1961-2010年西北干旱区极端降水指数的时空变化分析

结合绝对阈值和百分位法定义极端降水事件的优点,提出了一种更灵敏的检测极端降水事件的方法. 该方法不仅能检测出常用降水指数无法检测到的降水量稀少地区尤其干旱区的极端降水事件,同时也能过滤掉其检测到的降水量丰富地区的虚假极端降水事件. 此方法首次被应用于统计1961年1月至2010年2月西北干旱区72个气象站点的年和季节的极端降水指数（大降水和强降水指数）,并分析了极端降水指数的时间变化趋势及其空间分布特征. 结果表明：西北干旱区春（3-5月）、秋（9-11月）、冬（12月至次年2月）三季极端降水指数无显著（P>0.05）变化趋势,夏季（6-8月）大降水的频率和降水量以及大降水降水量占总降水量的比重都显著增加;新疆地区极端降水指数为增加趋势的区域基本都分布在海拔较高（约海拔1 000 m以上）的地区;西北干旱区东部极端降水指数变化趋势的空间分布有明显的季节差异,表现为夏、秋季大部分地区为增加趋势,冬、春季大部分地区为减小趋势.     

广东省近50年极端降水事件的时空特征及成因分析

利用广东省境内25个测站1961~2010年逐日降水资料,综合运用Mann-Kendall检验、正交分解函数和Morlet小波分析等方法,剖析了广东省极端降水的空间结构分布与时间变化特征,并从水汽辐合的角度解释了极端降水的时空特征。结果表明:全省极端降水事件的总量、频次、强度空间分布差异较大,从北到南,极端降水总量和强度增加,频次减少;全省大部分区域极端降水总量和频次都有增加的趋势;广东省极端降水受大尺度天气系统的影响,存在全区一致的多雨或少雨,但也存在东西、四周、中心以及南北的差异;极端降水空间异常可分为4个气候区(异常型),即粤东北区,粤西区,粤中部区以及粤东沿海区,各降水异常区存在20a左右的长周期、10a左右较长周期的和3~4a的短周期振荡;广东省极端降水与极端水汽辐合对应关系较好,区域内水汽辐合的改变可能是影响广东省极端降水变化的重要气候因子。     

1971-2012年珠穆朗玛峰地区极端降水事件变化研究

利用西藏珠穆朗玛峰地区5个气象站点1971-2012年逐日降水量资料,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波分析等方法,分析了珠穆朗玛峰地区极端降水事件的时空变化特征. 结果表明：1971-2012年42 a来,珠穆朗玛峰地区大部分极端降水指数呈现出自东向西逐渐增大的空间分布格局, 连续干旱日数、连续湿日和降水强度表现为增加趋势,其他极端降水指数趋于减少. 其中,强降水量、极强降水量和年降水总量减幅较大,分别为-5.74 mm·（10a）^-1、-1.20 mm·（10a）^-1和-5.32 mm·（10a）^-1,在喜马拉雅山南坡的聂拉木站表现的最为明显. 大部分极端降水指数在21世纪最初的10 a减幅最大,在30 a际尺度上也表现为减少趋势. 除连续干旱日数外,极端降水与年降水总量关系密切. 各项极端降水指数都存在3～4 a显著周期,也存在10 a、12 a和15 a的周期. 在时间转折上,各项极端降水指数均未发生气候突变.     

1961—2005年河西走廊东部极端降水事件变化研究

利用1961—2005年河西走廊东部5个气象站的逐日降水资料,研究了河西走廊东部近45 a极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征.结果表明:在空间分布上,年极端降水分布与地理位置、海拔密切相关,也与影响本地的天气系统有关.河西走廊东部极端降水总量、降水频数呈南-北走向,最大值出现在乌鞘岭,最小值出现在民勤;极端降水强度也呈南-北走向,但最强中心在古浪,最小在民勤.近45 a来极端降水总量和强度呈增加趋势,总量增加最大的是乌鞘岭,武威最小;强度增加最明显的是武威,最不明显的是古浪;年极端降水频数在古浪和民勤呈减少趋势,其它地区为增加趋势,降水频数增加最明显的也是乌鞘岭,降水频数减少最明显的是民勤.全球大幅度变暖水循环加快使得河西走廊东部年极端降水指数都呈增加趋势,其中年极端降水总量、年极端降水强度、年极端降水频数都是90年代增加最明显;极端降水指数在6~7 a和9~10 a周期上反映明显,在60年代年极端降水指数都发生了突变.     

