长江上游流域降水结构时空演变特性

为研究气候变化和人类活动背景下的长江上游流域降水结构时空分布特性,利用长江上游流域67个气象站点1961—2005年45年的日降水资料,分析了各种不同历时连续降水的时空演变特征。通过Trend Free Pre-Whitening方法消除降水时间序列中的自相关成分,利用非参数的Mann-Kendall法检验了降水结构的变化趋势。结果表明:① 长江上游流域及各分区各历时降水发生率随降水历时增加呈指数递减趋势,贡献率先增加后降低,以短历时降水为主;② 长江上游短历时（1 d和2 d）降水贡献率发生突变的时间在1976年,长历时（6 d和10 d）降水发生率发生突变的时间为1984年,贡献率发生突变的时间为1999年;③ 长江上游短历时降水集中出现的次数增加,降水强度增大,降水量占总降水量的比例较大,而长历时降水出现频次降低,降水量占总降水量比例下降,其中岷沱江流域、大渡河流域、长江干流区间通过了显著性检验。     

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...     

2012 - 2017年伊犁河谷冬季降水日变化特征

利用2012 - 2017年冬季伊犁河谷10个国家气象站逐小时降水资料, 分析了伊犁河谷不同区域降水日变化特征, 结果表明： 冬季伊犁河谷西部和中部地区降水量日变化呈单峰型, 北京时间09：00 - 12：00是主要的峰值时段; 其他地区降水量日变化单峰特征不显著。伊犁河谷大部分地区降水量与降水频次的关系比降水量与降水强度的关系更为密切。伊犁河谷冬季降水事件以6 h以内的短历时降水为主, 但其对冬季总降水量的贡献率不足30%; 持续12 h以上的长持续性降水事件发生次数虽少, 但它是伊犁河谷冬季总降水量的主要贡献者。短历时和持续性降水事件是伊犁河谷西部地区降水量日变化主峰的重要贡献者; 持续性和长持续性降水事件是伊犁河谷中部及北部地区降水量日变化峰值的重要贡献者; 伊犁河谷西南部地区冬季降水日循环与降水持续性之间的关系不显著。     

汉江流域降水与径流演变特征研究

利用Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt突变检验法剖析了1965—2018年汉江流域内4个典型水文站径流量及控制流域降水的时空演变特征,并基于双累积曲线法探究了降水变化和人类活动对径流的影响。结果表明：4个典型水文站径流量及控制流域降水量在1965—2018年间变化呈显著波动性,在1970s的变化幅度最小。黄家港站和仙桃站年径流量呈显著减小趋势;石泉站、白河站和黄家港站控制流域年降水量均在2003年发生突变,而仙桃站控制流域年降水量在1985年发生突变,各水文站年径流量均在1991年发生突变;研究期限内人类活动对汉江流域径流减少的影响逐渐增强,如石泉站和仙桃站控制流域人类活动对径流减小的贡献率在阶段III(2003—2018年)相较阶段II(1991-2002年)分别增加了18.56%和11.15%。研究成果以期为汉江流域水资源科学管理及可持续利用提供理论参考。     

近46年来东江流域降水变化趋势分析

运用非参数检验Mann-Kendall方法对东江流域近46年来降水变化趋势的时空特征进行分析,结果表明:近46年来东江流域年降水量呈现出增加趋势,但未达到显著性水平,增加速率为16.02mm/10a;流域年降水日数表现为不显著的减少趋势,递减率为0.51d/10a,6月份降水日数的显著减少对全年降水日数的减少趋势贡献率最大;流域年平均降水强度总体变化趋势不明显,变化率为0.16mm/d·10a,其中7月份增强幅度最大(0.9mm/d·10a),对全年降水强度的变化趋势贡献率最大;近46年来东江流域年降水量、降水日数及平均降水强度的变化趋势在空间分布上都存在一定的区域差异性.     

