近60年来中国主要流域极端降水演变特征

在全球增暖背景下,中国极端降水事件及洪涝、干旱等次生灾害近年来频发,严重影响生态系统、人民的生产生活和社会经济发展。本文基于气候变化检测和指数专家组（ETCCDI）定义的10个降水指数,利用中国台站日降水资料,系统分析了1961～2017年中国及九大流域片降水变化情况,并利用空间场显著性检验考察不同降水指数的显著变化是否与外强迫作用有关。结果表明,各降水指数的变化具有区域性特征。整体而言,全国范围内平均降水、降水强度、极端强降水和连续性强降水呈增强趋势的台站数多于呈减弱趋势的台站数,呈显著增强趋势的台站占比不可能仅由气候系统内部变率引起,还受到外强迫的影响。此外,中国大部分站点连续干旱日数（CDD）减少,观测中CDD呈显著减弱趋势的台站占比也与外强迫作用有关。九大流域片中,内陆河片能够观测到平均降水、降水强度、极端强降水和连续性强降水的增多以及连续干旱日数的减少,有洪涝灾害增多的风险,且上述变化可归因为外强迫的作用。长江流域片、东南诸河片和珠海流域片平均降水、极端强降水和连续性强降水均增强,其中强降水的变化与外强迫作用有关。西南诸河片极端强降水增强,但大部分站点CDD呈增加趋势,有干旱增加的风险。黄河流域片、海河流域片、淮河流域片及松辽河流域片的大部分站点及区域平均结果中,降水指数多无显著变化趋势。增暖背景下,不同流域片呈现出不同的降水变化特征,将面临不同的气候灾害风险。     

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。     

近40年华南前汛期极端降水时空演变特征

利用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,研究了近40年我国华南前汛期(4～6月)极端降水时空演变特征,主要结论是:(1)华南前汛期降水强度、强降水量和暴雨日数的空间分布与总降水量的空间分布基本一致;(2)极端降水指数随时间的变化对华南整个区域前汛期总降水量的变化有很好的指示意义,特别是强降水量、强降水频率和暴雨日数;90年代以来华南前汛期总降水量的显著增加与强降水量、强降水频率以及暴雨日数显著增加密切相关,且极端强降水量异常程度明显增强。     

江淮流域极端降水时空变化特征:站点观测和再分析的对比

利用淮河流域1979—2011年260个站点观测、ERA-Interim和NCEP/DOE再分析资料的日降水量数据,选用8个极端降水指数,从空间分布、发展趋势、时间变化等方面对比分析了我国江淮流域极端降水的变化规律,研究了再分析数据的适用性,结果表明:1)持续湿润指数(CWD)、强降水日数(R10mm,R20mm)以及百分位指数(R95p,R99p)具有一致的北少南多的分布特征,而持续干燥指数(CDD)为北多南少,且强度指数(Rx1day,Rx5day)和百分位指数在浙江沿海均有极大值存在。2)大部分地区的强降水日数呈减少趋势,仅在江淮周边地区有弱上升趋势。3)区域平均的降水强度指数具有上升的趋势变化,逐月变化具有先增长后减少的结构特征,5—6月的增长量最大,峰值出现在7月,在夏末、冬季有较明显的随年代增加的趋势,在秋季则随年代减少。4)再分析资料ERA-Interim和NCEP/DOE对不同指数的再现能力有所不同,ERA-Interim对强降水日数(R10mm)、CDD、百分位指数的空间分布以及CDD的变化趋势再现能力较好,与强度指数和百分位指数年际变化的相关性较高,但对CWD变化趋势分布特点的再现能力较弱;NCEP/DOE更善于再现较强降水日数(R20mm)的空间分布以及强度指数和百分位指数的线性变化趋势。5)两种再分析资料能合理地再现强降水日数(R10mm,R20mm)和CDD年际变化特征和强度指数的季节变化特征。     

