郑州市降水特征分析与水资源问题初探

分析1971-2004年郑州市降水资料发现,郑州市降水量年际变化大,季节分配极不均匀.利用同期月降水量和月平均气温资料,依据陆面实际蒸发经验公式,计算了陆面蒸发量、蒸发系数和可利用降水系数,结果表明,郑州水资源的变化特征与降水量变化特征基本相似,且春季是郑州最易出现干旱的季节.通过分析1991-2000年郑州地表、地下水资源资料,得出郑州缺水状况更加严重的结论,并提出了应对和缓解水资源缺乏的对策.     

本溪53 a降水特征与水资源分析

利用本溪1953--2005年月平均气温、降水量资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸发经验公式,计算出陆面蒸发、蒸发系数和可利用降水系数,得出本溪水资源的变化特征与降水变化特征基本相似。降水量年际变化大,季节分配不均,总体呈下降趋势;春季蒸发损失量大,是易出现干旱的季节;提出缓解和解决水资源缺乏的建议,人工影响天气增加降水量、开源节流节约用水、水污染治理和水土流失控制。     

泰安市降水特征与水资源分析

分析泰安市1951～2002年降水资料,利用Excel图表分析得出泰安降水分布特征和未来趋势。降水年际变化大,年降水量最大值是最小值的5倍;季节分配极不均匀,分布总体呈下降趋势,特别是1997年以来降水量持续少于平均水平,下降趋势明显。利用1951～2002年月降水量和月气温资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸发经验公式,计算出陆面蒸发、蒸发系数和可利用降水系数,得出泰安水资源的变化特征与降水变化特征基本相似,春季是泰安最易出现干旱的季节。分析1984～2002年泰安地下水埋深资料,得出地下水位的变化基本随每年降水量的多少而升降,总体呈明显下降趋势,地下水资源相应减少,特别是自1995年以来地下水位逐年下降。提出缓解和解决水资源缺乏的两个有效方法,人工影响天气增加降水量和开源节流节约用水。     

青海省东部地区水资源的时空分布特征

地面实际蒸发量与降水是估算水资源各分量的两个重要物理量，本利用青海东部地区9个气象站1961--2000年的月降水量和月平均气温观测资料，依据高桥浩一郎的陆面蒸散经验公式，计算了青海东部地区地面蒸发和可利用降水(降水量-蒸发量)等水资源有关的主要物理量，从大气可提供的水资源部分初步分析了青海东部地区水资源的时空变化和分布特征。     

降水过程中气象条件对郑州市区气溶胶浓度的影响

利用郑州大气成分站的气溶胶浓度资料和气象资料,对郑州市区PM10、PM2.5、PM1浓度的日变化和月变化特征进行了分析,并对气温、降水、风速、气压等气象要素在降水过程中与气溶胶浓度的关系进行相关分析,结果表明,气溶胶浓度与气压呈正相关,与气温、降水量、风速等气象要素呈明显负相关,且随季节变化有所差异。     

降水过程中气象条件对郑州市区气溶胶浓度的影响

利用郑州大气成分站的气溶胶浓度资料和气象资料,对郑州市区PM10、PM2.5、PM1浓度的日变化和月变化特征进行了分析,并对气温、降水、风速、气压等气象要素在降水过程中与气溶胶浓度的关系进行相关分析,结果表明,气溶胶浓度与气压呈正相关,与气温、降水量、风速等气象要素呈明显负相关,且随季节变化有所差异。     

四川地区可利用降水分析

本文利用40a的四川地面台站的降水和气温资料,从计算分析可利用降水系数入手,分析了四川地区水资源的基本特征,给出了一些定量评估的结果。研究表明,四川地区的水资源季节变化明显,降水量和蒸发量高度集中在夏季,冬季最少。年可利用降水系数为0.45,与降水量和蒸发量的季节差异一样,冬季可利用降水系数最小,夏季最大,秋季大于春季。可利用降水系数一年之内,1⁷月逐渐增大,87月逐渐增大,8¹2月逐渐减少。总体来说,四川地区可利用降水资源的空间分布不均,其中四川盆地的可利用降水系数低于川西高原和攀西地区。     

黄土高原半干旱区雨养农田地表辐射和能量通量的季节变化

黄土高原陇东地区有着特殊的气候背景和下垫面,对这一地区陆气相互作用特征和影响因素的观测分析对改进和发展陆面过程模式以及气候变化研究有重要意义。利用陇东平凉陆面过程与灾害天气观测研究站连续一年的陆面过程观测资料,分析了雨养农田降水量、土壤含水量、辐射、反照率和能量通量的季节变化,以及降水、土壤含水量和农业生产活动对能量分配的影响。结果表明,陇东地区降水量季节分布不均,土壤含水量有明显季节差异,随降水有明显波动;辐射通量的季节变化较为规律,短波辐射的日均值受天气状况影响,波动较大;地表反照率呈明显的季节变化,全年正午反照率最大值为0.83,出现在降雪后,生长季随着作物的生长,反照率下降至0.2以下,农作物收割以后的裸土反照率随降水变化明显,反照率与土壤体积含水量呈明显的线性相关关系;湍流能量通量日循环和季节变化明显,地表能量分配在很大程度上受降水影响,同时农业生产活动也对其有较大影响,主导能量通量有较大的月际波动,潜热通量月平均日变化峰值最大为240.8 W·m~(-2),出现在5月,感热通量为192.5 W·m~(-2),出现在4月;在年尺度上,正午净辐射多被感热通量消耗,感热通量约占35%,潜热通量约占32%,低于灌溉农田;在冬小麦快速生长季(3-5月),潜热通量约占34%,远低于灌溉的冬小麦田,研究站点的蒸散发过程受到水分限制。     

