低纬高原地形对强降水过程影响的数值试验研究

基于1982—2016年云南省67个气象站逐小时降水资料,利用百分位阈值法定义极端小时降水（大于第95百分位）、强小时降水（第80至95百分位之间）、中等-弱小时降水（小于第80百分位）,并分析其35 a平均气候态和变化趋势。结果表明：（1）云南省年降水强度大值中心位于南部,年降水频次大值中心位于西北部,分别对应年降水量大值和次大值中心。云南省降水主要集中在夏秋季,同时云南省西北部存在春汛期,该地区2—4月降水频次高、强度大、降水量多。（2）全省极端小时降水、强小时降水的阈值表现为从南向北、从西向东减小。（3）过去35 a全省大部分地区年降水量和小时降水频次均表现为下降趋势,且随着降水强度等级降低而增强,秋季最为明显,而小时降水强度表现为增强趋势,夏秋两季极端小时降水的增强趋势通过显著性检验。

     

福建省台风灾害风险评估与区划

利用1980—2013年7月1日—9月30日中国东南地区818个国家地面气象站小时降水资料以及台风6 h路径观测数据分离出台风降水后,采用最大似然估计法得到台风小时降水Gamma概率密度函数分布的形状参数α和尺度参数β,并对代表站点上Gamma分布模拟的小时降水概率分布与观测的小时降水频率分布进行对比分析;最后,基于Gamma分布模拟,得到台风小时降水总的降水概率分布特征以及不同台风影响距离和台风强度影响下超过给定阈值的降水累积概率分布与极端降水阈值。结果表明:我国东南地区台风降水总的特征是小时降水超过5 mm多发地区位于华南、华东沿海地区;其余大部分地区不易发生超过5 mm的小时降水量;广东沿海、广西南部、海南西北部,小时降水超过10 mm的累积概率为10%~15%;小时雨量超过20 mm阈值的概率极低;在近距离台风影响下,随着台风强度增大,95%累积概率小时降水阈值为15~20 mm的区域由福建和广东沿海以及海南变为湛江和海南,而阈值为10~15 mm的地区由两广浙闽地区变为广东、福建和江苏沿海以及浙江;就远距离台风而言,随着台风强度增大,东南地区出现台风降水的区域逐渐由东南沿海向内陆延伸;海南、广东、福建和江西为远距离强台风影响下95%累积概率对应的小时降水阈值较高地区。

     

台风“利奇马”与“云娜”对浙江风雨影响的对比分析

利用浙江省自动站气象要素资料、FNL全球分析资料和雷达资料,对比分析路径相似的2019年台风"利奇马"和2004年台风"云娜"给浙江带来的影响。结果表明:"利奇马"风雨大值区位于浙东和浙北,"云娜"风雨大值区位于浙东和浙南;"利奇马"带来的整体降水比"云娜"带来的降水大,但单站雨量极值"云娜"强于"利奇马";极端大风"利奇马"强于"云娜"。究其原因与台风登陆时的强度、登陆后移动路径、滞留时间等有很大关系。环境场的不同对台风路径产生影响,也影响台风的不对称结构,进而影响台风带来的风雨分布。极端降水与降水条件和台风滞留时间有很大关系,极端大风与台风自身结构和强度、海岛位置有关。     

近44a毛乌素沙地西缘气候特征及其未来可能变化趋势

利用1971—2014年毛乌素沙地西缘气象观测资料,分析了该地区的气温、降水、相对湿度的时空变化特征,运用R/S分析法预测未来毛乌素沙地西缘气候要素可能变化趋势。结果表明:(1)近44 a毛乌素沙地西缘气温呈显著上升趋势,降水量呈弱的增加趋势,相对湿度呈弱的下降趋势,但是二者趋势并不显著。(2)近44 a毛乌素沙地西缘气温空间分布呈南高北低,降水和相对湿度均呈东多西少,各地气候倾向率存在明显的差异性,中部气温增幅较大,东部降水增加较多,南部相对湿度减少较多。(3)近44 a来毛乌素沙地西缘各气象要素变化均表现出一定的周期性,年平均气温主要存在4~5、8~10 a的振荡周期,降水量主要存在3~4、6~8 a振荡周期,相对湿度主要存在2~4、6~8 a的振荡周期。(4)毛乌素沙地西缘未来气温仍呈上升趋势可能性较大,未来降水量可能变为减少趋势,未来相对湿度变化不稳定。     

