我国旬降水年变化特征的区域分布

利用全国多年平均旬降水资料，通过旋转EOF分解，将全国各地旬降水的年变化特征划分为6大类别，在地理分布上归属为8个区域，各区域的降水除了夏季多，冬季少的共同特征外，还有其地域性特点。各区域特征时段降水量间的显著统计相关有一定的中期天气预报意义。各区域特征时段降水量和年降水量近44a来有不同的趋势变化，部分区域可用特征时段的降水变化特征表示年降水的变化特征。     

科尔沁地区年降水波动与空间分异特征

降水波动是气候变化研究的主要内容之一,同时是一个环境变化的重要指标和植被生产力预测的首选因素。本文以科尔沁地区18个气象观测站点1961—2015年逐日降水数据为基础,根据多年平均降水量将科尔沁地区划分为4个区,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区,并且综合运用小波分析方法,分析了科尔沁地区近55年来降水变化的时空特征。研究表明,在统计学特征上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区在研究期内年均降水量分别为337.4±76 mm、369.2±73.2 mm、422.6±68.8 mm和483.4±97.1 mm,波动空间分异特征主要表现在降水量从东南(Ⅳ区)到西北(Ⅰ区)逐渐减少,变化趋势逐渐复杂;从降水年代际变化特征来看,降水距平值增加时Ⅰ区降水距平百分比最大,为12.95%;降水距平值减小时Ⅰ区偏离平均值最大,距平百分比为-19.26%。从小波分析结果来看,降水量年际波动存在多个主周期,其中最显著的周期为5~11年和23~32年,且从东南到西北其周期震荡性逐渐减弱,周期变化时间缩短。从周期性的强弱来看,在具有共性23~32年周期内,26~32年时间尺度模值较大,说明该时段是降水量周期变化较明显时期;5~11年时间尺度的周期变化次之,其他时间尺度的周期性变化较小。从空间分区的小波方差分析结果来看,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区的降水主周期在10~11年之间,而Ⅳ区为25年,说明科尔沁地区在年降水量小于450 mm的区域降水波动特点一致,大于此值则变化规律明显不同。从年降水量多-少的周期性变化规律可以推测,科尔沁地区在2016—2020年期间将一直处于降水偏少期。     

北京降水特征及北京市观象台降水资料代表性

将北京分为城区、郊区、南部山区及北部山区4个区域,利用14个观测站1978—2010年共33年的月降水量资料,分析了不同区域降水年变化和夏季降水特征及其差异。结果表明:各区域年平均降水量存在较大差异,郊区降水量最多 (620 mm),城区与南部山区降水量较少,而北部山区降水量最少 (476 mm);城区与南部山区的年降水量较接近,二者与郊区和北部山区都有显著差异。4个区域的降水量都表现出减少趋势,郊区最明显 (47 mm/10 a),北部山区的减少趋势最小 (0.7 mm/10 a)。对4个区域夏季 (6—9月) 降水量分析发现,城区与南部山区具有较好的一致性,二者与郊区和北部山区具有显著差异。均方根偏差和相关系数的计算结果表明:北京市观象台与城区和南部山区的降水年变化和夏季降水特征差异均不显著,而与郊区和北部山区有显著差异,说明北京市观象台降水资料对城区和南部山区具有最优代表性,而对北部山区和郊区的代表性较差。     

