近50 年来祁连山及河西走廊降水的时空变化

利用1960-2009 年的日降水量资料,采用线性趋势、5 年趋势滑动、IDW 空间插值、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 突变检验等方法,对祁连山及河西走廊地区不同等级降水日数和降水强度的时空变化特征进行了研究。结果表明:不同等级降水日数和降水强度的多年平均在空间上既表现出东西分异,也表现出南北分异;不同等级降水日数的年际变化在绝大部分区域呈增多趋势,且自东向西增幅减小,大雨强度的年际变化在绝大部分区域呈增大趋势,其它等级降水强度为部分区域呈增大趋势,部分区域呈减小趋势;小雨、中雨日数的年际变化呈显著增多趋势,大雨日数呈明显增多趋势,暴雨日数呈不明显增多趋势,小雨、大雨强度的年际变化呈不明显减小趋势,中雨、暴雨强度呈不明显增大趋势;不同等级降水日数变化的周期集中在2a、5a、8a、11a、19a,不同等级降水强度变化的周期集中在2a、5a、11a、15a、25a;除小雨强度突变减小外,其它等级降水日数均突变增多,降水强度均突变增大,降水量的增加主要是降水日数的增多造成的,其中小雨、中雨日数的增多贡献最大。     

西藏那曲地区40多年来降水趋势变化气候分析

利用藏北高原西藏那曲地区6个气象站1971—2011年逐年月降水量、降水日数资料,通过线性倾向估计、多阶曲线模拟和Mann-Kendall法等气候统计学诊断方法,对近41年来降水趋势变化的地理分布以及年内、年际变化规律进行了分析,并进行突变检测。结果表明:近41年来,那曲地区年降水量总体呈增加趋势,经历了由偏少到偏多的2个周期;降水增加夏季最明显,各站在6.48~20.40 mm/(10 a),冬季变化很小;日降水量≥0.1 mm日数年际周期变化与降水量变化基本一致,增加趋势空间分布呈东南向西北递减形势;自1996年开始各站降水增加趋势明显,1999年发生气候突变可能性较大。     

黑河山区气温与降水的季节变化特征及其区域差异

基于黑河干流上游山区(以下简称黑河山区)及周边有关台站的观测数据,对该区域1960—2013年气温、降水的季节变化特征及区域差异进行分析。结果表明:黑河山区干、支流各区的气温变化与全球气温变化有着较好的一致性,气温升幅率明显高于过去50 a全球与中国平均气温的升幅,年平均气温的年代际变化的上升趋势比年际变化的更为显著,但不同区域年与各季气温的上升幅度存在着一定的差异,各区气温的气候倾向率变化呈现出一种由南向北逐步减小的趋势。其中,位于中高山地区的东、西支流域冬季气温升幅最大,位于中低山区的干流区则以秋季气温升幅最大,且各区均以春季气温升幅最小。东、西支流各区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间基本上出现在1990年代中后期;干流区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间差异较大。尽管山区干、支流各区各季节降水均呈波动增长的态势,但年降水量增幅差异较大。其中,以东支增幅最大,干流区增幅最小;各区各季降水量的年际变化总体上亦呈波动增长的态势;夏秋季降水增加比较明显,冬、春季降水量变化趋势不明显。各区年与各季降水量的年代际的变化较年际变化波动更为剧烈。冬春季降水波动幅度大于夏、秋季降水;各区各年代降水量增加或减少并不完全同步。东、西支两区年降水量系列均在1974年发生降水量增加的突变,而干流区年降水则无明显的突变点;东、西支两区春、夏、秋三季降水量系列均有明显增加或减少的突变点,但出现时间不一致;干流区除夏季降水在1970年初发生明显增加的突变外,其他各季降水量均无明显突变点;除西支冬季降水量在1970年中期后发生明显增加的突变外,整个山区冬季降水量均无明显突变点。总体上讲,黑河山区气候持续转向暖湿,受其影响,黑河出山径流目前的丰水态势仍将会持续下去。     

