华南降水多年变化的某些特征

研究降水的多年变化,不仅对研究气候形成问题可以提供重要资料,而且也有助于长期天气预报工作的发展。本文对华南降水的变率,旱涝频率以及汛期降水的特征等问题进行了统计分析,目的在于探讨华南旱涝形成的规律性,供有关部门参考,并作进一步研究的基础。根据华南具有30年以上记录的22个台站的降水资料,求出降水变率,     

宁夏气温的数学模拟及多年变化特征

本文用较新的资料,研究了宁夏气温的空间变化规律、数学模拟以及气温的多年变化特征。结果表明:宁夏气温在地区分布上呈现南低北高的地域分异规律;用海拔高度、地理纬度、经度模拟当地气温的空间分布,具有很高的精度;宁夏气温多年变化普遍存在着10-12年及2.2-2.5年的变化周期。     

沙坡头地区多年降水分布特征、趋势及其变率

应用Mann-Kendall秩统计法和回归分析法,检验时间序列上的年降水趋势;应用一阶自相关分析法,对沙坡头地区多年降水持续性特征进行统计分析。结果表明,5a滑动平均曲线所对应区间1967- 1972年以及1977- 1982年降水量大于多年平均值,而1983- 2000年降水量滑动平均值低于多年平均值的趋势明显。1955-1970年的分析时段内,降水量每连续递减两年后,将稍有回升,但总体上趋于下降。从滑动平均计算值来看,年降水分布存在时间序列上的非随机因素潜在振荡,5a滑动平均值突出了以年为时序单位的降水振荡模式。干旱时段的延长通常在多雨年之前或之后发生,尤其在1978年经历高峰降水以后,直至1985年,区内干旱时段的延长颇为显著。沙坡头地区降水分布特征表明该地区在干旱半干旱过渡带中更趋向于干旱化的特点。     

中国华北地区昼夜降水时空变化特征

基于1960-2014年华北地区68个观测站点逐日气象资料,分析了华北地区昼夜降水的时空变化特征。结果表明:华北地区年昼夜降水量呈现由东南向西北阶梯式减少的趋势,昼降水量年均减少0.70mm,夜降水量年均减少0.39mm。华北地区东北部和山东丘陵地区中西部昼降水量下降趋势较明显,华北中西部、山东丘陵地区东南部夜降水量下降趋势较明显。近35年,华北地区昼夜降水量偏少,其中,1980s是昼夜降水最少的阶段。华北地区夏季和秋季昼降水量均呈减少趋势,且夏季减少趋势明显;春季和冬季昼降水量呈增加趋势。华北地区夜降水量春、夏、秋季均呈减少趋势,且夏季和秋季减少趋势较明显。夏季昼降水的显著减少是华北地区降水减少的主要原因之一,华北中部平原地区、山东丘陵地区夏季昼降水量减少幅度大于西部山地地区。     

雅鲁藏布江流域降水时空变化特征

雅鲁藏布江流域是全球气候变化的敏感区,该流域降水变化对青藏高原的水系统、生态系统和山地灾害系统的演变具有重要影响。本文通过流域水文分析,将雅鲁藏布江流域的三大水资源区细分为9个分区。基于雅鲁藏布江流域1979—2018年降水数据,综合分析了雅鲁藏布江流域及9个分区的年、干湿季、月降水量以及日、小时尺度极端降水的时空变化特征,探讨了降水和典型大尺度大气环流因子的相关性。结果表明：① 1979—2018年间,在流域尺度上,各时间尺度降水整体上均呈上升趋势。其中,年降水量上升趋势最大,为2.5 mm·a^-1;年、干湿季降水量以及典型小时尺度极端降水（Rx3hour、Rx12hour）均在95%信度水平下显著上升。在水资源分区尺度上,各分区不同时间尺度降水的变化趋势呈现更明显的非一致性,所有分区除小时尺度极端降水均呈上升趋势外,其余时间尺度降水的趋势变化方向各异。② 雅鲁藏布江流域降水存在明显的空间分异性,且降水空间分异性会随着降水指标时间尺度的缩短而增强。各时间尺度降水整体上均呈现出自东部向西部逐渐减少的趋势,流域东南部（分区Ⅲ-2）始终是高值中心,流域中西部（分区Ⅰ-2、Ⅱ-1）存在区域性高值中心。③ 北半球副热带高压和北半球极涡对雅鲁藏布江流域降水变化具有显著影响。研究结果有助于掌握当地降水的多尺度变化特征,可为雅鲁藏布江流域和青藏高原地区的水循环研究、水资源开发利用和山洪灾害防治等提供科学基础。     

