2018年湖南省汛期96个地面气象观测站逐小时降水资料,以降水事件发生频率和降水量贡献率作为重要指标,分析湖南省汛期降水结构的时空演变特征。结果表明:(1)随历时增长,降水事件发生频率呈幂函数规律减小,降水量贡献率则呈线性增加趋势。短历时降水事件发生频率高,降水量贡献率低;长历时降水事件发生频率低,但降水量贡献率高,是汛期降水主体。短历时降水事件发生频率和降水量贡献率湘南高于湘北,而长历时降水事件发生频率和降水量贡献率湘北高于湘南。(2)近10 a短历时降水事件发生频率和降水量贡献率都呈线性增加趋势,而长历时降水事件发生频率和降水量贡献率则呈下降趋势。(3)各量级降水事件发生频率随降水量等级增加呈幂函数规律减小,降水量贡献率则随降水量等级增加呈线性上升趋势。暴雨虽然发生频率低,但是汛期降水的贡献主体。小到中雨降水事件发生频率和降水量贡献率大致表现为湘南高于湘北;而大到暴雨降水事件发生频率和降水量贡献率湘北高于湘南。(4)小到大雨降水事件发生频率年际变化不显著,暴雨等级降水事件发生频率呈显著增加趋势。小雨降水事件降水量贡献率年际变化不显著,但是中雨和大雨等级降水事件降水量贡献率呈显著下降趋势,暴雨等级降水事件降水量贡献率呈显著上升趋势。     

华东地区夏季不同等级降水变化特征分析

采用华东地区78个气象站点逐日降水资料,根据日降水量的5个等级划分,应用线性趋势分析、相关分析等分析了不同等级降水频率和降水量的空间分布及其变化趋势。结果表明:(1)夏季不同等级降水频率在整个华东地区具有明显的地区差异,区域平均的降水频率由大到小依次为小雨、微量降水、中雨、大雨、暴雨。(2)平均的夏季总降水量呈南多北少的分布,各等级降水对总降水量的贡献率由大到小依次为暴雨、大雨、中雨、小雨,暴雨对夏季总降水量的贡献在某些年份可达50%以上。(3)区域平均的夏季降水日数呈下降趋势,但总降水量却有明显的增大趋势。(4)区域平均的某等级降水频率正异常时,华东地区各地该等级降水频率,亦多表现为正异常,尤其中雨以上等级降水频率异常符号在整个华东地区更为一致。(5)华东区域微量降水和小雨发生频率分别与其他等级降水存在显著的反相关关系,而中雨、大雨、暴雨三者发生频率之间无显著相关。     

贵阳汛期暴雨与旱涝关系的分析

根据贵阳1921－2000年逐日降水资料，计算了汛期（6－8月）暴雨日数，相当暴雨日数与旱涝级别和汛期总降雨量的关系，得出：汛期暴雨量决定降水量，且旱涝预测主要是暴雨预测。     

湖北省降水季节分布特征分析

使用近30年(1961—1990年)降水资料对湖北省降水季节分布特征进行了统计分析。结果表明：湖北省位于长江中下游，全年降水分布具有典型的东亚季风特征，即全年以冬半年为主的大部分时段(10-5月)受地面东北季风和高空西风槽影响，主要雨带位于湖北省沿江江南地区，尤其是鄂西南、鄂东南两山区；夏半年(7-9月)受地面西南季风和高空副热带高压影响，主要雨带位于鄂西山区；两者之间过渡期即梅雨期(6月中下旬至7月上中旬)受地面准静止锋和高空江淮切变线影响，强雨带主要出现在部西南、江汉平原中南部到部东一带地区。     

