湖南省短历时降水极值分布拟合与应用

选择适宜的极值分布模型有助于提高极值序列再现期极值的准确度。基于1981—2010年湖南省97个地面气象观测站逐时降水观测资料,构建逐站年和季1 h、3 h、12 h最大降水量序列,运用Pearson-Ⅲ型、Gumbel、对数正态、Cauchy和Weibull 5种分布函数对湖南省3种短历时最大降水量序列进行极值分布拟合。结果表明：1981—2010年湖南省中北部地区3种短历时降水极值分布符合Gumbel分布模型,Weibull分布次之;湖南省南部地区3种短历时降水极值分布则仅符合Gumbel分布模型。在此基础上,应用Gumbel分布模型估算湖南省各站重现期为百年的降水极值,结果表明1 h、3 h、12 h的年降水极值高值中心分别位于湘东南地区、湖南省西部地区和湘西北地区;各季降水极值中心与年极值中心略有不同。     

基于两种分布的勉县年最大日降水量重现期估算

2021年8月22日勉县遭遇极端降水事件,日降水量高达2379 mm,灾害十分严重。统计分析1959—2021年勉县历史逐年最大日降水量特点,采用皮尔逊Ⅲ型（简称P-Ⅲ型）曲线分布和耿贝尔极值分布方法推算重现期及降水量,并将两者进行比较,对2021年8月22日极端大暴雨进行重现期估算。结果表明：勉县年最大日降水年际变化明显,2008年以来变率增大且有更极端的趋势;基于P-Ⅲ型曲线分布和耿贝尔极值分布的1959—2020年最大日降水积累概率拟合效果均较好,但耿贝尔极值分布对年最大日降水量的拟合优于P-Ⅲ型分布;应用耿贝尔极值分布推算勉县极值降水,100 a一遇的日降水量为1547 mm,2021年8月22日降水量2379 mm的重现期为4 88133 a。增加2021年最大日降水量进入样本序列重新构建耿贝尔极值分布函数,推算日降水量2379 mm的重现期为70735 a,100 a一遇的估算降水量为1834 mm,重现期及降水量估算变化均较大,说明超极端降水和样本长度对重现期的推算影响较大。     

2005—2018年陕西短时强降水时空分布特征

利用陕西省99个国家级气象站逐小时降水量资料,分析了2005—2018年5—10月陕西短时强降水时空分布特征,结果表明：（1）2005—2018年陕西极值雨强呈振荡减小趋势,7月出现的强降水累计频次最多,而8月极值雨强最大;短时强降水主要发生在午后到夜间,日变化呈单峰分布,强降水频次峰值出现在17—00时,但极值雨强易出现在22—00时。（2）陕南为陕西短时强降水高发区,极值雨强可达40～80 mm/h,镇巴、平利雨强可达90 mm/h;榆林北部特别是西北部短时强降水日数少,极值雨强小,最大不超过50 mm/h;关中平原地区短时强降水日数少,但极值强,最大可达1015 mm/h。5—10月陕西各地区短时强降水日、极值雨强有明显月际差异,7—8月短时强降水出现的范围广,日数多,强度大;5、6和9月范围、日数及强度均较小。（3）陕西各区域短时强降水日变化差异明显,陕北西部、关中西部呈单峰型,陕北东部、关中东部双峰明显,陕南日变化相对较小。陕西极值雨强主要出现在17—23时,关中东部、安康极值雨强多出现在19时,商洛极值雨强多出现在18时。     

菏泽市气候极值的统计分布和再现期研究

科学合理地估算某地区的气候极值再现期是气象科技服务的重要内容,对当地经济建设具有重要意义。对菏泽市35种气候极值,分别都用皮尔逊Ⅲ型（Pearson Ⅲ）、对数正态（log normal）、耿贝尔（Gumbel）、韦伯（Weibull）分布函数进行拟合,用χ2检验选出最优者。使用选出的最优分布函数,用多个再现期算出再现期极值,列成表格以备气象服务中使用。通过最优分布函数的选取,对哪个类型的气候要素较多服从于哪个分布函数问题进行了研究。研究结果发现极端气温类型的极值和日数类型的极值较多服从于皮尔逊Ⅲ型分布,降水和其他类型的极值较多服从于耿贝尔分布。简要介绍了计算中使用Excel的技巧。     

