中国大陆降水时空变异规律——Ⅱ.现代变化趋势

为改进、完善对中国现代降水长期变化规律的理解,利用2 300个国家级气象站网观测资料,更新分析了全国1956—2013年基本降水指标的趋势变化特征。主要结果:① 全国平均年和季节降水量、降水量距平百分率未表现出显著趋势变化,但秋、冬季降水量距平百分率分别表现出较明显的下降和上升;② 年和夏季降水减少主要发生在东北中南部、华北、华中和西南地区,而东南沿海、长江下游、青藏高原和西北等地区年降水增加较明显;③ 降水趋势变化的空间结构相对稳定,北方降水减少范围有由黄土高原、华北平原向东北和西南扩散趋向,东北北部和长江中下游的降水增加范围变小,总体看东部降水减少和增加的区域均在萎缩,“南涝北旱”现象趋向缓解;④ 全国年平均暴雨量、日数呈现出较显著的增加,但暴雨强度没有明显变化,暴雨量和日数增加主要发生在珠江和东南诸河流域,而海河和西南诸河流域暴雨量、日数和强度呈较明显减少趋势;⑤ 东部季风区1日、连续3日和连续5日最大降水量均有一定程度增加,1日最大降水量增加最明显,连续5日最大降水量增加最弱,极端强降水事件持续时间呈现出短历时性倾向。     

一九八二年汛期全国水情概况

一九八二年汛期全国降雨不匀,东部偏多西部偏少,就东半部地区来说,则又是中部、南部偏多北部偏少。汛期中,从东南沿海到华北地区南部的广大范围内,暴雨活动频繁,北江、赣江、湘江、闽江、长江三峡地区、淮河上中游、黄河中下游以及漳卫河曾先后因暴雨出现大洪水或较大洪水。4月上旬至5月上旬,珠江流域、湘江、赣江、闽江先后进入汛期;5月中旬北江水系连降暴雨,出现了建国以来的最大洪水。6月中旬雨带维持在湘、赣、闽等省,湘江、赣江、闽江相继出现了大洪水或较大洪水,其中赣江出现了自1947年以来的最大洪水。7月中     

珠江流域大气降水稳定性氢氧同位素特征

大气降水稳定同位素的特征对于明确流域水循环过程、水汽来源和气候变化等方面都有重要指示作用。选取珠江流域的广州、桂林、柳州和香港4个站点的IAEA大气降水氢氧同位素数据,对其时空分布特点及影响因素进行了研究。结果显示:该地区降水中氧同位素的变化呈现出旱季高、雨季低的特点。全年尺度下,4个站点主要受温度效应影响,只在旱季有着较为微弱的降水量效应;得到的珠江流域大气降水线方程:δD=8.084δ~(18)O+10.998,R=0.965,对比全球及中国大气降水线方程,都较为接近,证明该地区降水主要遵循瑞利分馏过程;d盈余值的变化呈现出雨季低、旱季高的特征,表明珠江流域水汽主要源于海洋,在旱季受到北方空气南下及局地水循环的影响。     

中国大陆流域分区TRMM降水质量评价

根据中国境内2 257个气象站点1998-2013年逐日降水资料,结合流域分区,采用探测准确性、相关系数以及相对误差等指标,对热带降水测量（TRMM）降水精度和一致性进行系统评价。结果表明:① TRMM日降水准确性从东南沿海向西北内陆递减;② 气象站点年均降水日数显著大于TRMM年均降水日数;③ 西北片区以外气象站点降水量和TRMM降水量在月尺度和年尺度上均具有较好的相关关系;④ 各流域年均TRMM面降水量均高于气象站点面降水量,且TRMM面降水量相对误差雨季较小,枯季较大;⑤ 各流域TRMM面降水量与气象站点面降水量演变趋势基本一致,南方各流域年降水量均呈减少趋势,北方各流域年降水量均呈增加趋势,全国尺度上年降水量呈微弱的减少趋势。     