1961-2016年四川地区不同量级不同持续时间降水的 时空特征分析

利用四川地区122站逐日降水数据,采用均值、气候趋势系数等统计方法,对1961-2016年不同量级不同持续时间降水的空间和时间变化特征进行了分析,结果表明：盆地和攀西地区小雨、中雨、大雨和总暴雨所占年降水量比例接近,高原地区小雨降水量约占50%以上,中雨约40%,大雨约10%;整个四川地区小雨日数占总降水日数75%以上,量级越高降水日数越少。年降水量在盆地和攀西地区为减少趋势,高原则相反,年降水日数除了在高原局部微弱增加外其他地区皆减少且大部分区域减少趋势通过99%的显著性水平检验,这种趋势显著性主要体现在小雨量级降水。随着降水量级的增加,高原、盆地东北、攀西和盆地东南的部分地区出现了降水量和降水次数增加趋势,这可能说明高原地区年降水量的增加由小雨量级降水效率以及中雨和大雨降水次数增加导致,盆地和攀西部分地区年降水量的增加主要由降水量级大的降水次数增加导致。     

新疆伊犁河谷夏季降水日变化特征

基于2007-2011年伊犁河谷4个气象站逐时降水资料, 分析了伊犁河谷夏季降水日变化特征. 结果表明: 降水量最大值出现在北京时间22:00, 最小值出现在13:00, 其中, 降水量高值区主要集中在21:00至次日08:00. 一天中最易发生降水的时间为23:00至次日10:00, 03:00是降水频数最多的时刻, 16:00则发生频数最少. 降水强度最高值出现在16:00, 最低值出现在13:00. 降水主要以短持续时间的降水为主, 持续1 h的次数最多, 持续2 h的降水量最多, 对总降水量的贡献也最大, 贡献率最小的为持续14 h的降水事件. 伊犁河谷夏季的降水主要发生在夜间, 且以短时间的降水为主.     

长三角地区夏季降水结构演变及其非平稳性

基于长三角地区72个站点1960—2016年逐日降水量观测数据, 采用Pettitt与Mann-Kendall非参数检验法, 从降水量、降水日数、降水强度和不同等级降水(小雨、中雨、大雨与暴雨)发生率方面, 分析长三角地区夏季降水结构的时空演变及其非平稳性特征, 并探讨其可能的成因。结果表明: ①长三角地区夏季小雨发生率以减少为主, 其他6个降水指标均以增加为主。其中, 小雨发生率非平稳的站点表现为单调减少, 降水量、降水强度、大雨和暴雨发生率非平稳的站点表现为单调增加, 并且主要分布在太湖流域, 增加了该区域遭受洪涝灾害的风险。②东亚夏季风强度与长三角地区多数站点的小雨发生率呈正相关关系, 而与其他降水指标呈负相关关系。③长三角地区城市化典型区(太湖流域)城市化对夏季降水量、降水强度、大雨和暴雨发生率有增加作用, 贡献率分别为25.4%、27.9%、54.6%和25.5%;对降水日数、小雨和中雨发生率有减少作用, 贡献率分别为-37.3%、-33.2%和-100%。     

柘溪水库流域降水特征及旱涝成因分析

利用CIMISS平台提供的降水资料以及ERA-Interim再分析资料,通过趋势分析、滑动t检验、小波分析、EOF分解等方法,对1971—2016年柘溪流域降水时空变化特征以及旱涝年降水差异的成因进行了分析。结果表明：柘溪水库流域月平均降水量以4、5、6月为最多;年平均降水量呈现逐渐增加的趋势,其中夏季降水增加较快,而春季降水则呈现出下降的趋势;20世纪90年代初有一个降水增多的突变;柘溪水库流域降水空间分布不均,西北多、东南少,年平均大雨日数也呈现出同样的分布形态。在涝年,西太平洋副高偏西、偏北,东亚大槽偏强,我国南方地区存在异常的西南气流,低纬地区东风系统异常活跃,水汽输送较强。在旱年,情况与之相反。     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