重庆多历时极值降水的概率型优选及应用

基于重庆34个国家气象站1981—2016年5 min,24 h至3 d的过程最大雨量共18个年极值降水序列,利用线性矩法计算6种常用概率分布函数的模型参数,通过备选最优模型筛选法客观选取各站各历时极值降水的最优概率模型,并将优选结果应用于重庆不同历时百年重现期降水的计算。结果表明:模型优选方法得到的重庆各站不同历时极值降水的最优线型略有差异,广义极值分布占比最大,三参数Weibull分布次之,三参数对数正态分布第三,皮尔逊Ⅲ型和Gumbel分布相当,指数分布最差。最优线型计算的重庆不同历时百年重现期降水的空间分布大值区由短历时的点状分布向长历时的片状分布转变,渝东北的大值中心受地形影响不断向北移动。基于线性矩法的概率模型参数估计及客观的线型优选过程具有较强的可操作性和适应性,可应用于其他工程气象参数的推算中。     

广义极值分布在重庆短历时极值降水中的应用

利用广义极值分布函数拟合1981—2016年重庆34个国家气象站短历时(1、3、6、12 h)极值降水序列,对拟合结果进行显著性水平检验,并给出不同重现期极值降水的空间分布。结果表明:广义极值分布函数能较好地拟合重庆地区的短历时极值降水。随着降水历时的延长,服从Weibull分布(Frechet分布)的站点数逐渐减少(增加)。各短历时不同重现期降水的空间分布具体表现为10 a以下及20 a以上基本相似,位于长江沿线以北的重庆西北部地区降水量明显大于重庆长江沿线以南地区,且渝东南降水的相对大值区位于彭水地区。随着重现期的增加,降水中心更加集中,渝东北的大值中心随着历时的延长向北移动。广义极值分布函数的形状参数的绝对值接近或超出0.5时,计算的高重现期(大于样本长度)极值降水存在较大偏差;当不同历时降水拟合的形状参数值具有明显差异时,高重现期降水可能出现与客观规律相悖的现象。     

长江三峡地区宜昌、巴东短历时极值降水特征分析

利用长江三峡库首宜昌站及库区巴东站1955—2008年分钟降水强度资料,采用广义极值分布和线性矩参数估计方法,拟合两站7个短历时(60min以内)年最大降水量概率分布,推断各历时有关重现期降水极值,计算各历时暴雨频次及年最大降水量气候倾向率,分析各历时降水广义极值分布的参数随时间变化规律。结果表明:宜昌、巴东两站7个短历时年最大降水量采用广义极值分布拟合,其效果较好;两站短历时降水平均值趋势变化不明显,而不同百分位数降水量变化趋势差异较大,其中中位数的降水量呈下降趋势,较高百分位数的降水量增加趋势显著,达20%～30%。     

陕西省2017年气候影响评价

2017年陕西气温偏高,降水偏多,日照时数偏多。全省年平均气温130 ℃,较常年偏高09 ℃。全省年平均降水量7517 mm,较常年偏多19%。2016/2017年冬季持续大范围雾、霾,关中大部空气质量较差。夏季多历时短、强度大的极端强暴雨天气,7月25—27日陕北特大暴雨,灾害损失严重;夏季高温范围广、强度大、持续时间长,关中、陕南伏旱明显。秋季华西秋雨开始早,持续时间长,降水量大,强度强,陕南秋汛灾害损失严重。综合上述分析, 2017年陕西气象灾害属于一般年份。     