中国大陆日降水峰值时间位相的区域特征分析

利用高密度的中国国家级地面气象站逐时降水数据,系统分析和比较了中国大陆地区暖季降水量、降水频次和降水强度的日变化峰值位相的整体特征、空间分布差异及典型区域平均的日变化演变特征。研究指出,中国大陆暖季降水日变化峰值时间主要表现为下午、清晨、夜间3类典型位相,且整体而言降水频次的清晨峰值更凸出,降水强度以下午峰值为主。综合考虑降水量和降水频次的日变化峰值位相,发现中国大陆地区降水日变化峰值位相在空间分布上存在7个典型区域:下午峰值区(东北至华北山区、东南内陆地区)、夜间峰值区(四川盆地西部至云贵高原东部、华北平原西部贴近山地的区域)和清晨峰值区(华北平原东部、秦巴山区至华中西南部)各两个,以及傍晚至夜间峰值位相的青藏高原区。各典型区域内部具有较一致的降水量和频次的日峰值时间位相,而区域边缘或交界处降水量和频次的峰值位相则相反,主要是降水量的下午主峰值时段与降水频次的清晨主峰值时段的错位。从降水量、降水频次和降水强度的日变化的演变特征来看,午后峰值区、夜间峰值区和青藏高原的傍晚至夜间峰值区的多数台站,都存在降水量位相滞后于降水强度而超前于降水频次的特征,这应是降水演变过程中时间演变不对称性和对流云系发展演变的具体表现。     

基于ＷＡＰ指数的长江流域及其以南地区干旱气候特征分析

根据长江流域及其以南地区１９４站１９５８—２００７年共５０ａ的逐日降水资料,利用ＷＡＰ指数对该区域干旱的主要特征进行综合分析．对各季节ＷＡＰ指数的多年平均分布特征、ＷＡＰ指数的长期变化趋势、区域平均的ＷＡＰ指数变化特征等空间分布特征进行分析,并对基于ＷＡＰ指数的干旱开始时间空间分布特征和干旱持续时间的变化特征进行分析．结果表明：通过ＷＡＰ指数表征的降水量具有明显的地域性差异和季节性差异;该区域夏冬季节降水量有增大趋势,不易发生持续干旱情况,而春秋季节降水量的长期趋势明显减少;该区域春秋 两个季节干旱开始和持续的时间存在显著季节性差异及南北和东西地域性的显著差异．     

长江中下游地区汛期极端降水量的异常特征分析

利用长江中下游地区（湖北、湖南、江苏、安徽、江西、浙江和上海）1960—2004年87个台站汛期（5--9月）逐日降水资料，统计不同台站近45年逐年汛期极端降水量，运用E（）F、鼢、趋势分析及Morlet小波分析等方法进行了时空分布特征分析。结果表明：长江中下游地区汛期极端降水量的平均空间差异较大；一致性异常特征是长江中下游地区汛期极端降水量的最主要的空间模态，而南、北反向变化模态也是比较重要的；长江中下游地区汛期极端降水量可分为两湖平原型、北方型、沿海型及南方型4个主要的空间分型；各主要空间分区极端降水量的年际变化特征差异较大，但从长期变化趋势来看，除了东北部极少部分区域外，其余区域汛期极端降水量均表现为增加趋势；另外近45年来长江中下游地区汛期极端降水量各分区的周期振荡不完全一致。     

区域海气耦合模式对我国极端降水模拟分析

使用区域海气耦合模式40年的降水模拟结果,采用百分位的方法定义极端降水事件,分析了耦合模式模拟的夏季中国极端降水事件的特征。结果表明,区域海气耦合模式基本能够模拟出气候平均极端降水阈值的空间分布型及极端降水事件在长江中游、西南部分地区和长江下游局部地区的显著增加、增强趋势,在中西部、华北北部和东北局部的显著减少、减弱趋势。EOF分析发现,模式模拟的极端降水事件几个特征量在我国江南地区长江以南与华南沿海及长江以北的呈反位相变化,这一变化以年代际为主要特征。区域耦合模式基本能够模拟出极端降水量、夏季总降水量、极端降水日数两两间的高时空相关关系。     

1957～2004年中国不同强度级别降水的变化趋势特征

利用1957～2004年我国506个测站的逐日降水观测资料,分析我国8个区域年降水量、年降水频率和平均降水强度的趋势变化,根据百分位的分布,分析不同强度级别降水量和降水频率的趋势变化,以及频率和强度变化分别对降水量趋势的贡献.结果表明,年降水量、降水频率和平均降水强度均存在明显的区域变化特征.针对不同强度级别降水量和降水频率的趋势分析表明,极强降水量的趋势变化最为明显,频率变化在各强度级别均有体现,降水量的趋势变化主要由强降水量的变化引起,降水频率变化对降水量趋势的贡献远大于强度变化,趋势变化主要由频率的趋势产生.     