辽宁参考作物腾发量变化特征及成因分析

利用1961-2020年辽宁地区62个国家级气象观测站生长季的逐日气象观测数据,采用Penman-Monteith公式计算了辽宁地区参考作物腾发量（ET0）,利用ArcGIS的克里格插值法、M-K检验分析了辽宁地区生长季ET0的时空分布特征,对影响ET0变化的成因进行了分析。结果表明,近60年辽宁地区生长季参考作物腾发量呈现由西北向东南递减的变化趋势;ET0在1961-2010年呈下降趋势,2011-2020年呈升高趋势,生长季多年平均ET0变化趋势表现为波动下降趋势;生长季内ET0对相对湿度的响应最为敏感,为负效应。ET0对风速和温度变化的响应敏感性相对较小,为正效应。湿度的敏感系数绝对值明显高于风速和温度,7月份达到峰值;多年相对变化率绝对值最大的是风速,其次是温度和相对湿度;三个气象要素对ET0贡献最大的是风速,温度和湿度对ET0的正贡献不及风速的负贡献,综合敏感性和贡献两方面因素分析,风速的变化趋势为ET0呈下降趋势的主导因子。     

1961—2008年内蒙古降水极端事件分析

利用内蒙古自治区116个气象站1961—2008年逐日降水量资料,以年序列的第90和95个百分位,分别建立了单站日降水量极端气候事件的阈值,检测了近48年来内蒙古逐日降水量极端事件的出现频率,分析了极端事件阈值、频数及降水量的空间分布和年际、年代际及季节变化的差异,对比分析了1987年前后极端事件频次和降水量的变化。结果显示：1) 内蒙古日降水极端事件的阈值普遍较小,在2.1～23.8 mm之间;全年极端事件出现的频次在2.4～20.9 d之间;降水极端事件的阈值、频次、降水量等空间差异十分明显。2) 近48年来内蒙古区域平均的夏季和全年降水极端事件没有显著的增减变化趋势,但进入21世纪后,7—8月内蒙古极端降水事件和极端事件的降水量明显减少。3) 1987年气温显著升高以后,中部大部地区和东南部降水极端事件减少,东北部大部和西部增加。     

台湾海峡西岸台风大风特征及极端大风典型个例分析

利用1987-2016年福建省沿海台风大风资料、美国NCEP再分析资料和FY2C卫星云顶亮温（TBB）资料,采用统计和天气学诊断方法,对台湾海峡西岸台风大风和极端大风进行定义并对特征进行分析。结果表明：台湾海峡西岸台风大风以7-9级为主,极端大风在10-14级,海峡西岸中部是大风重灾区。将研究时段内的台风大风样本按路径归为4类,发现产生大风的台风以登陆闽中北-浙中和登陆闽南-粤东路径居多,大风区总体位于登陆台风路径的右侧。对0608号"桑美"和1614号"莫兰蒂"产生极端大风的典型个例对比研究发现,地面北高南低形势及气压梯度越密集越有利于大风提早产生,台风上空中层冷平流侵入激发低层中尺度对流发展强盛是导致地面大风增强的可能成因。     

内蒙古夏季不同气候区短时强降水检验及制定

利用1991—2015年夏季(6—8月)内蒙古地区111个国家气象站小时降水量资料,对内蒙古不同气候区(极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润)短时强降水(1 h降水量≥20 mm)进行检验分析,采用累积概率方法定义内蒙古夏季不同气候区短时强降水。检验结果表明:内蒙古地区年平均降水量和小时降水量极值自西部极干旱区向东部半湿润、湿润区递增,高值区位于大兴安岭东部,次高值区位于阴山山脉以南。内蒙古极干旱区小时降水量极值低于20 mm,半湿润区和湿润区小时降水量极值高于50 mm,个别站点甚至达到100 mm以上。但在半湿润区和湿润区东部小时降水量超过20 mm年平均发生仅为1次,其余地区均1次。在内蒙古极干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区小时降水量分别达到6.1、9.8、12.5、15.2和14.3 mm·h~(-1)属于极端降水事件,小时降水量≥20 mm不宜作为内蒙古短时强降水定义。综合上述研究,结合内蒙古地区地形、地貌等因素,将内蒙古极干旱区和干旱区短时强降水定义为5 mm·h~(-1),半干旱区、半湿润区和湿润区短时强降水定义为10 mm·h~(-1)。     

黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布特征

利用1961—2009年黔东南地区16个地面气象站的逐日降水资料,分别统计了四季最大连续无雨日数(日降水量<0.1mm)的时间序列,采用正交函数分解、Mann-Kendall突变检验和线性倾向估计等方法,分析了各季节极端干期日数的空间结构和时间演变规律。结果表明,黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布存在较大差异,极端干期日数最多出现在秋季,最少是春季;夏季黔东南北部的极端干期日数多,春、秋季南部多,冬季南、北部多,西部四季相对较少,年内非均匀性特征显著。在大尺度天气系统控制下,四季极端干期日数事件的步调基本一致,黔东南中东部发生异常的频次较高,不同季节的天气系统对黔东南各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近49年中各季节出现极端干期日数典型多的年份比典型少的年份多;进入21世纪以后,春、秋、冬季极端干期日数均呈显著的增多趋势,而夏季变化的特征不明显。     