近52a湖北省梅雨期降水的气候变化特征分析

使用湖北1961—2012年70个站点逐日20—20时降水资料及相应时段入梅、出梅日期和梅雨期强度指数统计资料,通过最小二乘法拟合、滑动平均、趋势系数和气候倾向率分析等方法,从多年变化、空间分布、趋势变化、强度指数等方面,探讨近52 a湖北梅雨期降水的气候变化特征。结果表明:(1)湖北的入梅、出梅日期和梅雨期长度历年差异较大,梅雨期较长但呈减少趋势。2000年为湖北梅雨的转折点,该年之后入梅日期推迟,出梅日期提前,梅雨长度缩短,梅雨期降水呈现弱化的特点。(2)湖北年降水量、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨站次数较多,梅年比、暴雨比较高,且历年差异较大。年降水量的年际变化表现为小振幅波动震荡,其他的波动震荡较大且除梅年比外的震荡趋势很一致。(3)梅雨期降水存在明显的区域性和年代际变化。52 a平均特征表明,鄂西南和鄂东为高值区,鄂西北为低值区。1990s和2000s的梅雨期降水量和梅年比分别较其他时段明显偏多、偏高和偏少、偏低,1970s的梅雨期暴雨日、暴雨量较其他时段明显偏少,暴雨比明显偏低。(4)趋势系数和气候倾向率分析表明,鄂东的暴雨比明显增加,湖北大部分站点的年降水量、梅年比、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨日在增加,主要位于江汉平原南部和鄂东南,少部分站点在减少,主要位于江汉平原中北部和鄂西南,但趋势均不明显。(5)梅雨强度指数其呈弱增加趋势,其在典型的水涝年份的等级为强或偏强,在典型的干旱年份的等级为偏弱,且等级偏弱的年数最多,为20个。     

东北地区降水日数、强度和持续时间的年代际变化

利用93站1951—2002年逐日降水资料，分析了东北地区不同强度降水事件的时空演变特征及其对旱涝的影响。结果表明:52年来，东北地区小雨事件对年降水量的贡献率呈显著增加趋势，中雨的贡献率略为减少，大雨和暴雨的贡献率变化不大；东北年总雨日减少趋势非常明显，雨日的减少主要体现在小雨日数的减少；年降水强度表现为明显的增强趋势，主要体现为小雨和暴雨强度增强；20世纪80年代中期之前多小雨事件，80年代中期之后多中雨以上强度的降水，特别是90年代中期之后多暴雨事件。在显著变暖的20世纪90年代，降水日数明显减少，但暴雨日数基本不变，强度明显增强。对东北地区降水量、降水变幅、降水事件的变化特征分析表明:该区域降水有向不均衡、极端化发展的趋势，旱涝灾害也有加重趋势。     

贵州不同等级降水日数气候特征及其与降水量的关系

利用1963 2011年贵州81个测站逐日降水资料,分析了近49年贵州不同等级降水日数的气候特征,探讨了不同等级降水日数在降水变化中的作用。结果表明,随着降水等级的上升,对应该等级的雨日迅速减少;贵州总雨日及小雨日呈西多东少的分布,而中雨日、大雨日及暴雨日则呈南多北少分布;近49年贵州总雨日、小雨日、中雨日、大雨日整体上都呈减少趋势,而暴雨日却呈一定的增加趋势;小雨日与总雨日都是在20世纪80年代初期之后逐步减少,21世纪初期之后降幅更加明显,而中雨日在20世纪60 80年代初多波动,在21世纪初后迅速下降,大雨日和暴雨日均经历了两次较明显的波动;随着降水等级的上升,雨日与降水量的相关系数迅速增大,小雨日与降水量的相关性最差,暴雨日与降水量的相关性最好;降水偏多年各个等级的降水日数明显偏多,小雨日、中雨日及大雨日变化较为显著,暴雨日变化不显著,降水偏少年各个等级雨日则明显减少,中雨日变化最为显著,其次为大雨日、暴雨日,小雨日变化不显著,因此,贵州地区总降水量增加主要是由于小雨日、中雨日、大雨日的增加引起的,降水量减少则主要是由于中雨日、大雨日及暴雨日的减少引起的,比较各个等级的降水日数,无论是在降水偏多年还是偏少年,中雨日和大雨日的变化都较显著。     