三门峡市近50年降水变化趋势及周期分析

利用1960-2009年三门峡市50 a逐日降水观测资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall法和小波分析方法,对三门峡市降水变化趋势及突变情况进行了分析.结果表明:三门峡市年降水量呈逐年减少的趋势,气候倾向率为-10.37 mm/10a;季节降水量也趋于减少,其中夏季和秋季减少幅度最大;从月降水的变化趋势看,5月、6月、8月的月降水量呈上升趋势;从降水日数变化来看,全年大于0.1 mm和大于5.0 mm降水日数呈下降趋势,大于10.0 mm的降水日数呈上升趋势,全年暴雨日数有减少的趋势;从干燥系数变化特征来分析,三门峡市50 a中25年干燥系数K≥3.5,干旱年份占50％.Mann-Kendall法检验三门峡市降水在1963、2000、2005年存在明显交点,特别是在2000年,三门峡市降水量出现了由多变少的明显突变点.从小波分析的结果看,三门峡市降水序列具有3 a、5 a、10 a周期振荡变化,3 a振荡周期为主要特征.     

莘县近50年旱涝特征分析

利用莘县1957-2006年的降水资料,运用统计学方法,分析了莘县降水量的年、季、月分布特征及年际变化,从而得出了莘县全年和作物生长季节旱涝灾害发生的原因和规律。     

中国东北地区地表干湿状况的变化及趋势分析

利用1961~2000年中国东北地区80个测站的月降水和平均气温资料,通过计算地表最大潜在蒸发、地表干燥度指数和地表水分盈亏量,分析了东北地区及其7个不同气候区域地表干湿状况的时空分布规律及其变化趋势,并探讨了它与降水和气温的关系。结果表明,东北地区及其不同区域的地表干湿状况不仅具有较大的地域差别和年际及年代际变率,而且存在着明显的阶段性和低频变化特征,特别是20世纪90年代中期以来,东北地区呈现出较强的变干倾向,并且由于气温升高所导致的潜在蒸发的加大与降水一样对这一变干倾向也有十分重要的影响。     

华北地区水资源多时间尺度分析

利用华北地区２６个站的１９５１￣１９９７年月降水量（Ｐ）和月平均气温（Ｔ）资料,用高浩一郎的蒸发计算公式计算了地面蒸发量（Ｅ）,并通过Ｍｏｒｌｅｔ小波变换法分析了华北地区的水资源各分量（Ｐ,Ｅ及可利用降水Ｐ－Ｅ）的时间－频率的多层次结构物突变特征。     

华北水资源年代际变化及其与全球变暖之间的关联

本文利用1951～2011 年期间中国台站资料、东亚地区的探空资料、NCEP/NCAR 和ERA40 等大气再分析资料,通过对水分平衡方程诊断探讨了华北地区过去60 年中水资源和可利用降水量的变化特征及其与大尺度环流变化之间的关系。结果发现,华北地区69%的降水量被蒸发,可利用降水仅仅为降水量的31%。夏季可利用降水是华北水资源的主要来源,华北夏季可利用降水量在80 年代初发生突变减少,进入21 世纪初,伴随蒸发量的增加该地区可利用降水量进一步减少。西风带水汽与东亚夏季风水汽是华北可利用降水的主要来源。NCAR/NCEP 和EAR40 再分析资料的结果均显示贝加尔湖一带的位势高度偏低和西太平洋高压的偏强有利于该地区降水增多。利用探空资料进一步证明,蒙古以及贝加尔湖地区的温度在对流层低层变暖和位势高度场的加强导致了过去几十年华北可利用降水量减少。由于贝加尔湖地区温度变化与全球变暖存在密切关联,监测该地区温度的变化对预测华北水资源和东亚夏季风的长期变化具有重要的意义。     

Surface energy balance complexity in GCM land surface models. Part II: coupled simulations

