1961—2011年通辽市极端降水事件特征分析

文章利用通辽市9个气象站1961—2011年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,统计了极端降水事件的频次,分析其空间分布特征和时间趋势变化。结果表明,通辽市极端降水事件阈值的空间特征是由南向北总体上呈高—低—高的分布特征,而极端降水事件频次空间差异较小,都在3.4d/a左右。1961—2011年,通辽市极端降水事件的发生频次呈减少趋势,减幅为0.23d/10a,存在明显的年代际差异。     

新疆地区近50年来极端降水事件年内非均匀特征分析

利用新疆地区48个气象台站1961—2011年的逐日降水观测资料,根据百分位法定义了不同台站的极端降水阈值,又引入了表征降水时间分配特征的新参数-极端降水事件集中度和集中期,重点分析了新疆的极端降水年内非均匀特征。结果表明:(1)新疆地区极端降水阈值和年平均极端降水量空间分布基本一致,都以天山地区为最大,呈现北高南低的分布。年平均极端降水频次北部高于南部。(2)新疆地区极端降水事件集中度和集中期的空间分布存在一定的差异。总体来说极端降水分布得很密集,各站集中度在0.62~0.9之间,南疆和东疆的集中度大于北疆。新疆地区极端降水主要集中在7月上旬到8月中旬。(3)近51 a来,极端降水事件集中度表现为减弱趋势,而集中期表现为增加趋势,表明极端降水越来越分散。(4)极端降水量的季节分配状况和同期的极端降水量存在很好的相关关系。极端降水越分散,集中期越晚,极端降水量越多;极端降水越集中,集中期越早,极端降水量越少。这种相关关系在北疆地区尤为显著。     

近30 a福建省前汛期极端降水事件特征及其成因

利用1981—2010年前汛期(5—6月)福建地区台站逐日降水观测资料及NCEP/NCAR再分析逐日资料,对福建地区极端降水事件发生规律及环流异常进行了分析。结果表明:近30 a福建地区前汛期各站极端降水事件的发生频次在40~62次之间,沿海台站发生次数明显少于内陆台站。区域性极端降水发生频次亦呈显著增加趋势,增幅为0.06次/a,且在1994年后,前汛期极端降水事件的发生频次明显增多。区域性极端降水86次事件平均的降水分布显示在闽西中部降水量最大,并由此向外围逐渐减小。极端降水事件对前汛期降水贡献较大,约占前汛期总降水量的两成以上。极端降水事件的发生与大气环流异常存在密切关系,对深刻认识福建地区极端降水事件的形成机制和变化规律具有重要意义。     

近57 a 5—9月贵州极端强降水变化特征

基于贵州1961—2017年82个观测站5—9月逐日降水资料,将处于95%位置的降水量作为极端降水阈值,分析极端降水日数和极端降水量的时空分布特征及其与海拔高度的关系。结果表明:极端降水阈值在南部和东北部地区较高,大于45.0 mm;西部和西北部较低,在35.0 mm左右。多年平均极端降水日数和极端降水量呈西高东低的空间分布特点,极端降水日数在3.6~4.6 d之间,极端降水量多处在200~360 mm之间,极端降水量占5—9月降水总量的30%左右。极端降水站次和极端降水量在各旬分布上呈单峰型,最大值均出现在6月下旬。极端降水日数和极端降水量在中南部表现出不同程度的增加趋势,中部增加趋势最为明显。极端降水量对总降水量的贡献率呈增加趋势。极端降水日数和极端降水量随海拔高度的增加而增大,尤其是极端降水日数受海拔高度的影响明显。     

近50a西北干旱区极端降水的时空变化特征

利用西北干旱区1961—2010年76个测站的逐日降水量,采用线性趋势,MannKendall(M-K)突变检验等现代统计诊断方法,研究我国西北干旱区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)过去50 a北疆地区和天山山区极端降水量总体上呈增加趋势,河西—阿拉善地区变化不明显;(2)除南疆地区外,北疆、天山山区、河西—阿拉善地区极端降水量分别于1982年、1990年、1987年发生显著的上升突变;(3)极端降水量空间分布的区域差异性显著,在研究区西部表现为以天山山区大值为中心,呈现北高南低的特点;研究区的东部主要是自东南向西北递减的特点;(4)极端降水频率与极端降水量的空间分布基本一致。     

