中国日降水量小于不同阈值日数时空分布特征

利用中国672 个站点1951-2010 年的逐日降水资料,系统分析了全国各地日降水量小于0.1 mm、1 mm、5 mm和10 mm不同阈值的日数、平均持续日数、最长持续日数和持续10 天以上过程出现频次等要素的时空分布特征,并分别选择齐齐哈尔、乌鲁木齐、北京、昆明、常德、南京、汕头和海口8 个代表站点,分析了各变量的历史演变趋势。结果表明,全国日降水量小于0.1 mm、1 mm、5 mm和10 mm日数、平均持续日数、平均最长持续日数、极端最长持续日数以及日降水量小于0.1 m持续10 天以上过程发生频次的时空分布特征基本相似,空间上自西北向东南方向递减,时间上冬、秋季多,春、夏季少,这与我国气候干旱的时空分布特点基本一致;而全国日降水量小于1 mm、5 mm和10 mm持续10 天以上过程出现频次的时空分布特征,与我国实际干旱灾害的发生规律基本一致,高值中心出现在华北、黄淮、江淮、江南等地,发生时间集中在春、夏季。全国主要区域代表站点日降水量小于0.1 mm日数、平均持续日数、最长持续日数基本都呈增加趋势,且南方强于北方;日降水量小于1mm、5 mm和10 mm日数、平均持续日数和最长持续日数在西部地区,特别是西北地区表现出较为明显的减少趋势,其中乌鲁木齐日降水量小于5 mm和10 mm平均持续日数线性减少趋势分别达2.0 d/10a 和7.5 d/10a,最长持续日数线性减少趋势分别达9.3 d/10a 和11.8 d/10a,呈现出明显的湿润化趋势。     

新疆地区最大连续降水事件时空变化特征

基于新疆51 个站点1960-2005 年的日降水资料,从最大连续降水事件出发,以年、夏、冬为研究时期,定义描绘最大连续降水事件的日数、降水量和降水强度的9 个极端降水指标,研究最大连续降水事件的时空概率特征。本文应用改进的Mann-Kendall 法对各指标变化趋势进行检验,采用基于F 检验的线形分析计算其变化率。研究结果表明:(1) 年和夏季最容易发生2 天的最大连续降水天数,最大连续降水事件日数越长,降水强度越低;冬季易发生1 天的最大连续降水天数,随最大连续降水事件日数的增加,降水强度增加;(2) 近年来,日数短的连续降水天数事件频率减少,而随降水日数的增加;降水量有增加趋势;因此,新疆降水有极端化的趋势;(3) 新疆有湿润化趋势,而南疆在夏季的湿润趋势比北疆明显,北疆在冬季比南疆显著。     

1960—2011年甘肃河东地区极端降水变化

选取甘肃河东地区13个气象站点1960—2011年的日降水资料,运用气候线性趋势、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、反距离加权法和R/S方法,分析了甘肃河东地区极端降水的时空分布,并预测了未来变化趋势。结果表明:（1）河东地区近52年持续干旱日数呈显著增加趋势,而其余极端降水指标呈减少趋势,其中只有中雨日数通过了显著性检验;各极端降水指标在河东季风区和河东高寒区存在明显差异;在河东季风区,中雨日数、R95极端降水量和降水强度显著减少,而持续干旱日数显著增加;在河东高寒区持续降水日数显著减少。（2）空间分布上,除持续干旱日数大多数区域增加外,其余极端降水指标大部分区域减少,减少区域集中在河东中部和河东东南部。（3）极端降水指标主要以20年和5～8年的周期为主,在不同的时间序列信号强弱不同\.（4）中雨日数、持续干旱日数、R95极端降水量、降水强度在20世纪70年代发生趋势性突变,持续降水日数和最大5天降水量在80年代转折性突变。（5）除中雨日数、持续降水日数在河东高寒区未来发展不稳定外,其它各指标在各区域未来表现出持续性,与过去变化趋势一致。     

