CLIGEN天气发生器在中国东北三省模拟温度的适用性评价

CLIGEN（Climate Generator）是美国农业部针对本土开发用于提供长序列的逐日气象数据的模型,是否适用于中国东北三省并没有进行过评估。本文利用1981-2015年东北三省15个气象站逐日气象数据评估CLIGEN模拟的温度数据,对东北三省72个站点实测值和模拟值的极端最高温度、极端最低温度、≥ 35℃高温日数、≤ 0℃低温日数进行评估。结果表明：CLIGEN对日平均最高温度、最低温度模拟效果较好,平均绝对百分比误差MAPE（mean absolute percent error）和有效系数（E）中,日最高温度的MAPE为0.33%-14.74%,日最低温度的MAPE大多小于10%;有效系数E的值也非常接近,为0.9880-0.9999;CLIGEN对日较差均值的模拟效果较好,对日较差标准差的模拟效果一般,不能较好地模拟温度的连续性和渐变性;CLIGEN对极端温度和日数的评估只有低于0℃的日数模拟效果比较理想,从差值空间分布看来,吉林和辽宁西部地区是差值较大和较多的地区。     

灰色方法在黔南连续阴雨天气过程中的应用

利用黔南布依族苗族自治州（以下简称“黔南州”）龙里县、长顺县、都匀市3个国家气象观测站1964-2020年4月1日-9月30日逐日日降水和日照资料,按日降水＞0.1mm,日照为0h记为1个阴雨日,连续6个阴雨日以上且过程总降水≥30mm算为1次连续阴雨天气过程,分析了黔南州连续阴雨天气过程的时间、空间分布特征,同时利用灰色GM(1,1)方法预测黔南州3地连续阴雨天气的发生趋势。结果表明：在1964-2020年间,都匀出现连续阴雨天气的年际变化周期为2a,龙里和长顺为3～4a;都匀连续阴雨的日数和次数多于龙里和长顺,且过程总降水量也大于龙里和长顺;都匀连续阴雨天气预测周期约为2a/次,龙里和长顺的预测周期约3～4a/次;其研究结果对连续阴雨天气的监测、防治和农业气象服务工作具有参考意义,也为接下来研究黔南州农业气象灾害做铺垫。     

基于阈值方法原理的江淮地区降水特性研究

利用江淮地区20个代表站点雨量计连续30年(1980—2009年)的逐日降水资料,基于阈值方法原理对该地区降水特性进行了研究,主要讨论了月平均日降水量与阈值为0.1,1.0,5.0,10.0,24.0,48.0mm/d时降水日数占该月天数比例之间的关系。研究结果表明:各站点及江淮整体月平均日降水量与超过某一阈值降水日数占该月天数的比例之间存在着高度的线性相关关系,相关性随着阈值的不同而变化,在阈值为24.0mm/d时相关性最好,相关系数普遍超过0.97。低阈值时存在着非线性相关。阈值方法具有很多方面的应用,例如能更好地理解降水的形成机制;寻求更好的估测降水的算法;发展更优的数值预报模式的参数化方案;检验各种数值预报模式降水产品等。     

石家庄不同等级降水日数的时空分布特征

利用1972—2007年石家庄市17个观测站的逐日降水资料,采用线性趋势法和Mann-Kendall突变检验法,分析了近36 a石家庄市不同等级降水日数时空分布特征和变化规律。结果表明：石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数均呈减少趋势,暴雨日数减少趋势最不明显;年总雨日数发生了突变,突变年份为1992年;20世纪90年代后,降水有向极端化发展的趋势。在空间分布上,石家庄市年总雨日数及不同等级降水日数自西北、东南向中部地区逐渐减少,西北部山区和东南部平原存在两个多雨日中心和多暴雨中心;各站年总雨日数和小雨日均呈显著减少趋势,北部、西北部和东南部地区减少趋势相对更显著,其它等级降水事件日数大多数观测站也呈减少趋势,但减少速率相对较小。     

石家庄市不同等级降水日数的时空分布特征

利用1972—2007年石家庄市17个测站逐日降水资料,采用线性趋势法和Mann-Kendall突变检验法,分析了近36 a石家庄市不同等级降水日数时空分布特征和变化规律。结果表明：石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数均呈减少趋势,暴雨日数减少趋势最不明显;年总雨日数发生了突变,突变年份为1992年;20世纪90年代后,降水有向极端化发展的趋势。在空间分布上,石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数自西北、东南向中部地区逐渐减少,西北部山区和东南部平原存在两个多雨日中心和多暴雨中心;各站年总雨日数和小雨日均呈显著减少趋势,北部、西北部和东南部地区减少趋势相对更显著,其他等级降水事件日数大多数观测站也呈减少趋势,但减少速率相对较小。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