拉萨近半个世纪降水的变化特征

利用拉萨1952-2005年逐月降水量,≥0.1 mm、1.0 mm、5.0 mm和10.0 mm年降水日数,分析了近半个世纪拉萨年、季降水量及年降水日数的年际和年代际变化.结果发现:近半个世纪以来,拉萨年降水量表现为前30年呈不显著的减少趋势,减幅为17.8 mm/10 a;季降水量除夏季呈不显著的减少趋势外,其它各季均表现为增加趋势,以秋季增幅最大;≥0.1 mm、≥1.0 mm和≥5.0 mm年降水日数表现为不同程度的增加趋势.近25年≥10.0 mm的年降水日数呈极显著的增加趋势.20世纪50年代至80年代夏季降水量表现为逐年代减少趋势,秋季降水量则呈逐年代增加趋势,而冬季降水量为负距平.各等级年降水日数20世纪80年代偏少,90年代偏多.年降水量异常偏旱年主要出现在20世纪80年代,50年代和60年代的初期各出现一次异常偏涝年,70年代从未出现过异常年份.14年振荡周期可能是影响年降水量的主导周期.     

北江流域汛期降水结构变化特征

选取北江流域18雨量站1961—2017年逐日降水数据,采用降水发生率、降水贡献率指标,利用Mann-Kendall法进行变化趋势检验,分析流域汛期（3—8月）不同历时、不同等级降水结构的时空变化特征,结果表明：1）汛期降水发生率随降水历时的增加大致呈指数形式递减,其中1~4 d历时降水发生率合计69.88%;降水贡献率随降水历时的增加而先增加后减小、到≥10 d历时又显著增加。降水贡献率的空间差异主要表现为历时2~4 d与历时≥10 d在北部与东南部反向变化。2）降水发生率随降水等级的增加而减小,其中小雨发生率约占65%;西部大雨贡献率偏高;东南部暴雨贡献率偏高,其中清远、佛冈站约为39%。3）中短历时（1~6 d）降水发生率呈不显著下降趋势,而贡献率呈不显著上升趋势;长历时（≥7 d）降水发生率、贡献率均呈显著下降趋势。各等级降水变化趋势方面,小雨、中雨发生率、贡献率不显著下降,大雨、暴雨发生率、贡献率不显著上升。     

石羊河流域主汛期降水日变化特征

利用石羊河流域2009-2013年主汛期(6-8月)有完整资料的32个区域气象站和5个自动气象站共37个站点逐时降水资料,运用常规的气候统计方法,采用逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度和不同持续时间降水4个指标对石羊河流域主汛期降水日变化特征进行了研究。结果表明:石羊河流域主汛期降水总量及日数的空间分布总体上与其地理位置、海拔、纬度以及影响系统密切相关,表现为自上游向下游呈递减趋势,降水强度空间分布较复杂。石羊河流域主汛期小时降水量、降水频次及降水强度呈三峰型分布,主要集中出现在20:00-23:00、01:00-09:00、14:00-20:00,其中强降水呈现双峰分布,基本都出现在20:00-23:00、14:00-20:00;石羊河流域主汛期持续1～3 h短时降水的降水量和降水次数大于持续10 h以上降水过程的降水量和降水次数,且持续1～6 h的短时降水多发于午后到傍晚,持续时间超过6 h的长持续性降水的最大降水量通常出现在夜晚-凌晨和午后-傍晚。     

扎龙湿地降水变化非线性特征研究

由于趋势、周期和随机因素的综合影响,降水时间序列往往呈现复杂波动的非线性特征,而分离三种因素在降水时间序列中的贡献率是目前较难解决的问题,相应的研究对降水变化分析和预测具有重要意义。该文基于数理统计原理、极大熵谱原理和分形原理对扎龙湿地1951-2008年的年降水时间序列进行分析,结果表明:该地区存在2.4a和6.4a的降水短周期;拟合程度比较高的非线性回归模型说明该地降水具有循环波动趋势;盒维数揭示了周期、趋势和随机因素是影响扎龙湿地降水变化的主要因素,其贡献率分别为76.97%、16.78%和6.25%,其中周期是最主要的影响因素。     