1953-2010年浙西南山区降水与旱涝变化特征

根据1953-2010年浙西南山区逐月降水资料,在对不同时间尺度降水进行气候分析的基础上,利用降水距平百分率研究年、季和月尺度上旱涝分布特征,并通过Morlet连续小波变化探讨旱涝演变趋势。结果表明：近58 a来,浙西南山区降水量和雨日均呈下降趋势,且雨日减少幅度较明显,约每10 a减少3.39 d。其中降水量以8月增多最显著,5月下降最明显;雨日则以5月和12月的减少最为突出。用Morlet小波分析得出旱涝存在不同尺度的周期分量,并且各周期强度有所不同,其中以4-8 a周期和16-20 a周期最为强烈,2010年后浙西南山区旱涝将向偏涝方向发展。年际尺度上,浙西南山区旱涝主要表现为轻旱和轻涝;季和月尺度上,以8-12月旱涝发生最为频繁,其中干旱概率多于洪涝,但洪涝强度大于干旱。     

我国西南周边地区夏秋季节降水变化及相应环流特征分析

利用云南省124站观测资料及CRU(Climatic Research Unit)高分辨率降水数据分析了我国西南周边地区的降水时空变化特征, 并进一步对该地区夏、秋季节降水的周期、降水与季风活动的关系以及旱涝时期环流背景做出分析, 以探讨其年代际变化的可能影响机制。结果表明, 我国西南周边地区的降水空间分布随季节演变, 西南地区处于降水量相对小值区, 各季节降水量存在明显的年际变化以及年代际振荡特征。通过周期分析发现, 研究区域夏、季秋季降水均存在明显的年代际尺度周期, 近年来西南地区连续干旱很可能是由夏季和秋季的年代际尺度周期负位相配合造成, 并且降水的减少与夏季风活动偏弱、季风持续时间偏短有关。夏季秋季少雨时期与多雨时期环流场存在显著差异, 表现为少雨时期我国东部低层异常的偏北风, 青藏高原附近高层异常的反气旋型环流, 多雨时期则相反。     

开鲁县1954—2011年降水日数及降水量变化分析

利用开鲁气象站1954—2011年逐日降水量数据,分析了近58a降水量和降水日数的年、季变化趋势和气候倾向率以及4—10月不同等级降水日数和降水量的比例。结果表明:(1)开鲁58a平均年降水量为332.5mm,年平均降水日数64d,占全年总日数的17.5%,日降水量强度仅5.2mm;(2)年降水量与降水日数呈显著的正相关关系,降水日数多,降水量则多;(3)近58a年降水日数和降水量均呈显著的减少变化趋势,降水日数减少1.8d/10a,降水量减少13.2mm/10a;特别是1999—2011年日降水强度明显减小,年平均降水量仅277.5mm,比前45a平均减少了2成,春夏季干旱突出;(4)降水量和降水日数季节分配不均,夏季降水量占全年的70.3%,雨季集中,旱季明显;(5)作物生长季(4—10月)降水量级少,有效降水日数少,因此,发生干旱的概率高,特别是季节连旱,不利于作物的生长发育,严重制约着农牧业生产的发展。     

2004年我国天气气候特点

2004年，全国平均年降水量较常年偏少，且时空分布不均。春李至初夏，东北西部、内蒙古东部地区出现近50年来最严重的干旱；秋季，华南、长江中下游地区发生大范围的严重干旱。汛期，我国大江大河未发生大的流域性洪涝灾害，但局地性强降雨造成的暴雨洪涝和滑坡、泥石流等灾害比较频繁，四川、重庆、云南、河南、湖北、湖南等省市损失较重。全国年平均气温较常年明显偏高，但阶段性起伏变化较大，冬、春、秋季部分地区遭受低温冻害或雪灾，夏季南方出现持续高温天气。年内，有8个台风(热带风暴)登陆我国，其中台风“云娜”给浙江造成严重损失。雷雨大风、冰雹、雷击等局地强对流天气发生频繁。春季北方沙尘天气较上年同期增多。综合分析，2004年我国气候总体正常，气象灾害偏轻，属于偏好年景。     