福建省降水变化及其对ENSO的响应特征

基于福建省17个国家气象观测基准站1980—2019年的逐日降水数据和ENSO指数,分析了福建省1980—2019年期间的降水变化的时空格局及其对ENSO的响应特征。结果表明：1)1980—2019年期间,福建省年降水量呈不显著的增加趋势(2.78 mm·a^-1,P>0.05),夏季降水量的增幅最大,达5.75 mm·a^-1(P<0.05),此外,夏季的多年平均降水量为615.31 mm,占年降水量的37%;2)福建省年降水量与ENSO指数的相关程度呈现“西强东弱”的格局;1990s中后期以来年降水量受ENSO事件的影响较明显,降水对ENSO指数的响应存在一定的滞后;3)夏、冬季降水与ENSO为正相关,均与强ENSO暖事件有密切联系。研究结果深化了对福建省降水变化特征的认识,为科学应对福建省洪旱灾害提供了理论依据。     

塔里木盆地沙尘天气日数的变化及其与北大西洋涛动的联系

基于塔里木盆地35站1961-2007年的沙尘暴、扬沙日数的观测资料,分析了塔里木盆地春、夏季沙尘天气日数的时空变化特征及其变化的可能原因。结果表明,沙尘暴和扬沙日数呈显著减少趋势,沙尘暴日数在盆地的西南部,扬沙日数在盆地的东北部,减少幅度最大。春、夏季沙尘暴日数的气候突变发生在20世纪80年代的中后期,而扬沙日数在90年代的中后期。春、夏季沙尘天气日数以单月发生为主,连续2月及以上发生概率较大的区域集中在天山南坡,尤其在阿克苏地区。近20 a来,沙尘天气日数异常站数迅速减少,尤其在2000年后。相关分析表明,前冬北大西洋涛动指数与春、夏季沙尘暴日数有较好的相关关系,可以作为其短期气候预测的一个因子。     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

2001—2020年三江源地区积雪日数变化及地形分异

基于积雪面积逐日无云遥感产品和气象观测资料,分析了2001—2020年三江源地区积雪日数的水平、垂直分布特征及变化规律,并对积雪日数与气温和降水量进行了相关分析。结果表明：（1） 2001—2020年三江源地区积雪日数呈西高东低,高海拔山脉大于盆地平原的分布格局,高海拔山脉地区积雪日数均值普遍大于200 d,85.48%的区域积雪日数呈波动增加趋势,显著增加区域占比为16.59%,平均增加速率为0.98 d·a^-1。（2） 积雪日数及其变化趋势存在明显的海拔和坡向分异,积雪日数随海拔上升呈指数型增加,较低海拔（<3.0 km）区域积雪日数少、呈减少趋势且减少速率随海拔高度上升而加快;高海拔区域积雪日数较多且呈增多趋势,但海拔大于4.4 km后积雪日数增多速率随海拔上升而减缓,且5.5~6.0 km地区积雪日数呈减少趋势,高海拔地区积雪日数存在一定程度的“海拔依赖性”。积雪日数北坡大于南坡、西坡大于东坡,西北坡积雪日数最多,为78.30 d,不同坡向的积雪日数均呈增多趋势,其中西坡的增多速率最快,达1.04 d·a^-1。（3） 近20 a三江源地区明显的“暖湿化”气候特征是影响积雪日数变化的主要原因,其中降水量是主要驱动因素,积雪日数增多与降水量增加密切相关,且高海拔地区积雪日数对降水量的依赖性更强。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

武威市降水pH值和电导率对沙尘天气的指示意义

对武威市2013年7月至2014年6月收集的降水样品pH值、电导率和主要阴阳离子浓度进行测定和分析。结果表明：（1）降水样品的pH值6.69～8.84,平均值7.52。降水样品电导率33.9～766 μS·cm^-1,平均182.07 μS·cm^-1。（2）电导率冬季 >春季 >夏季 >秋季,pH值春季 >夏季 >秋季 >冬季。pH值与电导率呈显著的负相关,与风速呈正相关;电导率与降水量呈显著的负相关,与风速呈显著的负相关。（3）pH值和电导率都会随着沙尘事件的发生表现出增加的趋势。当沙尘事件发生的情况下,Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-和NO₃⁺的离子浓度都呈现增加的趋势,但从各离子浓度变化幅度对沙尘事件的响应来看,Na⁺、K⁺和NO₃^-对沙尘天气比较敏感,反应强烈。     

