北京降水特征及北京市观象台降水资料代表性

将北京分为城区、郊区、南部山区及北部山区4个区域,利用14个观测站1978—2010年共33年的月降水量资料,分析了不同区域降水年变化和夏季降水特征及其差异。结果表明:各区域年平均降水量存在较大差异,郊区降水量最多 (620 mm),城区与南部山区降水量较少,而北部山区降水量最少 (476 mm);城区与南部山区的年降水量较接近,二者与郊区和北部山区都有显著差异。4个区域的降水量都表现出减少趋势,郊区最明显 (47 mm/10 a),北部山区的减少趋势最小 (0.7 mm/10 a)。对4个区域夏季 (6—9月) 降水量分析发现,城区与南部山区具有较好的一致性,二者与郊区和北部山区具有显著差异。均方根偏差和相关系数的计算结果表明:北京市观象台与城区和南部山区的降水年变化和夏季降水特征差异均不显著,而与郊区和北部山区有显著差异,说明北京市观象台降水资料对城区和南部山区具有最优代表性,而对北部山区和郊区的代表性较差。     

CAWS600-S型自动站与人工站降水资料的对比分析

随着我国大气探测现代化水平的不断提高，山东省先后有近40个气象台站安装了自动气象站并投入业务运行，其他台站的自动气象站也正在建设中，并将最终取代人工地面观测站成为正式气象记录。因此对自动站与人工站资料的对比分析，并通过分析了解     

北京地区自动站降水特征的聚类分析

利用2007—2010年北京123个自动气象站逐时降水观测资料,采用聚类分析方法,对北京的主城区、西部和北部区、东北区、东南区共分为4个区域的逐时降水时空分布特征进行了分析。结果表明:通过与实际地形和下垫面类型比较,自动站分类较为合理,避免了在区域划分方面的主观因素影响。主城区降水集中时段最为突出,集中出现在7月逐日20—00时,且降水强度最强,降水量较大,降水小时数不多。西部和北部区降水集中出现在6月逐日18—20时、7月逐日23时至次日03时,降水小时数最多,降水强度不大,降水量不大。东北区降水主要集中出现在7月逐日00—08时和17—23时,降水小时数较多,降水强度不大,降水量最大;东南区降水主要集中出现在7月的逐日02—04时,降水小时数少,降水强度较大,降水量较大。     

双套自动站地面温度观测数据差异分析

通过对陕西省7个国家气象站2014年新、旧双套自动站逐小时地面温度对比差值进行分析,发现利用现有观测方法和观测设备,地面温度观测值误差较大,数据一致率仅有93.67%,而超差率高达35.70%,且白天误差更为明显。通过对可能影响地面温度观测值的因素进行深入分析,并结合试验结果,得出太阳辐射强度对地面温度观测差值的影响不大,而观测场土质、观测方法、传感器维护以及设备型号与其有密切关系。建议采用采样面积更大的观测设备或观测方法替代现有单支铂电阻直埋观测法。     

基于区域自动站数据的兰州地区降水精细化特征

基于2012—2019年兰州地区146个区域自动气象站小时降水数据,从不同时间尺度分析兰州地区近8 a降水精细化特征。结论如下:(1)2012—2019年,兰州地区年均降水量总体呈"北少南多、外多内少"的空间分布特征;年降水量具有明显的年际变化,2018年降水异常偏多46%,而2015、2017年降水异常偏少,尤其2015年偏少30%。(2)兰州地区降水主要集中在7—8月,受环流形势影响,7—8月南部降水明显多于北部,其余月份南北降水差异不明显。(3)兰州地区降水量和降水范围分别表现为"朝少夕多"、"夜大日小"的日变化特征;受海拔高度影响,城区降水量总体比山区小,且因热岛效应,城区降水主要集中在午后至傍晚前后,多为对流性降水,而山区降水日分布较为均匀,整体日波动较小。(4)安宁区短时强降水发生频次最高,但短时强降水频发的站点出现在皋兰县六合站和永登县徐家磨村站,永登县是兰州地区短时强降水预报需重点关注的地区。     