 利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

1967—2016年黄河上游河曲地区降水变化特征研究

利用1967~2016年黄河上游河曲地区的5个气象站观测气象站的逐日地面降水和气温资料,利用气候变化趋势分析、距平、Mann-kendall 时间序列突变及趋势检验方法分析了该地区气温变化特征、不同类型各等级降水量及降水日数的气候特征。结果表明：(1)近50年黄河上游河曲地区年均气温以0.459℃/10a趋势显著上升,上升速度低于全国其它地区,且在2002年气温发生突变后升温加剧；(2)年降水量和降水日数呈减少趋势,主要是由夏季小雨量和小雨日数的减少引起；(3)在2002年气温突增后,强降水对总降水量贡献率增加,且年降水量和降水日数波动幅度也明显增大,这可能预示该地区洪涝灾害的风险在增加。降水日数的贡献率增加,增加明显的是中雨日数和小雨日数,分别增加了1.1%和1.7%。     

山东人工增雨宏观条件分析

提要 该文以1979～1989年4～6月、9～10月全省125个站逐时降雨量资料，分析了山东降雨的时、空分布。针对作业季节飞机人工增雨特点，将759个降雨日分为14种天气形势，对其形势特点、降雨特征、云状与降雨的关系作了较详细的统计分析。指出了不同月份飞机人工增雨的作业高度，得出了增雨潜力较大的天气、时间和地区，为增雨作业提供依据。     

华北夏季降水异常的客观分区及时间变化特征

应用1981—2007年华北地区703个站逐日加密站降水资料,运用旋转经验正交函数分解方法,对华北地区夏季降水进行了客观分区研究,并在此基础上应用Mann-Kendall和统计t检验方法分析了华北夏季降水不同区域的时间变化特征。结果表明:华北地区夏季降水区域性较强,华北地区夏季降水可分为7个典型天气区,7个典型天气区集中降水的起止时间不同,各分区的降水季节有别于自然季节,其中华北中部汛期开始迟,南、北部汛期开始早;华北东南部汛期结束最早,京津、河北东北部结束最晚。所分区域和所确定的各区域降水集中时间可应用到建立客观降水预报区域模型中,改善实际业务中客观降水的预报效果。     

Trends of precipitation extreme indices over a subtropical semi-arid area using PERSIANN-CDR

In this study, satellite-based daily precipitation estimation data from precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks (PERSIANN)-climate data record (CDR) are being evaluated in Iran. This dataset (0.25°, daily), which covers over three decades of continuous observation beginning in 1983, is evaluated using rain-gauge data for the period of 1998–2007. In addition to categorical statistics and mean annual amount and number of rainy days, ten standard extreme indices were calculated to observe the behavior of daily extremes. The results show that PERSIANN-CDR exhibits reasonable performance associated with the probability of detection and false-alarm ratio, but it overestimates precipitation in the area. Although PERSIANN-CDR mostly underestimates extreme indices, it shows relatively high correlations (between 0.6316–0.7797) for intensity indices. PERSIANN-CDR data are also used to calculate the trend in annual amounts of precipitation, the number of rainy days, and precipitation extremes over Iran covering the period of 1983–2012. Our analysis shows that, although annual precipitation decreased in the western and eastern regions of Iran, the annual number of rainy days increased in the northern and northwestern areas. Statistically significant negative trends are identified in the 90th percentile daily precipitation, as well as the mean daily precipitation from wet days in the northern part of the study area. The positive trends of the maximum annual number of consecutive dry days in the eastern regions indicate that the dry periods became longer in these arid areas.     

Trends of precipitation extremes during 1960–2008 in Xinjiang, the Northwest China

The spatial–temporal variability of the precipitation extremes defined by eight precipitation indices based on daily precipitation dataset was analyzed using the linear regression method and the Mann–Kendall test. The results indicate that increasing trends in the precipitation amount, rainy days, and the intensity of the extreme precipitation were identified at above 70 % of the total rain stations considered in this study, with more than 30 % of them were significant, while most stations show notable decreasing trend in the annual maximum consecutive no-rain days. Significantly increasing trends of the precipitation extremes are observed mainly in the northern Xinjiang and the north of the southern Xinjiang. Most extreme precipitation indices show a potential regime shift starting from the middle of 1980s. The magnitude of the trends is compatible with their pattern of spatial stability. The generally increasing trends in precipitation extremes are found in this study.     