1957~2016年中国农业界限温度时空变化研究

利用中国830个气象站点1957~2016年地面气象观测资料,采用五日滑动平均法和GIS方法确定了近60 a农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的初终日期和持续日数,并比较分析1957~1986年和1987~2016年2个时段的≥0℃、≥5℃和≥10℃农业界限温度的初终日期和持续日数的变化情况。结果表明：与1957~1986年相比,1987~2016年中国农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的总体变化规律基本一致,即初日提前、终日推迟、持续日数增加,各地区变化幅度不同,东北、华北和青藏高原地区变化幅度最大。中国各界限温度的终日变化幅度均较小,初日和持续日数变化较大。≥0℃初日在东北北部和青藏高原地区分别提前3~9 d和3~15 d,持续日数在东北和华北部分地区分别增加3~15 d和2~18 d,青藏高原部分地区增加4~16 d;≥5℃初日在东北和华中地区分别提前4~9 d和6~13 d,持续日数在东北、华北部分地区分别增加4~13 d和2~14 d,青藏高原地区增加2~23 d;≥10℃初日在东北和青藏高原地区分别提前2~9 d和2~13 d,持续日数在东北和青藏高原地区变化最为显著,分别增加3~15 d和5~25 d。农业界限温度的初终日期和持续日数变化,使作物生育期延长和种植界线北移。     

我国横断山区1960-2008年气温和降水时空变化特征

运用样条函数法、线性回归、最小二乘法和趋势分析等方法,对横断山区27个气象站1960-2008年日平均气温和降水资料分析表明,近50年来横断山区气温呈现统计意义上的变暖趋势,其中60和80年代气温相对较低,其他年代则较高,2000-2008时段年均温比多年均值高0.46^oC。横断山区年均气温、春季气温、夏季气温、秋季气温和冬季气温的倾向率分别为0.15^oC10a^-1、0.589^oC10a^-1、0.153^oC10a^-1、0.167^oC10a^-1和0.347^oC10a^-1,升温幅度表现出随纬度增高而加大的趋势,整个横断山区以沙鲁里山和大雪山南缘区域及梅里雪山地区为中心,春季升温幅度最大,冬季次之。横断山区年降水在60和70年代偏低,80年代以后相对偏高,特别是90年代比多年均值高29.84mm,进入2000年后相较90年代明显下降。横断山区年降水、春季降水、夏季降水、秋季降水和冬季降水倾向率分别为9.09mm10a^-1、8.62mm10a^-1、-1.5mm10a^-1、1.53mm10a^-1和1.47mm10a^-1,只有春季倾向率通过了显著水平检验;除夏季降水外,其他季节降水均表现出由西南向东北和由南向北递减的趋势,这是纵向岭谷对流经该区的东亚季风和南亚季风同时起着东西向阻隔作用和南北向通道作用的体现。横断山区季风期气温和降水的倾向率分别为0.117^oC10a^-1和6.01mm10a^-1,最为明显的是2000年后季风期降水明显降低;横断山区非季风期气温和降水的倾向率分别为0.25^oC10a^-1和7.47mm10a^-1,均高于季风期。     

我国沙尘暴发生日数的空间分布格局

根据全国近30 a的沙尘暴记录,运用分形分析得出,在不同的降水量区域,沙尘暴的发生规律明显不同。中国北方沙尘暴发生日数平均为4.4 d·a-1。年降水量≤305 mm的地区沙尘暴发生日数最多,平均为9.9 d·a-1,这是荒漠和半荒漠地区,主要是我国传统的畜牧区;305 mm<年降水量<570 mm的地区平均为4.0 d·a-1,这是草原区,主要是传统的农牧交错带。年降水量≥570 mm的地区为0.4 d·a-1,主要是我国的农耕区。305 mm<年降水量<570 mm的区域,沙尘暴发生的频率随降水的变化幅度最大,为4.1,年降水量≤305 mm地区,沙尘暴随降水的变化幅度最小,为0.3。分析认为,我国沙尘暴危害的防治需要构建牧区—农牧交错带—农区生态农业体系。     

