1880年以来中国东部四季降水量序列及其变率

根据降水量观测记录及史料 ,建立了我国 1 1 0°E以东 35个站 1 880～ 1 998年完整的四季及年降水量序列。1 880～ 1 899年主要依靠史料及少数站降水量观测 ;1 90 0～ 1 950年根据降水量等级图 ,并用史料插补 ;1 951年以后完全是降水量观测资料。 3段时间降水量观测记录分别占2 2 .6%、 69.0 %及 1 0 0 %。史料部分利用了近 30多年公布的 1 5种经过整编的旱涝记载。本文介绍了建立序列的方法及可能包含的误差大小。年降水量的功率谱分析结果显示年降水量的突出周期有两个 ,分别是 3.3a和 2 6.7a,前者可能与 ENSO的影响有关 ,而后者则说明我国降水有显著的年代际尺度的变化。近百年来我国年降水量变化趋势 ,只有约 +0 .1 % /1 0 0 a。我国降水近几十年的低频变化 ,可能主要是年代际变化引起的 ,而并非全为气候变化趋势     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

中国北方荒漠区降水空间结构型及变异性研究

依据中国北方荒漠区35个站点1951—2005年降水资料,运用(旋转)经验正交函数分解(EOF/REOF)、主成分分析、分形理论及地统计学等方法探讨了北方荒漠区降水空间结构型及空间变异性。结果表明,降水空间分布以“相间复杂”型和“东西相反”型为主（对总体方差贡献分别为35.8%和20.4%）;降水趋势自西向东逐渐减弱,有西部增加、中部地区小幅增大而东部地区趋于干旱的可能。新疆地区对全区降水波动方差贡献率达70.4%。新疆地区及青海-河西-河套地区变异函数曲线符合球状模型,内蒙古高原中东部地区符合指数模型;随机因素引起的空间异质性占0.01%~1.62%。20世纪50年代和70年代青海-河西-河套地区变异性最强,新疆地区次之,内蒙古高原中东部地区最弱,90年代以后新疆地区最强,内蒙古高原中东部地区次之,青海-河西-河套地区最弱。新疆地区、青海-河西-河套地区及内蒙古高原中东部地区降水分别在南北方向、东西方向及东北-西南方向异质性最强。     

1960~2014年淮河流域极端气温和降水时空变化特征

基于淮河流域33个气象站点1960~2014年逐日气温和降水数据,利用Mann-Kendall检验和克里金插值法分析了极端气温、降水指数的时空变化规律。结果表明：① 近55 a来,冷极值呈显著下降趋势,暖极值表现为波动上升趋势;日较差（DTR）呈显著下降趋势,这与最低气温的增加幅度比最高气温大有关;② 总降水量（PRCPTOT）和强降水日数（R10,R20）表现为缓慢下降趋势,1 d最大降水量（RX1day）、连续5 d最大降水（RX5day）以及降水强度（SDII）呈缓慢上升趋势,但变化趋势均不显著;③ 空间变化上来看,霜冻日数（FD0）、冷夜日数（TN10p）、热夜日数（TR20）和暖夜日数（TN90p）在流域大部分地区变化趋势显著,而降水极值在全流域未表现出一致上升或下降趋势,且变化趋势在全流域均不显著;④ 基于流域当前气象站点数据,极端气温、降水指数变化趋势未表现出高程相依性;⑤ 流域大部分极端气温、降水指数变化趋势介于中国南北方流域之间,表现出一定的南北过渡带特色。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

中国1960－2010年降雨增减、转折时空演变特征

根据1960－2010年中国563个地面观测站年降雨量资料,采用气候变化趋势转折判别模型和ANUSPLIN插值软件对中国年降雨增减、转折变化的时空变化规律进行研究。结果表明：近50年中国年降雨量出现环勃海地区和西南地区两个减少中心和高原东南地区和江淮地区南部两个增加中心;中国降雨在20世纪70年代、80年代和90年代出现了3次转折变化,其中20世纪70年代、80年代两次沿纬向变化,20世纪90年代沿经向变化,3次初始转折时间由西向东转移;降雨的增减沿纬向呈带状分布,大部分地区降雨增减呈交替变化,表现为三极子型分布。中国降雨增减、转折变化中心线与南北分界线基本一致。     

Issues of Spatial and Temporal Variability in Climate Impact Studies

The accuracy of impact estimates relating climate change to regional-scale agricultural production is constrained by the temporal and spatial resolution of climate change projections. Several techniques have been used to compensate for these limitations in order to provide reasonable estimates of the impact of climate change on crop yield. One approach assumes that variability over time can substitute for spatial variability, thereby reducing the need to estimate the impacts at a spatially dense network of stations—an assumption that has not been generally tested. This study evaluates this assumption using methods similar to those employed in the climate impact literature. The findings suggest that current practices are generally defensible if the goal is to provide a range of possible crop responses to climate change. However, the results also show that the assumption is highly sensitive to specific interactions at the soil-plant-atmosphere interface and, consequently, does not hold under certain circumstances.     