科尔沁沙地奈曼旗1970—2010年降水的多时间尺度分析

利用回归分析、小波分析和Mann-Kendall （M-K）突变分析研究了1970—2010年奈曼旗的降水变化特征。结果表明：（1） 不同雨量级中,0~5 mm降水事件最多,占全年降水事件的70%以上,其降水量也最多,占全年降水量的18%;降水间隔期以0~5 d为主,占全年无降水期的73%。（2） 1970—2010年奈曼旗年降水及季降水波动较大,基本呈相对少雨期和相对多雨期相间分布的特征;年降水及春、夏、秋和冬季降水的倾向率分别为-12.4、0.8、-3.2、-1.3 mm/10a和-0.3 mm/10a; 年降水及春、夏和秋季降水在1990年左右以正距平为主,而在1985年之前和1995年以后以负距平为主;冬季降水基本随年份增加呈减少的趋势。（3） 1月降水量最少,7月最多。7月降水量约占年降水量的30%以上,且与其他各月相比均有显著差异。（4） 通过小波分析发现,奈曼旗年降水存在6~8年的较短周期和17年左右的较长周期变化;年降水和夏、秋及冬季降水在进入21世纪后都有减少趋势。（5） M-K突变分析表明,奈曼旗年降水减少及春季降水增加的突变点分别为 2004年和2006年。     

2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征及其影响因素

基于中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量0.1°×0.1°网格数据集通过逐时降水量、降水频率和降水强度等指标研究了2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征,并结合ERA-Interim再分析资料分析了气象要素对降水日变化的影响。结果表明：① 祁连山区逐时平均降水量和降水频率的时空分布特征较为一致,即东中段大于西段,且7月最大,6月次之,8月最小;降水强度的空间分布则与降水量和降水频率的存在差异,且6月的降水强度平均值最大。② 白天和夜间的降水量均表现出东中段多于西段、山区多于平原的特点,并有明显的夜雨现象;从年际差异来看,2008-2014年白天和夜间的降水量均呈增加趋势。③ 祁连山区夏季降水平均相对变率介于5%~38%之间,全区20:00平均相对变率最大;逐时降水量和降水频率普遍存在较好的相关性,尤其是在东中段。④ 对比再分析资料发现,祁连山区降水日变化与相对湿度和地面温度等气象要素有关。     

山东省近50年来降水事件变化特征

运用山东省121个气象站1961-2010年逐日降水观测数据,分析了山东省近50a来的降水日数和降水强度的气候特征、变化趋势和贡献率、变异场、突变、周期性等特征。结果表明:近50a山东省年降水日数和强度存在着明显的年代际振荡,降水日数总体呈极显著减少趋势。降水日数和强度呈明显的带状分布,由东南向西北逐渐减少。各地大雨强度较均匀,暴雨日数和强度在鲁中山区南侧较多、较大,北侧则较少、较小。平均年降水日数呈减少变化趋势的站点达116个,降水强度增强的站点达80个。大雨日数减少和暴雨强度增强趋势较明显。大雨和暴雨日数占比较小,但对年降水量贡献较大。21世纪以来大雨和暴雨降水量和降水日数比率增大。平均降水日数及其变异系数在20世纪60年代中期、90年代前后和21世纪初期年际变化较大。降水事件同一年代际间的变异系数表现出相似的变化特征,同一降水事件不同年代际间的变异系数表现出明显的差异性。平均降水日数和大雨强度分别在1977和2005年发生了突变。大雨和暴雨日数变化的主周期分别为5a、11a,降水强度则分别为13a、21a。     

拉萨近半个世纪降水的变化特征

利用拉萨1952-2005年逐月降水量,≥0.1 mm、1.0 mm、5.0 mm和10.0 mm年降水日数,分析了近半个世纪拉萨年、季降水量及年降水日数的年际和年代际变化.结果发现:近半个世纪以来,拉萨年降水量表现为前30年呈不显著的减少趋势,减幅为17.8 mm/10 a;季降水量除夏季呈不显著的减少趋势外,其它各季均表现为增加趋势,以秋季增幅最大;≥0.1 mm、≥1.0 mm和≥5.0 mm年降水日数表现为不同程度的增加趋势.近25年≥10.0 mm的年降水日数呈极显著的增加趋势.20世纪50年代至80年代夏季降水量表现为逐年代减少趋势,秋季降水量则呈逐年代增加趋势,而冬季降水量为负距平.各等级年降水日数20世纪80年代偏少,90年代偏多.年降水量异常偏旱年主要出现在20世纪80年代,50年代和60年代的初期各出现一次异常偏涝年,70年代从未出现过异常年份.14年振荡周期可能是影响年降水量的主导周期.     

