近50a西北干旱区极端降水的时空变化特征

利用西北干旱区1961—2010年76个测站的逐日降水量,采用线性趋势,MannKendall(M-K)突变检验等现代统计诊断方法,研究我国西北干旱区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)过去50 a北疆地区和天山山区极端降水量总体上呈增加趋势,河西—阿拉善地区变化不明显;(2)除南疆地区外,北疆、天山山区、河西—阿拉善地区极端降水量分别于1982年、1990年、1987年发生显著的上升突变;(3)极端降水量空间分布的区域差异性显著,在研究区西部表现为以天山山区大值为中心,呈现北高南低的特点;研究区的东部主要是自东南向西北递减的特点;(4)极端降水频率与极端降水量的空间分布基本一致。     

天山山区近40a年降水变化特征与南、北疆的比较

本文分析了天山山区近40 a来年降水变化的基本特征，并与南疆、北疆进行了比较，所得的主要结果如下：(1)天山山区在年降水量干湿变化阶段上与北疆的相似性强于南疆。(2)年降水量的空间分布的同步变化性以北疆为最好，南疆最差，天山山区居中，而年降水量的空间分布的反向变化性，以天山山区为最大，北疆最小，南疆居中。(3)天山山区与南疆从60年代到90年代，年降水均表现出了持续的增加的趋势，北疆年降水从60年代到90年代，除70年代外，不断增多。     

西南地区极端降水时空变化特征及其与强ENSO事件的关系

西南地区因紧邻青藏高原,地形地貌复杂,由于受南亚季风、东亚季风和高原季风的共同影响,其气候呈现出独特性,是我国气候变化的敏感区和脆弱区,也是极端天气气候事件发生最为频繁的地区之一。本文利用1969-2020年93个气象站的逐日气温和降水数据,通过选取11个极端降水指数,采用线性回归分析、M-K突变检验、EOF分析等方法,不仅对西南地区52年极端降水的时空变化特征进行了分析,而且通过计算复合比率对其与强ENSO事件的关系进行了探讨。研究表明：（1）西南地区在1969-2020年整体呈现降水频率和强度增大,极端降水增多的趋势,按地形划分的四个区域也呈现出不同程度的降水特征;（2）在52年各站点空间平均变化率分布上,西南地区各站点的整体连续干旱日增多,连续降水日减少,降水量呈现由西北向东南递减的趋势,但极端降水事件增多,其中横断山脉地区的极端降水事件增加幅度最为明显;（3）极端降水指数的突变年代主要分布在20世纪80年代中期和21世纪前期,EOF分析表明,极强降水量R99p的增长趋势是由西向东减少,5日最大降水量RX5的增长趋势呈现中间减少、两边增多的分布型式;（4）西南地区的极端降水指数与...     

甘肃省近50 a夏季极端强降水量的气候特征

利用甘肃省1960—2006年59个台站逐日降水资料,根据百分位值法定义了不同台站的极端强降水阈值,统计出了夏季（6～8月）逐年逐站极端强降水量,并进行了时空特征诊断。结果表明：一致性异常分布是甘肃省夏季极端强降水量的最主要空间模态;夏季极端强降水量的异常空间分布可分为陇南型、陇中型、河西西部型、河西东部型及陇东型5个关键区;在5个关键区中,陇南区、陇中区近47a来夏季极端强降水量表现出减少趋势,河西东部区与陇东区表现出增加趋势,而河西西部区却经历了少-多-少的抛物线型变化;另外从周期分析来看,甘肃省夏季极端强降水量近47a来在大多数分区存在11～13a和6～8a的振荡周期。     

北疆汛期降水集中程度的特征分析

基于1961－2007年新疆北部104站逐日降水资料,分析了天山山区、天山北麓、伊犁河谷和北疆北部汛期降水集中度和集中期的气候特征。结果表明,北疆北部汛期降水总量虽然最小,但年际变化较大。天山山区汛期降水总量虽然最大,但年际变化较小,说明山区降水稳定。北疆以及四个子区域多年平均的汛期降水集中度约为0.2左右,汛期降水集中期出现在32-37候。北疆北部汛期降水集中度和集中期的年际变化均相对较大。北疆地区汛期降水偏多时,降水量在整个汛期分布比较均匀,而汛期降水偏少时,降水量比较集中。     