1960—2020年宜春地区极端强降水变化特征

基于1960—2020年宜春市10个气象站点的逐日降水资料,计算世界气象组织（WMO）“气候变化检测和指标”推荐使用的9个极端降水指数,应用线性趋势、M-K和滑动t检验、主成分分析、反距离加权方法,分析该区域极端降水的时空变化和突变特征。结果表明：1） 日最大降水量、极强降水量、大雨日数和日降水强度指数均呈显著上升趋势,5 d最大降水量、极强降水量和雨日降水总量指数增加趋势不显著。2） 区域整体呈“湿化”趋势发展。极端降水指数的气候变化率呈东部大于西部、南部大于北部的特征。3） 连续干日、5 d最大降水量和雨日降水总量指数未发生突变,其他指数基本在1990年前后发生突变。4） 连续干日指数与其他指数均表现为显著负相关,雨日降水总量指数与大部分指数表现为显著正相关。     

华南后汛期极端降水特征及变化趋势

利用中国国家气象信息中心提供的华南89个代表站1969-2008年逐日降水资料,对华南后汛期（7-月）极端降水时空演变特征进行研究。结果表明：多年平均总降水量、强降水量、降水频率、强降水频率以及暴雨频率与强降水量阈值空间分布一致,广东和广西的南部及福建西南部为大值区;强降水量、降水频率及暴雨频率很大程度影响着华南后汛期总降水量的空间分布。强降水量、强降水频率、暴雨频率对后汛期总降水量的时间变化有很好的指示意义。华南后汛期极端降水在1992--1993年发生一次明显的年代际转折,1993年以来各指标的均值（除降水频率外）和方差均显著增加,华南发生极端旱涝的情况增多。另外,转折前后两个时段的总降水量、降水频率均呈减小趋势,但减小显著的区域有一定差异。     

中国南方夏季降水年际变化与高低纬环流关系的数值模拟

利用区域气候模式RegCM4.4对我国南方夏季降水和大气环流进行30 a的数值模拟,通过与降水观测对比发现,模式能够较好模拟出我国东部地区夏季平均降水和年际变率的空间分布,模拟的南方地区(30 °N以南)年际变率略偏小。观测的我国南方夏季平均降水与模拟降水相关系数为0.51。观测和模拟结果均表明,典型涝年,中纬异常反气旋前方的东北风携带干冷空气,低纬异常反气旋后方的西南风携带暖湿空气,在我国南方汇合,导致南方降水异常增多,模式具有模拟我国夏季南方降水年际变化的能力。通过边界敏感性试验,去除高纬侧边界强迫的年际变化,我国东部降水偏多,南方夏季降水年际变化强度显著变弱;去除低纬度侧边界强迫的年际变化,模拟的我国南方降水偏少,长江及以北降水偏多,降水的空间分布形态发生明显的变化,而我国南方夏季降水年际变化强度基本不变。因此,中高纬环流强迫可较大程度影响我国南方降水年际变化的强度,低纬度环流强迫异常则会改变我国东部降水空间分布形态。      

我国夏季气温、降水场的时空特征分析

本文用主分量及转动主分量分析方法对我国夏季气温及降水量场(1951—1985年期间)的时空特征进行了研究。从所提取的空间模式中发现气温的解释方差较降水的大,且具有较好的均匀性;从对应的时间分量分析发现气温与降水均具有2—3年的主要变化周期,与东亚大气环流的关系分析中以气温表现较为密切。 对气温和降水场时空特征的稳定性分析表明,无论在持续性、周期性及与东亚大气环流的关系上,进入70年代后均有较明显的变化。比较表明气温场的稳定性较降水为好。 气温场与降水场相互关系分析发现它们有显著的反相关,表现显著的地区为长江中下游、华南及华北等。     

