贵阳汛期旱涝演变特征及未来趋势预估

首先对贵阳近500 a（1470—2008年）旱涝等级资料进行增补,利用该资料进行等级序列展开频次和多尺度分析。结果表明：近58 a,贵阳出现极端旱、偏旱的频次明显高于过去近500 a的平均状况;汛期出现偏旱和旱的次数明显增多,旱重于涝的趋势非常明显。从年代际和百年际尺度看,210 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而50 a周期是次周期,且20世纪80年代的干旱程度高于历史上任何一个年代;从年际和年代际尺度上,24 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而7 a周期是次周期;汛期降水偏少,一般与旱灾对应一致,但若降水偏多,对应汛期各月降水分布均匀,则不一定对应涝灾。最后,结合诊断结果,借助IPCC AR4最新的模式预估数据集,预估贵阳汛期降水在未来10 a左右将处于旱涝交替频发期,之后至21世纪40年代中期将处于少雨阶段,可能会出现较长时期的干旱。     

用小波分析方法诊断鄂尔多斯市降水周期变化

利用1971—2008年鄂尔多斯市降水资料,使用Morlet小波分析方法分析了多雨区和少雨区降水的年际和年代际变化特征。结果表明:在年际尺度上,多雨区年降水有明显的14a和6a左右的变化周期,多雨区夏季降水有明显的15a和8a左右的变化周期;少雨区年降水有明显的14a和5a左右的变化周期,少雨区夏季降水有明显的12~15a和6a左右的变化周期;年代际变化尺度上,近38a鄂尔多斯市多雨区和少雨区夏季平均降水总量没有明显的变化特征。     

近47a华南前汛期旱涝特征

采用华南61站47a（1958-2004年）前汛期（4-6月）逐日降水资料,利用统计方法对华南前汛期的旱涝特征进行了研究。结果表明：47a来华南有12个涝年和12个旱年发生,较严重的旱涝年主要发生在20世纪50年代末至70年代中期以及90年代以后;前汛期旱涝变化以2～4a的年际尺度周期最为显著;4、5月旱涝的年代际变化特征较为一致,而5月与6月在年代际尺度上具有一定的反位相变化特征;地理分布上,可将华南地区前汛期降水分为5个旱涝异常气候区。近47a来桂南、粤西和东南沿海地区呈现旱—涝—旱的变化特征,而桂北区由旱转涝趋于雨涝的趋势明显,东北部山区由涝转旱趋于干旱的趋势明显。     

东北夏季降水年代际、年际变化的区域差别

采用REOF方法对我国东北夏季降水异常进行了区划,并通过周期分析等方法分析了各分区降水年代际、年际变化特征。结果表明:东北夏季降水异常可划分为南部、中部、东部、西南部、西北部和北部6个区域,东南部(包括前3个区域)的年代际变化高于西北部(后3个区域)。50 a来东北全区夏季降水没有明显变干或变湿的倾向,但存在明显的年代际变化。其中,南部与全区旱涝在两种时间尺度上(特别在年代际尺度上)的相关均较高;东部与全区的相关也主要表现在年代际尺度上,而中部、西南部主要表现在年际尺度上。     

黔东南夏季旱涝指数及干旱气候特征分析

用当前降水和蒸发因子以及前期降水因子定义了黔东南夏季旱涝指数,用此指数计算了黔东南1971~2000年的夏旱指数,同时对各年的夏季旱涝进行了定级,检验证明,此指标对黔东南夏季旱涝等级的划分比日常业务中使用的降水百分率对黔东南夏季旱涝的等级划分更符合实际情况。讨论了黔东南夏季干旱的时空变化特征,得出结论:①夏季干旱主要出现在7~8月,6月干旱较轻,7月重旱出现的概率最大,8月次之;②20世纪70年代干旱主要出现在7月,80年代整个夏季均少雨干旱,以中等以上干旱为主,90年代降水较多,没有重旱出现;③黔东南州的夏季干旱,东南部出现的概率最大,西北部最小;但7月干旱多出现在东北部地区,8月的干旱西北部和东南部多于西南部和东北部。     