北疆地区极端降水事件气候特征分析

利用北疆地区42个台站1961—2011年逐日降水量资料,采用百分位法统计分析极端降水事件发生频次的空间分布特征,运用线性趋势法探讨极端降水事件的时间演变特征。结果显示:北疆地区1961—2011年极端降雪与极端降雨阈值的分布总体类似,极端降雨(雪)阈值天山山区及北麓(中东部)较大,古尔班通古特沙漠西南缘(西—西北缘)较小。多年平均极端降雨事件为3.76d,极端降雨事件呈一致增多趋势;多年平均极端降雪事件为2.84d,大部分台站极端降雪事件呈增多趋势;极端降雨(雪)量总体表现为增大趋势。暴雨、暴雪事件多年平均分别为0.45d和0.82d,天山区中部出现最多,80%以上的台站呈增多趋势。     

新疆地区近50年来极端降水事件年内非均匀特征分析

利用新疆地区48个气象台站1961—2011年的逐日降水观测资料,根据百分位法定义了不同台站的极端降水阈值,又引入了表征降水时间分配特征的新参数-极端降水事件集中度和集中期,重点分析了新疆的极端降水年内非均匀特征。结果表明:(1)新疆地区极端降水阈值和年平均极端降水量空间分布基本一致,都以天山地区为最大,呈现北高南低的分布。年平均极端降水频次北部高于南部。(2)新疆地区极端降水事件集中度和集中期的空间分布存在一定的差异。总体来说极端降水分布得很密集,各站集中度在0.62~0.9之间,南疆和东疆的集中度大于北疆。新疆地区极端降水主要集中在7月上旬到8月中旬。(3)近51 a来,极端降水事件集中度表现为减弱趋势,而集中期表现为增加趋势,表明极端降水越来越分散。(4)极端降水量的季节分配状况和同期的极端降水量存在很好的相关关系。极端降水越分散,集中期越晚,极端降水量越多;极端降水越集中,集中期越早,极端降水量越少。这种相关关系在北疆地区尤为显著。     

近50年黄河上游流域年均降水与极端降水变化分析

利用1970-2017年45个气象台站逐日降水资料分析了黄河上游流域降水空间分布规律以及年均降水和极端降水的变化趋势,将黄河上游流域按照地形地势、海拔、气候带分布等多种因素划分成源头区、产流区、出口区,并结合极端降水指数采用Mann-Kendall法、小波分析法分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,研究极端降水时空变化。结果表明,黄河上游流域年均降水从东南向西北扇形递减,源头区和产流区是年降水量的主要贡献区域;年均降水和极端降水均存在明显的周期振荡特征,其中源头区和产流区在22年左右,出口区在18年和8年左右;整个上游区域,极端降水和年均降水的变化趋势较为一致,但年降水量近年来呈现增长趋势,而极端降水事件的发生频率则有所降低。     

北疆极端降水事件的初步分析

基于北疆44站日降水资料,使用一元线性回归和二项式滑动平均等统计方法,分析了北疆极端降水量、极端降水频数和极端降水强度的时空变化特征。结果表明,极端降水在季节和空间分布上均存在较大差异,山区极端降水强度大,平原地区极端降水频数多。极端降水量和频数在夏季和冬季均呈明显增加趋势,伊犁河谷地区尤为显著,而春秋季变化趋势不明显。4个季节的极端降水强度和频数均以年际变化为主,春季的极端降水强度在1990年后出现多个峰值,而秋季,在1990年前存在多个峰值。     