长江上游流域1961-2000年气候及径流变化趋势

以长江上游流域及周边113个气象站1961-2000年的气象数据以及干流屏山、宜昌水文站的径流数据为基础,对40 a来的气温、降水、参照蒸散量和径流进行了趋势分析.长江上游流域大部分地区年平均温度呈现上升趋势,尤以1990年代的升温幅度最为显著,其中冬季的增温对年增温的贡献最大,增温区主要分布在长江源区及金沙江流域.长江上游流域年和冬季降水显著增加,年降水的增加主要由于夏季极端降水事件频率的增大,降水显著增加的区域主要分布在长江源区及金沙江流域.长江上游流域参照蒸散量呈显著的下降趋势,尤其是夏季参照蒸散量下降趋势最为显著,主要分布在川江流域.屏山站径流量表现为微弱增加趋势,而宜昌站径流量呈微弱下降趋势,这除了受人类活动的影响外,川江流域年降水量的下降是宜昌站径流量减少的主要原因.     

我国新疆北部地区夏季极端降水事件的特征分析

基于1961 - 2017年6 - 8月新疆北部47个观测站点的逐日降水资料, 根据百分位法定义不同站点的夏季极端降水阈值, 分析了新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水的时空分布特征、 贡献率及其与海拔的关系。结果表明： 新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水量的各个特征量分布存在明显的时空差异, 空间上夏季极端降水事件、 最大日降水量表现为山区高、 盆地低的特点,在海拔2 000 m左右存在一个最大降水带; 夏季极端降水事件和最大日降水量呈增多、 增强的趋势, 并从20世纪90年代前后开始有明显的增加。夏季极端降水事件主要以单日为主, 夏季极端降水贡献随时间呈缓慢增加的趋势, 而夏季极端降水过程贡献和最大日降水贡献随时间变化呈下降趋势。     

1960—2017年河西地区降水时空变化特征

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究。结果表明：河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?（10a）^-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降水量占年降水量的89.2%,各季节降水量均呈现显著上升趋势;年均降水日数为36.7天,呈现明显的上升趋势,增幅为3.18 d?（10a）^-1,降水日数主要分布在夏季,约占总降水日数的54.6%;平均降水强度为2.70 mm?d^-1,呈现减弱趋势,变化速率为-0.04 mm?d^-1?（10a）^-1;零星小雨和小雨降水日数均呈现增加趋势,而二者平均降水强度均为下降趋势,小到中雨降水日数和降水强度呈现增加趋势,中雨及以上的降水变化趋势不明显。     

基于M-K检验方法的1980～2016年衡水市降水时间变化规律研究

以气象资料为基础,运用趋势分析、Maan-Kendall检验和小波分析等方法,探究衡水市1980-2016年降水量时间变化规律。结果表明,研究时域内衡水市年降水量介于年430～714 mm,平均降水量为524.8 mm;其年降水气候倾向斜率为-11.863 mm/10,各季节降水也呈现减少变化,但趋势并不显著;除了夏季、冬季降水量分别在1987、1992年存在突变,其他年季降水量不存在显著突变;近37年来衡水市年降水存在4 a、8 a和16 a的循环周期。     