基于降水Z指数的山东省近60年旱涝变化特征

利用山东省123个国家级气象观测站1954—2013年的逐月降水量资料,对全省降水情况进行分析,将平均降水量值较为一致的站点结合地理分布特征,把山东省划分为鲁西北黄泛平原、鲁中山区、山东半岛丘陵、鲁西南平原、鲁东南平原5个气候区。通过各气候区代表台站资料,计算出逐年降水Z指数,发现近60a鲁西南、鲁东南及山东半岛易涝易旱,并易发生等级较高的旱涝灾害。运用趋势系数法、M—K趋势检验法、滑动t检验法和Morlet小波分析法分析各气候区降水Z指数的年际变化特征、突变特征及周期特征,得出近60a5个气候区逐年Z值均呈减少趋势,鲁西北、山东半岛、鲁东南降水Z指数突变时间均在1979年前后。鲁中降水Z指数存在16a左右的年代际旱涝变化周期,鲁西北在1970年代中期之前存在9a左右的年代际旱涝变化周期,山东半岛存在的年代际旱涝变化周期则以12a为主,鲁西南在1974年之前的周期以8a为主,鲁东南在1980年代之前的周期为12a左右,之后周期加长。     

近50 a东北地区降水异常的气候特征分析

用诊断分析的方法对近50a东北地区降水异常的气候特征进行了分析。结果表明，东北地区降水异常的季节变化明显，异常在6—8月最大，尤其是7—8月，异常峰值所在月有较明显的年际变化；近50a东北地区夏季降水异常呈现出明显的年际和年代际变化特征，存在3．1a的显著年际周期和12．5a的显著年代际周期，同时还存在26—28a、4—6a的多尺度振荡周期；东北地区夏季多、少雨年全国降水异常的分布表现出了东北与华北东部同位相，与淮河及长江中下游地区反位相的特征。夏季降水异常的空间分布及与全国降水异常的分布既有一致的时候(50、70、90年代)，也存在地域差异(60、80年代)。     

中国干旱气候分区及其降水量变化特征

利用中国614个气象台站1974～2006年历年月平均降水资料,计算各站的降水量距平百分率及其干旱等级序列,采用REOF等方法,对干旱等级序列进行气候分区,并分析各区域50a左右干旱等级的时间演变特征。结果表明：全国降水量具有显著的年代际变化特征,尤其西北地区年代际变化十分突出,其中新疆西部地区在21世纪以来降水量的增加非常明显,增加的程度也是近33a中最强的。根据干旱等级序列的旋转载荷向量将中国划分为11个区域,它们各自具有不同的旱涝特征。干旱等级序列和代表站资料反映出近50a东北、华北及河套地区的干旱明显加重,而西北大部分地区降水量有显著的增加。     

六盘水地区夏季降水异常特征分析

利用六盘水市1961-2000年近40 a夏季(6-8)月降水资料,采用小波分析、二项式系数加权滑动平均等方法,对六盘水地区夏季降水异常进行了分析,结果表明:六盘水夏季降水近40 a来呈上升趋势,具有明显的年际、年代际变化特征;降水存在显著的12~14 a、准6 a、2~4 a左右的振荡周期;近40 a来降水变化的能量主要集中在较小时间尺度的演变上。     

格点降水资料在中国东部夏季降水变率研究中的适用性

本文使用1951~2010年PREC、CRU、APHRO和GPCC 4种格点降水资料,通过比较其与中国756站点观测降水资料在中国东部(105°E以东)夏季降水变率中的差异,检验和评估了它们的可靠性和适用性。结果表明:中国东部夏季降水变率的前3个主要模态分别是以江淮流域、长江流域和华北与东北南部为核心的经向多中心分布,有明显的年际和年代际变率特征,且干旱特征较洪涝更明显;长江流域夏季降水异常的主周期为3~7 a和20~50 a,而江淮流域和华北地区夏季降水异常的主周期则为准2 a和准10 a。另外,长江与江淮流域和华南地区分别在1970s末和1990s初发生了显著的年代际转变;4种格点降水资料都能很好地再现中国东部夏季降水的时空变率特征,但由于GPCC格点降水资料是基于更多的基站观测和更精细复杂的质量控制方案得到的,因此它具有更高的可靠性。     