沙坡头地区多年降水分布特征、趋势及其变率

应用Mann-Kendall秩统计法和回归分析法,检验时间序列上的年降水趋势;应用一阶自相关分析法,对沙坡头地区多年降水持续性特征进行统计分析。结果表明,5a滑动平均曲线所对应区间1967- 1972年以及1977- 1982年降水量大于多年平均值,而1983- 2000年降水量滑动平均值低于多年平均值的趋势明显。1955-1970年的分析时段内,降水量每连续递减两年后,将稍有回升,但总体上趋于下降。从滑动平均计算值来看,年降水分布存在时间序列上的非随机因素潜在振荡,5a滑动平均值突出了以年为时序单位的降水振荡模式。干旱时段的延长通常在多雨年之前或之后发生,尤其在1978年经历高峰降水以后,直至1985年,区内干旱时段的延长颇为显著。沙坡头地区降水分布特征表明该地区在干旱半干旱过渡带中更趋向于干旱化的特点。     

中国强降水过程时空集中度气候趋势

基于日降水资料序列提出一种度量不同强度降水过程时空集中程度的指标,根据中国740个气象站逐日降水资料研究分析了我国强降水过程集中度和集中期及其相关统计特征,结果表明暴雨过程年内集中度与年降水量正相关区与中国降水空间分布有很好的一致性;在对大范围洪涝灾害研究方面,暴雨过程年内集中度和集中期在定量地表征降水量在时空场上的非均匀性时有更高分辨力; 暴雨过程年内集中度比较清晰地反映出长江流域、江淮地区洪涝增加的趋势及黄河中下游、华北强降水减少的趋势。该方法可直接应用到评估水旱灾害及其气候影响等领域。     

1951-2008年中国西北干旱区降水时空变化及其趋势

在全球气候变化背景下,地处生态脆弱区的中国西北干旱区降水响应特征及其未来变化趋势的量化研究极为重要,依据中国西北干旱区95个站点1951-2008年月降水资料,运用自然正交分解法(EOF)、Morlet小波分析、轮次分析、游程理论、极差分析、季节性指数分析、Mann-Kendall检验及气候趋势系数分析等方法分析了西北干旱区降水时空变化特征及其未来趋势。结果表明:西北干旱区降水场前4个特征向量累计方差贡献率达81.61%,第一特征向量最高为48.53%,属"相间复杂"型,依据其荷载空间分布特征将研究区划分为北疆子区、南疆子区、河西子区、青海子区及内蒙古子区;西北干旱区及各子区降水存在9年及12年主周期;各地的极大丰水历时均小于极限枯水历时,单独丰水年的概率高于单独枯水年,连枯年的概率高于连丰年,干旱主要发生在新疆和河西地区;降水序列具有长期相关性,Hurst系数在0.629～0.845间波动;西北干旱区40.0%的地区降水具有明显的季节性分布;61%地区重现性指数大于0.7,降水年内分配的年际差异较小;86.3%地区降水量呈增加趋势,其中20.0%通过信度0.01的显著性检验,48.4%通过了0.05显著性检验,增幅16.6～0.1 mm/10a;11.6%地区呈减少趋势,减幅为5.2～0.3 mm/10a。     

西藏高原汛期降水日数和强度的时空演变特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2007年的逐日降水资料,分析了西藏高原汛期不同等级降水日数和降水强度的时空演变特征及其对旱涝的影响。结果表明：西藏降水日数和小雨日数呈现北增南减的趋势,中雨日数在雅鲁藏布江中下游、昌都地区东南部一线增加。1961-2007年总降水日数的减少主要体现在小雨日数下降和贡献率减少,而中雨的日数和贡献率增加;降水强度表现出一定的增加趋势,体现为小雨和大雨强度的增加。20世纪80年代前多小雨,80年代至90年代多中雨以上强度的降水,21世纪前7年多小雨,而大雨主要在90年代对降水量的贡献率较大。西藏高原降水有向不均衡、极端化发展的趋势,这对西藏高原旱涝灾害的发生具有重要的影响。     