三江平原土壤湿度记忆性及其与水热气候条件的关系

利用1982—2020年三江平原19个国家气象观测站土壤湿度及同期降水、气温数据, 基于相关系数和自相关系数统计方法, 分析了黑龙江省三江平原土壤湿度记忆性及与降水、气温之间的关系。结果表明: 春、夏季三江平原土壤湿度记忆时间均在10—40 d, 各层土壤湿度记忆性的空间分布以中间层(10—20 cm)土壤湿度平均记忆时间最长, 呈上下层递减的趋势; 春季三江平原10—20 cm土层土壤湿度的记忆时长平均20 d, 夏季平均17 d; 夏季土壤湿度记忆性强度大于春季, 空间分布以三江平原西部的记忆性较强, 随着土层的增加土壤湿度记忆性有增大的趋势。降水是三江平原土壤湿度主要来源, 受降水和气温协同作用的影响, 夏、秋季土壤湿度与同期降水量、温湿指数均存在显著的正相关关系; 春季土壤湿度与前期秋冬季降水亦呈显著正相关, 与前期温湿指数呈负相关, 前期秋冬季气温的升高会促进土壤的融冻, 从而使当年春季土壤水分增加。     

青藏高原东侧“雅安天漏”旱涝年降水特征

利用四川省雅安市1951~2008年逐日降水资料和1969~2000年逐小时降水资料,统计分析了青藏高原东侧雅安地区4个典型旱年和4个典型涝年的降水量、降水频率的多时间尺度变化特征。结果表明,雅安旱年的平均年降水量为1242.9mm,涝年的平均年降水量比旱年多1010mm。旱年汛期降水量占旱年降水总量的70.4%,涝年汛期降水量超出旱年一倍,且占涝年降水总量的81.1%。旱、涝年降水量的季节变化明显,且涝年的季节差异更加显著;雨强与降水量的季节变化相似,夏季达到最大,且旱、涝年年雨强和汛期雨强的差异很明显;旱、涝年之间的雨日差异要小的多,季节差异也不突出。旱、涝年降水量和雨日的最大值、最小值出现月份不同,旱年降水量7月最多、1月最少,而涝年降水量8月最多、12月最少。另外,旱、涝年白天、夜间的月降水量和月雨日最大值出现时间不同,并且不同降水强度,旱、涝年降水量和雨日的逐月变化也有较大差异;旱、涝年降水日变化与夜雨特征都突出,但夜间降水量和频次远远大于白天。旱、涝年降水量和频次的最大值、最小值出现时间有差异,旱年最大小时降水量在01时,最小在14时。涝年夜间小时降水量为双峰结构,最大小时降水量在23时,另一最大值在03时,最小在16时。旱年和涝年最大小时降水频次均出现在00时,最小分别出现在14时和15时。并且,降水量和频次从谷值到峰值的增加速率超过了从峰值到谷值的衰减速率;进一步分析发现,随着降水强度的增加,其夜间降水量越容易出现多峰值的波动,且旱、涝年夜间降水量和频次的差值也越明显。其中,旱年中雨和大雨降水量和频次高于涝年,但涝年暴雨降水量和频次远高于旱年。      

河南省春季和秋季降水时空变化的特征研究

进行人工增雨作业和规划必须了解目标地区的气候背景,才能有较好的作业效果,因此根据河南省1971～2001年114个气象站点4月和10月的降水资料,采用具有分类显著性检验的聚类统计检验分析方法进行分区,并在此基础上对降水距平百分率、降水强度和雨日数等参数作分析,研究其各分区降水的时、空变化特征和演变规律.结果表明:(1)河南省4月和10月降水量和雨日数具有明显的区域性分布特征,均呈现北少南多、东北少西南多的特点;月平均降水量从北向南增大主要是雨日数从北向南的增加起决定性的作用,其中以中雨雨日数的增加起主导作用.(2)4月各分区降水量和雨日数的年际演变趋势均呈减少趋势;10月各分区的降水量呈减少趋势,但雨日数的年际演变呈现不同的趋势,个别分区强度较小降水(小雨和中雨)的雨日数呈增加趋势.(3)从旱涝年份情况上看,4月和10月各分区在31年中均以干旱、少雨年居多,并且均以无降水日、小雨雨日占多数.其中,4月河南省最北部的分区(分区1)和最南部的分区(分区5)是干旱年出现最为频繁的区域,其余分区干旱年出现的频数较接近;各等级强度降水的雨日数均以分区5最多,以分区1最少;10月河南最北部的分区(分区1)是旱涝年发生最为频繁的区域,其余分区旱涝年出现频数较接近,各等级强度降水的日数均以河南最南部的分区(分区4)最多,而分区1最少.这些结果对河南省开展人工增雨作业布局规划和人工增雨效果检验是有重要参考价值的.     