深圳市汛期（4～9月）降水及极端降水事件的变化特征

以深圳市1953-2006年逐日降水资料为基础,采用数理统计、线性分析、突变分析、周期分析等方法,分析54年来深圳市汛期降水的变化特征以及极端降水事件的变化趋势。研究结果表明：深圳市降水主要集中出现在汛期（4-9月）,汛期多年平均降雨量为1653mm,约占年平均雨量86%左右,深圳市汛期降水存在两个明显的峰值,分别集中在6月上-中旬和7月中旬-9月上旬;深圳市汛期降水量呈略增加的趋势,并在1993年发生突变,雨日的变化与降水量正好相反,为减少趋势,在1982年发生突变,其气候倾向率为-1.3d/10a,雨日的平均降水量呈增加趋势,突变发生的时间与汛期降雨量的突变时间一致,也是出现在1993年;深圳市汛期降雨量变化存在多时间尺度结构,存在1-3年、6-8年、准18年的周期振荡;从极端降水变化来看,暴雨降水量和频率趋势变化较小,且变化趋势基本一致,而暴雨强度呈弱增加趋势,90年代以后增加明显。     

近50年黄河上游流域年均降水与极端降水变化分析

利用1970-2017年45个气象台站逐日降水资料分析了黄河上游流域降水空间分布规律以及年均降水和极端降水的变化趋势,将黄河上游流域按照地形地势、海拔、气候带分布等多种因素划分成源头区、产流区、出口区,并结合极端降水指数采用Mann-Kendall法、小波分析法分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,研究极端降水时空变化。结果表明,黄河上游流域年均降水从东南向西北扇形递减,源头区和产流区是年降水量的主要贡献区域;年均降水和极端降水均存在明显的周期振荡特征,其中源头区和产流区在22年左右,出口区在18年和8年左右;整个上游区域,极端降水和年均降水的变化趋势较为一致,但年降水量近年来呈现增长趋势,而极端降水事件的发生频率则有所降低。     

黄河兰州上游流域近4a汛期降水变化特征

利用2015—2018年5—9月黄河兰州上游地区327站小时降水资料,定义了降水过程次数等特征量,分析该地区7个流域汛期降水变化特征。结果表明:(1)黄河兰州上游流域汛期降水量与降水日数有很好的一致性,以2018年最多,2015年最少;空间分布上都是青海东南部的龙羊峡以上流域最多,甘肃中部的刘家峡—兰州流域最少。(2)同一流域由于地理位置和流域面积大小不同等原因,各支流降水日数差异较大,特别是龙羊峡以上流域和洮河流域表现最为明显。(3)流域内降水次数日变化特征有双峰单谷型、单峰单谷型和平缓型三种形态;降水总次数、小时平均降水量大于2 mm的次数、小时最大降水量大于20 mm的次数一天中都是在傍晚后增多,且强降水出现时间多发生在19:00左右。(4)近4 a中流域内最大降水过程出现在大夏河流域,持续时间最长的降水过程在湟水河流域,小时降水量最大出现在大夏河流域。     

揭阳市汛期极端降水事件的变化特征

利用揭阳市1991—2020年国家基本站汛期逐日降水量资料，运用线性倾向估计、相关系数检验、累计距平法、小波分析等方法研究揭阳市汛期极端降水事件的变化特征。结果表明：揭阳市前汛期(4—6月)出现极端降水事件较后汛期(7—9月)略偏多，但后汛期的极端降水强度明显更强。前汛期极端降水日数和降水量呈上升趋势，降水强度呈下降趋势；后汛期极端降水日数、降水量以及降水强度均呈下降趋势。前汛期极端降水强度存在准15年、6～7年、准8年的周期变化，其中准15年周期震荡最强，为第1主周期；后汛期存在准9和准17年两类尺度的周期变化，二者在整个时段表现稳定，具有全域性，其中准9年为第1主周期。     

江西省近50年极端降水事件变化初探

利用江西省17个国家级台站1960—2008年逐日降水资料,对日降水量超过绝对阈值（25mm,50mm）和相对阈值（95%,99%）降水量的变化情况进行了分析。结果表明,近50a来,江西省极端降水的频率在大部分地区呈增长趋势,强度在鄱阳湖冲击平原附近减小,而在之外的大部分地区呈增长趋势。     