1957-2010年天山玛纳斯河流域夏季径流及洪水过程对极端气候事件的响应

利用玛纳斯河流域肯斯瓦特站1957-2010年的气温、 降水和洪水径流等资料, 分析了该流域自1957年以来的气候变化以及夏季洪水径流过程对极端气候的响应. 结果表明: 玛纳斯河流域自1957年以来平均气温呈明显的上升趋势, 1979年是年均温由下降趋势转为上升的转折点, 并且1978年之后极端高温天气增多, 主要出现在7月份.玛纳斯河年降水量总的变化趋势是波动减少的, 1986年以后降水有所增加, 但只是恢复到多年平均降水量水平的上下波动.降水主要集中在4-8月, 约占年降水量的70%.气温高的月份与降水量多的月份并不完全对应, 如5月份气温较低, 但降水较大; 7月气温最高, 但6月降水量最大; 8月气温较高, 但降水量较少.玛纳斯河年径流主要集中在6-9月, 4个月的总径流量约占全年总径流量的80%, 7月份径流量最大, 约占全年总径流量的28.8%.历年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 1993年是最大洪峰流量由下降变为增多的转折点, 而1994-2010年最大洪峰流量基本保持在高位上下波动.最大15日洪量占年径流量的比例较大, 说明洪水过程持续时间较长, 汛期水量较为集中.最大洪峰流量出现时间基本都在7月和8月上旬.玛纳斯河夏季月径流与夏季月气温和降水的关系并不密切, 低度相关, 说明玛纳斯河流域自1993年以来夏季洪水频繁发生, 尤其超标准洪水次数增多、 量级增大主要是由于夏季极端高温和极端降水天气增多引起的.     

羊卓雍错流域降水中稳定氧同位素变化特征

根据青藏高原南部羊卓雍错流域白地、翁果和堆乡3个水文站2004年1~10月降水中δ¹⁸O的测定结果,分析了该流域降水中δ¹⁸O的变化特征及其与温度和降水量之间的关系.结果表明:3个站点降水中δ¹⁸O的值在雨季前变化不大,且都保持相对高值;进入雨季后都开始下降,雨季结束后又均开始增大.该流域夏季降水中δ¹⁸O表现出低值的特征与夏季西南季风的强烈活动密切相关.受西南季风影响,3个站点夏季降水均表现出季风降水的特征,降水中δ¹⁸O与降水时温度关系不明显,而与降水量之间存在着一定的反向变化趋势,从而表现出一定的“降水量效应”.羊卓雍错流域降水中δ¹⁸O的这种变化特征与拉萨的基本一致.     

基于复杂网络的珠江流域片极端降水空间特征及时间规律分析

研究极端降水特征和演变规律对流域防灾减灾具有重要意义。采用长期逐日高分辨率卫星降水数据,结合统计显著性检验构建无向网络和有向网络,分别编码极端降水的连接与传播,以珠江流域片为例,分析极端降水的空间特征与时间规律。结果表明：西江流域有最大的极端降水发散源和汇聚地,红水河、黔浔江、左江交界处度中心性大于0.5,韩江流域和东江上游平均传播距离超过400 km,根据最大5%聚类系数辨识出五大流域极端降水中心;空间上,存在韩江流域、东江流域、珠江三角洲中心,长安-桂林场次中心来自柳江流域中心,海南岛中心对珠江流域片有传入影响;时间上,极端降水主要在5月下旬至6月上旬从珠江流域片向韩江流域、东江流域和珠江三角洲中心传入,在6月上中旬从韩江流域、东江流域、珠江三角洲和柳江流域中心向红水河、柳江、黔浔江及左江交界处传出。     

1956—2016年中国年降水量及其年内分配演变特征

为分析中国降水时空演变格局,本文在月尺度上对水利部门与国家基本气象站的降水量监测数据进行融合,针对融合后的4 177个站点,使用趋势分析、突变检验和年内分配向量法等方法分析了集中度、集中期和最大4个月累积降水量占全年之比等多个指数的分布格局,分析了1956—2016年中国年降水系列的趋势性和突变性特征,以及降水年内分配过程的时空演变。主要结论如下：(1)中国降水时空分布不均,自东南到西北,年降水量总体递减,降水年内分布集中度递增;站点年降水量序列的变化趋势呈现较强的地带性,自东南到西北呈“增—减—增”的3个条带;显著增加条带分别位于东南和西部地区,显著减少的条带位于中部,从东北地区向西南绵延至边境;年降水序列的趋势性变化大多伴随着突变,发生在20世纪80年代的站点最多。(2)沿200 mm和400 mm年降水量等值线,中国北方出现1个“汛期降水减少”条带,但其时间尺度效应较强;在月尺度上,站点汛期降水占比下降,非汛期降水占比增加;而在日尺度上则相反,连续3～7 d累积降水量的波幅加大,表明降水事件的极端程度在增强。(3)降水序列变化与径流的同步性较好,中国西北和东南地区年降水量呈增加趋...     