川北绵阳地区降水量的时空分布特征及变化趋势

选用四川省绵阳地区8个台站1959~2005年日降水资料,采用经验正交函数分解法和连续功率谱分析等方法分析了绵阳地区年降水量的时空分布特征及变化趋势,结果表明,绵阳地区年降水量的空间分布不均匀,局地差异大,主要表现为3种分布型:①区域一致型;②东南—西北型;③中部型。绵阳地区的年降水量呈整体下降趋势,但降水剧烈程度加大,同时东南—西北分布型在加剧;功率谱分析发现,绵阳年降水量的变化具有2.9年和6.7年的显著变化周期;绵阳地区各站的年降水和不同等级降水的降水量和降水日数大致呈不同程度的下降趋势和减少趋势,但不同站点暴雨以上量级的降水量和降水日数变化特征又有所不同;绵阳地区区域平均年降水量呈减少趋势主要是由于雨季降水量和降水日数均出现减少趋势造成的。      

基于TRMM卫星的近10a甘肃临夏降水变化特征

基于2001~2010年TRMM 3B43降水资料和数字高程模型（DEM）数据,采用回归模型＋残差的方法,对甘肃临夏回族自治州近10 a的TRMM 3B43降水数据进行降尺度运算,并结合研究区6个雨量站的观测值,对TRMM 3B43降尺度结果进行精度检验,在此基础上定量研究了临夏回族自治州近10 a的降水量时空变化特征。结果表明：TRMM 3B43降尺度降水量数据整体上具有一定的可信度,但比地面台站的观测值偏小;甘肃临夏州年降水量呈现出由西南向东北递减的趋势,且降水量随着海拔高度的升高而逐渐增加,两者相关系数为0.82;年内降水主要集中在5~9月,基本占全年降水量的70%以上,其中6月降水量最大,12月降水量最小。     

变异函数在降水场空间特征分析中的应用

引起了地统计学中的变异函数，通过对我国长江流域夏季降水场的计算，揭示了降水场空间变异特征。结果表明：变异函数在降水发生前、降水过程中以及降水以后有着十分显著的变化，东西方向与南北方向上的空间变异性有着不同的特征尺度。     

GPS遥感大气可降水量在降水天气过程分析中的应用

应用GPS探测的大气可降水量(PWV)对2010年大连地区降水过程中水汽变化特征进行了分析。结果表明：GPS/PWV资料能反映大气中水汽的时间和空间变化,其变化特征与降水有较好的对应关系;不同性质的降水过程PWV变化特征明显不同,稳定性降水过程中PWV变化较为平缓,呈明显的单峰结构,对流性降水过程水汽变化程度剧烈,呈震荡趋势,而混合型降水具有两种性质降水的共同特征;降水过程中GPS/PWV阈值表明,GPS/PWV资料在降水天气预报方面有一定的应用价值。     

过去2000年亚澳夏季风降水百年际变化特征及成因的模拟研究

利用地球系统模式（CESM）开展过去2000 年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动对亚澳夏季风的影响具有重要意义。结果表明:过去2000 年亚澳夏季风降水和温度的波动较为一致,暖期降水多,冷期降水少。两者相关系数为0.83,达到99%置信度。此外,亚澳夏季风降水存在105、130、180 a的百年尺度周期。亚澳夏季风降水经验正交函数分解第一模态在印度洋北部呈南北反向的分布型态,在东亚地区呈负、正、负的分布型态;第二模态在印度洋北部呈正、负、正的分布型态,在东亚地区呈全区一致型的分布型态。经验正交函数分解第一特征向量和第二特征向量的正、负值中心大多出现在印度洋北部地区,南北呈不对称分布。亚澳夏季风降水的105 a周期主要受火山活动和土地利用/覆盖的影响,130 a周期主要受太阳辐射、气候系统内部变率的影响,180 a周期主要受火山活动的影响。从经验正交函数分解第一特征向量来看,整个亚澳夏季风降水主要受土地利用/覆盖、太阳辐射的影响;第二特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受太阳辐射和气候系统内部变率的影响;第三特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受气候系统内部变率和温室气体的影响。该研究对揭示百年际时间尺度气候变化特征、辨识影响气候变化的自然因素与人为因素、理解其影响气候的物理机制等具有重要意义,也为应对该区域气候变化提供了参考依据。      