1961—2011年江苏夏季分级雨日的气候特征

利用江苏省1961—2011年夏季67站逐日气象观测资料,按照不同量级的日降水量,运用趋势分析、突变分析、小波分析等方法对近51 a江苏省夏季雨日进行研究。研究发现:各级雨日分布均呈明显的由西北—东南向的变化特征;各级雨日均存在明显的年际、年代际变化和突变特征;各级雨日存在准6 a的年际振荡周期和准12 a的年代际振荡周期,但是存在的主要时段有所差异。各级雨日的趋势变化中,除微量雨日为下降趋势外,其它各级雨日以上升趋势为主。分析各级雨日对有效雨日的趋势贡献:江苏北部地区有效雨日的减少主要来自于大雨、大暴雨日的减少;中部地区的有效雨日增多来自于小雨、大雨和暴雨雨日的增多;南部地区有效雨日增多来自于小雨、大雨和大暴雨日的贡献。     

黄河流域夏季旱涝变化及气候物理因素的影响

利用1951—2008年NCAR/NCEP再分析资料及中国气象局整编的160站降水资料,探讨了黄河流域夏季降水气候分布范围,在此基础上研究了黄河流域夏季降水旱涝的年代际变化特点。结果表明：20世纪90年代以前,黄河流域夏季旱涝变化为9—11 a和2—3 a周期,20世纪90年代后周期变化不明显。对导致黄河流域夏季旱涝的气候物理因素分析表明,东亚高度场负距平异常直接造成中国黄河流域的夏季偏旱,而亚洲高度距平场东高西低的配置造成中国黄河流域偏涝;夏季南亚季风、东亚季风在中国黄河流域的辐合是流域降水偏多的关键。在同期OLR距平场,涝年黄河流域处在大的负距平中,对流强盛有利于水汽的辐合。影响大气的主要下垫面要素海温场,赤道东太平洋海温指数与夏季中国黄河流域降水同期呈负相关关系。中国黄河流域旱年赤道东太平洋海温多为正位相,对应中国黄河流域涝年赤道东太平洋海温多为负位相。提出了一个寻找旱涝成因方法并为预测旱涝变化提供参考。     

春秋季环流的季节性调整对湖北省夏季洪涝的影响

洪涝是湖北省的主要气象灾害，文章在对湖北省汛期降水气候特征分析的基础上，定义出9个湖北持续性暴雨洪涝年，这些洪涝年主要发生在中国东部出现南方类或中间类雨型。通过对湖北省东部地区汛期降水与500 hPa高度场的相关分析，认为春秋季节的环流调整异常，是预测湖北省汛期降水的重要前期因子，典型洪涝年和干旱年前期3月份在55°~65°N的纬圈上，其高度距平合成显示，在130°E~120°W范围内和90°~10°W范围内距平变化相反。通过对上年春季3月、秋季10月及当年3月500 hPa高度场上环流季节性调整的分析，找出对湖北夏季降水异常偏多具有指示意义的指标，建立了湖北省夏季洪涝年的短期气候预测模型。模型首先用两个因子将大涝这种小概率事件（9/49=18%）转变为大概率事件（9/13=70%），然后，分两步进行判断。其模型对湖北大涝年（共9年，1954，1969，1980，1983，1987，1991，1996，1998，1999年）的识别率为100%，2000~2002年预报试验结论正确。