基于区域自动站数据的兰州地区降水精细化特征

基于2012—2019年兰州地区146个区域自动气象站小时降水数据,从不同时间尺度分析兰州地区近8 a降水精细化特征。结论如下:(1)2012—2019年,兰州地区年均降水量总体呈"北少南多、外多内少"的空间分布特征;年降水量具有明显的年际变化,2018年降水异常偏多46%,而2015、2017年降水异常偏少,尤其2015年偏少30%。(2)兰州地区降水主要集中在7—8月,受环流形势影响,7—8月南部降水明显多于北部,其余月份南北降水差异不明显。(3)兰州地区降水量和降水范围分别表现为"朝少夕多"、"夜大日小"的日变化特征;受海拔高度影响,城区降水量总体比山区小,且因热岛效应,城区降水主要集中在午后至傍晚前后,多为对流性降水,而山区降水日分布较为均匀,整体日波动较小。(4)安宁区短时强降水发生频次最高,但短时强降水频发的站点出现在皋兰县六合站和永登县徐家磨村站,永登县是兰州地区短时强降水预报需重点关注的地区。     

湖北省夏季降水日变化特征

利用2001—2014年湖北省77个气象观测站的整点逐时降水数据,通过划分不同区域和三种量级降水的方法,分析了夏季(6—8月)降水日变化特征。结果表明:1)湖北省夏季降水日变化特征非常明显,降水量曲线呈双峰结构,峰值出现在08时和17时(北京时间,下同),降水频次与降水强度均呈现"一主一次"的双峰结构,这主要与青藏高原东移来的天气系统自西向东的滞后性以及局地热力强迫有关,发生在傍晚(15—18时)的降水强度有明显的年际增强趋势。2)湖北省降水日变化特征区域差异显著,鄂西北与鄂西南降水峰值主要出现在傍晚和夜间,谷值出现在正午,鄂东三个区域的降水峰值出现在上午和傍晚,谷值出现在午夜。3)近14 a强度为0~20 mm/h的降水呈现减少趋势,主要发生在鄂西地区。其日变化曲线为"一主一次"的双峰结构,主(次)峰值出现在07(17)时。与之相反,短时强降水(≥20 mm/h)的发生概率东部大于西部,平原大于山区,有增加趋势的站点占总站点数的53.24%,峰(谷)值出现在17(12)时。短时特大强降水(≥50 mm/h)峰值出现在15—20时,03—14时出现概率较低。     

基于聚类分析的兰州地区自动站降水特征分析

利用兰州地区2013—2018年4—10月139个自动气象站逐时累积降水量和降水小时数资料,通过K均值聚类分析方法进行二维聚类分区,分析不同区域降水精细化时空分布特征。结果表明:(1)K均值聚类方法将兰州地区降水划分为3个区域,年平均降水量分别为246、317和427 mm,降水小时数分别为306、404和454 h。分区结果同地理位置、地形高度相适应,与主观分区结果较一致但更加科学精细;(2)3个区域降水分布特征相似,但也存在较明显的地域性差异,降水量集中在7—8月,分别占46%、45%、44%,降水小时数集中在6—9月,分别占55%、53%和53%;(3)从日变化特征看,降水量、降水小时数、降水强度的高值分别集中在7—8月的午后至前半夜、7月的16—17时、8月的00—04时和16—23时。     

西藏地区气象自动站夏季逐时降水资料特征分析

本文选用2008、2009年西藏地区具有代表性的5个自动站夏季逐时降水资料分析了两年间逐小时降水出现的频数和降水比率。结果表明:(1)各站的夏季逐时降水频率特征不尽相同但也有规律可循,既处在河谷地区的站点多夜雨,在相对平缓地区的站点逐时降水频率较为分散;(2)各站的夏季逐时降水比率呈短时集中现象,表现出高原地区多短时强对流天气的特征;(3)在有降水发生时次地面温度跟逐时降水频次和降水比率呈良好的负相关,相关系数分别为-0.58、-0.44;相对湿度跟逐时降水频次和降水比率呈良好的正相关,相关系数分别为0.56、0.46。     

基于雷达观测的华南夏季降水类型日变化的时空分布特征

新一代多普勒天气雷达(CINRAD)具有高时空分辨率的特点,可以精细观测降水强度变化过程以及降水区域的实时移动,能有效监测灾害性天气事件。利用华南地区的多普勒天气雷达组网拼图资料,系统研究分析2017—2020年间夏季降水类型时空分布特征。研究表明:华南夏季出现的降水多为层云降水,大部分地区出现频次占比超过85%,而对流降水出现频次仅占14%左右。广东的雷达反射率峰值和对流降水频次均高于广西和海南。华南的雷达反射率峰值和降水频次显示出强烈的日变化特征,并存在显著的区域性差异。雷达反射率峰值与对流降水空间分布大致相似,沿海地区降水频次高于内陆地区;而层云降水在内陆地区的发生频次高于沿海地区。华南层云降水频次多集中在夜间,并在上午达到峰值;反射率峰值和对流降水多集中在日间,高值区随着时间变化从西部沿海不断向内陆和东部沿海移动扩张,并在午后和夜间之间达到峰值。对流降水日变化在沿海和内陆地区呈现不同的双峰模式,西部沿海上午出现主峰值,次峰值出现在午后晚些时候;而内陆的粤中地区上午峰值明显低于午后峰值。     