东北地区作物生长季降水异常特征分析

采用东北地区52个测站1951-2000年4-9月降水量资料,对东北地区作物生长季降水异常进行了诊断分析。结果表明：东北地区生长季降水存在减少趋势,旱灾略多于涝灾,主要存在3-7、12和30a左右的周期变化;可划分为7个降水异常区,其中相邻的3个区（东北中部、南部和东部的大范围地区）有变旱倾向,辽西地区的旱涝灾害最频繁。根据降水减少的趋势,提倡发展旱作农业和节水农业。     

四川盆地干旱灾害统计特征

利用四川盆地1980—2009年17市103个县(市)实测逐日降水资料,按照四川省气象局制定的四川盆地的干旱地方标准DB51/T581—2007,对四川盆地近30年干旱灾害进行统计分析。结果表明:四川盆地夏旱出现的频率最高,夏旱的高发区集中在盆地西北部的成都、德阳和绵阳,伏旱的发生频率最低,强度最强。春、夏、伏旱的空间分布高发区依次从盆地西北部向东南转移。干旱发生的频率整体呈增长趋势,且严重干旱发生频次增长明显,与20世纪80年代相比90年代增幅达到110.3%,21世纪00年代在90年代的基础上又递增20.0%,21世纪00年代发生的严重干旱频次为80年代的2.5倍。     

华北平原地区夏季严重旱涝特征诊断分析

利用华北平原地区13个站1951～1995年6～8月的降水量资料讨论了该地区发生的严重旱涝特征,发现各有7年出现严重干旱和雨涝。严重干旱主要发生在6、7月份,严重雨涝主要发生在7、8月份。特大旱涝发生最频繁的地带在燕山南麓和太行山东麓。50年代多雨涝,60～80年代多干旱,进入90年代雨涝增多,反映华北平原地区旱涝变化阶段性和群发性。东西伯利亚（或鄂霍茨克海）阻塞高压及亚洲中高纬度东高西低分布的稳定维持,则分别对华北平原的严重干旱与雨涝的形成起着重要的作用。西太平洋副热带高压位置偏北、偏西（偏南、偏东）,华北平原地区易发生严重雨涝（干旱）。夏季风偏强（弱）年份,华北平原多发生雨涝（干旱）。 在赤道中东太平洋海温与北太平洋西风漂流区海温处于明显正距平阶段,华北平原地区易分别发生严重干旱与雨涝。     

华北夏季不同月份降水的年代际变化

利用９５１年到１９９６年华北地区１７个站的月降水资料,分析了华北地区夏季各月降水的年代际变化特征,结果表明：６月降水量较少,且在年代际变化下没有表现出减少趋势;７月降水量较多,年代际变化较大,８０年代是少;８月的降水量在年代际变化上表现出线性减少的趋势并呈准１０年周期的振荡,７月和８月的降水量均在６０年代中期和从７０年代末到８０年代初有两次明显的减少。根据７、８月降水不同的年代际变化特征,我们利用     

三峡库区夏季旱涝变化特征及成因

利用1951-2008年三峡库区范围内10个国家基本站的夏季降水资料,通过Z指数分析了三峡库区夏季旱涝的变化特征,确定出6个严重涝年(1954,1956,1980,1982,1983年和1998年)和6个严重旱年(1959,1966,1972,1976,2001年和2006年)。结合NCEP/NCAR的再分析资料以及NOAA的OLR资料,对严重旱涝年份的大气环流形势进行合成分析。结果表明:三峡库区夏季旱涝变化具有较好的一致性,1979年经历了由旱到涝的年代际转变;2001年后,三峡库区进入偏旱阶段。三峡库区夏季严重涝年和旱年环流形势存在显著差异,当100hPa南亚高压异常强大,500hPa高度距平场欧亚高纬度地区从自西向东呈"-+-"距平波列分布,乌拉尔山和鄂霍次克海地区有持续性阻塞高压发展,西太平洋暖池对流偏弱,西太平洋副热带高压位置易偏南,三峡库区以南的西南水汽输送增强,使得三峡库区的水汽辐合增强,这种环流形势配合有利于三峡库区洪涝的发生,严重旱年则相反。     

