气候变暖背景下中国沿海降水变化特征

IPCC第六次评估报告指出,随着全球变暖,强降水事件通常会变得更加频繁和强烈。暴雨是我国主要气象灾害之一,是引发洪涝的最主要原因。目前洪涝灾害已成为影响滨海城市公共安全和经济社会发展的重要因素,了解降水的变化特征对于科学应对气候变化和防灾减灾具有重要意义。本文研究结果显示,1966-2020年中国沿海降水量和暴雨及以上级别降水日数（日降水量≥50 mm的日数）总体均呈增多趋势,但变化趋势不显著;降水日数（日降水量≥0.1 mm的日数）总体呈减少趋势,且变化趋势显著。降水量和暴雨及以上级别降水日数在长江口至福建北部沿海和海南沿海增加趋势明显,山东省及以北沿海、广东省东部沿海呈减少趋势;降水日数除在长江口附近呈增多趋势外,其他沿海地区均以减少为主。降水日数总体减少,降水量总体增多,表明降水过程中降水强度有增加趋势。中国沿海总体暴雨及以上级别强降水主要集中在5-9月,出现频率占全年81.7%。多地出现最大日降水量超过250 mm情况,局部最大日降水量超过500 mm。强降水过程期间往往伴随高海平面,影响滨海城市行洪排涝,增加淹没风险。     

德州60a雨日和雨量及雨强变化特征

分析德州1951—2010年各类降水日数和降水量等资料,计算线性变化趋势系数和相关系数,结果表明:历年降水量平均10a减少19.5mm。大于等于0.1mm降水日数总体呈下降趋势,平均10a减少2.76d,且变化显著;大于等于150.0mm降水日数呈增多趋势,但变化不显著。大于等于25.0mm降水日数与年降水量变化之间的相关系数最大,为0.854,且相关显著。最长连续降水日数平均10a减少0.21d,最长连续无降水日数平均10a增加2.26d,最大连续降水量平均10a减少2.75mm,一日最大降水量平均10a减少1.80mm,1h最大降水量平均10a增加2.34mm,10min最大降水量平均10a增加0.49mm。总体上,德州降水资源呈减少趋势。150mm以上降雨日数有增多趋势,短时强降水等极端灾害性天气事件有增加趋势。     

青岛市相当暴雨日数与旱涝关系的初步探讨

根据青岛市１９５１￣１９９７８年逐日降水资料,分别计算了汛期（６￣９月）和年度相当暴雨日数与旱涝等级和总降水量的关系。得出：年度或者汛期蚶对汛期乃至年度降水多少具有决定性作用。因此,以相当暴雨日数来估算降水量可作为预测汛期及年度旱涝趋势的参考。     

WRF集合预报对济南暴雨过程的检验与分析

为了将WRF集合预报更好地应用于济南大城市精细化预报,提高暴雨预报准确率,利用2013—2014年汛期济南龟山观测站和市区及历城区36个区域自动观测站的降水资料,检验WRF集合预报24h确定性降水量对暴雨的TS评分、空报率、漏报率以及平均绝对误差和均方根误差,并且检验24h暴雨概率的可信度。2013年和2014年的空报率和漏报率均较高,2013年暴雨预报TS评分明显好于2014年。确定性预报24h降水量达到30mm以上,且天气形势和各物理量满足产生暴雨的条件时,可考虑预报暴雨;低层湿度大时确定性降水最易出现暴雨空报;24h暴雨概率预报对济南局地性较强的暴雨有较好的指示意义。     

南极长城站近二十九年气候特征

使用南极长城站常规地面气象观测资料、澳大利亚南极局海冰外缘线资料和NOAA南极涛动指数资料,对长城站自1986—2014年的气候特征进行了多时间尺度的统计分析。结果表明:长城站冬季气温有升高的趋势,升温速率约为0.19℃/10 a;冬季气温与59°W经线上海冰外缘线位置的年际变化特征呈显著正相关,但对于气候平均的海冰外缘线位置月变化比气温滞后约一个月;夏季气温有降低的趋势,其他季节总体增暖。长城站的风向主要集中在西北和东南方向;1986—2014年间长城站年平均风速变化较小,大风的每年累积日数分布情况与年平均风速变化曲线相似;春季平均风速较大,并且约有半数大风风向为西北,夏季的大风天数少于其他季节。长城站年平均气压呈降低趋势,其变化与南极涛动指数呈负相关。年平均云量持续增加,且当风向为东北或西北时总云量较多;夏季平均总云量最多,冬季最少。长城站的年平均降水量变化明显,先减少后增多;降水量季节变化为秋季降水量最多,夏季次之,春季和冬季的降水量较少;日平均降水量西南风时较少,东北风时较多。雾的变化特点为春季和夏季雾天较多,其中1—3月的浓雾日数多于轻雾日数;大约三分之二有雾天的风向为西北向,约二分之一的雾出现在风力为3—4级时。     