北京地区精细化的降水变化特征

应用2007~2010年北京地区123个数据质量较好的自动气象站逐时降水数据,分析了该地区夏季不同级别降水的空间特征和4~10月降水的时间变化特征。结果表明,北京地区2007~2010年自动站年平均夏季降水量分布与1978~2010年常规站多年平均夏季降水量分布较一致,夏季总降水小时数明显高值中心在北部山区和城区以西山区,小时雨强以东北部、城区为高值中心,自东向西趋势递减,7月城区小时雨强最强。     

1981～2010年北京地区极端降水变化特征

采用北京地区20个常规气象站1981~2010年逐日降水数据,对北京地区极端降水的空间分布特征进行了分析。得到以下主要结论:1981~2010年,北京地区极端降水百分位数(第90、95和99个百分位数)阈值表现出较一致的空间分布特征,以第95个百分位数阈值计算的极端降水日数与降水阈值和降水量的分布有较大差异,极端降水量对总降水量的贡献可达30%~37%,极端降水强度分布与极端降水阈值分布相似。近30年,北京地区多数站点的极端降水量、降水日数和降水强度呈下降趋势,极端降水量以上甸子、怀柔、平谷和观象台下降较为明显,可达到40 mm(10 a)–1以上,极端降水强度以顺义、海淀、观象台、大兴和上甸子等站下降较为显著,每10 a降水强度减小趋势可达4 mm d–1,极端降水日数变化分布与极端降水量变化分布类似,极端降水强度变化与降水量和降水日数变化的分布有明显不同。     

1961—2010年北京地区降水变化特征

采用15个常规气象站1961-2010年逐日降水数据资料,分析了北京地区降水量、降水日数和降水强度的变化趋势,包括年和各季节的总降水量和降水日数,不同降水级别降水量、降水日数和降水强度变化趋势的时空特征。结果表明：在近50年内,北京地区平均年降水量和年降水日数、年降水强度均呈下降趋势;各季节中,夏季的降水量呈明显下降趋势,春季降水日数略有增加,夏季略有减少;降水强度在春季增大和夏季减小趋势明显;小雨雨量变化不明显,中雨雨量呈增加趋势,大雨和暴雨雨量呈明显降低趋势;小雨降雨日数略呈减小趋势,中雨降水日数呈显著增加趋势,大雨和暴雨降水日数呈较明显降低趋势;小雨降水强度略呈上升趋势,而大雨和暴雨的降水强度呈明显的降低趋势。     

北京地区热岛效应及日较差特征

通过对2007～2010年北京地区经质量控制后的123个自动气象站气温数据采用K均值聚类方法分类, 得到城区、郊区、西部和北部山区、西南和东北部山区4个温度分区, 分析了4个分区气温的年变化、日变化和日较差变化特征, 并对北京地区热岛效应的时间变化特征进行了细致分析。结果表明:聚类分析方法可对北京地区温度很好地进行分区, 分区结果与站点的地形和下垫面情况较为吻合;不同分区温度日较差在西部和北部山区最大, 在西南部和东北部山区次之, 郊区再次之, 在城区的日较差最小;在一年中, 各温度分区以2月、5月与10月日较差较大, 其中以5月的日较差为最大;北京地区热岛效应在冬季和夜间较强, 而3～8月热岛较弱, 在夏季的白天比其它季节白天强。     

北京地区夏季极端降水变化特征及城市化的影响

应用北京地区20站1971—2010年降水记录及城市发展数据,采用百分位方法定义极端降水事件的阈值,分析了北京地区夏季极端降水事件的时空变化特征及城市化的影响。结果表明：(1)北京夏季极端降水阈值及频数存在较强局地性特征,基本沿地形高度分布,极端降水频数多发区与高阈值区不完全对应;(2)近40年极端降水频率及强度均呈现下降趋势,年际及年代际差异显著;(3)城市化发展不同阶段极端降水强度及频数均有不同的分布形态,城市化对城市不同区域极端降水影响不一样,城市化导致城市下风向近郊区极端降水强度、次数均表现为增多趋势;(4)城市对极端降水的影响还与天气过程强度有关,强天气背景下城市对极端降水频数的影响程度高于对降水强度的影响。     