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

随着全球变暖,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水,通过MK趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明：（1）里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势;空间分布差异明显,总体呈自西北向东南逐渐增加的分布。（2）研究区内各站点极端降水指数变化不同,总体而言,极端降水强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。（3）极端降水指数变化过程中存在3类尺度的周期性变化,在整个时间尺度上存在3个偏多中心和2个偏少中心。（4）除R10mm和R20mm未来变化趋势与过去趋势相反且呈弱持续性,其他极端降水指数未来变化趋势与过去相一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时间长度在9~16年左右。研究结果为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。     

长江流域降水极值的变化趋势

依据1960-2005年长江流域147个气象站逐日降水,ECHAM5/MPI-OM气候模式模拟的长江流域79个格点20世纪实验期(1941-2000年)以及未来3种排放情景(SRES-B1,A1B,A2)下21世纪前50年逐日降水数据,建立年最大强降水和汛期<1.27 mm/d的最长干旱持续天数序列。运用广义极值分布,广义帕雷托分布,广义逻辑分布与韦克比分布等4种分布函数定量拟合了长江流域降水极值的概率分布。研究表明:韦克比分布函数能够较好地拟合长江流域降水极值的概率分布。在3种排放情景下,未来降水极值的重现期呈现不同的空间分布特征。长江流域,尤其是中下游大部地区,1951-2000年间的50年一遇强降水和干旱事件,在2001-2050年间发展成为25年一遇降水极值事件。未来气候变暖条件下,降水极值重现期出现的这种变化趋势,将会对水资源趋势产生重大的影响。     

1961-2015年吉林省极端降水指数时空变化特征

利用1961-2015年吉林省50个气象站的逐日降水量资料,通过RClimDex v1.1软件计算11个极端降水指数,采用线性倾向估计和Morlet小波分析等方法,分析了吉林省极端降水指数的时空变化规律。结果表明：1961-2015年吉林省最长连续无雨日数（CDD）自西向东逐渐降低,其他极端降水指数均呈自西向东逐渐增加的趋势分布。吉林省CDD呈极显著的下降趋势,下降速率为-1.99 d·（10a）^-1,其他极端降水指数波动变化,线性趋势不显著。吉林省各极端降水指数均在20世纪70年代达到最小值。绝大多数极端降水指数存在3 a和12 a左右的周期变化,3 a左右的主周期通过了0.05的显著性水平检验。吉林省极端降水指数除CDD随经度、海拔的增加而显著降低,随纬度的增加而显著增加外,其他大部分极端降水指数随经度、海拔的增加而增加,随纬度的增加而降低。     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

1961-2007年四川夏季降水的时空变化特征

基于1961-2007年四川地区119测站逐日降水资料, 利用EOF、REOF分析、趋势分析、M-K突变检验以及Morlet小波分析等方法, 研究了四川地区夏季降水的变化趋势、空间分布特征以及时间变化规律. 结果表明: 近47 a来四川夏季降水呈减少趋势, 在1962、1982年和21世纪初发生突变, 存在22 a和6~8 a的周期.四川夏季降水可分为4个区域: 一区(盆地东部)和四区(川西高原)夏季降水量长期变化呈增多趋势, 二区(盆地中西部)长期变化呈减少趋势, 三区(川西南山)变化趋势较为稳定, 呈小幅度增多趋势. 4个区域的夏季降水周期各有特点, 最长存在的周期为23 a左右, 其次还有16 a、14 a、12 a、8 a、6 a的周期变化.     

