台风温比亚(1818)降水及环境场极端性分析

利用多种观测及分析资料对台风温比亚（1818）暴雨过程的降水演变、极端降水特点及环境场物理量特征等进行分析。此次台风暴雨日降水量极端性显著,降水主要分为登陆前后、深入内陆并转向以及冷空气作用和变性3个阶段,其中第2阶段为最强降水时段。受其影响,河南、山东等地多个站点的日降水量突破历史极值。温比亚（1818）最大小时降水量达127.7 mm,其中74个站点小时降水量超过80 mm,短时强降水维持时间长达14 h,高降水效率及长持续时间造成极端降水。对流层中、低层存在标准化异常小于-4倍标准差的异常低压环流,造成极端低层辐合,叠加高空急流和高压边缘的极端高空辐散,动力条件极端性显著,200 hPa辐散和850 hPa辐合均接近或远超1988—2017年日降水量排名前30（HT30）降水日的最大值。受台风东侧水汽输送影响,降水区假相当位温、整层大气可降水量和水汽通量散度无论与气候态相比,还是与HT30降水日相比,均具有显著极端性,且极端水汽维持时间长达30 h。     

四川省近10年极端小时降水时空分布特征

利用2012～2020年四川省156个国家气象观测站小时降水资料,以四川盆地、川西高原和攀西地区为考察重点,统计分析了全省极端小时降水的时空分布特征。结果表明：（1）四川省各站极端小时降水阈值、发生频次、平均强度及贡献率差异明显,高值区主要集中在盆地和攀西南部;盆地多站极端小时降水阈值在50 mm/h以上,小时降水极大值超过80 mm/h。（2）四川省极端小时降水事件主要集中在7月和8月,其中50 mm以上的小时强降水事件占比超过1/3;盆地、川西高原和攀西地区极端小时降水发生频次分别在7月、6月和8月达到最高,而小时强降水事件分别在8月、7月和6月出现最多。（3）四川省极端小时降水频次日变化峰值出现在02时,具有单峰和夜发特征,其中盆地、川西高原和攀西地区主峰值分别出现在05时、21时和02时;四川省50 mm以上小时强降水事件夜发占比达63.5%,各区域出现高峰时段差异大。     

从小时尺度考察中国中东部极端降水的持续性和季节特征

相对于日降水量,小时尺度降水资料可以更准确地反映降水强度并描述降水过程,因而更适用于极端降水阈值确定及其特性研究.利用广义极值分布估计中国321个站最大小时降水量的分布函数,确定了5a重现期的小时降水强度阈值.阈值的空间分布呈现出明显的地域差异,西北地区阈值偏低,华北地区、长江中下游地区、华南沿海地区和四川盆地西部地区为高阈值中心.取各站5a一遇极端降水事件对其持续性特征和季节特征进行分析,发现在沿海地区、长江流域和青藏高原东坡极端降水事件的平均持续时间较长(超过12h);中国北部地区持续时间较短.在具有较大海拔落差的复杂地形区,极端降水事件较平原地区更快地发展到峰值.华南地区4月就可有极端降水事件出现,而中国北方地区要到6月底才出现极端降水;全中国大部分地区的年最晚极端降水在8-9月,但沿海地区、大陆南端和西南地区南部的少数站点在10月以后仍有极端降水发生.     

陇东半干旱区一次特大暴雨事件的降水极端性分析

2022年7月15日地处半干旱区的甘肃陇东出现一次特大暴雨过程,多站日雨量和小时雨量均突破历史极值。利用2022年7月14日20:00至15日20:00（北京时）逐分钟、逐小时降水观测数据,甘肃省庆阳市192个区域气象站建站以来日降水量、小时降水量资料,以及地面-卫星-雷达三源融合降水分析产品（CMA Multi-source Merged Precipitation Analysis System,CMPAS）10 min和1 h降水量数据,分析此次特大暴雨过程的降水特征及极端性。结果表明：这次特大暴雨过程具有累积降水量大、暴雨及以上量级降水落区集中、对流性降水强、降水中心稳定少动、短时强降水持续时间长等特征,其中累积降水量、降水强度和短时强降水持续时间的极端性明显。特大暴雨中心位于庆城县中北部的翟家河站,最大累积雨量达373.2 mm,是该站建站以来观测最大值,接近甘肃省所有国家站日降水量极值的2倍;最大小时雨量达84.9 mm,位居庆阳市所有测站建站以来小时雨量第3位;短时强降水最长持续时间达6 h,是庆阳市所有测站建站以来最大值。分钟级降水量演变表明,强降水中心的降水强度具有脉...     