2—5月我国低温连阴雨和南方冷害时空特征

利用1951-2007年25月我国546个站逐日平均气温和24h降水量观测资料以及南方早稻区代表站日照时数观测资料,定义了全国统一的低温连阴雨标准和早稻区低温冷害标准,并采用统计分析方法,给出了1951—2007年2—5月我国低温连阴雨和低温冷害的时空变化特征。57年中,2—5月低温连阴雨平均日数以四川盆地、贵州、江南西部和华南最多。2—5月,低温连阴雨日数呈现由长江以南向黄河流域逐渐增加且范围扩大的特征。各月低温连阴雨日数20世纪50年代较少,1997年后呈现显著减少的趋势。1963-1996年,各月低温连阴雨日数的EOF第1特征向量呈现出月际反相变化,并有年代际振荡特征。对于各地区的早稻播种而言,1951年以来,四川盆地和长江中下游地区低温冷害较华南地区偏多、偏重,但2000年以来各早稻区的低温冷害都在减少,早稻区低温冷害存在显著的年际和年代际周期振荡特征。     

天山北坡酿酒葡萄成熟期降雨特征及其影响分析

掌握新疆天山北坡酿酒葡萄成熟期降雨特征，对科学制定酿酒葡萄种植规划，采取趋利避害的生产管理技术措施具有实际意义。基于天山北坡35个气象站1961-2016年8-9月逐日降雨资料，采用线性趋势法和ArcGIS空间插值技术，对过去56a该区域酿酒葡萄成熟期（8-9月）降雨日数、降雨量、连阴雨天气次数、连阴雨天气降雨强度等要素的时空变化进行研究，并对照前人关于该区域酿酒葡萄种植气候适宜性区划成果，对酿酒葡萄不同适宜种植区葡萄成熟期降雨特征及其影响进行分析。结果表明：天山北坡酿酒葡萄成熟期（8-9月）降雨日数、降雨量、连阴雨天气次数、降雨强度、大量以上降雨日数的空间分布均总体呈现随海拔高度的升高而增加的特点。1961-2016年，研究区酿酒葡萄成熟期除降雨日数总体以-1.16d·10a-1的倾向率极显著 (P=0.001)减少，大量以上降雨日数以0.07d·10a-1的倾向率显著 (P=0.05)增多外，降雨量、连阴雨天气次数、连阴雨天气日数及其降雨量变化趋势均不显著。天山北坡酿酒葡萄种植气候最适宜和适宜区葡萄成熟期的降雨量、降雨日数、连阴雨天气次数、连阴雨天气日数及其降雨量都很小，期间总降雨量大多不足40 mm、降雨日数少于20 d、大量以上降雨日数不足1 d、连阴雨天气次数少于0.3次、连阴雨天气日数少于5d、连阴雨天气降雨量不足25mm，该分区降雨量以及连阴雨天气少，对提高酿酒葡萄产量和品质十分有利。酿酒葡萄次适宜种植区葡萄成熟期降雨天气稍多，降雨量40～90 mm、降雨日数20～25 d、大量以上降雨日数1～2 d、连阴雨天气次数0.3～1.0次、连阴雨天气日数5～8 d、连阴雨天气降雨量25～40 mm，对酿酒葡萄产量和品质有一定不利影响。天山北坡8-9月降雨量90 mm以上、降雨日数30d以上、大量以上降雨日数2d以上、连阴雨天气次数多于1.0次、连阴雨天气日数8d以上、连阴雨天气降雨量40 mm以上的区域均在海拔1500m以上的山区，该区域恰恰也是酿酒葡萄不适宜种植区，因此对酿酒葡萄无影响。综上所述，新疆天山北坡酿酒葡萄种植区尤其是适宜及最适宜种植区葡萄成熟期的降雨量、降雨日数、连阴雨天气次数和日数都较小，且近56a稳定少变，因此，对该区域酿酒葡萄生产的影响较小。     