黑河流域日降水格局及其时间变化

利用10个气象站1950—2000年日降水资料,对黑河流域的降水及其时空格局进行了研究。结果表明:①降水事件以≤5 mm的降水为主,占全年降水事件的82%,0～10 d间隔期占全年无降水期的40.7％,＞10 d间隔期占59.3％;②年降水日数与降水量之间存在显著的正相关性(r=0.78,P<0.01),＞10 mm降水总量与年降水量呈显著正相关,而≤5 mm降水总量与年降水量的相关性差;③＞10 mm和≤5 mm的降水总量变化范围分别为:0～262.6 mm,20.3～172.7 mm ,变异系数分别为0.25～0.92,0.17～0.25;④近50 d来,黑河流域近50 d降水量的变化总体上呈平稳上升趋势,≤5 mm的降水日呈现小幅下降的趋势,≥10 mm的降水日呈小幅上升的趋势。0～10 d的降水间隔期出现的频率总体保持不变,＞10 d间隔期出现的频率出现明显的下降趋势,年内总降水日数保持不变。     

近50 年来祁连山及河西走廊降水的时空变化

利用1960-2009 年的日降水量资料,采用线性趋势、5 年趋势滑动、IDW 空间插值、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 突变检验等方法,对祁连山及河西走廊地区不同等级降水日数和降水强度的时空变化特征进行了研究。结果表明:不同等级降水日数和降水强度的多年平均在空间上既表现出东西分异,也表现出南北分异;不同等级降水日数的年际变化在绝大部分区域呈增多趋势,且自东向西增幅减小,大雨强度的年际变化在绝大部分区域呈增大趋势,其它等级降水强度为部分区域呈增大趋势,部分区域呈减小趋势;小雨、中雨日数的年际变化呈显著增多趋势,大雨日数呈明显增多趋势,暴雨日数呈不明显增多趋势,小雨、大雨强度的年际变化呈不明显减小趋势,中雨、暴雨强度呈不明显增大趋势;不同等级降水日数变化的周期集中在2a、5a、8a、11a、19a,不同等级降水强度变化的周期集中在2a、5a、11a、15a、25a;除小雨强度突变减小外,其它等级降水日数均突变增多,降水强度均突变增大,降水量的增加主要是降水日数的增多造成的,其中小雨、中雨日数的增多贡献最大。     

甘肃省黄土高原区夏季极端降水的时空特征

借助ArcGIS和Matlab数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对甘肃省黄土高原区夏季极端降水的频数和强度在时空上的变化特征进行分析。结果表明:①近半个世纪以来,该区极端降水事件发生的频数和强度在6、7月周期较长,8月周期较短:即6、7月极端降水事件发生的主周期是11~12 a,8月是4~5 a的周期。②从空间尺度来看,该区夏季极端降水带移动由西向东表现为:大致以庄浪、秦安、天水一线为界,6月频数和强度大值区在这一线以西海拔相对高的山区,而7—8月在这一线以东地区,尤其是陇东地区的东南部。③总体趋势是6月极端降水频数和强度明显呈上升趋势;7月极端降水频数和强度呈下降趋势;8月极端降水频数呈下降趋势,强度呈微弱上升趋势。     

基于SPEI的中国东北地区1961-2014年干旱时空演变

利用中国东北地区84个气象站1961-2014年逐月气温、降水资料,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）、气候倾向率及M-K统计检验方法,从不同时间尺度（年、季、月）探讨了东北地区干旱频率、干旱站次比和干旱强度的演变特征,研究了干旱指数与不同环流指数 （亚洲极涡面积指数I_APV、亚洲纬向环流指数I_AZC、东亚槽位置指数I_EAT、极地-欧亚遥相关型指数I_POL）的相关关系。结果表明：东北地区多年平均的干旱发生频率为26%～36%,不同等级干旱发生频次以重旱和特旱的增速最快。春、夏、秋三季干旱站次比和干旱强度都有所增强,其中秋旱变化最为显著,通过了0.95水平的显著性检验。从SPEI与各环流指数的相关来看,亚洲极涡面积指数与SPEI表现为全区一致的正相关关系,而其他3个指数与SPEI则表现出明显的反向变化。4个指数与SPEI的对应关系还存在明显的季节变化,其中亚洲极涡面积指数、亚洲纬向环流指数与SPEI在春、夏季的相关性更好,东亚槽位置指数、极地-欧亚遥相关型指数则是在秋、冬季与SPEI的相关性更显著。     