1961-2014年石家庄地区降水量的时空变化特征

利用石家庄地区5个代表站1961-2014年的逐日降水资料,采用多种统计分析方法,分析了石家庄地区降水量的时空变化特征,结果表明石家庄地区年降水量从20世纪70年代开始下降,80年代达到最低,90年代有所增加,但也没有明显的上升趋势,21世纪初又开始下降.20世纪70年代降水量的减少春季和秋季贡献最大,80年代降水量的减少和90年代降水量的增加主要是夏季的贡献.石家庄地区年降水量起伏较大,1963年降水量最多,为1038.4 mm,2014年最少,仅为276.2 mm.近54年石家庄年降水量在波动中呈现下降趋势,线性趋势为-11.0 mm/（10 a）,但下降趋势并不明显.石家庄北部年降水量呈上升趋势,市区及东部、南部和西部年降水量均呈下降趋势,变化趋势均不明显.近54年,石家庄春季降水量呈上升趋势,线性趋势为0.9 mm/（10 a）,夏季、秋季和冬季降水量均呈下降趋势,线性趋势分别为-11.9,-1.1和-0.3 mm/（10 a）,上升或下降趋势均不明显.夏季降水减少是导致石家庄年降水减少的主要原因.石家庄四季降水量变化趋势的空间分布具有明显的季节特征和区域特征.石家庄四季降水量均存在显著周期变化.     

Analysing temporal trends in the Indian Summer Monsoon and its variability at a fine spatial resolution

Temporal trends between 1951 and 2007 in annual Indian Summer Monsoon (ISM) precipitation, frequency of severe drought years and onset date of ISM were analysed on a 0.25°?×?0.25° grid cell basis across India using APHRODITE daily gridded precipitation data. Locations which experienced temporal trends of increasing or decreasing inter-annual variation in annual ISM precipitation and onset date of ISM were detected using the non-parametric Mann-Kendall test. A new method of defining local onset of ISM from daily precipitation data was developed to enable countrywide temporal trend analysis of onset date. India was characterised by a heterogeneous spatial distribution in the magnitude of inter-annual variation and location of significant temporal trends in the examined facets of ISM precipitation. A greater extent of the country experienced significant trends (p?<?0.05) of increasing inter-annual variation rather than simple increasing or decreasing trends in annual ISM precipitation and onset date of ISM. Field significance tests showed grid cells reporting significant trends were significant (p?<?0.05) at the global or field level (except trends of increasing, i.e. later, ISM onset date). This research provides finer spatial detail regarding trends and variation in annual ISM precipitation, severe drought years and onset date of ISM complementing recent studies on trends in extreme precipitation events over India to produce a comprehensive overview of recent behaviour of ISM precipitation. These findings will benefit water managers charged with managing water resources sustainably at a fine spatial scale (the watershed or basin level).     

全国热带气旋降水量的初步气候分析

利用1949—2009年热带气旋降水资料分析了全国热带气旋降水的时空分布特征。结果表明,全国各地区热带气旋降水的空间分布很不均匀,大致呈现东南—西北向的梯度分布,东南沿海地区降水量最大,西北内陆地区最小。另外,地形对降水的空间分布也有影响,例如东南沿海和山脉迎风坡的地形作用尤为显著。此外,比较不同年份的热带气旋降水的空间分布特征,有很多相似之处,如随经纬度的变化趋势,降水最大中心位置等。热带气旋降水具有比较明显的年代变化和显著的年际震荡。年代变化表现为20世纪50—60年代为大幅增加的过程,60—80年代降水总量基本维持,80年代后期降水呈现明显的震荡趋势。