青藏高原中东部极端降水的时空变化特征

伴随全球气候变暖,极端降水事件明显增多,造成的灾害损失日益增加。青藏高原作为全球气候变化敏感区域,开展该区域极端降水事件时空变化特征研究有助于提升高原气候预测和防灾减灾能力。利用1961—2017年青藏高原中东部68个气象站逐日降水观测数据,通过百分位阈值法和线性倾向估计法,结合极端降水指数,分析该区域极端降水时空分布及变化趋势,探讨不同等级降水对总降水量的贡献。结果表明：青藏高原中东部地区各极端降水指数总体均由东南向西北递减,东南部是总降水和极端降水高值区,但该区域对整体降水量增加的影响较小。近57 a来,各极端降水指数整体均呈增加趋势,总降水量及其强度、强降水量、1日最大降水量和连续5 d最大降水量增加趋势显著,强降水量气候倾向率大于特强降水量,且强降水量占比明显增大,而特强降水量占比略有减小,表明强降水量增加对总降水量的贡献更大。强降水量和强降水、中雨日数与总降水量及其强度的变化趋势空间分布基本一致,区域东北部为显著增加区,中雨、强降水日数及雨量的增加导致高原中东部总降水量和极端降水量增加。     

中国年和季各等级日降水量的变化趋势分析

通过对中国554个测站1961—2003年的日降水量数据进行线性回归,对我国全年和各个季节的总降水量和各级降水的线性趋势进行分析,并对两种不同的极端降水定义方法所得的变化趋势进行了比较。结果显示,全年总降水量在西北、长江中下游和华南地区具有明显的增加趋势,而在华北和四川盆地地区具有明显的减少趋势。分析各类降水的季节变化趋势可以发现,西北地区各个季节的日降水都是增加的,长江中下游地区的各类降水的增加趋势主要集中在夏季和冬季,而华北地区的各类降水在各个季节基本都呈减少趋势。极端降水趋势方面,西北、长江中下游、西南部分地区和华南沿海地区具有明显的增加趋势,而华北、四川盆地和东北部分地区则有明显的减少趋势。     

中国年极端降水事件的时空分布特征

基于中国1955～2004年314个台站逐日降水资料,根据百分位值方法定义了不同台站的极端降水阈值,进而对中国年极端降水事件的时空特征进行了探讨分析.结果表明:江淮北部、湖南、四川西南部及西藏和新疆西部地区与中国其他区域呈反向变化特征,是中国年极端降水事件的主要空间异常模态;中国年极端降水事件的时间变化存在明显的区域性差异,东北、西北东部、华北表现为减少趋势,其中东北和华北发生了突变,而西北西部、长江中下游、华南及青藏高原表现为增加趋势,其中西北西部、长江中下游发生了突变;中国各分区年极端降水事件的周期振荡不完全一致;中国年极端降水事件与年降水量之间存在较好的相关性,从季节来看,夏季极端降水事件与年降水量的相关性最好.     

中国极端降水事件的区域性和持续性研究

利用内蒙古地区117站1991-2013年夏季（6-8月）逐时降水量资料,采用Gumbel极值方法确定内蒙古逐时极端降水阈值,研究内蒙古夏季逐时极端降水持续性和演变特征。结果表明：（1）内蒙古地区逐时极端降水阈值自西（5~10 mm）向东（40~55 mm）递增,但极端降水过程相对强度自西向东逐渐递减。内蒙古西部偏南地区、阴山山脉以南和大兴安岭东部极端降水过程持续时间较长,在7 h以上,其余地区极端降水过程持续时间较短,在6 h以内。（2）持续时间在1~3 h的极端降水过程发生次数最高,极端降水过程持续时间越短,降水量峰值出现前降水强度越大。极端降水持续时间4~6 h降水量偏离程度最大,1~3 h和7~12 h次之。（3）近23 a极端降水过程集中出现在7月下旬,峰值出现时刻由17：00滞后到20：00。1991-2010年极端降水过程偏少,可能是因为4~6 h和7~12 h极端降水过程次数偏少;进入2011-2013年,极端降水过程增加明显,主要与持续时间1~3 h、4~6 h和7~12 h极端降水过程同时增多有关。

     

