近50年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,Mann-Kendall（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年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。     

赣江流域近50a来极端降水时空变化特征

基于赣江流域1964—2013年13个水文站的日降水资料,采用AM抽样和POT抽样相结合的方法,对极端降水序列,选定日最大降水量(RX1)、极端降水量(R95)、极端降水天数(RD95)和极端降水强度(RI95)四个指标,利用Mann-Kendall趋势分析方法、Pettitt变点检验法分别对赣江流域极端降水进行时间变化趋势和突变的分析,并利用普通克里金插值,对各指标进行空间分布的分析。研究结果表明,时间变化上,赣江流域RX1、R95和RD95均表现出一定的增加趋势,但RI95变化不大,各指标在过去50 a没有发生显著突变;空间分布上,RX1、R95和RI95沿着赣江流向从西南向东北增加,而RD95的空间分布没有明显的变化规律,存在多个极大极小值中心。     

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

利用1961—2010年西北干旱区83个气象观测站的日气温资料,通过线性倾向率、百分位法及Mann-Kendall法得出西北干旱区极端高温的具体变化特征。用百分位法对西北干旱区日气温数据进行处理,确定极端高温指标的阈值,得出极端高温强度和极端高温事件的频率。结论如下:自1989年开始,西北干旱区年极端高温呈显著上升趋势,空间上西部大于东部,局部地区盆地南缘大于北缘;极端高温日数呈明显的上升趋势;四季极端高温均有上升趋势,秋季增长率最高、冬季最低,秋季极端高温日数增长速率最大;季极端高温及高温日数高值区分布在西北干旱区西北和东南部的盆地边缘,干旱区沙漠边缘及戈壁区;西北干旱区年、季极端高温日数均与年平均气温相关性突出。     

中国近50 a极端降水事件变化特征的季节性差异

强降水极易造成暴雨灾害,尤其是突发性强的短时强降水,动态监测、影响评估和风险预估是灾害防御的重要手段。但目前气象服务业务中,强降水的定量评估和风险预估还是以天为单位,现代气象服务精细化的需求迫切要将时间分辨率提升至小时尺度。本文利用1951-2018年国家气象观测站小时降水观测资料,从小时尺度界定站点、大区域、小区域降水过程的辨识方法。基于改进的降水过程综合强度评估方法,在概率密度分布的基础上,重新划分了极端、特强、强、较强、中等五个等级的降水过程综合强度指数。检验论证显示,基于小时分辨率降水过程的自动提取和评估方法合理,具有可操作性,能够对过程性降水、短时降水过程动态评估和预评估,可实时支撑气象服务业务,提升气象防灾减灾能力,也为后续开展短时强降水影响评估和风险预估建立基础。

     

中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

中国西北东部近50 a降水异常分布及变化特征

基于主成分分析和旋转主成分分析方法,应用陕、甘、宁、青4省（区）170个测站的降水量观测资料,分析了西北东部1961-2010年降水量区域分布、地域相关和年际变化特征。结果表明：西北地区东部降水异常在空间上主要表现为较高的整体一致性,其次表现为东西相反和南北相反的变化趋势。西北地区东部降水异常存在4个基本相关的区域：陇东南和陕西中南部区、陇中宁夏和陕北区、青海高原区和河西走廊区。近50 a来,陇中宁夏和陕北区、河西走廊区各年代降水呈反位相变化;陇东南和陕西中南部区、青海高原区1961年以来的前40 a各年代变化趋势一致,本世纪初的10 a变化相反。河西走廊区、青海高原区则向湿转变,陇中宁夏和陕北区、陇东南和陕西中南部区干旱程度更为明显。     

近50a浙江降水分布的时空特征

采用Kriging插值法对浙江省降水做空间插值划分高、低值区,运用一元线性回归、M-K趋势分析、Morlet小波分析等方法,分别对浙江省以及高、低值区降水趋势变化的时间特征进行分析.结果表明:(1)降水趋势在空间分布上表现为自西南向东北递减,南北相差悬殊,各季节降水量空间分布差异明显.(2)降水量整体呈波动上升趋势,主...     