THE EFFECTS OF STATION NETWORK DENSITY ON STATISTICAL ANALYSES OF TROPICAL CYCLONE PRECIPITATION

In this paper, 1416 conventional ground-based meteorological observation stations on the mainland of China were subdivided into groups of differing spatial density. Data from each subgroup were then used to analyze variations in the tropical cyclone (TC) precipitation statistics derived from each subgroup across the mainland of China (excluding Taiwan, Hong Kong, and Macao), as well as in two regions (east China and south China) and three provinces (Guangdong, Hainan, and Jiangxi) between 1981 and 2010. The results showed that for the mainland of China, total precipitation, mean annual precipitation, mean daily precipitation, and its spatial distribution were the same regardless of the spatial density of the stations. However, some minor differences were evident with respect to precipitation extremes and their spatial distribution. Overall, there were no significant variations in the TC precipitation statistics calculated from different station density schemes for the mainland of China. The regional and provincial results showed no significant differences in mean daily precipitation, but this was not the case for the maximum daily precipitation and torrential rain frequency. The maximum daily precipitation calculated from the lower-density station data was slightly less than that based on the higher-density station schemes, and this effect should be taken into consideration when interpreting regional climate statistics. The impact of station density on TC precipitation characteristics was more obvious for Hainan than for Guangdong or Jiangxi provinces. In addition, the effects were greater for south China (including Guangxi Zhuang Autonomous region, Guangdong, and Hainan provinces) than east China (including Shandong, Jiangsu, Zhejiang, Shanghai, Fujian, Anhui, and Jiangxi provinces). Furthermore, the analysis proved that the statistical climatic characteristics began to change significantly when the station spacing was between 40 and 50 km, which are close to the mean spacing for all stations across the mainland of China. Moreover, TC areal precipitation parameters, including mean total areal precipitation and mean daily areal precipitation, also began to change significantly when the spacing was between 40 and 50 km, and were completely different when it was between 100 and 200 km.     

近52年巴音布鲁克山区日降水变化趋势与突变特征分析

利用巴音布鲁克气象站1960-2011年逐日降水资料,统计了逐年降水日数、降水量、以及5—9月不同量级降雨日数、降雨量,进而得到暖季不同降雨雨强,运用线性趋势系数、M—K检验及滑动71检验等方法分析了巴音布鲁克山区降水的变化趋势和突变特征。结果表明：近52a来巴音布鲁克山区年降水量和降水日数呈明显的增加趋势,气候倾向率分别为9．5mm／10a、3．2d／10a,然而年降水量和降水日数的增加主要源自冷季而非暖季,年降水量与降水强度关系更密切。巴音布鲁克山区暖季5～9月降雨量占年降水量的八成以上,暖季微雨日显著减少,小雨事件对年降水量的贡献率减弱,大雨和暴雨的贡献率增加。冷季降水量和降水日数显著增加,冷季降水日数在1975年附近发生增多突变,冷季降水量在2003年后发生增多突变。     

甘肃省近46a年降水结构空间变化分析

通过对甘肃省1960～2005年62个气象站逐日降水量的分析,得出反映年内降水结构的2类指标:不同强度降水日数构成和降水相关极值的空间变化特征。结果表明,全省范围内降水各指标均没有同质的变化,说明降水变化的空间差别很大,从区域平均值角度难以得到有用信息;而降水结构分析从微观解构宏观状况,可以更好地说明降水的变化特征。对降水结构的空间变化进一步分析说明,一个区域的降水是否有显著的变化趋势,是各降水相关指标变化的综合作用结果,这种组合非常复杂,通常不具备广泛的代表性,各个指标非显著性变化的组合结果可以是降水量要素的显著变化。     

韶关市春季低温阴雨天气分析和预报

对1965～2004年韶关市的春季低温阴雨日数进行统计分析,结果表明,韶关市的低温阴雨年平均日数在8～14d,大部分都是湿冷型。1965—1972年韶关低温阴雨日数偏多,1973～1981年偏少,1982-1996年偏多,1997年以后偏少。韶关市逐年的平均低温阴雨日数有4个明显的周期,分别为2．5、3．5、8．3和13．9年。     

华东地区不同等级降水日数的时空分布特征

根据华东地区1961～2010年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、Mann-Kendall检验和经验正交函数（EOF）分析等方法揭示不同强度降水日数的时空演变特征。结果表明,华东地区的小雨日数为总雨日数的72.42%,占总雨日数的最大比重。同时发现小雨日数和总雨日数（暴雨和大暴雨日数）表现为显著的减少（增加）趋势,说明总雨日数的减少主要是由于小雨日数的减少所致。EOF 分析结果显示总雨日和小雨日的主要 EOF 模态在空间上表现出全场一致的减少趋势以及南北反相位的特征。福建中部既是总雨日数和小雨日数最大的区域,也是两者减少趋势最明显的地区。暴雨日数和大暴雨日数高值中心出现的区域基本重合,大致在浙江-江西-安徽三省交界处。     

干湿持续期随机模拟

该文应用数据建模技术, 实现干湿期随机建模。主要包括:利用历史气象资料, 从中采集干湿期数据; 应用实测数据, 创建干湿期经验分布函数; 应用Monte Carlo方法和经验分布参数, 随机生成干湿期序列, 通过和Markov链模型输出的对比分析, 讨论生成序列的统计误差, 测试结果显示, 与两状态Markov链方法相比, 所建模型性能更好。