广西一定重现期气象极值的离散特征分析

本文通过对广西四个站点三十六年最大风速,极端最高气温和极端最低气温的耿贝尔分布的拟合和优度检验,以及各极值的抽样误差和耿贝尔分布各估计参数的相关关系的统计,对一定重现期下气象极值的离散特征进行初步分析。     

黑龙江省短历时降水时空分布特征研究

以百分位法和空间系统聚类法为理论基础，利用GIS空间插值技术，分析近30 a(1991—2020年)黑龙江省短历时（1 h、3 h、6 h、12 h）降水时空分布特征。结果表明：黑龙江省短历时降水分布趋势与夏季降水量分布趋势差异较大；短历时降水极值分布较为分散，基本上在西部松嫩平原地区最高，北部大、小兴安岭地区和东南山区最低；短历时降水99%、95%和90%分位，在西部松嫩平原地区最高，向东南和东部两个方向逐渐降低，大、小兴安岭最低；短历时降水从极值到99%、95%、90%分位降水量迅速下降，短历时降水高值在总降水样本中出现比例较小；黑龙江省各短历时降水的极值和均值年际变化趋势基本一致，各短历时的极值均呈明显增加趋势，历时越短增加趋势越明显。     

南疆阿克苏市短历时强降水特征及暴雨强度公式推算

基于阿克苏市1956—2020年的逐分钟降雨数据,采用年最大值法样本选样,分别选取近65年中逐5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min等11个降水历时的逐年最大值作为样本数据。采用一元线性拟合方法分析各历时降水年际变化特征,并使用耿贝尔分布、皮尔逊-Ⅲ型分布、指数分布曲线对各历时降水资料进行拟合,对比三种分布曲线拟合结果的理论频率和经验频率后,采用最小二乘法和高斯牛顿法计算暴雨强度公式参数,并进行暴雨强度公式精度检验。结果表明：阿克苏市近年来短历时的城市暴雨特征愈加明显;阿克苏市降水数据使用指数分布拟合、高斯牛顿方法推算所得的暴雨强度公式精度最高。     

雷山县降水型地质灾害特征及风险预警指标

根据雷山国土资源局提供的1971—2013年43a整编地质灾害资料,结合气象、水文雨量站资料,统计分析降水型地质灾害特征,确定其气象风险等级预警定量指标。结果表明:雷山县降水型地质灾害多发,主要有永乐镇、方祥乡、大塘镇3个高发中心;雷山县43a中降水型地质灾害多年平均为3.4次/a,年代际变化呈增加趋势,2001—2013年降水型地质灾害增加趋势明显;月分布特征呈单峰型,6月和7月为降水型地质灾害高峰期,占全年的48.6%;发生时段主要在夜间,占总数的72.4%,其中05时最多,04时次之。根据前期降水与气象地质灾害的关系,将前5日累计降水量和前24h降水量作为地质灾害气象风险等级预警定量指标。     

太阳黑子、厄尼诺与陕西夏季降水

利用1951～1990年陕西41个测站夏季（6～8月）降水资料,对照太阳黑子极值年和厄尼诺年,用统计分析法对太阳黑子、厄尼诺及陕西夏季降水关系进行研究,得结论：太阳黑子极值年和厄尼诺年有较好的对应关系.太阳黑子峰值年陕西降水偏多机率大,谷值年偏少机率大。厄尼诺当年陕西夏季易北旱南涝,次年以涝为主。预测1998年陕北夏季降水偏多,关中、陕南正常,全省汛期易发生暴雨洪涝。     

年最大日雨量极值分布拟合与推算

采用红河州12个站近48～58年的年最大日雨量资料,用PearsonⅢ型分布、耿贝尔分布、对数正态分布等3种概率分布模型分别进行了拟合,选择拟合最好的分布模型来估算最大给定重现期极值.结果表明:3种分布均能较好地拟合年最大日雨量的分布,在红河州12个站的拟合中,有7个站用耿贝尔分布,4个站用Pearson-Ⅲ分布,1个...     