1961~2013年湖南夏季高温气候特征

基于1961-2013年湖南82个台站夏季逐日最高气温数据,采取线性趋势分析等方法分析了近53 a湖南高温（最高气温≥35℃）气候特征。结果表明,湖南省夏季多年平均高温日数、高温均值及极端最高气温的大值区主要分布在湘东偏南及湘中偏北的部分地区。全省区域平均的多年平均高温站次及高温值总体呈线性增加趋势,7月中旬到8月上旬高温站次出现相对较多,7月8日起高温均值达到36℃以上并一直维持到8月末。高温最大持续日数总体呈现从湘中衡阳、株洲等地市向四周递减的分布趋势,极端持续高温日数阈值与高温最大持续日数空间分布较相似,但极端持续高温事件发生次数较多的台站主要分布在湘北、湘东南及湘西南。     

基于雪雨比的黑龙江省降水相态变化特征分析

利用1960—2015年黑龙江省27个气象站的日均降水和温度数据,分析了黑龙江省的降雪量和雪雨比长年变化,并对气候变化于降水相态的影响进行了初步的探讨。结果表明,在1960—2015年间,黑龙江省年均降雪量呈显著的上升趋势,气候倾向率达到3. 3 mm·(10a)~(-1),并于2003年出现了突变,突变后增加了34. 3%;降雨量则没有显著变化。以上结果造成黑龙江省的雪雨比显著上升,倾向率为7. 6%·(10a)~(-1)。黑龙江省降雪的多年变化分布呈较为一致的增加趋势,幅度由东向西逐渐降低;降雨分布则表现出复杂的地区差异性,但总体上南部变化幅度大于北部;雨夹雪量变化总体上呈现自东向西递减的趋势,尤其以长白山-大小兴安岭一线为界,东西差异十分明显。雪雨比和降雪的差异主要表现为降雨量发生显著减少的地区雪雨比的显著增加。此外,降雪起始日滞后和结束日提前共同造成了黑龙江省平均降雪季长度的显著缩短,共减少了18天左右。主要原因是春季温度的上升幅度高于秋季,特别是最低气温变化更显著。相比之下年降雪日数没有显著变化;降雪强度则显著增大,趋势为0. 8mm·(d·10a)~(-1)。     

1961—2016年内蒙古极端降雪事件特征分析

利用内蒙古自治区107个国家气象站1961—2016年冬半年逐日降雪资料,采用相对极值处理方法确定了各站极端降雪事件的阈值,详细分析了内蒙古地区极端降雪事件的时空分布特征。研究结果显示:内蒙古中东部地区有3个极端降雪事件频发区域;阈值、极值、频率和极端降雪强度有明显的空间分布特征和差异;从发生站次数的年代际变化情况看,20世纪70年代是频发期,其次是60年代和21世纪以来的前10a,20世纪90年代以来有增多的变化趋势;在月际循环上,极端降雪事件表现为双峰的特征,最大值位于3月,次大值位于11月。区域分布特征也有明显的差异,112°E以东表现为双峰型特征,以西是单峰型特征;21世纪以来达到或超过历史极值的极端降雪事件发生频繁,地域分布特征和极端性突出。     

近56年中国极端降水事件的时空变化格局

基于中国693个地面观测站1961-2016年的逐日降水资料,全面分析了全国和各分区极端降水事件、连续性极端降水事件及其起止时间的时空分布和变化特征。结果表明,近56年,全国极端降水事件明显增多,极端降水量和极端降水日数呈增加趋势的站点占总站数的68%,且主要集中在东南沿海和西部地区。华东地区是全国极端降水量增长幅度最大的地区,增速达18. 2 mm·(10a)~(-1),西北地区的极端降水日数增速最快,每10年增加0. 37天。全国平均的连续性极端降水事件表现为不显著的增加趋势,其中仅西北地区的连续性极端降水量和降水频次的增加趋势达到0. 01显著性水平,华北和西南地区的连续性极端降水事件表现为不显著的下降趋势。全国平均的极端降水事件的开始时间和结束时间分别呈现出明显的提前和推迟趋势,西北、青藏和东北地区极端降水事件的开始时间显著提前,西北地区的结束时间显著推迟,受其影响,西北地区的极端降水事件持续期增长幅度最大达到10. 4 d·(10a)~(-1)。     