GPM与TRMM降水数据在中国大陆的精度评估与对比

为评估TRMM 3B42（TRMM）和新一代GPM IMERG（GPM）卫星降水产品精度,基于国内824个气象站点日降水数据,选用相关系数（R）、相对误差（E_R）和公正先兆评分（S_ET）等指标,对比分析了二者在中国大陆和九大流域内逐日、逐月尺度的观测精度。研究表明:①在日尺度上,中国大陆内的GPM降水数据精度整体优于TRMM,二者的R、E_R和S_ET分别达到了0.73、2.03%、0.36和0.70、3.75%、0.33;②GPM和TRMM日降水数据在海河流域、淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域呈现较高的观测精度,在松辽流域、黄河流域、西南诸河片区精度次之,在内陆河片区相对最低;③在月尺度上,中国大陆内的GPM冬季降水精度明显好于TRMM,这是由于GPM提高了对弱降水和固态降水的观测能力。总体上,GPM降水产品在中国各大流域精度较好且优于TRMM,表明其在流域降水研究及水文模拟中将有较好的应用前景。     

1960～2010年漓江流域降水变化特征研究

利用漓江流域及周边地区25个降水观测点50年的监测数据,通过Mapgis 6.7计算流域年降水量和月降水量。在此基础上,采用变差系数法、5年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析漓江流域1960~2010年降水变化规律。结果表明:(1)1960~2010年,漓江流域降水年际动态为波动增加,年降水量每10a增加23.1mm;其中1970~2010年间,漓江流域年降水变化表现为波动减少,年降水量每10a减少14.6mm;但增减趋势都没有通过显著性检验;(2)漓江流域年内降水具有典型的雨季和旱季交替特征,雨季降水占全年降水的76.26%;(3)漓江流域月降水量随时间变化具有规律性的增减,其中1月和6月降水量随着时间推移增加,4月降水量随着时间推移而减少,1、4、6月的这种增减趋势通过99%的显著性检验;(4)漓江流域降水年内变化幅度比年际明显,年降水量变差系数小于0.18,月降水量变差系数大于0.61。     

我国过去50a来降水变化趋势及其对水资源的影响(Ⅱ):月系列

应用全国范围内的678个气象站1951-1998年长系列逐月降水资料, 用线性回归方法研究降水量的变化趋势, 同时结合长江、黄河和松花江主要控制水文站同期的径流资料, 研究径流对气候变化的响应. 结果表明: 降水的年内变化表现出较大的区域特性, 最显著的变化特点是秋冬季 (8～12月) 东部地区降水量普遍减少, 1～3月江南地区降水有增加趋势. 气候的上述变化趋势对我国干旱的西北地区有利, 该区河流径流量有明显增加; 另一方面, 夏季降水的增加可能会导致洪水事件的濒发, 与此同时, 降水量的年内不均匀变化, 特别是在 8～12月长时间的降水减少趋势, 导致枯水期径流的减少, 从而加剧秋冬季水资源的供需矛盾. 长江、黄河和松花江主要控制水文站6个站1～4月径流基本上表现为增加趋势, 而6～12月大多表现为减少趋势, 只有黄河上游唐乃亥站6月, 长江下游大通站7月和松花江哈尔滨站8月径流为增加; 另外, 气候变暖使发源于青藏高原的长江(宜昌站3、 4月)和黄河上游(唐乃亥站4～6月)的春季的融雪过程提前, 融雪期径流增加.     