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

考虑不确定性的长江流域极值降水指标时空变异分析

降低不确定性影响是进行极值降水事件时空变异合理分析的前提。基于6种大气环流模式的输出结果,采用分位数映射校正方法和多模式集合平均方法降低不确定性影响,分析了长江流域极值降水指标的时空变异规律。结果表明:原始的气候模式输出结果具有较大的不确定性,必须对其进行定量分析和采取适当有效的措施进行缓解。5个极值降水指标总体上相对于基准期均增加,最大增幅10%左右。仅个别区域的极值降水指标显示出变异的时间一致性,而空间变异在相同情景和时段上差别明显。     

珠江流域极端降水阈值不确定性分析

全球气候持续变化下。极端水文事件频发且时空分布规律显著变异,极端水文事件阈值及其时空分布不确定性成为当前水文水资源研究领域的热点问题之一。以珠江流域62个雨量站1959～2009年逐日降水序列为样本,运用固定临界值法、百分位值法和极值分布拟合法等方法,探讨了珠江流域极端降水阈值的时空分布规律和不确定性特征。研究表明,在流域尺度上,利用上述方法分析极端降水阈值时,均存在较多不确定性。(1)固定临界值法无法反映流域降水空间分布不均对极端降水阈值的影响;(2)百分位值法受样本容量、百分位值选取标准等影响较大,流域不同地区同一百分位或同一地区不同百分位下极端降水阈值波动幅度较大,易导致降水高值区阈值偏低,降水低值区阂值偏高;(3)极值分布拟合法受极值分布拟合函数类型、样本容量大小等影响较大,拟合精度不高。     

气候变化下的黄河流域极端水文现象特征分析

利用黄河流域近50年气象水文资料,开展了黄河流域气候变化和极端水文现象特征研究,研究结果表明:20世纪80年代以来黄河流域的气温显著升高,年降水量呈不明显下降趋势,暴雨、洪水、干旱等极端水文现象更加突出,研究成果为科学规划和水资源优化调度提供了有力依据。     

广西西江流域降水极值趋势分析

根据1958~2007年广西西江流域年最大1d、3d降雨量,首先,绘出平均年最大1d、3d降雨量变化曲线图,研究其趋势变化;然后,采用线性趋势回归检验法对广西西江流域内103个测站1958~2007年年最大1d、3d降雨量进行趋势分析;最后,运用Mann-Kendall秩次相关检验法和Spearman秩次相关检验法对代表站点的年最大1d、3d降雨量的变化趋势进行显著性检验。结果表明:广西西江流域平均年最大1d、3d降雨量呈上升趋势但上升趋势均不显著;广西东部和东北部年最大1d、3d降雨量增加趋势明显,其中东北部最为明显;在全球气候变化背景下,广西西江流域6个代表站年最大1d、3d降雨量不同区域趋势变化存在差异,东北部、北部存在递增的区域,其余为递减的区域,但变化趋势均不明显。     

长江源区典型流域积雪年变化及其与气温、降水的关系

对长江源区冬克玛底河流域2005年1月-2006年9月积雪空间分布特征、雪盖变化进行了分析,探讨了2005年暖季(5~9月)积雪覆盖与同期气温和降水量之间的关系.结果表明:积雪主要分布在河谷两侧的山坡、山顶、冰川前沿和冰川上,宽广平坦的河谷积雪很少;在暖季,流域降水多、气温较高,积雪主要分布在冰川区.作为一种特殊的下垫面,沼泽化草甸和冻土丘对积雪分布也有较大的影响.从两年的积雪覆盖率变化来看,在降雪少而气温低的1~4月积雪覆盖率变化剧烈;5月份降雪增多,但由于气温也在逐步回升,使得积雪覆盖率还是变化剧烈;10~11月降雪较多而且气温较低使得积雪覆盖率保持在80%以上的覆盖水平;6~8月因气温和地温较高,尽管降水多以固态形式降落,但在地面保留的时间极短,故积雪覆盖面积较小.在暖季(5~9月)降水对积雪覆盖的影响微弱,而温度是流域积雪覆盖变化的主要影响因素.     