青藏高原近40年来的降水变化特征

利用我国青藏高原地区的1961-2000年56个气象站的逐月降水资料,通过计算降水量的距平百分率,分析了青藏高原自1961至2000年以来降水量变化的趋势和1961-2000年以来各季降水量变化趋势,发现:青藏高原近40年来降水量呈增加趋势,降水量的线性增长率约为1.12mm/a。再将高原划分为四个季节,分析了各季40年来的降水量的变化情况得出:春季降水量年际变化较大,秋季降水量变化不明显。夏季降水量值较大而降水变化幅度较小,冬季降水量变化则与夏季相反。通过将青藏高原分为南北两个地区,分析了两个区的年降水量和四个季节的降水量的变化得出:高原南区1961-2000年降水量呈增加的趋势,降水量的线增长率为1.97 mm/a,春季和冬季降水量年际变化较大,夏季降水量变化不明显,秋季降水量略有增加;北区年降水量和夏季的降水量变化较小,秋季降水量的年际变化较大,冬季降水量变化最大。对青藏高原的南北两区用Mann-Kendall方法进行突变分析,显示高原南区分别在1978年和1994年发生突变,北区没有发现突变。     

1960-2015年青海三江源地区降水时空特征

青海三江源地区是中国生态系统最为敏感和脆弱的地区,其降水特别是生长季降水的波动,是影响本区及江河中下游水资源安全、生态系统可持续发展的关键因素。综合线性趋势、Mann-Kendall检验、BG分割算法、R/S、EEMD等多方法细致辨识了1960-2015年研究区降水量序列的时空特征。结果显示：① 三江源降水量总体呈现弱增趋势,21世纪以来降水量显著增加,各子源区气候倾向率不尽相同;② 年、季降水量自东南向西北递减,澜沧江源区夏季降水和黄河源区秋季降水呈弱减趋势,雨量弱减区在空间上呈斑块状分布;③ 年、季降水量年代际变化和增湿率的空间差异较明显,春夏季降水气候倾向率与经纬度、海拔的复相关性显著高于冬季;④ 20世纪90年代中后期,各子源区降水总体显现增强信号,并于2002年前后发生突变;⑤ 年际和低值年代际显著周期是造成降水量变动的主要因素;⑥ 除澜沧江源区夏季降水趋于减少外,其他年、季降水量变化呈现增幅不一的转湿趋势;⑦ 横向比较各子源区可见,长江源区降水变化更能表征高原气候变化。研究结果显示,研究区降水时空序列变化具有明显的区域和季节差异性特征,与以往类似研究存在些许差异,可见为有效提高气候序列演变过程及突变诊断的准确性,仍需进一步融合多方法实施集成分析。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

巴音布鲁克近58a气候变化特征分析

对巴音布鲁克站点1958—2015年的月降水量、降水日数和平均气温进行集合经验模态分解得到其变化趋势，利用Mann Kendall和累计距平法诊断突变点，并采用Morlet小波和R/S法分析其周期特征和未来变化趋势。结果显示：（1） 巴音布鲁克各月降水量1月、6月和11月增多趋势显著，2月、7月和12月呈“凸”字形变化，减少趋势显著。（2） 降水日数1月和9月呈显著减少趋势，2月和6月呈显著增加趋势，3月和11月呈“凸”字形变化，5月、7月和8月呈不同幅度的“凹”字形变化。（3） 各月平均气温基本呈上升趋势，尤其以5月、7月和10月升温最显著。（4） 年降水量、年降水日数和年平均气温分别在1999年、1993年和1997年发生突变，年降水日数增多早于年降水量增多和年平均气温升高的时间，从90年代中期开始气候由干冷逐渐向暖湿转型。（5） 年降水量、年降水日数和年平均气温的主周期分别为41 a、9 a和30 a。（6） 未来年降水量将增多，年降水日数将减少，年平均气温将升高，极端降水发生的频次将增大，易引发洪涝灾害。     