近30a山西不同相态降水的统计特征及概念模型

利用山西省1981~2010年108站的地面降水观测数据,以降水量≥0.1 mm的日数为指标,对山西108个县市不同相态降水的时空分布特征进行了分析,结果表明:五寨(山西西北部)和陵川(山西东南部)平均降雨日数、平均降雪日数、平均雨夹雪日数都位于全省之首;30 a间山西的降雨日数和降雪日数分别以3.333 d/10 a和1.529 d/10 a的趋势减少,而雨夹雪日数则以0.34 d/10 a的趋势增多;山西区域降雪和降雨日数变化趋势的空间分布都具有西部减少趋势高于东部的特征,雨夹雪日数变化趋势的空间分布则具有东部增多趋势高于西部增多趋势的特征;朔州和忻州西部是降雪日数减少趋势最强的区域,运城是降雨日数减少趋势最强的区域,晋城是雨夹雪日数增多趋势最强的区域。应用328个多相态降水过程资料和NCEP再分析资料进行统计分析,结果表明:冷空气侵入导致中低空温度下降,0℃层高度降低是降水相态发生变化的主要原因;-3℃和0℃是山西中南部降水相态转变时850 hPa和925 hPa的临界值;3.5℃则是山西北部和高海拔地区降水相态发生转变时850 hPa温度的临界值;西北路冷空气侵入多相态降水过程,地面冷锋是降水相态的分界线,东路冷空气侵入多相态降水过程,低空切变线则是降水相态的分界线。     

夏季中国中东部不同历时降水时空分布特征

利用1961~2012年台站逐时降水资料,分析了夏季中国中东部不同历时降水的主要气候分布和长期变化特征,为深入认识其时空变化规律和形成机理奠定基础。分析结果表明,降水事件的平均历时由南向北呈"短—长—短"分布型,华南和北方地区以6 h以下的短历时降水为主;而中部地区(28°N~37°N)6 h以上长历时降水占总降水量60%以上。随着降水历时的增加,小雨事件(0.1~1.0 mm/h)的发生概率降低,中雨事件(1.1~10.0 mm/h)的发生概率升高;大雨、暴雨事件(10.0 mm/h)更易出现在35°N以南历时偏短的降水事件中。1961~2012年,中国中东部总降水量呈"南升北降"的趋势分布,夏季南方大部分地区降水强度、时数和事件数均呈上升趋势;而北方地区降水时数和事件数显著减少,不过降水强度呈增强趋势。中东部降水历时总体呈上升趋势,尤其以我国长江与黄河之间的中部地区变化最为显著。同时,该地区短历时(1~6 h)降水无显著的年代际转折,长历时(6 h)降水的年代际增加是20世纪70年代末至20世纪90年代初降水增多的主要原因。20世纪90年代初期以来,南方地区降水的年代际增多则是长、短降水共同作用的结果,但超过6 h降水的影响范围更广,且影响中心较短历时降水偏北。     

内蒙古河套地区极端降水特征分析

基于内蒙古河套地区34个国家气象站1961—2018年逐日降水量,分析近58 a极端降水事件和降水过程的时空分布特征,并选取典型过程分析极端降水过程环流背景场特征。结果表明:(1)平均年降水量自东南向西北递减, 7—8月降水最丰沛。8月降水量显著减少,5、6和12月降水量显著增加。(2)极端降水阈值东南高西北低,鄂尔多斯市乌审召降水量历史极值最大,巴彦淖尔市海力素最小。大部地区极端降水事件频次在5次以上,强度东南强西北弱。(3)极端降水事件7—8月最多,平均强度8月最强。9月极端降水事件显著增加,强度显著增强。(4)年平均极端降水过程强度减弱趋势显著,过程降水大值区多集中在土默特左旗、伊金霍洛旗和呼和浩特市区。(5)极端降水过程多受槽前西南气流影响,充足的水汽条件配合异常强盛的上升气流,易发生强降水事件。     

我国强降雪气候特征及其变化

基于全国气象台站逐日地面降雪观测数据,对我国25°N以北不同气候区强降雪事件的地理分布和年内旬、月变化等气候特征进行分析,并探讨1961—2008年其时间序列演变特征,及1961—2008年和1981—2008年 (气候变暖后) 气候变化趋势。结果表明:强降雪量和强降雪日数在青藏高原东部、新疆和东北北部最多;强降雪强度高值中心出现在云南。东北北部、华北、西北、青藏高原东部强降雪事件多发生于初冬和初春,年内分布呈双峰型;新疆和黄淮地区年内分布呈单峰型,前者多发生在隆冬时节,后者多发生于晚冬;1961—2008年东北北部、新疆、青藏高原东部平均强降雪量和强降雪日数呈明显增加趋势;气候变暖后我国大部年强降雪量增多,强降雪日数增加,强降雪强度增强。     