中国降水量变化的空间分布特征与东亚夏季风

利用NCEP/NCAR海平面气压场和中国站点月降水量资料,研究了中国近47 a来的降水量变化空间分布特征及东亚夏季风与中国夏、秋季降水的关系.1961-2007年中国年降水量减少的区域主要在东北、华北、西北东部、西南东部和华南西部,形成一个东北一西南向的带状区域,其余大部为增加趋势,其中陕西北部和四川中南部减少趋势显著...     

基于SPI指数的甘肃省河东地区干旱时空特征分析

干旱是西北地区主要的自然灾害之一。本文以甘肃省河东地区作为研究区,基于该地区38个气象站1971-2010年逐月降水数据计算标准化降水指数（SPI指数）,分析了不同时间尺度SPI指数的时间序列特征,探讨了SPI₃和SPI₁₂的年代际距平和倾向率的时空变化,以及特旱、重旱和中旱的发生频次。结果表明：（1）随着时间尺度的增加,SPI指数随机性在减弱,持续性在加强。干旱出现较多的时期为1991-2005年,出现较少的时期为1974-1982年。（2）20世纪80年代以前河东地区偏湿,90年代以后河东地区有偏干的趋势。河东地区行政区划分为7个部分,70-80年代,除甘南地区外,其余地区的SPI₃倾向率均显著增加;80-90年代,河东地区SPI₃倾向率持续减少,减少最明显的为定西地区;90年代到21世纪初,河东地区SPI₃倾向率又有增加趋势。对于SPI₁₂来说,自20世纪70年代到2010年,除甘南、陇南和天水地区的SPI₁₂倾向率为先减少后增加以外,其余地区均呈现先增加,后减小,然后再增加的趋势。（3）3个月时间尺度干旱的分布范围广,发生频次高,主要发生于河东地区的北部。12个月时间尺度的特旱主要发生在河东地区的北部,重旱和中旱主要发生在河东地区的东部。     

中国年和季节极端降水时空特征 及极值分布函数上尾部性质

基于热带气旋时间、路径、强度数据和中国728个气象站点1951~2014年日降水数据,分析了年和季节极端降水广义极值（GEV）分布函数特征及受热带气旋的影响。通过检查年和各季节极端降水的非一致性,发现具有变异点或显著时间趋势的站点占总站点数的比例较低。仅考虑满足一致性的站点,年和各季节极端降水GEV分布上尾部在全国大部分区域表现出厚尾特征,且不具有上边界。总体来看北方厚尾特征重于南方,秋季和冬季明显高于年和夏季。年极端降水厚尾特征受到不同季节极端降水机制的混合影响。而且,热带气旋对中国沿海区域极端降水有重要影响,往往引发大量级极端降水。东南沿海地区最大10场极端降水由热带气旋引发的比例达到60%以上。因此热带气旋趋向于增加沿海区域年极端降水GEV分布形状参数的大小,并控制着曲线上尾部的形状。     

中国西北地区季节间干湿变化的时空分布——基于PDSI数据

利用帕尔默干旱指数(PDSI) 全球数据库, 提取覆盖中国西北地区的56 个PDSI 栅格点数据, 对1953-2003 年间各个季节均值和年均值进行旋转经验正交函数(REOF) 分析。REOF 空间分区结果发现西北地区各个季节均值和年均值表现出较为一致的主要空间异常型, 依据 PDSI 年均值数据可以将中国西北地区划分为5 个空间型: 北疆型、南疆型、高原北部型、蒙 古西部型以及西北东部型。其中北疆型、南疆型主要位于西北地区西部, 高原北部型、蒙古西部型位于西北中部, 西北东部型位于西北东部。各个空间型特征点的PDSI 序列及二项式 拟合对比发现西北东部、西部存在完全相反的干湿变化: 西北西部主要受西风带影响, 自20 世纪80 年代开始有逐渐变湿的趋势; 西北东部主要受亚洲季风的影响, 有逐渐变干的倾向, 特别是夏秋季, 西北地区东南部变干的趋势更加明显。西北地区受西风带、亚洲季风以及青藏高原的影响明显, 在全球变暖的情景下, 不同区域的干湿状况的响应存在较大的差异。     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。