深圳市汛期(4～9月)降水及极端降水事件的变化特征

以深圳市1953~2006年逐日降水资料为基础,采用数理统计、线性分析、突变分析、周期分析等方法,分析54年来深圳市汛期降水的变化特征以及极端降水事件的变化趋势。研究结果表明:深圳市降水主要集中出现在汛期(4~9月),汛期多年平均降雨量为1653mm,约占年平均雨量86%左右,深圳市汛期降水存在两个明显的峰值,分别集中在6月上~中旬和7月中旬~9月上旬;深圳市汛期降水量呈略增加的趋势,并在1993年发生突变,雨日的变化与降水量正好相反,为减少趋势,在1982年发生突变,其气候倾向率为-1.3d/10a,雨日的平均降水量呈增加趋势,突变发生的时间与汛期降雨量的突变时间一致,也是出现在1993年;深圳市汛期降雨量变化存在多时间尺度结构,存在1~3年、6~8年、准18年的周期振荡;从极端降水变化来看,暴雨降水量和频率趋势变化较小,且变化趋势基本一致,而暴雨强度呈弱增加趋势,90年代以后增加明显。     

近52年淮河流域的梅雨

气候资料表明梅雨期不仅出现于长江中下游区,也会出现于淮河流域中南部。为此应用淮河流域分布均匀的5站日雨量资料结合西太平洋副热带高压脊线的季节进程划分出近52年（1953—2004年）淮河流域梅雨期。该处梅雨期和长江中下游沿江区一样十分显著,其平均入梅及出梅期分别比长江中下游沿江区推迟5 d和7 d,其梅雨量年际丰枯是形成该地区汛期旱涝的主要因素。江淮流域梅雨在多数年趋势一致,但有1/4年份淮河梅雨与长江中下游沿江区距平符号相反。1979年附近淮河梅雨出现突变,即由此前的梅雨偏少、出梅偏早趋势突变为有较大振幅的2.2~2.3年短波振荡,梅雨量大及出梅迟年明显增多。在1979年前后也因此出现了两段梅雨异常期：1958—1966年淮河枯梅期和1979—1987年淮河丰梅期。进一步发现7月东亚中纬沿海槽的伸缩对淮河梅雨量、出梅的影响比鄂霍次克海高压及乌拉尔高压更显著。     

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     

近45年长江中下游地区汛期极端强降水事件分析

利用长江中下游地区1960—2004年78个台站汛期（4—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端强降水阈值,然后统计出了不同台站近45年逐年汛期极端强降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：长江中下游汛期极端强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多少。一致性异常分布特征是长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的最主要空间模态;长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域。通过最大熵谱估计分析表明,Ⅰ区显著周期为2～4年;Ⅱ区和Ⅳ区的主要显著周期是基本一致的,显著周期为2～3年和6.3年;Ⅲ区显著周期为14.7年的年代际变化;Ⅴ区显著周期为22年的年代际变化和4～5年的年际变化。各分区代表站中岳阳（Ⅰ区）表现为很显著的增长趋势,10年增长率为1.0次;南岳（Ⅱ区）和南京（Ⅳ区）增长趋势相对较弱;衢州（Ⅴ区）增长趋势相对最弱;而洪家（Ⅲ区）近45年来汛期极端强降水事件发生频次则表现为很弱的减少趋势。     

上海浦东地区"梅雨期"降水及其多尺度时频特征

提出了浦东地区"梅雨期"降水的概念.在此基础上,利用小波变换分析了浦东地区"梅雨期"降水的多尺度时频特征及其突变现象.结果表明:浦东地区6月1日-7月10日期间的降水序列能更加客观地反映该地区春末夏初这一特殊的"梅雨期"降水量的实际状况;浦东地区"梅雨期"降水存在准2a和10～20a的主要振荡周期;利用小波逆变换重构的不同振荡周期的时间序列能更好地反映原序列的主要周期振荡特征及其趋势信息.     

长江流域1960-2004年极端强降水时空变化趋势

Recent trends of the rainfall, intensity and frequency of extreme precipitation (EP) over the Yangtze River Basin are analyzed in this paper. Since the mid-1980s the rainfall of EP in the basin has significantly increased, and the most significant increment occurred in the southeast mid-lower reaches, and southwest parts of the basin. Summer witnessed the most remarkable increase in EP amount. Both the intensity and frequency of EP events have contributed to the rising of EP amount, but increase in frequency contributed more to the increasing trend of EP than that in intensity. The average intervals between adjacent two EP events have been shortened. It is also interesting to note that the monthly distribution of EP events in the upper basin has changed, and the maximum frequency is more likely to occur in June rather than in July. The synchronization of the maximum frequency month between the upper and mid-lower reaches might have also increased the risk of heavy floods in the mid-lower reaches of the Yangtze River.     