山西近40年极端降水特征分析

利用山西108个国家级地面气象观测站1979—2018年日降水量资料,采用百分位法定义极端降水事件,应用气候趋势系数、Mann-Kendall (M-K)检验等方法,研究山西极端降水特征及其变化规律。结果表明:(1)山西极端降水出现在3—10月之间,发生频次呈现“山区多、盆地少”的特点,平均强度表现为“北中部小、南部大”的空间分布特征。(2)山西极端降水持续时间以1 d为主,局地性特征明显,发生大范围极端降水事件的概率较低。(3)近40年,山西极端降水事件呈明显增多趋势,影响范围不断扩大,强度略有增强,没有突变发生。各区域极端降水的长期变化差异较大;北部强度显著增强,范围明显扩大且在1986年发生突变;中部极端降水日数和强度显著增多增强,并分别在2001、1992年发生突变;南部极端降水变化趋势微弱。     

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     

浙江省极端降水事件分布及其概率特征

以浙江省内时间序列较长,空间分布较为均匀的24个站的降水资料为基础,应用边缘分布函数来确定极端降水的阈值,进而分析能较好表征极端降水事件的各类极端降水指数的发生发展规律和时空分布特征。结果表明,极端降水事件在浙西北地区发生更为频繁,浙南地区发生日数较少,而极端降水平均强度的高值分布在浙江南部,低值位于东北部,极端降水日数各区域均表现出增多趋势,同时其分布也有一定的时间周期规律可循;极端降水平均强度除了浙中西部地区外也表现出不同程度的增强趋势。采用L-矩参数估计方法,应用Gumbel概率分布函数能较好的拟合各站点的降水极值,通过设定重现期求得降水极值的理论值,从其空间分布特征可发现,降水极值总体上呈现出由浙南向浙东北地区减小的趋势,且南北差异较大。     

重庆汛期极端降水事件分析

利用重庆1961-2006年33个台站汛期(5-9月)逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出不同台站近46 a逐年汛期极端降水事件的发生频次,并进行时空分布特征分析.结果表明:重庆汛期极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着汛期总降水量的大小.一致性异常分布特征是重庆汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;重庆汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域.从长期变化趋势来看,Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ区为很弱的减少趋势,Ⅱ区表现为很弱的增加趋势,Ⅴ区则表现为相对较强的增加趋势.最大熵谱估计分析表明,近46 a来汛期极端降水事件发生频次各区之间的周期振荡不太一致,均存在2年左右的年际变化周期,不同的分区主要还存在着5年的年际变化周期和11年、15年左右的年代际变化周期振荡.     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

陕西省汛期极端降水时空演变特征

基于陕西省78个气象站1961—2013年汛期(5—9月)逐日降水资料,统计了陕西汛期极端降水阈值,并利用线性倾向率、Morlet小波分析、经验正交函数分解(EOF)等方法研究分析了汛期极端降水事件的时空演变特征。结果表明:(1)陕西汛期极端降水阈值为25.5~57.5 mm·d~(-1),平均33.4 mm·d~(-1),空间上以秦岭为界,以南大部分站点高于平均值,以北低于平均值。(2)汛期极端降水事件频次月际变化较为集中,7月最多,5月最少;年及年代际变化较大,1975—1981年呈增加趋势,1982—1993年呈下降趋势,1993年以后又呈上升趋势,但整体上呈微弱增加趋势,其中关中、陕南地区汛期极端降水事件频次年及年代际变化与全省变化趋势基本一致,而陕北地区年际变化较小,与全省差异较大。(3)各分区汛期极端降水事件频次均存在多时间尺度特征,陕南、关中大尺度和中尺度的时间周期性基本一致,大尺度周期24~32 a,中尺度周期6~10 a,而小尺度周期略有不同;陕北完全不同,大尺度周期26~30 a,中尺度周期15~18 a。(4)陕西汛期极端降水事件频次的第1模态是陕北北部与其他地区呈反位相变化,第2模态是以秦岭为界的南北反相变化,第3模态是关中与陕南、陕北反相变化。     

新疆阿勒泰地区冬季极端低温事件特征分析

利用阿勒泰地区7个测站1961～2011年冬季(11月到翌年3月)逐日最低温度资料,采用百分位定义法给出各站发生冬季极端低温事件的阈值。采用气候趋势系数和气候倾向率、Gumbel分布函数及R/S分析等多种统计方法分析阿勒泰地区各站冬季极端低温事件的气候特征。结果表明:阿勒泰地区各站冬季极端低温事件发生阈值为-26～-36℃。阿勒泰地区冬季极端低温事件频次倾向率均呈减少趋势,强度倾向率均呈减弱趋势。50 a一遇冬季极端低温事件极值东部较低,西部较高。阿勒泰地区西部地区冬季极端低温强度<-50℃的概率较小,东部地区冬季极端低温事件强度<-50℃概率较大。根据R/S分析,阿勒泰地区冬季极端低温事件未来发生频次可能会有所增多,冬季极端低温事件未来发生强度可能会有所增强。