1961-2015年新疆和田地区不同级别降水事件变化特征

为探究新疆和田地区降水事件特征及在全球气候变化影响下的变化趋势,分析了该地区1961-2015年,7个气象站点的逐日降水数据,研究了不同级别降水量、降水日数和降水强度的年、季特征及变化趋势.结果表明:年平均降水量、 日数、 强度均为增加趋势,其变化率分别为3.7 mm·(10a)-1、1.15 d·(10a)-1、0.046 mm·d-1·(10a)-1,1986年为和田地区年平均降水和降水日数发生气候转折的年份,春、夏季转折时间与年际转折时间一致,冬季转折年份不明显.全地区年平均降水量为44.0 mm,小量降水占各级降水量的42.4％,夏、春季降水量占全年的78.4％;年均降水日数为49.8 d,微、小量降水日数占各级降水日数的95.3％,夏季降水日数占全年的48.0％.各级降水量和降水日数年际间均为增加趋势,其中小、中降水量和降水日数的增加是年际增加的主要原因,小量降水强度的增强是年降水强度增强的主要原因;四季降水量和降水日数变化趋势也是增加的,其中夏季增加趋势最明显,降水强度除春季减弱趋势外,其他季节均为增加趋势.在和田地区,春夏两季降雨量决定了全年的多寡,小量级别的降水量和降水日数是年降水量和降水日数的主要形式,降水日数是决定年降水量的主要因素;降水量和降水日数都存在明显气候转折年,目前正处于转折点后的增加阶段,小、中降水量和降水日数的增加是降水事件年际变化的主要特征.     

黑龙江省汛期逐时降水的时空变化特征分析

利用黑龙江省1961-2014年逐时降水资料,采用线性倾向估计方法分析了汛期（5-9月）降水量、降水频率、降水强度以及不同持续时间降水的时空变化特征.结果表明：汛期逐时累积降水量平均为430.0 mm,高值区集中在松嫩平原东部和南部以及小兴安岭南部;降水频率平均为297.2 h,仅在省西部的齐齐哈尔、大庆和绥化等地以及哈尔滨西部地区偏少,其余地区台站均在300 h以上;降水强度平均在1.2~1.7 mm·h^-1之间,增加趋势显著（P<0.01）,空间分布与降水频率分布相反;全省多数台站的汛期降水量、降水频率趋势变化不明显,但却有39%的台站降水强度增加明显.汛期降水量的日变化呈单峰型,超过半数的降水集中在11：00-22：00;降水频率的日变化表现出双峰型,00：00-04：00和13：00-19：00为高值区间;降水强度的日变化也呈单峰型,高值区间集中在13：00-18：00.全省的降水事件中短历时降水优势明显,降水量占总降水量的46.7%,降水历时占全部降水历时的49%;持续5~6 h的降水雨强最强,其次是持续3~4 h降水雨强,最弱的是持续1~2 h的降水雨强.     

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。     

长江源区径流量变化分析

利用1960~2012年长江源区直门达以上流域水文观测数据,采用Mann-Kendall法对径流量数据进行突变检验,并结合径流过程线共同判断突变年份,最终确定2008年为径流量变化的突变年份。以径流突变年份分割时间序列为1960~2008年和2009~2012年,得到累积径流量、累积降水量与年份线性关系式。沱沱河以上降水和非降水因素对径流量增大的贡献率分别为22.89%和77.11%;直门达以上分别为67.85%和32.15%。研究结果显示长江源区近年来径流量呈增加趋势。     

淮北平原降水时空变化规律研究

基于五道沟实验站1952年以来和杨楼实验流域1960年以来降水资料,结合皖苏两省淮北地区51个水文站雨量资料,采用Mann-Kandell检测法和小波分析方法,系统分析了降水时空分布特征.结果表明,五道沟实验站1952年以来实测年降水量大致经历了先减少后增多的过程,无明显突变点;Morlet小波函数分析年降水量最发育的时间尺度是a=45和a=8-10,汛期降水量是a=45左右和a=5-13,非汛期的是a=10、20和a≤5;在Mexcian hat小波函数下检测出的时间尺度大约是Morlet下的1/3.杨楼实验流域年降水量和汛期降水量的突变点分别是1965年和1964年;Morlet小波函数杨楼流域年降水量变化最明显时间尺度是a=45、20,汛期为a=40、15～20和1O.非汛期为a=25和10左右;Mexcian hat下的时间尺度亦约为Morlet下的1/3.预计杨楼年降水量和汛期在短期内会增加,而非汛期会减少.整个淮北平原降水在空间上自东南向西北减少,在时间上呈现20世纪80年代之前减少、90年代之后增加趋势明显.     

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。