全球30 m地表覆盖遥感制图的总体技术

以2019年09号超强台风“利奇马”引发的浙江省台州临海市受淹为例,利用浙江省水文站和气象站降水量观测资料对国家级地面-卫星-雷达三源融合实况格点降水数据（CMPAS-5km,CMA Multisource Precipitation Analysis System）进行检验评估;然后,基于CMPAS-5km计算的面雨量和降水分布权重栅格驱动FloodArea二维水动力淹没模型,在“暴雨情景”下进行洪涝模拟,并借助哨兵1号合成孔径雷达卫星（Sentinel-1 SAR）资料和地面验证点开展模拟受淹验证。结果表明：CMPAS-5km降水与站点降水的时空一致性较好,与水文站、“水文站+气象站”两套资料的过程降水量相关系数均达0.89,与水文站逐小时平均降水的相关系数为0.79、均方根误差为1.7 mm·h^-1;在台州受淹模拟区,CMPAS-5km、水文站及气象站三者的小时面雨量变化趋势较为一致,过程累积面雨量分别为305.5 mm、304.1 mm和283.7 mm;CMPAS-5km在数据稳定性、时效性、精细度及数据接口上较其他两套资料有优势;在SAR影像中新增水体明显区域与FloodArea模拟结果匹配较好,模拟水深与4个验证点的实际水深的误差均在±22%以内。

     

Recent disruptions in the timing and intensity of precipitation in Calakmul,Mexico

This study addresses changes in the timing and intensity of precipitation from 1982 to 2016 from three meteorological stations around Calakmul, Mexico, a landscape balancing biodiversity conservation and smallholder agricultural production. Five methods were used to assess changes in precipitation: the Mann-Kendall test of annual and wet season trends; a fuzzy-logic approach to determine the onset of the rainy season; the Gini Index and Precipitation Concentration Index (PCI) to evaluate the temporal distribution of precipitation; Simple Precipitation Intensity Index (SDII) to evaluate precipitation intensity; and the Rainfall Anomaly Index (RAI) to identify the deficit or surplus of rainfall compared with the long-term mean. Overall, rainfall trends in Calakmul over this period indicate a slight increase, though results of the indices (Gini, SDII, PCI) all indicate that rainfall has become more intense and more unevenly distributed throughout the year. There was no significant trend in the onset date of rainfall or the RAI overall, though there were more pronounced crests and troughs from 2004 to 2016. Higher interannual variability and more pronounced rainfall anomalies, both positive and negative, suggest that rainfall in the Calakmul region has become more extreme. This research informs for management and livelihood strategies in the local region and offers insights for analyses of regional patterns of seasonal precipitation events in tropical landscapes worldwide.     

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。     

Climate trends of the North American prairie pothole region 1906–2000

The Prairie Pothole Region (PPR) is unique to North America. Its millions of wetlands and abundant ecosystem goods and services are highly sensitive to wide variations of temperature and precipitation in time and space characteristic of a strongly continental climate. Precipitation and temperature gradients across the PPR are orthogonal to each other. Precipitation nearly triples from west to east from approximately 300 mm/year to 900 mm/year, while mean annual temperature ranges from approximately 1°C in the north to nearly 10°C in the south. Twentieth-century weather records for 18 PPR weather stations representing 6 ecoregions revealed several trends. The climate generally has been getting warmer and wetter and the diurnal temperature range has decreased. Minimum daily temperatures warmed by 1.0°C, while maximum daily temperatures cooled by 0.15°C. Minimum temperature warmed more in winter than in summer, while maximum temperature cooled in summer and warmed in winter. Average annual precipitation increased by 49 mm or 9%. Palmer Drought Severity Index (PDSI) trends reflected increasing moisture availability for most weather stations; however, several stations in the western Canadian Prairies recorded effectively drier conditions. The east-west moisture gradient steepened during the twentieth century with stations in the west becoming drier and stations in the east becoming wetter. If the moisture gradient continues to steepen, the area of productive wetland ecosystems will shrink. Consequences for wetlands would be especially severe if the future climate does not provide supplemental moisture to offset higher evaporative demand.     