松花江流域年降水和四季降水变化特征分析

利用松花江流域35个气象站1960~2010年的降水资料,采用协克里格插值法、线性倾向估计方法以及M-K秩次相关法等,分析了流域年降水和四季降水的时空变化特征。结果表明:(1)流域年降水由东部向西部递减,51年来流域大部分地区年降水呈不显著减少趋势。(2)流域春季降水呈不显著增加趋势,夏季呈不显著减少趋势,秋季呈不显著减少趋势,冬季降水呈显著增加趋势。(3)流域四季降水在二松源头地区一带较大,流域西部地区降水较少,松花江中下游两侧地区居中。(4)春季,流域大部分地区降水增加,但不显著。夏季,大部分地区降水减少,但不显著。秋季,全流域降水呈不显著减少趋势。冬季,全流域呈增加趋势,且绝大部分地区显著增加。(5)嫩江流域、松花江流域年降水-径流关系发生显著变化的时间是1974年、1980年和1999年。     

海河流域极端暴雨特征及其天气成因

利用海河流域实测和调查年最大点暴雨、实测大面积暴雨和气象等资料,分析了年极端点暴雨的季节变化、特征和地区分布、大面积暴雨特征以及形成极端暴雨的天气成因,揭示了极端暴雨发生的基本规律。结果表明,流域暴雨9成以上集中在7~8月,极端暴雨7成高度集中在7月下旬到8月上旬;极端暴雨集中分布在太行山~燕山山脉的迎风山区;短历时小面积极端暴雨则分布在高原区;极端暴雨的年际变率迎风山区最大,平原和高原区较小;流域性极端暴雨高空环流多为经向型,通过中纬度西风槽、副热带高压或台风等天气系统以及迎风山区地形抬升作用共同造成。     

甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究

根据流域内气象站、雨量站、水文站的气温、降水、径流系列监测资料,采用周期波法、延时分布频率、径流溯源理论分析了渭河流域气温变化及分布特征,降水量变化及分布特征,径流变化特征和未来变化趋势。揭示了渭河流域气温、降水和径流变化之间的关系。结果表明:(1)气温波动变化存在着9~10 a的周期性变化规律,气温的流域分布由河源向干流递升且与地理高程密切相关。(2)流域平均降水呈现出弱减少的趋势性变化过程。降水的流域分布特征主要体现为均匀性、地带性两个方面。(3)流域多年径流变化存在显著的逐年减小的趋势,径流年际变化趋势要大于降水年际变化趋势。从径流溯源度多年平均变化过程看,1970年以后渭河流域径流空间分布呈现出持续性缩小的趋势,并且下游的缩小速度要大于上游。     

1960～2010年漓江流域降水变化特征研究

利用漓江流域及周边地区25个降水观测点50年的监测数据,通过Mapgis 6.7计算流域年降水量和月降水量。在此基础上,采用变差系数法、5年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析漓江流域1960~2010年降水变化规律。结果表明:(1)1960~2010年,漓江流域降水年际动态为波动增加,年降水量每10a增加23.1mm;其中1970~2010年间,漓江流域年降水变化表现为波动减少,年降水量每10a减少14.6mm;但增减趋势都没有通过显著性检验;(2)漓江流域年内降水具有典型的雨季和旱季交替特征,雨季降水占全年降水的76.26%;(3)漓江流域月降水量随时间变化具有规律性的增减,其中1月和6月降水量随着时间推移增加,4月降水量随着时间推移而减少,1、4、6月的这种增减趋势通过99%的显著性检验;(4)漓江流域降水年内变化幅度比年际明显,年降水量变差系数小于0.18,月降水量变差系数大于0.61。     

滨江流域降水时空演变规律分析

降水是水循环的关键环节,直接影响着径流过程和可利用水资源量的时空分布,关系到区域水资源安全和可持续发展。为了探讨气候变化下华南湿润区典型小流域降水时空演变规律,利用珠江流域北江一级支流滨江流域内及其邻近共10个站点近47年日降水量观测资料,采用非参数统计方法Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Mann-Whitney-Pettitt(MWP)检定方法,对年、汛期/非汛期、年日最大和年月最大降水量进行分析。结果表明:滨江流域多年平均降水量呈北少南多分布,主要与区域气流走向及流域地形有关;年降水量总体呈现减少趋势,其中流域南部呈显著减少趋势,北部呈不显著减少趋势,其主要是汛期(4~9月)降水量减少,非汛期(10~翌年3月)降水量变化不大;年日最大和年月最大降水量均呈减少趋势。流域南部年降水量和汛期降水量在1983年发生了显著性变异;流域北部年最大日降水量和年月最大降水量分别在1987年和1985年左右发生显著性变异。