长江流域“2017·07”暴雨洪水分析

2017年6月下旬至7月初,受持续强降雨影响,长江发生中游区域性大洪水。以实时报汛数据为基础,分析长江"2017·07"暴雨洪水特性,依据洪峰水位判断,强降雨导致洞庭湖水系湘江发生超历史最高水位特大洪水,资水、沅江发生超保证水位大洪水,洞庭湖超过保证水位;鄱阳湖水系乐安河上游发生超历史最高水位特大洪水,昌江、乐安河中下游、修水发生10a一遇较大洪水,鄱阳湖超过警戒水位;长江干流莲花塘以下江段全线超过警戒水位。在应对此次洪水过程中,长江上中游重点水库防洪效益十分明显,有效避免中游干流莲花塘至螺山江段超保,缩短洞庭湖城陵矶站超保时间6d左右。     

鄱阳湖丰尧平尧枯水期界定标准探讨

鄱阳湖是我国最大淡水湖泊,湖泊水文节律变化显著影响着湖区生产生活、生态环境,但界定标准尚未形成统一认识。综合考虑水位变化规律、湖盆形态特点、水资源利用等特征指标,探讨鄱阳湖丰、平、枯水期界定标准。结果表明：以星子站作为鄱阳湖代表性测站,当星子站水位大于17.00 m时为丰水期,13.01～16.00 m为平水期,小于12.00 m（含12.00 m）为枯水期,16.01～17.00 m为平—丰过渡期,12.01～13.00 m为枯—平过渡期。枯水期多发生在10月下旬至次年4月上旬,发生日数平均为142 d;丰水期多发生在7月上旬至8月中旬,发生日数平均为40 d;平水期多发生在4月中旬至6月下旬、8月下旬至10月中旬,发生日数平均为117 d。     

1939年海河流域洪涝灾害的气象—水文—灾害过程浅析*

1939年为海河流域20世纪特大洪涝灾害年之一。根据历史文献记载及观测资料,从降水过程、洪水过程及受灾情况等方面对1939年海河流域洪涝灾害过程作了梳理,得出以下结论: (1)1939年的洪涝灾害是7—8月份3次大范围集中暴雨导致的,集中降水出现于7月9—15日、7月23—29日和8月11—13日。3次暴雨中心均集中在昌平—紫荆关—中唐梅一带,其7、8两个月份总降雨量最高达到1000 mm以上,向东向西逐渐减小。(2)1939年海河流域诸河径流随着7—8月份集中降雨而出现涨落变化,稍滞后于降水变化1~2天,各河流最大流量和水位出现在7月23—29日集中降水后,并开始涨溢、决口,各河水位至8月底各河上游降雨中止而渐渐回落,9月中旬天津市区各河水位骤落,10月份以后洪水才迟缓退去,而洪水泛滥引发的涝灾一直延续到1940年。(3)1939年洪涝灾害在海河南系和北系都有发生,共造成150多个县市受灾,大部分受灾县市农业减产甚至绝收,被灾耕地面积成数超过8成的县市主要分布在大清河下游沿线、永定河下游沿线和南运河下游沿线靠近天津市的地区。     

北极海冰对长江流域主汛期降雨的影响

针对极地冰雪显著影响中低纬气候的事实,利用1979-2017年长江流域116站降水资料和美国国家冰雪数据中心海冰资料,通过奇异值分解等统计学方法,研究北极海冰对长江流域主汛期降水的影响及可能的机制,结果表明:冬春季节,巴伦支海和鄂霍次克海海冰面积偏多、波佛特海海冰面积偏少时,主汛期长江上中游干流、汉江上游和雅砻江降水偏多;北极群岛、楚科奇海和拉普捷夫海以北海域海冰面积偏多时,主汛期两湖水系降水偏多,嘉陵江上游、汉江上游降水偏少;反之亦然。可能的机制为冬春季关键区海冰变化通过影响湍流热通量引发大气能量波动,这种波动以大气波列形式向东亚传播,影响东亚地区夏季的大气环流和水汽输送,从而间接影响长江流域主汛期降水。应用多元回归法,以关键区海冰面积作为预测因子建立4个流域内主汛期降水趋势预测模型,模型对预报区降水的定量预测有明显的波动,但对预报区总体的降水趋势有较好的预测效果。     