山东气候年际变化特征及其与ENSO的关系

利用1951年以来65年的热带太平洋海表面温度数据和中国气温以及降水的站点观测资料,通过标准化处理和合成分析的方法,分析了山东气温和降水的季节气候特征及其年际变化,揭示了ENSO冷暖位相发展年及衰减年与山东气温和降水年际气候异常的关系。结果表明:在气温方面,山东地区春夏和秋冬季节温度分别呈经向和纬向分布,降水一年四季都表现为南多北少的特征;冬季鲁西北的气温年际变化在1°C以上,最为显著,而秋季气温的年际变化最不明显。对于降水的年际变化,夏季鲁西北、鲁南东部和胶州湾西部地区的年际变化最大,季节累计降水量异常最大达120mm以上,冬季降水年际变化最弱。ENSO对山东地区不同季节气温和降水异常强度的影响并非严格反对称,且存在显著的空间分布不均匀性;拉尼娜对山东气温年际变化的影响要比厄尔尼诺强、且影响范围广,厄尔尼诺对山东降水年际变化的影响更明显;厄尔尼诺和拉尼娜发展年和衰减年夏季对山东南部沿海地区(以青岛为例)气温正负变化的影响是反对称的,但是对内陆地区(以济南为例)而言,在厄尔尼诺/拉尼娜发展年冬季以及衰减年夏季两者对济南气温的影响是一致的;ENSO发展年夏季和秋季,厄尔尼诺/拉尼娜对南部沿海地区和内陆降水的影响不对称,但是对衰减年夏季降水的影响是反对称的。     

基于TRMM卫星资料的渤海降水遥感估算研究

降水是全球能量平衡和水分循环中的关键要素,但海洋区域实时、准确的降水观测资料难以获取,因此,遥感卫星资料在海洋降水及全球能量和水分循环研究领域具有十分重要的应用前景。本文基于1998~2012年6个气象站点(岛屿或海岸带)的实测降水资料,评估TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)V7版本3B42、3B43两个降水产品对渤海降水量的估算精度,在此基础上,分析并揭示渤海区域年、季和月降水量的时空特征。结果表明:在日尺度,3B42产品对渤海降水量的估算效果总体较差,而在月、年尺度,3B42、3B43产品与实测降水量比较接近,而且,3B43产品的估算精度稍高;总体上,TRMM表现出低估降水的特点,且当实测月降水量大于300 mm时,这种特征尤为显著;1998~2012年,渤海年降水量表现出明显的年际丰枯变化特征,多年均值为631.6 mm;夏季降水量占年降水总量的62.0%,7月是降水量最丰富的月份;空间上,渤海中南部降水量相对较高,而近岸区域降水量相对较低;受大气环流等因素的影响,夏季降水量重心向西北方向偏移,冬季则向东南方向偏移。     

济宁市气候变化对农业生产影响分析研究

对济宁市(包括11个县市区)1970—2012年的各月气温、降水和日照资料进行研究。结果表明:平均气温整体呈阶段性上升趋势,其中冬季气温上升幅度最大,平均最低气温的上升速率大于平均最高气温的上升速率;全年≥0℃活动积温、越冬前(10月1日—12月12日)≥0℃活动积温、≥10℃的活动积温、0℃负积温绝对值均呈上升趋势;1981—2010年较1971—2000年,稳定通过≥0℃和≥10℃持续的日数分别增加4.5d和3.2d,稳定通过≥0℃和≥10℃的日期分别提前了3d和2d,终止≥0℃和≥10℃的日期分别推迟了2d和1d。年降水量的变化分为明显的两个阶段,前30年呈下降趋势,而后13年呈上升趋势;日照时数呈下降趋势,夏季下降最为明显。在这种气候变化背景下对济宁农业的影响主要表现在:冬小麦、夏玉米播种期推迟,冬小麦全生育期缩短;夏玉米的种植方式由套种改为直播,收获期推迟,生育期延长;干旱、冻害等其他极端异常气候事件和病虫害的发生机率有增加趋势。     

