西北地区东部夏季不同等级降水的空间分布特征及其在旱涝年分布的差异

根据我国西北地区东部59个气象台站近50 a(1965-2014年)的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析了该地区夏季不同等级降水的降水量、降水日数和降水强度的空间分布特征,并讨论了不同等级降水量及降水日数与夏季总降水量的关系及其在典型旱涝年的空间分布差异。结果表明:(1)西北地区东部夏季降水日以小雨为主,约占总降水日数的81%;但在夏季总降水量中,小雨、中雨和大雨降水量相当,各约占1/3。(2)该地区夏季不同等级降水量、降水日数和降水强度的空间分布不均,但均大致呈现出由南向北递减的空间分布特征。(3)该地区夏季总降水量与中雨日和大雨日的相关关系显著,表明中雨以上量级降水日数的变化可基本反映夏季降水量的变化。(4)西北地区东部典型涝(旱)年,降水量的偏多(少)主要是由于中雨以上等级降水日数偏多(少)引起的中雨量和大雨量偏多(少)所致。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。     

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法,分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征,并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明：1）近60年来,流域小雨发生率最高,为73.55%;年总降水量中,中雨量所占比例最大,为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势,暴雨贡献率呈显著增加趋势。2）太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加,小雨日数显著减少,小雨强度、年总降水强度显著增强。3）不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数,以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4）R/S分析结果显示,小雨、暴雨、年总降水相关指标（小雨量除外）都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致。5）近60年来,太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化,分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大,而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。     

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。     

1961—2017年华北地区降水气候特征分析

基于华北地区1961—2017年的均一化降水数据,从降水量、降水强度、降水日数和降水量贡献率等方面揭示了华北地区降水的气候特征。结果表明：1961—2017年华北地区年降水量以3.2 mm/10a的速率减少,其主要原因是夏季降水的减少。空间上,降水量大值区的降水趋势变化呈减少特征;降水强度呈增大趋势,降水的时间分布更加集中;小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水日数和贡献率呈减小趋势,而中雨和大雨则有所增加;分析各等级降水对华北地区空间分布的贡献率,小雨事件对华北地区西部降水的贡献最主要,大雨、暴雨和大暴雨对华北东南部地区降水量的贡献最为主要,这进一步解释了小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水量的减少造成了华北地区西部和东南部地区降水总量的下降。华北地区降水气候特征研究可为区域气候变化以及暴雨、干旱等灾害应对提供科学支撑。     

1961-2010 年中国降水强度变化趋势及其对降水量影响分析

探讨区域降水强度的时空变化趋势对于揭示区域气候变化规律、有效应对气候变化水资源影响等具有重要意义。利用756 个气象观测站1961-2010 年50 年逐日降水资料,分析了中国不同等级降水（小雨、中雨、大雨、暴雨及年均降水）强度的年际、年代际的变化趋势,以及不同等级降水变化在降水量增量中的贡献。结果表明：在年际变化中,降水强度总体呈现上升趋势,显著上升区域主要分布在中国东部秦岭-淮河线以南的地区;在不同等级降水强度中小雨强度变化趋势最为显著,中雨以上级别降水强度则相对稳定。在年代际变化中,各区域年代际降水强度变化差异明显,20 世纪60 年代和70 年代下降显著,80 年代、90 年代、21 世纪的前10 年则上升明显。此外,降水强度对降水量增量贡献由东至西呈“大-小-大-小”的相间带状分布;在中国西部,小雨、中雨、大雨强度对降水量增量起主导作用,而在中国东部暴雨降水强度在降水量贡献中起主导作用,且在东北区东南、黄淮海西北以及西南中部作用更加明显。     

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。     

1974～2018年曲靖市各等级降水的气候特征及其与年降水量的关系

收集1974～2018年曲靖市9个大监站降水日数据,利用气候倾向率和突变检验等方法,分析降水日和年降水量气候特征及两者的关系,结果发现:(1)在曲靖市,小雨是主要降水事件,中雨对年降水量贡献最大。(2)各等级降水日和年降水量均呈"东南向西北"递减的空间分布。此外,从历年变化趋势看,降水日、小雨日、中雨日大部呈显著递减,大雨日、暴雨日区域性特征明显,各地表现不同程度的增减趋势。(3)20世纪90年代前,降水量变化相对稳定,90年代后缓慢减少。(4)进入20世纪90年代,小雨日、中雨日持续减少,导致年降水日显著减少,而中雨减少造成年降水量明显减少。2009～2012年大旱期内,中雨、大雨异常偏少,造成年降水量异常偏少。     