淮河流域春夏季降水位相变化特征

淮河流域的降水异常容易导致旱涝灾害。本研究从降水位相变化的角度,对淮河流域春夏季降水规律作了分析。在近50 a中,春夏季降水持续偏多的典型事件发生频次较多,强度较大。1960年代初期—1970年代末期和2000年代的两个时期内发生降水位相变化的站次都呈现减少趋势,而在近几年则显著增加。通过S-EOF分解,第1模态代表春、夏季降水持续同位相变化,其时间系数在近年来持续上升;第2模态为春夏季降水反位相变化特征,此模态的时间系数有明显的年代际变化特征。进一步研究发现:前冬和春季,当赤道太平洋持续发生El Ni1o事件,南印度洋偶极子负位相;春季东亚副热带急流偏弱,春夏季中国东部850 hPa均存在南风异常,有利于淮河流域春夏季降水持续正位相变化;持续负位相年则反之。当春季东亚副热带急流偏强(弱),夏季位置偏南(北);中国东部沿海春季海温偏低(高);春夏季间中国东南部850 hPa经向风由北(南)风异常转变为南(北)风异常,可能会导致春季降水负(正)位相—夏季正(负)位相的变化。     

Characteristics of anomalous precipitation events over eastern China during the past five centuries

Characteristics of anomalous precipitation events during the past five centuries in North China (NC) and the middle-lower Yangtze River Valley (MLYRV) were investigated using the data network of dryness/wetness index (DWI) over eastern China. The high occurrence frequency of anomalous precipitation events mainly occurred at periods of high solar forcing, active volcanic eruption, and large anthropogenic forcing (the twentieth century). Coherence and dipole were the two dominant modes in spatial patterns of anomalous precipitation events. Coherent floods dominated the eighteenth and nineteenth centuries, whereas coherent droughts occurred frequently in the seventeenth and twentieth centuries. The dipole patterns of anomalous precipitation events were the most frequent in the twentieth century. NC experienced more floods in the cold periods than warm periods. Both NC and the MLYRV experienced far fewer droughts and more floods in the warm eighteenth century when natural climate forcing dominated, and more droughts in the twentieth century when anthropogenic forcing dominated. Coherent drought was the only spatial pattern of precipitation significantly associated with explosive low-latitude volcanic eruptions. The increased coherent droughts and dipole patterns in the twentieth century support the findings of previous modeling studies that the tropospheric aerosols and human-induced land cover changes play important roles in the changes of summer rainfall over eastern China. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users. This paper is a contribution to the AMIP-CMIP Diagnostic Sub-project on General Circulation Model Simulation of the East Asian Climate, coordinated by W.-C. Wang.     

中国夏季和冬季极端干旱年代际变化及成因分析

依据1961～2009年中国区域540个气象站的夏、冬季气温和降水数据,首先采用气候变化趋势转折判别模型（简称PLFIM）分析了中国区域8个分区夏、冬季气温和降水的年代际变化,而后利用PDSI干旱指数研究了夏、冬季极端干旱在年代际尺度上的时空变化特征及其成因。结果表明:1961～2009年中国夏季极端干旱发生率北方大于南方,冬季则为在东部多而在西部少。夏季和冬季极端干旱发生概率在最后一次年代际转折后都呈增加趋势。在区域尺度上,夏季东北、华北和西北地区增加明显,冬季东北、华北、华南、西南地区增加显著。其中,降水在20世纪90年代以前的极端干旱变化中起主导作用,而后由于气候变暖所引起的极端干旱增加趋势逐渐增大,与降水变化的作用相互叠加。     

近半个世纪我国干旱变化的初步研究

利用我国地面606个气象观测台站1951—2006年的逐日降水量和平均气温资料, 使用《气象干旱等级》国家标准中推荐使用的综合气象干旱指数（I_C）, 分析了近半个世纪以来全国及不同地区干旱变化情况。结果表明:总体而言, 全国干旱面积在近50年没有显著增加或减少的趋势, 但不同地区差异较大; 其中东北和华北地区干旱化趋势显著, 特别是20世纪90年代后期至21世纪初, 上述地区发生了连续数年的大范围严重干旱, 在近半个世纪中十分罕见; 东北、华北和西北地区东部的大部分地区在近50年中持续时间最长的干旱事件多发生在1980年以后的20多年中, 而且上述地区在近20多年来干旱发生得更加频繁。另外, 我国干旱化趋势最显著的地区与增暖幅度最大的地区有很大的一致性, 表明区域增暖在干旱变化中起着一定作用。