2003年淮河流域梅汛期首场大暴雨成因分析

利用T2 1 3模式的物理量场和北京大学的客观分析诊断系统对 2 0 0 3年淮河流域梅汛期首场大暴雨的成因进行了天气动力学诊断分析。结果表明 :向南运动的高层偏北风急流下沉支与低空急流上升支组成低涡切变系统是主要影响天气系统 ;水汽主要来源于孟加拉湾和南海 ,但东部海区水汽输送也不可忽视。强暴雨出现在中低层辐合、高层辐散的正涡度中心下方和负涡度中心西侧 ,并与湿位涡高值中心相吻合 ,对暴雨预报有指示意义 ;低层辐合区、水汽供应和低层平流锋生的触发作用是强降水维持的主要原因     

山东省汛期小时极端强降水分布和变化特征

利用山东省1961—2012年74个气象站逐时降水数据,分析研究了山东省汛期(5—9月)小时极端强降水的时空变化和日变化特征。结果表明:(1)山东省小时极端强降水量和频次呈大致的带状分布,由东南沿海向西北内陆递减。山东中西部极端小时强降水强度较大,鲁西、鲁西北、鲁西南及半岛西部一带极端强降水量占比较高。(2)山东历年各站平均小时极端降水量、频次、强度均呈不显著的增多增强趋势。鲁南、鲁西北和半岛东部、北部等地降水量增多趋势明显,鲁南、鲁东南、鲁西、半岛中东部降水强度增强趋势明显。(3)下午(15时)至傍晚(20时)是山东省小时极端强降水主要发生时段。降水量和降水频次在11—18时呈减少趋势,其他时段多为增加趋势。降水强度的变化在上午基本为减弱趋势,其他时次多为不同程度的增强趋势。(4)7月小时极端降水量和降水频次最大,一日中有两个高值中心。(5)山东夜间两个时段21时至次日02时、03—08时段平均和大部分区域极端强降水有增多趋势。     

中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

江淮流域夏半年日照时数气候特征及趋势分析

基于江淮流域逐月日照时数观测资料,利用旋转正交函数(REOF)、线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验以及Morlet小波分析等方法,对江淮流域夏半年(5—10月)日照时数进行了统计分析,结果表明:江淮流域夏半年日照时数普遍在1000～1200 h之间,呈现由南向北递增的空间分布特点,但受地形等因素影响又存在区域性差异。同时发现其标准差与平均日照时数呈现并不一致的分布规律。进一步将江淮流域日照时数分为4个区,分别为北部区Ⅰ、东北区Ⅱ、西南区Ⅲ和东南区Ⅳ,每个区都表现出显著的下降趋势,但在线性趋势、突变时段以及周期特征上,各个区域又存在显著的差异。     

近50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝特征对比分析

利用全国160站逐月降水资料,统计分析了1951～2000年50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝事件的分布特征,结果表明:近50年无论是华南前汛期降水、江淮梅雨还是华北雨季,旱(涝)事件频率相当,华南和江淮洪涝强度大于干旱强度,华北干旱与洪涝强度相当,华南前汛期降水和华北雨季总体呈趋旱的趋势,而江淮梅雨呈趋涝的趋势;华南前汛期降水年际变化最为显著,江淮梅雨次之,华北雨季最弱,年代际变化的情况正好相反;从同期500 hPa高度场来看,华南前汛期降水多少与其北侧有无低值系统向南发展关系密切,江淮梅雨和华北雨季均与副高相关显著,不同在于前者还和鄂霍茨克阻塞高压呈显著正相关,而后者受其西北侧中高纬地区的环流影响较大;从前期海温来看,华北雨季与大西洋西部和北太平洋海温关系比华南前汛期降水和江淮梅雨更为密切,江淮梅雨与中国近海海温相关关系最为显著,而华南前汛期降水与孟加拉湾附近海温相关最明显.