 Global coupled simulations with the Bureau of Meteorology Research Centre climate model and the CHAmeleon Surface Model (CHASM) are used to examine how four general extensions to the representation of the basic land surface energy balance affect simulated land-atmosphere interface variables: evaporation, precipitation, skin temperature and air temperature. The impacts of including separate surface energy balance calculations for: vegetated and non-vegetated portions of the land surface; an explicit parametrisation of canopy resistance; explicit bare ground evaporation; and explicit canopy interception are isolated and quantified. The hypothesis that these aspects of surface energy balance parametrisation do not contain substantial information at the monthly time scale (and are therefore not important to consider in a land surface model) is shown to be false. Considerable sensitivity to each of the four general surface energy balance extensions is identified in average pointwise monthly changes for important land-atmosphere interface variables. Average pointwise changes in monthly precipitation and land evaporation are equal to about 40 and 31–37% of the global-average precipitation and land evaporation respectively. Average pointwise changes for land surface skin temperature and lowest model layer air temperature are about 2 and 0.9 K respectively. The average pointwise change and average pointwise biases are statistically significant at 95% in all cases. Substantial changes to zonally average variables are also identified. We demonstrate how the globally averaged surface resistance parameter can vary from 150 to 25 s/m depending on which aspects of the surface energy balance are treated implicitly. We also show that if interception is treated implicitly, the effective surface resistance must vary geographically in order to capture the behaviour of a model which treats this process explicitly. The implication of these results for the design of land surface models is discussed. Received: 8 July 1999 / Accepted: 1 September 2000     

近45a郑州夏季大气可降水量及其降水转化率分析

根据郑州站1964—2008年月平均探空资料及地面降水资料,分析了近45a郑州夏季大气可降水量和地面降水量的演变特征,并在此基础上讨论了与该站夏季降水转化率的关系。结果表明：（1）郑州站夏季可降水量和降水量存在明显的年际变化,可降水量存在准2a的振荡,而降水量主要表现出准4～6a的振荡周期;（2）在长期线性趋势上,可降水量呈微弱的下降趋势,而降水量呈线性上升趋势,两者都在1990年代末发生突变;（3）郑州站夏季降水转化率与降水量存在相同的年际振荡周期和线性增加趋势,其降水转化率在21世纪初发生突变。     

中国北方干旱区地表湿润状况的趋势分析

利用 1 95 1～ 1 997年中国 1 6 0站月降水和平均气温资料 ,通过计算的地表湿润指数 Hi =PPe(P为观测的月降水总量 ,Pe为月最大潜在蒸发 ) ,对比分析了中国华北、西北两个典型干旱区区域平均地表湿润指数的年代年际变化特征及季节性差异 ,并讨论了它与降水和气温的联系。最后 ,给出了地表湿润指数年及各季节变化趋势的地理分布。研究表明 :西北西部和华北地区的年际及年代际变化趋势基本相反 ,前者地表为变湿趋势 ,后者为变干趋势。华北地区的干化趋势主要发生在夏秋季节 ,而西北除东部的秋季和西部的夏季外 ,其它季节均存在变湿趋势     

1961—2016年中国西北地区陆地水分收支的年代际变化特征

利用观测气象数据集（CN05.1）、地表水文数据集（VIC-CN05.1）以及大气再分析数据（JRA55）分析了我国西北地区1961-2016年暖季（5-9月）陆地水分收支的长期和年代际变化特征。通过对陆地水分收支（Land Water Availability,LWA）时间序列作Mann-Kendall突变检验,将1961-2016年划分为3个时段进行进一步分析（P1：1961-1978年;P2：1979-2008年;P3：2009-2016年）。主要结论如下：在1961-2016年间西北地区LWA呈上升趋势,区域平均的LWA时间序列具有明显的年代际特征。三个时段的LWA距平百分率分别为-5.45%、-0.46%和13.99%,总体表现为"减少-不变-增加"的特征,尤其是近些年地表水资源增加明显。三个时段的LWA距平百分率空间分布差异显著,尤其在新疆中部、甘肃东部和陕西。西北地区总体上水汽通量输送和垂直速度与降水年代际变化特征基本一致,且区域特征明显。西北地区蒸发受降水、向下长波辐射通量和风速变化影响显著。     

CMIP6模式大气中南北半球际涛动的季节循环

利用1958—2014年47个CMIP6模式输出资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了模式大气中南北涛动(InterHemispheric Oscillation,IHO)的季节变化特征,且评估了CMIP6对IHO季节特征的模拟能力。结果表明:47个CMIP6模式都能模拟出IHO的季节演变特征,但模式间存在一定差异。通过比较,筛选出模拟IHO季节循环较好的16个模式,它们能成功模拟出半球大气质量的时间演变和空间结构。进一步分析表明,水汽对IHO季节变化有抵消作用且半球内部水汽质量变化可驱动越赤道质量流的产生;地表净短波辐射夏高冬低,其加热造成的水汽蒸发在水汽质量变化中起到重要作用;地表净长波辐射在春秋变化幅度较大,与大气质量逐月变化吻合。对比再分析资料表明,CMIP6模式模拟的半球大气质量的峰谷值变化有明显的月份偏差,且CMIP6模式模拟的地表气压异常值的偏差主要出现在北太平洋、欧亚大陆、南半球中纬度地区和两极极区,模拟的南北半球的蒸发和降水量、赤道风场、地表净长波和短波辐射通量等均存在明显的偏差。