环青海湖地区夏半年极端降水时空特征及其对大气环流因子的响应

研究利用环青海湖地区8个气象站点1961—2018年逐日降水数据，分析了该地区夏半年降水量和极端降水指标的时空演变和大气环流特征，为准确理解水资源变化提供了重要的研究基础。结果表明：近60年环青海湖地区夏半年降水量呈显著增加趋势；极端降水事件各项指标（夏半年极端降水量、夏半年极端降水日数、夏半年极端降水强度、夏半年1日最大极端降水量、夏半年极端降水事件频率）呈上升趋势，尤其2005年以来各项极端降水指标上升趋势特别明显。21世纪初期是环青海湖地区的降水突变期，夏半年降水量和极端降水事件多项指标均在这一时期发生了突变。通过对极端降水指标与环流变化的关系研究发现，南极涛动指数(AAO)、西太平洋副高强度指数(WPSH)与极端降水指标显著正相关。在2006年前后南极涛动指数(AAO)和西太平洋副高指数(WPSH)发生比较明显的转折性变化，最终导致环青海湖地区夏半年极端降水各项指标在2006前后出现比较明显的突变。环青海湖地区夏半年降水量和极端降水量均存在6年的短周期和16年左右的长周期。环青海湖地区夏半年极端降水量和半年极端降水日数的均表现为西部较东部显著的空间变化特征。     

1980-2020年山西省极端降水的研究

基于1980-2020年山西省109个气象观测站点的逐日降水资料,选取10个极端降水指数,采用气候倾向率、相关分析、因子分析、R/S预测方法等方法,对山西省极端降水进行了时空分布的研究,以期为山西省的气候变化、生态环境保护、防灾减灾、气象服务工作提供参考依据,结果表明：(1)从时间尺度来看,1980-2020年期间,山西省极端降水的强度和极值都有明显增加,连续干旱日数和连续湿日日数呈下降趋势,其余均表现出不同程度的增加,其中年总降水量增加幅度最明显;从空间尺度来看,年总降水量、降水强度、降水频率、极值均为从西北向东南逐渐增多,空间差异较明显;从各站点的空间分布来看,北部和中部地区的极端事件增加最显著,北部地区的干旱日数仍以增加趋势为主,连续湿日日数气候倾向率的空间差异较大,中部地区站点显著增加,南北部以减少趋势为主;(2)基于相关分析方法表明各极端降水指数(除干旱日数外)与年总降水量都有很好的相关关系,强降水量和极强降水量对年总降水量的贡献值呈现出增加趋势;采用因子分析方法提取了3个公共因子,方差贡献率累计达到了87％,可以看出极端降水强度和降水量指数在对极端降水方面影响较大;利用R/S分析法可以得到年总降水量、中雨日数、大雨日数、最大5日降水量这几个指数未来呈现弱减少趋势,而干旱日数仍为减少趋势,连续湿日日数为持续弱增加趋势。总体看来,山西省极端降水近年来呈现出增加趋势,在空间分布有明显差异。     

天山新疆段植被物候特征及其气候响应

基于MODIS的MCD12Q2数据,采用趋势分析和相关性分析方法,结合遥感降水和气温数据产品,探求了天山新疆段2001—2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用。天山新疆段植被物候始期呈明显的垂直地带性分布特征,集中于3月10日至5月15日,全区14年平均值为3月20日;植被物候末期具有纬度地带性分布特征,集中于10月1日至10月25日。天山新疆段植被物候始期在山区呈不显著推迟趋势,绿洲和平原呈不显著提前趋势;植被物候末期主要呈不显著提前趋势;降水量和气温是影响天山植被物候期的重要因素。物候始期受当年春季气温的影响最为显著,也受到前一年冬季降水量的影响,其与降水量呈正相关,与气温呈负相关。夏季和秋季降水量是天山新疆段植被物候末期的主要影响因素。     

新疆北部暖季短时强降水的时空分布特征

基于2013—2019年暖季新疆北部518个自动站逐时降水资料,运用常规统计、归一化及其偏离程度、降水集中度(PCD)和集中期(PCP)等方法,研究该区短时强降水(Flash Heavy Rain,FHR)时空分布和统计特征。结果表明:(1)近7 a新疆北部FHR发生频次年变化大,2016年最多,2014年最少,前者是后者的3.9倍。(2)FHR集中发生在6—7月,6月下旬为峰值,且日变化呈明显的单峰型,峰值主要在17:00—19:00。(3)FHR发生频次集中在山脉的迎风坡和喇叭口地形附近。(4)FHR PCD呈现由南向北、由西向东逐渐集中,阿勒泰地区最集中;PCP自伊犁河谷至天山北坡,从克拉玛依向西、向北逐渐推迟,阿勒泰地区最晚。(5)PCD伊犁河谷、天山北坡年变化呈增大的趋势,其它区域呈减小的趋势。PCP阿勒泰地区、博州、天山北坡年变化呈增大趋势,其它区域呈减小的趋势。     