中国大陆中纬度带不同等级降水的变化特征

为研究中国大陆中纬度带不同等级降水的变化特征,利用筛选后的100个测站1960-2014年的日降水量数据,根据站点降水趋势进行区域划分,根据中国不同年降水量对应的降水等级进行强度划分,在此基础上对中国大陆中纬度带不同等级降水分地区、分季节做了详细分析。结果表明：（1）中国大陆中纬度带东、西部降水存在很大的地域性差异,降水类型以中等以下强度降水过程为主且暴雨和大雨主要发生在夏季。（2）全球变暖大背景下,20世纪80年代中期东、西部降水均出现转折,西部降水由少变多,暖湿化加剧;东部降水减少,由湿变干;东、西部降水反相变化。（3）近几十年西部暖湿化加剧的主要表现形式为不同等级年降水量显著增加,东部降水减少的主要表现形式为年暴雨和大雨量减少。（4）东、西部不同等级年降水日数对相应等级年降水量起着决定性作用。（5）东、西部降水日数变化引起的降水量变化远大于降水强度变化引起的降水量变化且东部降水强度对总降水量的贡献较西部大。     

近47年环渤海地区不同级别降水事件变化

利用1961～2007年逐日降水资料,分析了环渤海地区不同级别降水日数、降水量和降水强度的气候特征和变化趋势.结果表明:年及四季雨日均呈减少趋势,雨日的减少主要体现在微雨和小雨日数的显著减少;降水强度略有增加,但主要是源于微雨和小雨降水强度的增加;20世纪90年代以来,小雨和中雨雨量对年总降水量的贡献较大,极端强降水频率和降水量减少,其对年总降水量的贡献偏小,造成环渤海地区年降水量减少,气象干旱加重;雨日的减少使连续无降水事件频率加大,也在一定程度上加剧了干旱程度.     

1981-2010年中国西北地区东部大气可降水量的时空变化特征

利用1981-2010年NCEP/NCAR再分析资料以及同期西北地区东部58个气象站的日降水、蒸发资料,采用一种新的方法统计分析了该地区大气可降水量的时空分布特征,并对大气可降水量与实际降水量的相关性进行了分析。结果表明:西北地区东部大气可降水量空间分布极不均匀,无论年或季,均呈现为西北少东南多的分布特征。逐月大气可降水量分布呈单峰型,7月最大,1月最小; 近30年,西北地区东部年、各季大气可降水总量均呈微弱减少趋势,四季中夏季减少趋势最为显著,冬季不明显; 58个站点30年平均的实际降水量空间分布与大气可降水量分布基本一致,年际变化也呈微弱减少趋势; 大气可降水总量与实际降水量呈显著正相关,年平均相关系数为0.545,各季节中春季相关系数最大,秋季和冬季次之,夏季最小; 不同区域大气可降水总量与实际降水量的相关性因季节不同而不同,总体来说,甘肃东部、南部和陕西中部、南部相关性较高,大气可降水量对降水量的贡献较大; 将大气可降水量和降水日数结合起来,更能准确、客观地反映一段时间内总的大气可降水量分布情况。     

WRF模式对昆明降水量预报的模拟检验

检验分析2013年到2016年WRF模式对昆明降水量预报的TS评分时空分布特征。采用中尺度WRF模式系统模拟昆明典型大尺度天气系统的近两年雨季降水天气,进行模式预报性能的评估研究,并对比分析WRF模式预报与日常业务主观预报。结果表明:降水TS评分空间分布除了小雨外都不均匀,中雨TS评分是南部和西部地区较优,大雨TS评分是西南部和东部地区较优,暴雨TS评分是东南部和西北部地区较优。WRF模式小雨和暴雨TS评分低于主观预报;WRF模式和主观预报在切变线和孟湾风暴系统下预报性能较好;WRF模式在静止锋、南支槽、西南涡和西行台风过程中的中雨以上降水预报能力优于主观预报,而主观预报对两高辐合和切变线过程的强降水预报较好。     