辽宁省大雨以上降水日数分布与趋势分析

大雨以上降水日数反映了降水的非平均状况,对于气候异常变化和预报预测都有非常重要的意义。以辽宁省作为研究区域,根据1957-2013年辽宁省内23个和省外4个雨量站点的逐日降水数据,利用趋势系数法计算大雨以上降水日数的变化趋势,通过Mann-Kendall检验法检测突变。采用Morlet小波技术分析年际与各季节的变化周期;借助ArcGIS软件工具的Kriging插值和IDW插值模块对研究区进行空间分析。结果表明：辽宁省大雨以上降水日数的空间变化表现为由东南向西北递减;年际以及春、夏两季的周期大约为38年,秋季周期约为15年;大雨以上降水日数的年际变化呈现微弱的减少趋势,不同季节略有差异。57年来,辽宁省大雨以上降水日数变化总体呈现下降趋势,辽中地区下降趋势略有滞后,辽西地区变化情况较其他区域相对复杂。     

近50 年来祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化研究

利用1960~2009年的日降水量资料,选用13项极端降水指数,采用线性趋势、10年趋势滑动、Mann-kendall等方法,对祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端降水日数呈增多趋势,极端降水强度呈减小趋势,极端降水总量呈增加趋势,连续干旱日数、连续湿润日数呈减少趋势,一日最大降水量、五日最大降水量呈增大趋势;极端降水变化存在一定区域差异,走廊平原中西部的降水明显增加,降水变率在减小,走廊平原中部极端降水的日数在增多,降水极值在增大,走廊平原祁连山东部的降水在增加,降水极值在增大,但连续极端降水的总量在减少,祁连山中部的降水在明显增加,降水的极端性在明显增大,对气候变暖的响应最敏感;不同极端降水指数分别在20世纪60年代中期、70年代中期、80年代初期、80年代中后期、90年代中期发生了突变,这些突变点与东亚季风、南亚季风、西风环流等大尺度环流系统强弱变化的时间点是一致的。     

青海高原近40 a降水变化特征及其对生态环境的影响

 利用青海省1961-2002年26个代表站逐日雨量资料和高原东部地区10个站的降水自记资料,分析了近40 a来降水量、雨日、雨强的气候变化特征。结果表明:青海高原近40 a来年降水量无明显的变化,但夏半年降水量呈减少趋势,冬半年降水量呈明显的增多趋势；夏半年降水量和雨日虽在减少,但降水强度在增大；夏半年降水量的减少主要是降水日数的减少造成的,而冬半年降水量的增加是由于雨日增多和每个降水日平均雨量的增大所造成；随着气候变暖,夏、秋季降水明显偏少,出现暖干化的气候趋势。     

西双版纳地区雾的气候学特征及其影响因素

采用Man-Kendell趋势分析、突变分析及灰色关联分析方法,分析1961—2016年间西双版纳地区雾、气温、降水等气象观测资料,以认识西双版纳地区雾的气候学特征及其与气温和降水之间的相互影响和相互作用。结果显示,西双版纳地区的雾主要发生在旱季期间的清晨,年雾日数和年雾时长呈显著减少趋势,与区域降水不显著减少的趋势一致,与气温显著升高的趋势相反。西双版纳地区年降水量突变时间不显著,年雾日数和年雾时长的突变时间早于年均温突变时间,说明雾对西双版纳区域环境变化的响应较气温和降水更敏感,是指示区域环境变化的重要气象因子之一。西双版纳地区气温、降水和雾事件密切联系并相互影响：年均温、年降水量对年雾时长的影响低于年雾时长对二者的影响,年雾日数相对更容易受到气温和降水量变化的影响;年雾日数、年雾时长对年降水量的影响小于二者对年均温的影响,气温相对更容易受到雾事件的影响。降水减少和气温升高不利于雾的形成,可能是西双版纳地区年雾日数和年雾时长减少的原因。     