2000-2018年中亚五国水分利用效率对气候变化的响应

水分利用效率(Water use efficiency,WUE)是研究陆地碳水循环耦合的一种常用度量指标。基于MODIS的总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,通过Slope趋势分析和敏感性分析等方法,研究了中亚WUE的时空变化规律及其对气候因子与干旱的动态响应。结果表明:(1)2000-2018年,中亚年均WUE随着生境湿润程度的增加而升高(生长期规律与此相反),其中湿地WUE最高(1.820±0.10 g C·mm^-1·m^-2),而灌丛WUE最低(1.330±0.18 g C·mm^-1·m^-2)。(2)中亚WUE呈略微下降趋势,每年下降速率为0.016 g C·mm^-1·m^-2,年均WUE的显著下降区域大于上升区域。WUE对年降水和年气温的敏感性均表现为正值区大于负值区且均存在阈值效应,降水敏感性阈值介于250~300 mm(低值点)和500~550 mm(高值点),温度阈值介于3~6℃(高值点)和9~12℃(低值点),且εNDV(I WUE对NDVI敏感性系数)与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系。(3)通过WUE与标准化降水指数(SPEI)的相关性比较,发现WUE受干旱程度影响由大到小依次为灌丛、作物、森林、草原和湿地,且不同植被类型下WUE随着干旱程度的增加而升高。     

1961-2008年新疆极端降水事件的变化趋势

利用新疆1961-2008年逐日降水、最高气温和最低气温资料,采用ETCDDMI定义的极端降水事件的阈值,然后统计出极端降水事件的每年湿期降水总量、简单降水强度指数、月最大1d降水量、月最大5d降水量、重湿日数和连续干日,并对其空间分布和时间趋势进行分析.结果表明,新疆极端降水事件阈值的空间分布存在明显的地域差异,北部地区在48 a极端指数变化比其他地区显著;每年湿期降水总量、简单降水强度指数、月最大1d降水量、月最大5d降水量、重湿日数和连续干日的空间特征基本相似,除连续干日,总体呈自东南向西北递增的态势,且高值中心均分布于山区一带.48年来,除连续干日,极端降水事件的其他5个指标呈上升趋势,并于1980年左右发生了突变现象.48年来,极端降水事件的6个指标均存在明显的年代际特征,而且还存在准3a和7a的震荡周期.     

淮河流域降水过程时空特征及其对ENSO影响的响应研究

基于淮河流域35个站点1961~2008年日降水资料,从成因角度研究不同厄尔尼诺-南方涛动事件（ENSO）事件对流域降水过程时空演变特征的影响。研究表明：① 流域降水过程出现沂沭泗河水系变干、淮河水系降水量缓慢增大的特征。② CPW年,年最长连续降水日数、年最长连续降水量的距平变化幅度大且为负值;EPC年,年最长连续无降水日数较常年明显增多;EPW年,连续降水日数变长、连续降水量减少。③ ENSO对流域强降水影响较大,在CPW和EPW年淮河水系暴雨、大雨日数较常年多,而沂沭泗河水系暴雨、大雨日数比常年少;EPC年与此相反。④ ENSO对连续4 d以上降水影响显著,其中EPC年影响最大。     

中国西北近45a来夏季无雨日数的诊断分析

利用中国西北五省(区)1960-2004年125个台站夏季(6-8月)逐日降水资料,从中统计出夏季无雨日数,通过EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析等方法进行了时空特征分析,结果表明：中国西北夏季无雨日数空间分布高值区在新疆的南疆地区,而低值区在青海南部;整个西北地区一致性异常特征是其夏季无雨日数的最主要的空间分布型,高原东部和新疆北部的少部分地区同其它地方呈反向变化的空间分布型也是比较重要的;中国西北夏季无雨日数的空间分型主要有：高原东部型、南疆型、北疆型、青海高原型、河西走廊型及西北东部型;在中国西北夏季无雨日数的6个主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数北疆区呈微弱的下降趋势,南疆区和青海高原区表现为较明显的下降趋势,河西走廊区、高原东部区呈较明显的上升趋势,西北东部区呈明显的上升趋势;中国西北夏季无雨日数的各主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数11 -13a和7-9a的周期震荡表现得比较明显,而3-5a的高频震荡大多分区也有所反映。     