近50a新疆巴州地区气温与降水时空变化特征

利用新疆巴州地区7个国家级气象地面基准站1961—2013年气温和降水逐日资料,通过累积距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法及Mann-Kendall突变检验法,对该地区气温和降水的时空变化特征进行分析。结果表明:近53 a,新疆巴州地区年、季平均气温整体均呈显著上升趋势,增温率北部高于南部、冬季最高而春季最小,并在1980年代以后发生增温突变,南部突变早于北部,冬季突变早于其他季节。巴州地区年降水量也呈显著增加趋势,增加速率多雨季高于少雨季、北部高于南部;全区及其北部地区降水量在1980年代中前期发生突变,且少雨季突变略早于多雨季、北部略早于全区,而南部地区未发生突变。     

近50年环渤海地区夏季降水时空变化特征

根据环渤海地区1961-2008年夏季60个测站逐日降水资料序列,使用EOF和REOF方法将环渤海地区划分为4个区域,分析了近50年来环渤海不同区域夏季降水的时空变化特征.结果表明,环渤海地区夏季降水存在明显的区域一致性以及年际和年代际变化特征,降水总体呈下降趋势;各区夏季降水都存在2～3年的年际周期,辽东半岛和环渤海北部区域存在10～11年、环渤海西部和山东半岛存在14～15年的年代际周期;辽东半岛在20世纪60年代后期,山东半岛在70年代初期都发生了降水由多到少的显著突变,而环渤海北部和西部地区在90年代后期降水出现显著突变.     

中国近50a积雪变化时空特征

利用1961～2012年中国1400个站点逐日积雪增量、积雪日数和气温稳定通过0℃日数资料,对我国积雪时空变化特征进行了分析研究。结果表明：我国积雪主要分布在新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区及青藏高原地区,年积雪增量均超过50era;在年代际变化中,1991～2000年我国大部分地区积雪增量偏少;在对我国5个区域的趋势分析中,新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区积雪量有显著增加趋势,积雪日数的变化趋势均不显著,气温稳定通过0oC日数均呈显著减少。     

近40年华南前汛期极端降水时空演变特征

利用国家气象信息中心提供的华南89个代表站1969～2008年逐日降水资料,研究了近40年我国华南前汛期(4～6月)极端降水时空演变特征,主要结论是:(1)华南前汛期降水强度、强降水量和暴雨日数的空间分布与总降水量的空间分布基本一致;(2)极端降水指数随时间的变化对华南整个区域前汛期总降水量的变化有很好的指示意义,特别是强降水量、强降水频率和暴雨日数;90年代以来华南前汛期总降水量的显著增加与强降水量、强降水频率以及暴雨日数显著增加密切相关,且极端强降水量异常程度明显增强。     

四川省近10年极端小时降水时空分布特征

利用2012～2020年四川省156个国家气象观测站小时降水资料,以四川盆地、川西高原和攀西地区为考察重点,统计分析了全省极端小时降水的时空分布特征。结果表明：（1）四川省各站极端小时降水阈值、发生频次、平均强度及贡献率差异明显,高值区主要集中在盆地和攀西南部;盆地多站极端小时降水阈值在50 mm/h以上,小时降水极大值超过80 mm/h。（2）四川省极端小时降水事件主要集中在7月和8月,其中50 mm以上的小时强降水事件占比超过1/3;盆地、川西高原和攀西地区极端小时降水发生频次分别在7月、6月和8月达到最高,而小时强降水事件分别在8月、7月和6月出现最多。（3）四川省极端小时降水频次日变化峰值出现在02时,具有单峰和夜发特征,其中盆地、川西高原和攀西地区主峰值分别出现在05时、21时和02时;四川省50 mm以上小时强降水事件夜发占比达63.5%,各区域出现高峰时段差异大。     

中国年极端降水事件的时空分布特征

基于中国1955～2004年314个台站逐日降水资料,根据百分位值方法定义了不同台站的极端降水阈值,进而对中国年极端降水事件的时空特征进行了探讨分析.结果表明:江淮北部、湖南、四川西南部及西藏和新疆西部地区与中国其他区域呈反向变化特征,是中国年极端降水事件的主要空间异常模态;中国年极端降水事件的时间变化存在明显的区域性差异,东北、西北东部、华北表现为减少趋势,其中东北和华北发生了突变,而西北西部、长江中下游、华南及青藏高原表现为增加趋势,其中西北西部、长江中下游发生了突变;中国各分区年极端降水事件的周期振荡不完全一致;中国年极端降水事件与年降水量之间存在较好的相关性,从季节来看,夏季极端降水事件与年降水量的相关性最好.     