1958-2016年呼伦贝尔草原新巴尔虎右旗气温和降水变化特征

气候变化是影响草原区植被与环境状况的重要因素。利用呼伦贝尔草原新巴尔虎右旗1958-2016年的气温和降水数据资料,采用线性倾向估计法、累积距平分析法、M-K检验法和Morlet小波分析等方法,从不同时间序列上,对该地区近59年的气候变化趋势、极端气候以及突变现象进行分析。结果表明：年平均气温以0.354℃/10a的速率上升,上升趋势显著;四季平均气温均呈现增温趋势,其中春季增温趋势最大;1985-1986年发生了由低温到高温的突变;研究区年平均气温存在11 a的强显著周期。研究区年降水量整体以8.68 mm/10a的速率呈下降趋势,变化趋势不显著;降水集中在夏季（6-8月）,占全年降水量的72.9%,7月降水量最大,有效降水日数最多;1961-1962年和1981-1982年降水发生突变;极端降水指标中日最大降水量、连续5 d最大降水量、强降水量、极强降水量、强降水比率、连续无雨日数、零降水量日数均呈现递减趋势,仅降水强度呈递增趋势,变化趋势均不显著;Morlet小波分析表明研究区年降水量存在52 a的强显著周期。新巴尔虎右旗近59 a气候总体呈现干旱化趋势。     

1961—2010年讨赖河山区径流变化特征及其驱动因素

以1961—2010年讨赖河山区气温、降水和径流资料为基础,综合运用线性趋势、距平百分比、重标极差、Mann-Kendall突变检测、小波变换和多元线性回归等多种数理分析方法,研究了讨赖河山区径流的年内和年际变化规律,并探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：径流年内分配极不均匀且呈单峰型分布,汛期径流占年径流的比重为62.11%。径流经历了“丰-枯-丰-枯”4次波动,在1984年发生由多到少的显著性突变,但整体呈不显著减少趋势且具有持久性。径流在22年准周期上振荡最为明显,经历了“少-多-少-多-少-多-少”7次循环交替,2010—2015年径流可能再次偏多。近50年来山区气温呈“稳定波动-快速上升”变化,降水量呈显著增加趋势,但山区降水转化为径流的比例减少。气温升高和降水量增加引起的蒸散发增加,同时气候变化和人类活动共同作用下的地表覆盖类型的变化均对径流变化产生影响。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

古尔班通古特沙漠腹地与周边的降水特征分析

沙漠腹地的降水问题历来是研究中的难点。多数学者利用沙漠周边气象站资料或短期科学考察数据来研究新疆沙漠环境及气候变化,有些研究涉及到沙漠腹地短时降水过程及降水云系特征,但很少有人利用沙漠腹地长期的实测气象资料对其降水特征进行相关研究。根据1996-2005年古尔班通古特沙漠腹地人工气象站获取的长期连续气象资料,使用变差系数和相对差分析技术,分析沙漠腹地10 a降水量的年、季、月的分布及变化,并与同期沙漠周边地区的资料进行对比分析,结果表明:(1)古尔班通古特沙漠腹地10 a平均降水量为123.4 mm,比沙漠周边地区平均偏少32%。(2)沙漠腹地降水的年、月、季的分布与沙漠周边地区基本一致。10 a来沙漠腹地降水量总体呈增加趋势,但冬季为下降趋势,夏季呈增加趋势,其它两季变化不明显,说明夏季降水对年降水的增加贡献显著。(3)沙漠腹地年和季降水量、水汽压、相对湿度的变差系数均大于沙漠周边地区,说明沙漠腹地气象要素变率大,相对不稳定。(4)沙漠腹地10 a各月平均降水量均小于沙漠周边的同期值,其中3月降水偏少最多,降水相对差为52.3%。(5)观测资料表明10 a间沙漠腹地只出现过一次日降水量大于25 mm的降水。最长连续降水日数为8 d;最长连续无降水日数共计44 d。