山东省近50年来降水事件变化特征

运用山东省121个气象站1961-2010年逐日降水观测数据,分析了山东省近50a来的降水日数和降水强度的气候特征、变化趋势和贡献率、变异场、突变、周期性等特征。结果表明:近50a山东省年降水日数和强度存在着明显的年代际振荡,降水日数总体呈极显著减少趋势。降水日数和强度呈明显的带状分布,由东南向西北逐渐减少。各地大雨强度较均匀,暴雨日数和强度在鲁中山区南侧较多、较大,北侧则较少、较小。平均年降水日数呈减少变化趋势的站点达116个,降水强度增强的站点达80个。大雨日数减少和暴雨强度增强趋势较明显。大雨和暴雨日数占比较小,但对年降水量贡献较大。21世纪以来大雨和暴雨降水量和降水日数比率增大。平均降水日数及其变异系数在20世纪60年代中期、90年代前后和21世纪初期年际变化较大。降水事件同一年代际间的变异系数表现出相似的变化特征,同一降水事件不同年代际间的变异系数表现出明显的差异性。平均降水日数和大雨强度分别在1977和2005年发生了突变。大雨和暴雨日数变化的主周期分别为5a、11a,降水强度则分别为13a、21a。     

1980—2020年渭河流域高温热浪时空变化特征

基于1980—2020年渭河流域24个气象站点逐日最高气温数据,利用Sen+Mann-Kendall趋势分析方法,研究了渭河流域近40 a来高温热浪的时空变化特征。结果表明：(1)渭河流域高温日数多年平均值为3.54 d,且以约1 d·(10a)^-1的速率呈极显著增加趋势,渭河流域年均高温日数呈现西北少、东南多的空间分布特征,以关中平原站点高温日数增加趋势最为显著。(2)高温初日最早时间在4月下旬,高温终日最晚时间在9月上旬,渭河流域大部分站点高温初日呈显著性提前,提前天数约3～5 d·(10a)^-1,接近一半的站点高温终日呈显著性推迟,推迟天数约3 d·(10a)^-1,说明渭河流域受到高温影响的总时间变长了。(3)渭河流域重度高温热浪发生次数占比为10.32%,说明每10次事件中至少有1次是重度高温热浪,不同等级高温热浪频次较高的站点和持续时间较长的站点都位于渭河流域东南部的关中平原,说明关中平原是渭河流域高温热浪的重心。(4)不同时段高温热浪强度整体呈显著上升趋势,未来强度可能还会进一步加剧,这对渭河流域人类健康和工...     

1971-2013年环渤海地区风速的时空特征

基于环渤海地区60个站点1971-2013年日序列最大风速数据,采用线性倾向估计、Mann-kendall检验、反距离加权插值、小波分析等方法,分析了近年来环渤海地区风速的年、季节的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:(1)环渤海地区年均最大风速为6.35 m·s^-1,并以0.423 m·s^-1的年代变化速率呈显著的下降趋势。区内除承德、丰宁和阜新站点呈略微上升趋势,其余站点均呈下降趋势,整体上表现为南部下降幅度高而北部下降幅度低。四季最大风速也均呈显著的下降趋势,冬、春季的最大风速对全年趋势演变贡献率较大。(2)偏北风(尤其是北西北风)和偏南风(尤其是南西南风)是本区的主要风向。春、夏两季以偏南风为主要风向,秋、冬两季则以偏北风为主要风向。(3)环渤海地区最大风速减少的主要原因是各站点日最大风速为5级及以上的发生频率分别以0.912、0.671、0.271、0.076 d·a^-1的速率呈下降趋势;大风频率也以1.019 d.a^-1的速率呈下降趋势。冬半年是本区大风日数相对较多的时段,春季尤甚。(4)本区多数地区属大风较少区和较多区,其中大风较多区的站点最多(31个),而大风频发区的站点最少(仅4个)。位于大风较少区的站点数增长迅速,而大风较多区、多发区和频发区的站点数则均呈现下降趋势。最大风速与大风日数均具有25～30 a的显著振荡周期。     

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。