1961-2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用1961—2020年我国西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比分析我国西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：西北地区夏季降水量占全年总降水量的50%以上。从整体上来看,西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%(43%),降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%(57%);降水量、降水日数同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年来,西北地区极端降水量和降水日数呈线性增加趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,不同区域变化位相存在一定差异。     

1961-2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用近60年西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比研究了西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：平均而言,西北地区夏季降水量占全年总降水量的50-70%。整体上西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%（43%）,降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%（57%）。两者同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年西北地区极端降水量和降水日数也呈现出线性增加的趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,但不同区域变化位相存在一定差异。     

新疆春季降水与北大西洋海温关系的事实分析

首先计算了新疆的北疆、南疆和天山山区的春季降水量与北大西洋海温场的滞后和同期相关系数，发现新疆春季降水距平总体上与前一年7月北大西洋海温距平 (SSTA) 场相关最好。然后又采用奇异值分解 (SVD) 法找到了两场之间较好的对应分布型，并由实测资料得到验证。     

1961—2015年新疆天山日照时数时空变化特征及其影响因素分析

采用新疆天山地区55个气象站1961—2015年逐月气象数据,用Mann Kendall突变检验、基于ArcGIS的混合插值及偏相关分析对天山日照时数年、季节特征及影响因素进行分析。结果表明：①天山日照时数年及季节均呈减少趋势,天山各区域变化差异显著,山区及天山北坡变化趋势明显于南坡。②天山北坡、天山南坡及天山山区年日照时数突变时间为1985年、1980年和1988年,云量和降水是导致突变发生的主导因素。③新疆天山年日照时数由西向东逐渐增加,平原多、山区少,春季呈“东北部多、西南部少”,夏季为 “东北部多、西南部少”,平原盆地高于山区,秋季呈现“北少南多,东多西少”,冬季由南向北逐渐减少。④云量、降水是导致天山地区日照减少的主要因素,少云区日照时数较多,多云区日照时数较少,天山云量减幅或增幅区域,日照时数突变量变化明显。     

1971~2017年新疆夏季分级降水特征

利用1971~2017年新疆100个气象观测站的逐日降雨资料,在降水分级的基础上,采用EOF分解、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对新疆夏季降水特征进行研究,结果表明:受天山山脉影响,新疆夏季降水主要集中在天山山脉附近,呈由北向南递减的空间分布特征;近47年新疆区域平均的夏季降水呈持续增长趋势,存在明显的多时间尺度波动,并在1987年发生由少到多的突变;EOF分析的前四个模态依次反映出新疆夏季降水具有整体一致、南-北向相反、东-西向相反以及中部与周边地区相反的变化特征;从空间分布看,新疆夏季各级降水的雨量与雨日均呈现明显上升趋势,其气候变化趋势系数与夏季降水基本一致,表现出北疆大于南疆、西部大于东部、山区多于盆地和谷地的空间分布特征;从时间变化看,新疆区域平均的夏季各级降水的雨量与雨日以上升趋势为主,其中暴雨的上升趋势最为显著,大雨次之,小雨和中雨最弱;新疆区域平均的夏季各级降水均表现出多尺度周期振荡特征。      

中国西北地区冰雹的气候特征及异常研究

选取西北地区均匀分布的85个地面测站1961～2001年冰雹资料,分析了降雹的空间分布和年、日变化及持续时间。结果表明,西北地区冰雹与地形、海拔高度有密切关系,具有明显的局地性。其自然正交函数分解(EOF),主要表现为干旱区、高原区等空间差异(LV)。旋转自然正交函数分解(REOF)表明,旋转载荷向量场(RLV)反映了8个主要降雹异常类型区。旋转主分量(RPC)揭示了近41年来西北地区冰雹日数时间演变特征：北疆、南疆和秦岭南部年冰雹日数总体呈多雹—少雹—多雹趋势;柴达木盆地和青藏高原东北侧总体呈少雹—多雹—少雹趋势;天山、青藏高原东南部、河套南部总体呈减少趋势。