台风“利奇马”不同区域降水极端性特征及成因分析

利用常规气象观测资料、卫星及雷达拼图以及NCEP分辨率为1°×1°的再分析资料,对浙江和山东两个区域不同的极端降水特征及其成因进行诊断对比分析。结果表明:浙江极端降水表现出“高效”的热带降水系统特征,山东极端降水是一次长时间,中等强度的“大陆锋面型”降水。台风近海对称性和对流明显增强;同时,其西北行移速较同期台风偏慢,导致行进方向上长时间受螺旋雨带影响;受超强台风厚实云墙影响,登陆前后浙江等地风雨激增;另外,双台风及沿海山地地形对浙江降水有增幅作用。而山东地区主要受台风北侧稳定维持倒槽和西风槽结合影响,出现极端降水。敏感性分析发现山东降水和台风“第一象限”低层偏南急流强度相关性好,而台风环流持续维持、高度场的密集梯度及降水的潜热反馈共同导致低层急流(>20 m·s-1)长时间维持;同时,西风带高空槽和台风倒槽势力相当,形成稳定“锋区”;锋前多条带状对流持续向北发展,形成“列车效应”;后期冷空气侵入台风中心后山东北侧依然维持较好环流配置。上述条件共同维持了山东地区持续性的较强“锋面降水”。副高、西风槽及台风环流的强度对比是本轮台风降水预报的关键因素。     

安康水库蓄水前后上游气候变化特征

利用陕西省安康水库上游气象站点的月及日降水、气温、蒸发等气候资料,分析了安康水库蓄水前后上游流域气候变化特征。分析结果表明,年降水量呈逐年代减少趋势,年平均温度呈增暖趋势,年蒸散量呈减少趋势;蓄水后年及主汛期降水量、雨日、暴雨日数、极端强降水概率、蒸散量均比蓄水前减少,平均气温比蓄水前升高,其中冬季升温幅度最大;主汛期和年降水量、平均气温蓄水前后差异显著,冬季蒸散量蓄水前后差异显著。近45年来汉江径流量呈下降趋势,降水对径流影响显著。     

Impacts of Urbanization on the Precipitation Characteristics in Guangdong Province,China

With the development of urbanization, whether precipitation characteristics in Guangdong Province, China, from 1981 to 2015 have changed are investigated using rain gauge data from 76 stations. These characteristics include annual precipitation, rainfall frequency, intense rainfall(defined as hourly precipitation ≥ 20 mm), light precipitation(defined as hourly precipitation ≤ 2.5 mm), and extreme rainfall(defined as hourly rainfall exceeding the 99.9 th percentile of the hourly rainfall distribu...     

B2气候情景下2011-2050年辽宁农业气候资料演变特征

利用区域气候模式PRECIS输出资料,基于时间序列分析及空间分析方法对2011-2050年B2气候情景辽宁省农业气候资源时空演变特征进行分析。结果表明：辐射资源增多趋势不显著,但在2031-2040年达到峰值;生长季降水呈减少趋势,与辐射资源变化呈相反位相,减幅从西向东依次增大,辽东大部地区减幅达20 mm/10a以上。不同年代降水多寡将对洪涝和干旱事件的发生具有指示意义。大于等于10 ℃积温呈极显著增多趋势,大部地区增幅在100 (℃·d)/10a。辽西东部和辽北西部地区初霜日显著延后1-3 d,辽宁北部和辽东部分地区终霜日显著提前1-2 d。初霜日的延后和终霜日的提前使得无霜期延长,说明辽宁地区未来40 a热量资源明显增多,这将为应对气候变化调整农业种植结构提供参考。     

京津冀及周边一般性降水与短时强降水特征对比

京津冀及周边地区为我国北方强降水的多发区域。基于1966—2021年87个国家级气象站逐小时降水资料对比分析暖季5—9月一般性降水和短时强降水的空间分布及年际变化,并基于1980—2021年298个气象站分析日变化等特征。结果表明：京津冀及周边地区的渤海西侧平原区域存在短时强降水强度极端性显著区域。渤海西侧平原以外区域两类降水平均小时降水量、强度和降水时次百分比均呈增长趋势,但短时强降水的增幅更高,而渤海西侧平原区域趋势则均不明显。渤海西侧平原区域和渤海西侧平原以外区域的一般性降水平均小时降水量和降水时次百分比日变化幅度显著弱于短时强降水;7—9月渤海西侧平原区域降水夜发性更明显,且相比另一区域半峰持续时间多出约2 h。2005年后渤海西侧平原区域和渤海西侧平原以外区域短时强降水平均小时降水量和降水时次百分比下午时段均明显减弱,但午夜后至清晨明显增加。     

1961—2008年淮河流域气温和降水变化趋势

利用淮河流域170个地面气象观测站观测数据,统计分析了淮河流域1961—2008年间气温和降水的时空变化趋势。结果表明:48 a间淮河流域年平均气温呈显著上升趋势,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之;年极端最低气温亦呈显著上升趋势,年极端低温日数(满足该站极端低温阈值)则呈明显下降趋势;流域西北部年极端最高气温呈显著下降趋势,流域西部年极端高温日数(满足该站极端高温阈值)呈显著下降趋势;降水量总体变化趋势未通过统计检验,但1990s开始,秋季降水量呈下降趋势,2000年之后年降水量明显增加,夏季降水量亦增加;春季和秋季降水日数呈显著下降趋势,夏季和冬季无明显变化。     

气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明：湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。