1960～2008年江西省极端降水变化趋势

利用江西省17个国家级台站1960～2008年逐日降水量资料,对日降水量超过绝对阈值(25mm和50mm)和百分位数阈值(95%和99%)的极端降水变化情况进行了分析。结果表明,江西省近50年极端降水频率和强度均呈波动上升趋势,大雨和强降水频率的增加最为迅速,暴雨和极端强降水事件强度增加最大;夏季各种极端降水事件频率均有明显升高;冬季大雨和强降水事件频率也有显著增加;春季和秋季极端降水强度有明显增加,特别是暴雨和极端强降水事件强度增加迅速;夏季暴雨和极端强降水强度有所降低或略有增加;江西省极端降水的频率和强度变化趋势较为一致,特别是1990年代;极端降水的增加以发生频数的增加为主,降水强度的增加并不显著;近50年江西省大部分地区的极端降水事件频率和强度均有增加,但高值区的分布有较大的差异。极端强降水事件强度在鄱阳湖平原附近减小,而在周边的大部分地区呈增长趋势。进一步的分析发现,极端降水强度的变化与地形有显著的正相关关系。     

中国大陆地区小时极端降水阈值的计算与分析

文章概述了近10 a来关于中国极端小时降水的研究成果,为及时了解和掌握该领域研究进展、开展相关科学研究和进行强降水预报服务提供有价值的科学依据和参考。现有的研究表明：（1）极端小时降水的阈值通常采用百分位和拟合经验函数得到,阈值强度分布在中国的区域差异大,最强阈值位于华南沿海、海南岛、台湾岛和华北平原,次大值位于四川盆地和长江中下游地区。（2）根据中国极端小时降水发生的天气背景特征,主要分为四大类型：热带气旋型、锋面型、低涡或切变线型、弱天气尺度强迫型。每种类型极端小时降水的空间分布、季节变化和日变化特征各不相同。（3）定义“极端小时降水事件”为：站点连续观测到降水大于等于0.1 mm·h^-1的一段时间,其中最多只有1 h的降水间断,且至少发生一次极端小时降水。中国极端小时降水事件维持时间在东南沿海、长江中下游一带较长（超过12 h）,而在中国北方则普遍较短（不到6 h）。极端小时降水事件具有不对称性,即从降水开始到出现雨量峰值较为迅速,而从出现峰值至降水结束则变化较为缓慢,该特征在西部地形复杂地区更为明显。（4）过去50多年,中国极端小时降水的变化趋势呈现正负相间的空间分布特征。观测分析表明,上海和珠三角城市地区极端小时降水在城市化迅速发展的近30 a间具有区别于周围地区的显著增长趋势,而观测和模拟均表明北京城市强热岛效应有利于增强小时降水。

     

Temporal and Spatial Characteristics of Extreme Hourly Precipitation over Eastern China in the Warm Season

Based on hourly precipitation data in eastern China in the warm season during 1961-2000,spatial distributions of frequency for 20 mm h 1 and 50 mm h 1 precipitation were analyzed,and the criteria of short-duration rainfall events and severe rainfall events are discussed.Furthermore,the percentile method was used to define local hourly extreme precipitation;based on this,diurnal variations and trends in extreme precipitation were further studied.The results of this study show that,over Yunnan,South China,North China,and Northeast China,the most frequent extreme precipitation events occur most frequently in late afternoon and/or early evening.In the Guizhou Plateau and the Sichuan Basin,the maximum frequency of extreme precipitation events occurs in the late night and/or early morning.And in the western Sichuan Plateau,the maximum frequency occurs in the middle of the night.The frequency of extreme precipitation (based on hourly rainfall measurements) has increased in most parts of eastern China,especially in Northeast China and the middle and lower reaches of the Yangtze River,but precipitation has decreased significantly in North China in the past 50 years.In addition,stations in the Guizhou Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River exhibit significant increasing trends in hourly precipitation extremes during the nighttime more than during the daytime.     

长江流域极端降水时空分布和趋势

1986年以来，长江流域的极端强降水出现了显著增加的趋势，突出表现在中下游地区。长江中下游地区极端降水量的增加，既是极端降水强度增强，也是极端降水事件显著增加的结果。长江流域极端降水变化主要发生在东南部和西南部。趋势分析表明，自20世纪80年代中期以来，长江流域上游极端降水事件峰值提前到6月份出现，与长江中下游极端降水峰值出现的时间几乎同步，这必将加大遭遇性洪水发生的机率。20世纪90年代以来长江洪水的频繁发生，与长江流域极端降水时空分布的变化密切相关。     

长江流域极端降水时空分布和趋势

1986年以来，长江流域的极端强降水出现了显著增加的趋势，突出表现在中下游地区。长江中下游地区极端降水量的增加，既是极端降水强度增强，也是极端降水事件显著增加的结果。长江流域极端降水变化主要发生在东南部和西南部。趋势分析表明，自20世纪80年代中期以来，长江流域上游极端降水事件峰值提前到6月份出现，与长江中下游极端降水峰值出现的时间几乎同步，这必将加大遭遇性洪水发生的机率。20世纪90年代以来长江洪水的频繁发生，与长江流域极端降水时空分布的变化密切相关。     

CWRF模式对长江流域极端降水气候事件的模拟能力评估

基于1980—2016年长江流域站点观测降水,评估了CWRF区域气候模式对长江流域面雨量和极端降水气候事件的模拟能力.结果表明:CWRF模式能较好地再现1980—2016年长江流域及不同分区降水空间分布及月/季面雨量年际变率,且在冬、春季表现较好,夏、秋季次之.CWRF模式对长江流域面雨量存在系统性高估,对面雨量的模拟...     