滨江流域降水时空演变规律分析

降水是水循环的关键环节,直接影响着径流过程和可利用水资源量的时空分布,关系到区域水资源安全和可持续发展。为了探讨气候变化下华南湿润区典型小流域降水时空演变规律,利用珠江流域北江一级支流滨江流域内及其邻近共10个站点近47年日降水量观测资料,采用非参数统计方法Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Mann-Whitney-Pettitt(MWP)检定方法,对年、汛期/非汛期、年日最大和年月最大降水量进行分析。结果表明:滨江流域多年平均降水量呈北少南多分布,主要与区域气流走向及流域地形有关;年降水量总体呈现减少趋势,其中流域南部呈显著减少趋势,北部呈不显著减少趋势,其主要是汛期(4~9月)降水量减少,非汛期(10~翌年3月)降水量变化不大;年日最大和年月最大降水量均呈减少趋势。流域南部年降水量和汛期降水量在1983年发生了显著性变异;流域北部年最大日降水量和年月最大降水量分别在1987年和1985年左右发生显著性变异。     

黄河上游龙羊峡水库春季入库流量预报模型研究

The catchment above Longyangxia Gorge in the upper Yellow River basin is situated in the northeast of the Tibetan Plateau. Meltwater from snow is the main water supply to the rivers in this region during spring (late March to early June). In this paper, the study target is the inflow to the Longyangxia Reservoir, the largest reservoir in the upper Yellow River basin, during late March to early June. Then a mid-term operational runoff prediction model based on snow cover data from AVHRR images of NORR meteorological satellite and ground surface hydro-meteorological data, called double sifting and stepwise regression model, is presented to forecast the inflow during this period. Examining at the reservoir shows that the forecast accuracy is satisfying.     

基于Budyko假设预测长江流域未来径流量变化

基于Budyko水热耦合平衡假设,推导了年径流变化的计算公式,分析了长江流域多年平均潜在蒸发量、降水量、干旱指数和敏感性参数的空间变化规律。选用BCC-CSM1-1全球气候模式和RCP4.5排放情景,把未来气候要素预估值与LS-SVM统计降尺度方法相耦合,预测长江流域未来的气温、降水和径流变化情况。采用乌江和汉江流域的长期径流观测资料,分析验证了基于Budyko公式计算年径流变化的可靠性。结果表明:降水量变化是影响径流量变化的主导因素;长江各子流域未来径流相对变化增减不一,最大变幅10%左右;在未来2020s(2010—2039年)、2050s(2040—2069年)和2080s(2070—2099年)3个时期内,长江南北两岸流域的径流将出现"南减北增"现象,北岸径流变化增幅逐渐升高,南岸径流变化减幅逐渐降低。     

清代黄河中游、沁河和永定河入汛时间与夏季风强度

利用清政府布设在黄河中游三门峡万锦滩、沁河下游木栾店以及永定河下游石景山、卢沟桥的志桩水位记录,以首次涨水超过0.64m作为汛期建立的标志,在候尺度下恢复了其汛期建立时间距平序列。黄河中游、沁河下游和永定河下游序列分别开始于1766年、1736年和1761年。研究时段内,黄河中游和沁河下游平均在7月6~10日入汛、永定河则在7月16~20日。永定河相对较为稳定,显示出其上游雨季开始时间基本维持在7月初,而黄河中游和沁河却波动较大,早晚相差达3个月;黄河中游与沁河入汛距平波动的同相位现象在19世纪中期之后比较明显。1870~1900年代黄河中游、沁河和永定河入汛普遍延迟1个候左右,对应于黄土高原夏温偏低的时期;1820~1860年代黄河中游、沁河入汛偏早,则对应了黄土高原夏温偏高。     

扬子地块东北缘中元古代的大地构造

扬子地块东北缘存在四条主要的中元古代变质带，自南向北依次为江南变质带，沿江变质带，云台－张八岭变质带和连云港－泗阳变质带。它们分别为中元古代的古弧后盆地，火山岛弧，裂谷及弧前盆地。扬子地块东北缘中元古代为活动大陆边缘构造体系，苏胶变质造山带应解体，其中一部分属扬子大陆边缘体系。