青岛地区一次晚秋局地大暴雨的天气分析

利用常规、非常规天气观测资料及MM5数值模拟资料等对2004年11月9～10日山东青岛地区局地大暴雨过程进行了分析,结果表明:(1) 此次暴雨是冷锋前暖区的强降水;(2) 此次暴雨局地性强、突发性强、持续时间短;(3) 西太平洋的水汽是这次暴雨的主要水汽源;(4) 这次强降水发生时大气层结不稳定并不明显,对流层中低层存在对流不稳定,与山东夏季暴雨大气层结强烈不稳定有显著差异;(5) 低层辐合、高层辐散和较强的垂直上升运动是这次暴雨出现的有利动力条件,强降水期间并不必需对流层低层出现辐合;(6) 中低层位涡中心对预报具有很好的指示意义;(7) 青岛特殊的地形和这次降水关系密切.     

夏半年中国总降水、极端降水及台风降水的趋势分析

利用逐日气象台观测资料,对1961—2010年夏半年(5~10月)中国总降水、极端降水、台风降水进行了趋势分析。结果发现:(1)中国平均降水量显著增加主要是由于降水强度增强引起的,降水强度增幅大于降水频数的减幅;极端降水量显著增加主要体现为极端降水频数的增多,极端降水强度50年来并无显著变化。(2)台风降水量减少主要是由于台风降水频数减少引起的,台风降水强度增幅弱于台风降水频数减少的幅度。(3)极端降水对总降水的贡献大致以103°E为界,呈东高西低的空间分布,东侧受东亚夏季风的影响,东亚夏季风对极端降水有明显的加强作用,能达到全年总降水的10%左右;103°E西侧,极端降水的趋势对总降水增长趋势的贡献率为25%~50%,而东侧,总降水趋势主要受极端降水趋势的控制,极端降水趋势(包括增、减趋势)的贡献达50%~100%。(4)长江中游至西南地区和黄河中下游及环渤海地区的降水趋势与全国整体呈上升趋势不同,这些地区的降水呈显著下降的趋势,台风降水趋势显著减少导致这些地区极端降水减少,进而造成总降水的减少。     

概率匹配平均法在山东强降水预报中的应用

基于WRF集合预报系统开发了概率匹配平均降水产品,选取了山东省2014—2016年共13次强降水过程,检验评估了概率匹配平均法在山东省强降水预报中的综合表现。结果表明:对于不同的强降水过程,各预报产品的预报能力差异较大,尤其是对暴雨以上量级降水的预报存在较大偏差;概率匹配平均相对集合平均,对大雨以上量级降水预报有明显改善,较WRF确定性预报产品也有一定提高,对强降水预报具有一定指示意义;该方法的改进主要体现在对不同量级降水的调整上,尤其是强降水的落区,相对集合平均增大了强降水的范围和强度,但对整个区域的总降水量预报没有很好的改进作用。     

1991—2021年山东省人体舒适度时空分布特征

利用山东省1991—2021年122个国家级气象观测站的逐日气温、降水量、相对湿度、风速等资料,分析山东省内气候利弊条件,并采用人体舒适度指数（I_BC）计算分析全省人体舒适度的时空分布特征。结果表明：（1）半岛、鲁南东部地区适宜气温日数和适宜降水日数占比多于山东中西部地区;中西部地区适宜风速日数占比多于东部地区;半岛及鲁南东部地区很少出现高温天气,半岛东端易出现大风天气;沿海地区、鲁南地区的适宜湿度日数占比较其他地区偏多。（2）全省历年平均人体舒适度指数均属于偏凉等级,大部地区人体舒适日数呈增多趋势。月均I_BC多较为舒适,无寒冷等级（1级）,也无偏热以上等级（7~10级）,多数人舒适日数（4~6级）月际变化呈“M”形分布,5、6、9月舒适日最多,冬季、初春、秋末冷不舒适日数多,仅夏季出现较少的热不舒适日数。（3）山东各地均有6~7个月的舒适期,半岛、鲁南东部地区为最舒适,主要体现在青岛、烟台、威海地区气候最舒适期（5级）长达4个月,内陆城市仅有3个月。（4）全省各地人体舒适日数与同期平均气温、平均相对湿度、平均风速密切相关,夏季气温偏低、风速偏大、湿度适中时人体舒适度较好,其他季节大致反之。     