Direct Climatic Effect of Aerosols and Interdecadal Variations over East Asia Investigated by a Regional Coupled Climate-chemistry/aerosol Model

The direct climatic effect of aerosols for the 1980-2000 period over East Asia was numerically investigated by a regional scale coupled climate-chemistry/aerosol model,which includes major anthropogenic aerosols(sulfate,black carbon,and organic carbon) and natural aerosols(soil dust and sea salt) .Anthropogenic emissions used in model simulation are from a global emission inventory prepared for the Intergovernmental Panel on Climate Change Fifth Assessment Report(IPCC AR5) ,whereas natural aerosols are calculated online in the model.The simulated 20-year average direct solar radiative effect due to aerosols at the surface was estimated to be in a range of-9--33 W m-2 over most areas of China,with maxima over the Gobi desert of West China,and-12 W m-2 to-24 W m-2 over the Sichuan Basin,the middle and lower reaches of the Yellow River and the Yangtze River.Aerosols caused surface cooling in most areas of East Asia,with maxima of-0.8-C to-1.6-C over the deserts of West China,the Sichuan Basin,portions of central China,and the middle reaches of the Yangtze River. Aerosols induced a precipitation decrease over almost the entire East China,with maxima of-90 mm/year to-150 mm/year over the Sichuan Basin,the middle reaches of the Yangtze River and the lower reaches of the Yellow River.Interdecadal variation of the climate response to the aerosol direct radiative effect is evident,indicating larger decrease in surface air temperature and stronger perturbation to precipitation in the 1990s than that in the 1980s,which could be due to the interdecadal variation of anthropogenic emissions.     

Changes in Regional Heavy Rainfall Events in China during 1961–2012

A new technique for identifying regional climate events, the Objective Identification Technique for Regional Extreme Events(OITREE), was applied to investigate the characteristics of regional heavy rainfall events in China during the period1961–2012. In total, 373 regional heavy rainfall events(RHREs) were identified during the past 52 years. The East Asian summer monsoon(EASM) had an important influence on the annual variations of China's RHRE activities, with a significant relationship between the intensity of the RHREs and the intensity of the Mei-yu. Although the increase in the frequency of those RHREs was not significant, China experienced more severe and extreme regional rainfall events in the 1990 s. The middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China were the regions in the country most susceptible to extreme precipitation events. Some stations showed significant increasing trends in the southern part of the middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China, while parts of North China, regions between Guangxi and Guangdong, and northern Sichuan showed decreasing trends in the accumulated intensity of RHREs.The spatial distribution of the linear trends of events' accumulated intensity displayed a similar so-called "southern flooding and northern drought" pattern over eastern China in recent decades.     

21世纪前期长江中下游流域极端降水预估及不确定性分析

在全球变暖背景下,极端降水的频率、强度以及持续时间均在显著增加,尤其是对于气候变化敏感的长江中下游流域。由于模式本身、温室气体排放情景以及自然变率存在较大的不确定性,因此未来预估变化的不确定性一直备受关注。为了能够得到对于未来极端降水更为准确的预估结果,使用NEX-GDDP（NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections）提供的19个CMIP5降尺度高分辨率数据（0.25°×0.25°）,给出21世纪前期（2016—2035年）长江中下游流域极端降水的可能变化。根据长江中下游流域178个气象站1981—2005年的逐日降水量数据,计算了能够代表极端降水不同特征的指数,在评估模拟能力的基础上给出了21世纪前期RCP4.5情景下极端降水的变化。结果表明,降尺度结果对长江中下游流域极端降水有很好的模拟能力,除R90N外,所有模式模拟其余指数的空间结构与观测的相关系数均超过了0.6。其中所有模式模拟PRCPTOT和R10的相关系数均超过0.95。21世纪前期,长江中下游地区降水趋于极端化,尤其是在流域的西部地区。极端降水日数的变化在减少,表明对于极端降水的贡献主要来自于极端降水日的较大日降水量,而非极端降水日数。未来预估不确定性的大值区主要位于流域的南部地区,流域的西部地区不确定性较低,西部地区极端降水的增加应该受到更多的重视。