青藏高原降水季节分配的空间变化特征

青藏高原是全球气候变化影响的敏感区域。在全球气候变暖的背景下,其水文气候过程发生了显著的变化,直接影响到区域水资源演化。然而,目前对该区域水文气候过程的时空演变规律仍认识不足。本文以青藏高原气象站点降水观测数据为基准,结合水汽通量资料,对13种不同源降水数据集质量进行对比分析;并选用质量较好的IGSNRR数据集识别了青藏高原降水季节分配特征的空间分布格局。结果表明,青藏高原东南、西南以及西北边缘地区降水集中度和集中期较小,夏季降水占全年降水比例不足50%;随着逐渐向高原腹地推进,降水集中度和集中期逐渐增大,雨季逐渐缩短且推迟,雨季降水占全年降水比例逐渐增大。降水季节分配的空间分布格局与水汽运移方向保持一致,即主要是由西风和印度洋季风的影响所致。基于此,识别出西风的影响区域主要位于高原35°N以北,印度洋季风的影响区域主要位于高原约30°N以南,而高原中部(30°N~35°N)降水受到西风和印度洋季风的共同影响。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原水文气候过程空间差异性。     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

华西秋雨的多年变化

根据1951—1980年资料分析发现,长江上游宜昌站9月和10月的径流量变化与华西秋雨的变化有密切关系。因此,有可能利用宜昌站1882—1980年的流量资料来研究华西秋雨近百年的变化。分析结果表明,华西秋雨的多年变化具有明显的周期性和阶段性:9月的主要周期约为3年和17年,10月则约为13年。并按照正、负距平的分布特点,将9月划分为8个阶段、10月划分为9个阶段。这些阶段的出现与大气环流的变化有关;9月份与西太平洋高压脊西伸位置有关,10月则与印度低压的强弱相联系。     

陕西省气温降水变化特征的区域差异

以陕西省境内47个气象站点1959～2009年逐月气温、降水数据为基础,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验和滑动t检验,分析陕西省近51a气温、降水变化趋势和突变特征的时空分布差异.结果表明：（1）年平均气温以陕北黄土高原区和关中平原区增温显著,且前者增暖突变最早;春季和秋季平均气温以关中平原区增温幅度最大,春季平均气温陕北黄土高原区增暖突变最早;秋季平均气温关中平原区增暖突变最晚;冬季平均气温以陕北黄土高原区增温幅度最高,陕南秦巴山地区最低,且关中平原区增暖突变最早,陕南秦巴山地区最晚.（2）年降水量变化趋势不显著,减少突变发生在陕南秦巴山区;春季平均降水量以关中平原和陕南秦巴山区减少趋势显著;夏季和秋季平均降水量变化趋势不显著,但关中地区在夏季发生增加突变,陕北黄土高原区在秋季发生减少突变.     

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。     

应用EOF方法分析新疆降水变化特征

使用新疆89个测站1960-1998年降水量和1、4、7、10月降水量资料,通过EOF分解法,分别计算出各降水场的特征向量分布和时间系数序列。并根据特征向量方差贡献,确定出若干个降水变化基本空间分布型,给出年降水变化分区图;同时结合分解出的时间系数,分析降水量年际变化特征,为今后作年、月气候预测提供一种方法和基本类型图。     

羌塘高原降水空间分布及其变化特征

羌塘高原作为典型的青藏高原内流区,其降水变化直接影响自身及其周边区域冰冻圈与生态系统的变化。但由于站点观测资料的限制,羌塘高原降水时空格局尚不明确。因此,基于2015年羌塘高原9个自动观测站逐小时降水数据和5套降水格点产品以及1978-2015年西藏地区26个国家台站逐日降水数据,分析羌塘高原降水的空间分布和变化特征。结果表明:(1)2015年羌塘高原核心区降水量和降水日数的均值分别约为154.9 mm和50天,其中,降水量约为东南边缘以及西藏地区多年均值的1/3和1/4。在空间上,降水量呈现东南多、北部少的特征,其中,昆仑山脉以北地区降水量最低,这从降水角度验证了该区域是"寒旱核心"的主要地区之一。(2)雨季与干季分明。西北部雨季分布在6-8月,比东南边缘地区约短1~2个月;且前者降水量呈现单峰型而后者呈现双峰型。(3)在高原核心区,热带降雨测量计划(TRMM)3B43数据和全球降水量测量计划(GPM)IMERG算法数据高估了多数站点的年降水量,主要是高估了干季降水量所致。(4)1978-2015年羌塘高原改则和狮泉河站降水量和降水日数呈现微弱增加趋势,且强降水事件增多。     