城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响研究

本文利用京津冀地区24个气象站的日降水资料和耦合有单层城市冠层模式(SLUCM)的中尺度数值模式WRF的模拟结果,研究了城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响。结果表明,在京津冀城市面积迅速增长的近三十年(1981~2010),该地区大部分站点的降水量都呈现减少的趋势,减少最明显的站点主要集中在京津唐城市区域,其中≥50 mm的降水量减少趋势占总降水量减少趋势的50%以上。城市扩张可能是造成京津冀降水时空格局改变的因素之一。通过对比分析控制试验与敏感性试验的模拟结果,发现城市化引起的地表特征的改变使北京、天津、唐山主要城市地区的降水量和降水频次都有明显减少,而城市群下风向的降水量和降水强度则明显增加和增强,其中50 mm以上等级的降水量变化最为显著,贡献率在60%以上。城市地表特征使北京、天津和唐山地区50 mm以上等级降水量的百分比下降了6%~20%,下风向地区增加了8%。城市地表特征也影响了主要城市和城市群下风向地区降水量的日变化结构,使北京和唐山几乎所有时段的降水量都有所减少,而城市群下风向降水量的增加主要发生在白天。研究发现城市地表特征对深对流的抑制(加强)可能是造成京津冀地区降水减少(增多)的重要原因,而由于城市地表蒸发量的改变引起的潜热通量和对流有效位能的改变则可能是引起深对流变化的重要因素。     

1951~2008年北京极端天气事件分析

应用1951~2008北京国家气候观象台的气温、降水、雷暴、雾、沙尘、大风、霜冻、相对湿度等逐日观测资料以及逐时降水资料, 分析了北京极端天气事件的变化趋势。结果表明：（1）年平均气温、极端最低气温分别以0.39 ℃·(10 a) -1、1.0 ℃·(10 a) -1的趋势升高;轻雾天气增加趋势比较明显[12.4 d·(10 a)-1];日最大降水量以-10.8 mm·(10 a)-1的速率呈渐弱趋势;降水日数、相对湿度、大风和雷暴天气均有不同程〖JP2〗度的减少,变化趋势分别为-1.90 d·(10 a)-1、-1.17% (10 a)-1、-2.64 d·(10 a)-1和-1.24 d·(10 a)-1;沙尘天气减少较明显[-9.39 d·(10 a)-1];极端最高气温、小时雨强最大值、暴雨天气日数、霜冻、大雾、高温天气日数波动幅度较大,总体变化趋势不明显。（2）暴雨、高温、极端最高温度和沙尘事件不存在明显的周期性变化;大风、大雾事件周期性特征在不同时段表现不同。雷暴、霜冻、极端最低温度、日最大降水量事件分别有6年、7年、16年、12年左右的周期性变化。轻雾除存在12年左右的主周期外,不同时段具有不同尺度次周期。（3）城市的扩展对记录到的变暖趋势有重要的贡献。各种极端天气事件与特定的天气系统相联系,受城市发展影响可能较小。     

近47年（1961—2007年）内蒙古地区降水和气温的时空变化特征

文章在对内蒙古118个测站47年（1961—2007年）气温和降水的观测记录做了基本统计分析,总结归纳了在全球气候变化背景下内蒙古地区气温和降水的时空变化特征,结果表明：内蒙古地区降水的空间变化以20世纪60年代全区大范围普遍偏少,70年代东部偏少、西部略多,80年代东部偏多、中西部偏少和90年代全区普遍偏多为特征,特别在21世纪的前7年间,全区降水大范围偏少,尤以东部地区为重,东北部地区比常年降水偏少86．3mm。在20世纪60—90年代间,全区降水总量的时间变化趋势不明显,60—70年代略偏少,80—90年代略偏多,最大变化幅度为10．7mm,但值得关注的是,在21世纪的前7年间,全区总降水量比常年偏少35．5mm。过去几十年间,全区的平均气温在波动中不断上升,21世纪的前7年间的气温比气候均值（1971—2000年）上升了0．92℃,比20世纪60年代的平均气温增加了1．65℃。空间变化以中部增温最多、城市及经济较发达地区增温速度较快为特征。这种增温一方面受气候自然变率的影响,另一方面也受到探测环境变化的影响。