1960~2011年中国日降水集中程度的时空变化特征

利用1960~2011 年的日降水资料,计算降水集中指数（Concentration Index,CI）,分析中国区域降水集中程度的空间分布及时间变化特征,得到以下主要结论：CI 指数可有效描述我国日降水集中程度;我国CI 指数介于0.575 与0.750 之间,平均为0.652,总体呈现出东部大、西部小,夏季大、冬季小的特征;44.17%站点的CI 指数表现出增加趋势,55.83%的站点表现出减少趋势,其中10.36%站点的变化趋势通过95%信度水平的显著性检验,CI 指数显著增大的站点主要分布在西北、华中和西南地区,显著减小的站点主要分布在东北、华北、东南沿海及青藏高原东部等地区;3~5 年是各子区域CI 指数变化的主要周期,与对应区域降水量的变化周期较一致;1970 年左右和2000 年左右是显著周期性变化出现较集中的时间段。     

近60年来中国主要流域极端降水演变特征

在全球增暖背景下,中国极端降水事件及洪涝、干旱等次生灾害近年来频发,严重影响生态系统、人民的生产生活和社会经济发展。本文基于气候变化检测和指数专家组（ETCCDI）定义的10个降水指数,利用中国台站日降水资料,系统分析了1961～2017年中国及九大流域片降水变化情况,并利用空间场显著性检验考察不同降水指数的显著变化是否与外强迫作用有关。结果表明,各降水指数的变化具有区域性特征。整体而言,全国范围内平均降水、降水强度、极端强降水和连续性强降水呈增强趋势的台站数多于呈减弱趋势的台站数,呈显著增强趋势的台站占比不可能仅由气候系统内部变率引起,还受到外强迫的影响。此外,中国大部分站点连续干旱日数（CDD）减少,观测中CDD呈显著减弱趋势的台站占比也与外强迫作用有关。九大流域片中,内陆河片能够观测到平均降水、降水强度、极端强降水和连续性强降水的增多以及连续干旱日数的减少,有洪涝灾害增多的风险,且上述变化可归因为外强迫的作用。长江流域片、东南诸河片和珠海流域片平均降水、极端强降水和连续性强降水均增强,其中强降水的变化与外强迫作用有关。西南诸河片极端强降水增强,但大部分站点CDD呈增加趋势,有干旱增加的风险。黄河流域片、海河流域片、淮河流域片及松辽河流域片的大部分站点及区域平均结果中,降水指数多无显著变化趋势。增暖背景下,不同流域片呈现出不同的降水变化特征,将面临不同的气候灾害风险。     

近50年川渝地区夏季极端高温事件的时空演变特征

利用川渝地区1961～2006年145个台站夏季的平均温度资料,分析了该地区夏季极端高温事件的时空演变特征,结果表明：川渝地区极端高温事件高发区位于103°E以东,由西向东呈带状横贯四川盆地中部直至重庆地区北部,发生频次最低的是川西南山地区;根据川渝地区夏季极端高温事件发生频次的异常空间分布特征,可以分成4个区域,分别是四川盆地西北部区、盆地东南部区、川西高原西南部区以及川西南山地区;从长期变化趋势来看,夏季极端高温事件发生频次分别在四川盆地西北部呈显著增长趋势,盆地东南部呈显著减少趋势,川西高原西南部和川西南山地区呈弱增长趋势;近50年中,四川盆地西北部夏季极端高温事件年代际变化特征非常明显,两次主要转变发生在1972年和1993年前后,盆地东南部年代际变化特征明显,主要转变发生在1972年前后。     

近50年华北区8月降水异常的时空特征及其成因分析

利用1958-2007年8月华北53个气象站降水实测资料和NCEP/NCAR同期月平均再分析资料,采用EOF和REOF分析以及曼-肯德尔法等统计方法,分析了近50年华北区8月气候异常的空间分布特征和降水演变趋势,并对多、少雨年500 hPa平均位势高度场、850 hPa矢量风及水汽通量场等进行了对比分析.结果表明:(1)华北区8月降水的EOF分析前3个特征向量场较好地反映了降水异常的空间分布,分别为整体一致、南北相反和东西相反的空间结构;REOF旋转后的前6个空间模态表明了华北区8月降水异常的次区域分布特征.从时间变化趋势来看,华北区8月降水呈现递减趋势,1986年是降水由多雨期向少雨期转折的年份;近10年华北区8月降水较20世纪50年代减少近三分之一;各次区域近50年降水趋势不一致,华北南部变化不明显,东南区有增湿趋势,西北区和东北区干旱化趋势最为明显,对整个华北8月干旱化有主要贡献.(2)西太平洋副热带高压与华北区8月降水有密切关系.当西太平洋副热带高压偏强且位置偏西、偏北时,有利于我国中高纬500 hPa形成“西低东高”环流型,同时对流层低层偏南气流强烈发展,将大量水汽向北输送,造成华北区降水偏多;当西太平洋副热带高压偏弱、位置偏东时,华北区降水偏少.(3)华北区干旱化趋势主要源于1986年前后500 hPa环流的明显调整和维持.