陕西省秋季区域旱涝异常强信号及预测研究

利用1961—2012年陕西气象观测资料与国家气候中心74项环流指数,分析陕西十地市(36个代表站)秋季(9—11月)降水时空变化特征及74个环流特征量与陕西陕北、关中、陕南秋季降水相关关系,确定了影响陕西秋季典型旱、涝年的前期强信号并建立秋季降水预测概念模型,用逐步回归法分别建立陕西三个区域秋季降水预测模型,并对预测模型进行了检验。     

近48年陕西夏季降水场的时空变化特征

选用陕西78站1961—2008年夏季降水量,通过经验正交函数分解、小波分析和趋势分析等方法,分析了近48a陕西夏季降水量时空分布特征,结果表明:陕西夏季降水量主要呈全省一致型、南北反位相型和中间多南北少等三种典型场,其中第一模态(全省一致型)的解释方差为40.5%,因此其时间系数的变化基本上代表了全省夏季降水量的整体变化趋势;近48a陕西夏季降水整体呈增加趋势,M-K检验显示陕西夏季降水在1977年前后存在由少到多的突变;小波分析发现陕西夏季降水量存在13a的周期和3～5a的周期;降水趋势分析结果显示陕西夏季降水主要表现为关中、陕南一致增多,陕北长城沿线减少,其中关中中部和陕南东部、南部增多显著,通过了95%的显著性检验。     

2016年陕西气候影响评价

2016年陕西气温偏高。降水略偏少且时空分布不均,陕北大部偏多,关中、陕南偏少。冬季1月遭遇强冷空气,多地最低气温跌破或逼近历史极值。初夏关中、陕南汛雨早,强度大,灾害重。夏季多暴雨、大暴雨等强降水天气,西安等大中城市内涝严重。夏季高温范围广,强度大,持续时间长,关中、陕南伏旱严重。冬季关中渭河河谷地带霾频次多,严重影响居民出行及身体健康。2016年属于灾害一般的年份。

     

陕西夏季不同等级降水时空变化特征分析

利用1961—2015年中国地面降水日值05°×05°格点数据集（V20）（下称V20格点资料）及同期陕西省内55站逐日降水资料,评估了V20格点资料在陕西地区的适用性,并分析了近年来不同等级降水事件在陕西地区的时空变化特征。结果表明：V20格点降水资料在陕北地区的误差较小,在关中大部较实况降水偏大,在陕南地区较实况偏小;各等级降水在全省呈现出南多北少的分布特征,V20中雨和大雨等级降水空间分布与实况较为一致,V20小雨雨量及雨日大于实况,V20暴雨事件较实况显著偏少;观察不同等级降水的时空变化特征发现,小雨在全省大部呈下降趋势,中雨在陕北北部、关中大部及陕南东部呈增加趋势,在陕北南部及陕南西部等地减少,大雨和暴雨在全省大部增加,V20各等级降水变化幅度小于实况变幅,暴雨事件变化趋势差异最大。     

广州短历时降水极值概率分布模型研究

利用1959～2000年广州9个降雨历时(5、10、15、20、30、45、60、90、120分钟)暴雨资料，分别用皮尔逊Ⅲ型分布、对数正态分布、指数分布和耿贝尔-Ⅰ分布函数进行拟合，并按柯尔莫哥洛夫方法进行拟合优度检验。结果表明，广州短历时暴雨概率分布遵循皮尔逊Ⅲ型分布。     

陕西近四十年来降水变化诊断分析

本文根据1951—1988年的降水资料,对陕西降水变化作了初步分析,结论如下:1.近四十年来,陕西降水变化有阶段性波动,全省大部分地区五十年代为多雨期,六十至七十年代为少雨期,进入八十年代,多雨洪涝是陕南和关中的主要气候问题,陕北地区与陕南地区的降水变化趋势相反,这种变化和我国大范围的气候背景基本一致.2.根据降水演变趋势,展望未来5—6年陕西降水变化趋势大致是:陕北仍以干旱少雨为主,关中地区降水正常到偏多,陕南仍以多雨为主.