1961—2015年中国降水面积变化特征研究

基于中国0.5°×0.5°逐月与逐日降水量网格数据集,采用线性趋势、克里金插值（Kriging）、森斜率等方法,分析1961—2015年中国3个自然区的降水量和降水面积的变化特征。结果表明：（1） 中国1961—2015年年均和季节平均降水量呈现由东南沿海向西北内陆递减的空间分布特征,中国一半以上的地区年均和四季降水量呈增加趋势。（2） 日变化特征上,东部季风区、西北干旱区和青藏高寒区均以小雨和中雨为主,其日降水面积多年平均值分别为：1 112.75×10³ km²、52.65×10³ km²,1 380.57×10³ km²、92.83×10³ km²,1 253.9×10³ km²、34.3×10³ km²,暴雨和大暴雨占的面积较小;三个区域不同等级日降水面积年内变化均符合二次函数曲线,三个区小雨日平均降水面积年际变化均呈略微减少趋势,青藏高寒区和西北干旱区大雨、暴雨和大暴雨均呈略微增加趋势,大暴雨整体波动较大。（3） 季节变化特征上,三个区四季均以小雨为主,暴雨和大暴雨所占面积较少。春季和秋季三个区小雨降水面积均呈减少趋势,春季和夏季三个区暴雨降水面积均呈增加趋势,冬季三个区中雨和大雨降水面积呈增加趋势。（4） 东部季风区春季和秋季,西北干旱区年均和四季,青藏高寒区春季、秋季和冬季不同等级降水量对应的降水面积均符合负指数分布规律。km²     

昆明市不同等级降水日数的时空分布特征

采用线性趋势法,Mann-Kendall检验的方法,分析了近42年（1971-2012年）昆明市12个测站逐日降水资料的时空分布特征和变化规律。昆明市的小雨日数占总雨日数的比重最大,总雨日数的减少主要是由于小雨日数的减少所致。2001年后降水的减少趋势更加明显,且在2009年后出现极端化发展的趋势。全市年总雨日数及不同等级降水日数分布不均匀,存在两个多雨日中心。各站年总降水日数和小雨日数均呈减少趋势,但是东川不显著;中雨、大雨和暴雨日数大部以缓慢减少为主,部分有所增加,但变化趋势并不明显。     

陕北黄土高原地区极端降水事件时空分布特征

以陕西省北部6个气象站点1959-2011年逐日降水数据为基础,采用百分比方法确定各站点极端降水阈值,选取极端降水量、极端降水频率、极端降水强度、暴雨量、暴雨日数、大雨量和大雨日数,分析陕北黄土高原地区极端降水事件时空变化特征,结果表明:(1)极端降水经历近30年的持续减少后,近10多年增加较快,各极端降水指数空间上均呈自东南向西北的递减趋势.(2)极端降水量2000～ 2011年最大,极端降水阈值和极端降水量自东南向西北递减分布.(3)极端降水频率以2000～ 2011年最大,极端降水强度变化趋势不明显.空间分布上极端降水频率以绥德最高,榆林最低;极端降水强度以洛川最高,横山最低.(4)暴雨量和暴雨日数均以2000～2011年最高,空间分布呈自东而西递减,分别形成以绥德和延安、横山和吴起为中心的高值和低值区域.大雨量和大雨日数以1959 ～1969年最高.空间分布上呈自南而北的递减趋势,均形成以洛川和横山为中心的高值和低值区域.     