PRECIS对SRESA1B情景下的中国区域气候变化预估分析

利用海气耦合大气环流模式Had CM3为PRECIS提供初始场和边界条件,驱动PRECIS模拟产生SRES A1B情景下的区域气候情景数据,分析了中国区域1961—2100年降水、气温的变化。结果表明:在SRES A1B情景下,中国区域未来降水量、气温总体呈现明显上升趋势,气温中日最低气温增幅最大,日最高气温增幅最小;21世纪前半叶(2011—2040年)到中叶(2041—2070年)期间,降水量、气温增加速率达到最高;降水在总体增加趋势中呈现出较多局地特征,21世纪后半叶,105°E以东地区出现多个降水增幅大值区;平均气温在未来各时段各区域均表现出升温的整体特征,新疆和东北地区升温幅度最大。     

南海盐致环流对台风降水的响应特征分析

本文采用多源卫星遥感数据通过统计分析的方法研究了17年间(2000—2016年)南海夏季(6—9月)台风对该海域降水、淡水通量的贡献及其可能导致的环流异常。主要结论如下: 1) 台风是南海中北部降水的重要影响因子, 可导致日平均降水量增加12mm, 约占南海夏季日平均降水(25mm·d ^-1)的一半, 且西北太平洋台风和南海“土台风”产生的降水分布存在显著的区域和强度差异; 2) 夏季, 南海由淡水通量引起的盐致环流表现为以海南岛东南部海域为中心的弱气旋式, 其流量量级约为-0.15Sv, 约占同期风生环流流量(约为-1.5Sv)的10%; 3) 夏季, 台风带来的降水使得南海中北部的气旋式盐致环流增强, 且西北太平洋台风降水导致的淡水通量变化引起的盐致环流强度要强于南海“土台风”。     

1981年以来青岛市降水量特征分析

利用青岛市1981—2017年7个国家基本气象观测站的年、月、日和小时降水观测数据,分析在气候背景和城市化进程下青岛市降水时空分布特征。结果表明：1981—2017年青岛市年平均降水日数75 d,年平均降水量654.0 mm。青岛市年平均降水量在1981—2010年呈现增加、2011—2017年呈现减小的趋势;南部沿海地区的青岛站、胶南站年降水量增加的趋势较大,中北部地区的即墨站、胶州站相对较小。青岛站、崂山站、胶州站和胶南站在20世纪80年代、20世纪90年代和21世纪00年代呈增加趋势,北部地区的莱西站和平度站则表现出20世纪90年代、21世纪00年代和21世纪10年代减少的特点。各站降水典型年小时降水频次日变化特征较为明显,降水在凌晨至上午发生最多,出现概率为2.6%～6.7%,午后至前半夜明显减少。超过20 mm·h^-1的整点小时降水胶南站最多,达7次。降水典型年7月期间500 hPa高度场表现为“两槽两脊”或“两槽一脊”环流型,高空槽均较常年偏强,西太副高主体位于120°E以东,15°～35°N的西太平洋海面上空,脊线位置在25°N附近,青岛地区处于西北...     

激光雨滴谱仪探测降水与自动气象站观测降水的对比分析

东营市气象局激光雨滴谱仪于2012年投入应用,为评估分析其探测降水量的准确性,选取东营国家级气象观测站2012——2017年间46个月的自动气象站降水资料与激光雨滴谱仪观测资料,共计245个过程降水量、1 302个小时降水量数据,按不同降水量级对两种仪器观测资料进行对比分析,结果表明:1)过程降水小雨量级,激光雨滴谱仪较自动站平均偏多0. 38 mm,降水量越大,差值越大;中雨量级两者差值较小,雨滴谱仪较自动站仅偏多0. 24 mm;大雨量级,雨滴谱仪较自动站降水量明显偏少约2. 8 mm;暴雨时雨滴谱仪较自动站常偏多。2)小时降水Rh2. 5 mm时,雨滴谱仪较自动站偏多约0. 1 mm; 2. 5 mm≤Rh≤4. 9 mm时,激光雨滴谱仪与自动站降水量平均差值为0. 0 mm; 5. 0 mm≤Rh≤16. 0 mm时,雨滴谱仪较自动站常明显偏少,偏少值约0. 9 mm;16. 0 mmRh≤20. 0 mm时,两者降水量较接近; Rh 20. 0 mm时,雨滴谱仪较自动站可能出现极端偏多、偏少或两者相近情况。3)降雪时雨滴谱仪降雪量常明显偏多。4)雨滴谱仪和自动站过程累积降水量趋势较一致,且雨滴谱仪分钟降水量能较早反映出降水量峰值及降水强度的变化。通过分析可见,雨滴谱仪雨量数据有较好的可靠性,可在辅助降水现象观测与订正、人工影响天气效果评估和短临预报中发挥更大作用。     