西藏拉萨达孜夏季降水日变化特征

利用西藏自治区拉萨市达孜县2014—2015年夏季逐时降水数据,研究达孜县日降水量、降水频次、降水强度以及不同持续时间降水等指标。结果表明:降水主要集中于晚上,尤其是后半夜,白天降水较少。降水量最多的时段为1:00—7:00,降水次多时间段为19:00—23:00,降水量最少的时段为12:00—18:00,降水量最大值出现在凌晨4:00,而最少为午后13:00;降水最易发生于21:00至次日9:00,最不容易产生降水的时间段为13:00—17:00,降水次数最多时间为凌晨4:00,与降雨量最大值出现的时刻相吻合;降水强度最大时段为20:00—22:00和1:00—7:00,降水强度最大值出现在21:00,其次为22:00,最小值则出现在13:00;降水量与降水频次以及降水强度均呈显著的正相关,降水量的变化受降水频次影响程度较降水强度的大;达孜县夏季降雨以短时间段的降水为主,短时降水频次比长持续时间降水次数多,且短时降水对总降水量的贡献大于较长时间的降水。     

西北地区东部可利用降水的时空变化特征

 利用西北地区东部91站1961-2009年间的实测气温降水资料,分别计算了该区水分资源各分量降水、蒸发及可利用降水,使用REOF等统计方法,整体分析了该区可利用降水的时空变化特征。结果表明：西北地区东部水分资源匮乏且年际变化大,水分资源各分量时空分布极不均匀;总体上各分量从该区东南部向西北部递减,呈南多北少特征,其中该区东南侧的陕南、陇南、六盘山区及青藏高原东部部分地区年降水量、蒸发量和可利用降水量分别在500、200和200 mm以上,年降水可利用率在30%~50%,可利用降水标准差达80~110 mm,而该区西部的河西走廊和青海西部的年降水量不足50 mm、年可利用降水量不到10 mm,年降水可利用率不足10%,可利用降水标准差在20 mm以下;各分量夏季最大,冬季最小,5~9月是该区主要降水和可利用降水的集中期;降水在水资源各分量中起决定性作用,因此降水的小幅变化导致可利用降水的大幅变化是降水稀少的西北地区东部可利用降水资源匮乏的主要原因,但气温变化造成的影响也不可忽视;西北地区东部5~9月可利用降水异常分布的局域特征明显,常出现陇南、河东、高原、河西走廊等4种异常分布特征。近50 a来,区内可利用降水总体呈东部减少(六盘山区及陇南区尤甚),西部增加的变化格局。     

喀什地区降水(雨雪)的日变化特征

利用2010—2017年1～12月新疆喀什地区10个气象站逐小时降水资料,分析统计喀什地区近8 a降雨雪(以下统称降水)日变化特征。结果表明:(1)喀什地区全年降水量和降水频次日变化存在明显的波动,总体上呈现"正弦波"一峰一谷特征,降水量峰值出现在03:00(北京时,下同),谷值出现在18:00;降水频次峰值出现在04:00,谷值出现在18:00;两者峰谷值出现时间接近。(2) 2010—2017年喀什地区全年降水量和降水频次呈明显的增加趋势;而降水强度年际变化趋于平缓,无明显变化。(3)降水强度日变化趋势与降水量、降水频次并不存在一致性。(4)喀什地区全年降水主要以短时段降水为主,其中,持续1 h降水次数为最大值,但降水量和贡献率最大值却同出现在2 h和6 h持续降水中。全年降水主要以后半夜和上午开始的降水过程为主导,且仍主要为短时段降水。     

季风区边缘近500年的降水变化特征

基于武都万象洞高分辨率石笋δ¹⁸O和高精度²³⁰Th定年数据,结合利用周边地区史料恢复的旱涝指数序列,重建季风区边缘近500 a以来降水变化。结果显示:在年际至百年时间尺度上,万象洞石笋δ¹⁸O变化指示亚洲季风带来的降水量信息。季风区边缘降水变化可分减弱期(1470~1700 A.D.)、平稳期(1701~1875 A.D.)和增强期(1876~2003 A.D.)三个气候段,其间季风降水的强弱变化响应史料记载的极端旱涝事件。在小冰期向20世纪暖期转换过程中,本区呈现阶梯式过渡降水模式,这是一种较大空间尺度上气候特征,在年代际至百年时间尺度上与北半球温度、中国温度变化具有同步性。