陕西省近47a来降水变化分析

利用陕西省78个气象观测台站1961—2007年逐日降水量资料,分析了陕西地区降水变化特征及其对旱涝的影响。结果表明,47a来陕西地区的年降水量呈明显的减少趋势,减少幅度为18.4mm/10a,主要表现为春秋季降水的减少;降水日数的变化呈减少趋势,递减率为3.2d/10a,主要体现在小雨和中雨事件频率的下降;但是平均降水强度总体呈微弱的增强趋势,主要原因是大雨和暴雨频次的增加。在显著变暖的20世纪90年代以后,雨日减少,但暴雨增多,强度增强,该区域降水有向不均衡、极端化发展的趋势,旱涝灾害也有加重趋势。     

博州不同级别降水及极端降水事件的时空变化

根据1961—2005年新疆博州（博尔塔拉蒙古自治州的简称,下同）4站逐日降水资料,用阈值检测方法计算出博州地区极端降雨（雪）的阈值,并用气候趋势系数、Kendall-τ秩次相关以及滑动t检验等分析了博州地区不同量级降水日数以及极端降水日数的变化特征。研究表明,博州地区极端降水阈值与年平均降水量的空间分布基本一致：山区大,盆地小,地区间差异极大。3—10月一日降水量≤0.2 mm的微量降雨日数大范围减少;年降水量增加的方式在不同子区域是不同的：①对于年平均降水量仅有100 mm左右的艾比湖一带而言,主要体现在中雨、小雪次数的增加上,其他量级的雨雪日数及强度增加趋势不显著,这种增量对干旱区而言很小,无法改变干旱区的本质。②博河上游地区夏半年主要体现在小雨、大雨次数的增加以及中雨强度的增加上,冬半年主要体现在小雪、大雪或极端降雪日数的增加以及大雪、暴雪强度的增加上。虽然博河上游地区大雨次数显著增加,但强度显著降低。这种增加方式导致博河上游地区冬季牧区易出现雪灾,夏季易出现洪灾。③博河中游地区主要体现在小雪、中雪、大雪（或极端降雪）、中雨频次以及小雨强度的增加上,而且一日降水量≤0.2 mm的微量降雨日数的减少趋势大于其他量级降雨总次数的增加趋势。降水日的这种变化方式在该区域气候显著偏暖的气候背景中,极易造成春夏阶段性极端干旱事件频发。     

不同偏差校正方法对青藏高原地区GPM的应用效果研究

新一代卫星降水产品GPM在全球降雨观测精度上较TRMM有大幅提升,但在青藏高原地区的精度仍然不理想,而目前遥感降水数据校正缺乏对数据中降水量、雨天频率以及概率分布多重属性的综合考虑。本文根据19个典型站点2014—2017年的日降水数据,在分析GPM降水探测精度的基础上,采用线性缩放法(LS)、局部强度缩放法(LOCI)、Gamma分布映射法以及Gamma和LOCI结合的方法(Gamma-LOCI)对青藏高原GPM数据进行了偏差校正。结果表明:(1)GPM对青藏高原日降水事件探测能力总体上表现出从年降水量较少的西北部洪积平原区以及中部腹地向年降水更丰富的东部山地区和平原区转好的趋势,从日降水强度来看,存在对小雨事件(2 mm)高估和对大雨事件(10 mm)低估的现象;(2)经四种方法校正后,GPM与站点观测数据在各百分位点上的整体偏差均有不同程度的降低,Gamma分布映射对降水时间序列的概率分布进行调整,修正了降水量并保留了极值,使其在降水偏丰区域的应用效果优于LS和LOCI;和LOCI结合后同时对降水数据中雨量、雨天频率和时间概率分布校正,其应用效果进一步改善了GPM日降水过程的精度,提高了与站点日降水序列的拟合度和匹配度。研究结果为GPM在青藏高原地区的准确应用提供参考的校正方法,为区域水文模拟、水资源管理研究奠定基础条件。     

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。     

昆明市近50a降水变化特征分析

基于昆明市1967~2016年逐日降水资料,采用M-K突变检验、小波分析法和降水相对变率等方法对昆明市降水变化特征进行分析。结果表明:昆明市年降水量整体上呈减少趋势,并表现出"增加-减少-增加-减少-增加"的年际波动变化;年降水量存在三个突变点,且年降水量呈现15 a和34 a的周期变化;冬季降水量呈增加趋势,其它3季(春、夏、秋)降水量逐渐减少;不同季节降水量相对变率介于21.71%~51.76%之间,冬、春季降水量相对变率较大,容易发生干旱灾害;小雨、中雨年降水日数呈现减少趋势,大雨、暴雨年降水日数有增多趋势且有明显年际波动变化。