两种融合降水实况分析产品在山东地区的适用性评估

以质量控制后的观测降水数据作为“真值”,采用多种指标评估检验国家气象信息中心研制的5 km逐小时降水实时三源融合实况分析产品(简记为“FRT_05”)和1 km逐小时降水实时多源融合实况分析产品(简记为“RT_01”)在山东地区2021年汛期以及台风“烟花”过程的适用性。结果表明:(1)两种降水产品在山东的适用性较好,但RT_01产品的精细化实况监测能力优于FRT_05。(2)检验指标的月变化明显,在降水量次多的9月降水产品的适用性最优。(3)两种降水产品在鲁中山区西部、威海东部和青岛沿海一带地形复杂的区域以及大部分海岛上的适用性相对较差。(4)由降水量级的检验评估来看,随降水量增加,平均绝对误差、均方根误差增大;中雨量级相对偏差最小,两种降水产品均高估了中雨及以下量级的实际降水强度,低估了大雨及以上量级的实际降水强度。(5)无论是降水量级还是降水落区,RT_01产品对台风“烟花”降水过程的监测和再现能力优于FRT_05,但整体来看两种产品均低估了“烟花”过程的降水强度。     

广西海岛近50年来气候的年际和年代际变化特征——七个海岛观测站观测资料总结

对广西海岛7个测站自建站以来的实际观测气温、降水量、蒸发量的年际和年代际变化进行了数据分析.气温和降水量的年际变化主要显示了一年和半年的冬、夏季旋回周期性,气温的主要变化体现在冬季气温上,夏季气温变化不大.而降水量的年际变化都体现在夏季,冬季降水稀少,变化也很小.冬季气温最低值在1983年以后出现比较明显的上升趋势,降水量在1977年前后由干旱转向湿润和干湿分明(后二者的分界年为2000年).年代际气温平均值和总降水量在各个测站均揭示了大于80%或者90%的周期性,周期范围集中在6～7年和3～4年.相似的周期也出现在其他西北、西南地区的气温和降水量中,体现了与副热带高压和极涡等大气系统相同的周期.与年际ENSO- La Nina现象以及太平洋年代际振荡(PDO)等具有比较清晰的对应,体现了广西海岛以及中国气候与太平洋海温和亚洲海陆热力差异的季风等区域环流系统的密切关系.     

山西近40年极端降水特征分析

利用山西108个国家级地面气象观测站1979—2018年日降水量资料,采用百分位法定义极端降水事件,应用气候趋势系数、Mann-Kendall (M-K)检验等方法,研究山西极端降水特征及其变化规律。结果表明:(1)山西极端降水出现在3—10月之间,发生频次呈现“山区多、盆地少”的特点,平均强度表现为“北中部小、南部大”的空间分布特征。(2)山西极端降水持续时间以1 d为主,局地性特征明显,发生大范围极端降水事件的概率较低。(3)近40年,山西极端降水事件呈明显增多趋势,影响范围不断扩大,强度略有增强,没有突变发生。各区域极端降水的长期变化差异较大;北部强度显著增强,范围明显扩大且在1986年发生突变;中部极端降水日数和强度显著增多增强,并分别在2001、1992年发生突变;南部极端降水变化趋势微弱。     

厦门近113a来降水量变化特征分析

利用福建漳州和东山站资料采用回归订正方法插补厦门站缺测资料，分析研究了厦门1893～2005年间年、季降水量变化趋势、旱涝时段、变化周期、降水量气候变率长期变化、降水量异常发生频率及降水量突变点．结果表明：近113a厦门年、夏季降水量呈增加趋势．1893～1902年和1948～1971年为少雨时段，1931～1947年和1983～2005年为多雨时段．年降水量存在着7～8a、60～65a和17a左右的振荡周期．年降水量和夏季降水量在1903～1931年这一时段年际变化较剧烈．秋季是各季降水中气候变率最大的季节．1951～1960年、1901～1910年和1990～2000年是降水量异常事件的频发期．年降水量在1971～1972年和1982～1983年、春季降水量在1942～1943年和1972～1973年、夏季降水量在1987～1988年、秋季降水量在1972～1973年时段都发生了突变．