辽宁地区夏季不同历时极端降水时空变化特征

利用1981—2015年辽宁省54个气象站降水观测资料,采用气候趋势系数、Morlet小波分析和Mann-Kendall突变分析等气候统计方法,分析了辽宁省夏季不同历时极端降水的时空变化特征。结果表明:1981—2015年夏季辽宁省西南部沿海、渤海北部沿海、黄海北部沿岸地区及大连市区为极端降水阈值大值区,辽宁省西部地区和东部山区极端降水阈值较小,极端降水强度的空间分布特征与极端降水的阈值相似。辽宁省夏季不同历时极端降水发生频次的分布特征基本相同,时间长期变化趋势不明显,主要表现为年际变化,存在3 a、5 a和8 a的变化周期,东部山区极端降水发生频次较多,环渤海沿岸和朝阳地区极端降水发生频次较少。近35 a夏季辽宁省24 h、12 h、6 h、3 h和1 h降水量极值的空间分布极不均匀,最大值与最小值分别差1.2、1.6、1.6、2.4倍和1.8倍。极端湿期长度最大值出现在新宾地区,为11.3 d;极端干期长度最大值出现在大石桥地区,为24.3 d。     

鲁中地区近35年不同历时降水变化特征

利用鲁中地区8个气象站1980-2014年逐日降水资料,分析不同持续时间不同强度降水的时空变化规律。结果表明：鲁中地区近35年无特大暴雨发生,降水发生频率随降水强度和持续时间的增加而减少,降水频率与降水强度的变化规律基本一致。1日降水除小雨外,其他强度降水发生次数均呈增加趋势,最多发生在7月,大暴雨的降水强度除沂源外,其他地区呈增加趋势,暴雨降水强度在中部平原和南部山区呈增加趋势,除大暴雨外,其他不同强度降水年均发生次数主要空间变化规律一致,但在第二特征向量上存在差异;持续2日降水除暴雨年均发生次数随时间呈增加趋势外,其他强度降水均呈减少趋势,暴雨的降水强度除中西部平原外,其他地区呈增加趋势,大雨和小雨最多出现在8月,暴雨和中雨出现在7月,暴雨中北部平原最多,大雨东部平原最多,中雨、小雨山区最多;持续3日中雨和小雨年均发生次数随时间呈增加趋势,降水强度在多数地区呈增加趋势,最多出现在8月,山区最多;持续4日、5日小雨年均发生次数随时间呈减少趋势,降水强度在多数地区呈减少趋势,最多分别出现在8月、9月,空间分布均匀。     

鲁中地区近35a不同历时降水变化特征

利用鲁中地区8个气象站1980—2014年逐日降水资料,分析不同持续时间不同强度降水的时空变化规律。结果表明:鲁中地区近35 a无特大暴雨发生,降水发生频率随降水强度和持续时间的增加而减少,降水频率与降水强度的变化规律基本一致。1 d降水除小雨外,其他强度降水发生次数均呈增加趋势,最多发生在7月,大暴雨的降水强度除沂源外,其他地区呈增加趋势,暴雨降水强度在中部平原和南部山区呈增加趋势;除大暴雨外,其他不同强度降水年均发生次数主要空间变化规律一致,但在第二特征向量上存在差异;持续2 d降水除暴雨年均发生次数随时间呈增加趋势外,其他强度降水均呈减少趋势,暴雨的降水强度除中西部平原外,其他地区呈增加趋势,大雨和小雨最多出现在8月,暴雨和中雨出现在7月,暴雨中北部平原最多,大雨东部平原最多,中雨、小雨山区最多;持续3 d中雨和小雨年均发生次数随时间呈增加趋势,降水强度在多数地区呈增加趋势,最多出现在8月,山区最多;持续4、5 d小雨年均发生次数随时间呈减少趋势,降水强度在多数地区呈减少趋势,最多分别出现在8月、9月,空间分布均匀。     

青藏高原东部雨季OLR与降水变化特征及相关分析

利用美国NOAA系列气象卫星观测的1974年6月—2003年12月(其中1978年3~12月缺测)2.5°×2.5°经纬网格月平均射出长波辐射(OLR)资料,以及青藏高原上84个测站同期月总降水量资料,采用EOF方法,取前3个载荷向量及主分量讨论其空间和时间变化特征。结果表明:(1)在雨季(5~9月)降水量的高值中心与OLR的低值中心基本重合,OLR可以较好地反映降水情况。(2)近30年雨季高原台站平均降水量呈增加趋势,高原平均OLR有减小趋势,两者在时间变化上有较好的反相关性。(3)在雨季,高原OLR东南部低,西北部高;降水量的分布则相反,是东南多西北少,OLR低值中心与降水高值中心相对应,在高原主体两者之间的相关系数达到了-0.35以上(通过α=0.05显著性水平检验)。(4)降水与OLR在整体空间特征中呈相反趋势,结合主分量(PC1~PC3)的变化,可以得到高原北部降水减少,南部增加;而OLR则相反,北部增大、南部减小。OLR与降水的空间异常特性呈相反变化分布,这进一步揭示了在高原雨季OLR与降水两者的负相关关系。     

两湖流域雨季降水气候特征分析

利用全国740站日降水资料,采用多种统计学方法,对两湖流域雨季降水特征进行了分析。结果表明:(1)两湖流域年降水序列可分为5个阶段,其中主雨季从4月的第2候开始,持续到7月的第1候。两湖流域雨季较江淮梅雨来得早,持续的时间长。(2)雨季内以出现2个和3个主雨期模态的可能性较大。其中2个主雨期一般出现在5月上、中旬及6月中、下旬,这种模态在上世纪60年代、90年代表现明显;3个主雨期一般出现在4月中旬、5月中下旬到6月初与6月下旬至7月初,该模态在20世纪60年代后期至70年初、80年代中后期表现明显。(3)两湖流域雨季内降水的准双周(10~20 d)、30~60 d低频振荡现象明显。准双周振动在雨季中表现为5个波动,30~60 d振荡表现为3个完整的波动,波峰分别出现4月上旬、5月上旬及6月中旬,与其降水主模态有较好的对应关系。     

夏季中国中东部不同历时降水时空分布特征

利用1961~2012年台站逐时降水资料,分析了夏季中国中东部不同历时降水的主要气候分布和长期变化特征,为深入认识其时空变化规律和形成机理奠定基础。分析结果表明,降水事件的平均历时由南向北呈"短—长—短"分布型,华南和北方地区以6 h以下的短历时降水为主;而中部地区(28°N~37°N)6 h以上长历时降水占总降水量60%以上。随着降水历时的增加,小雨事件(0.1~1.0 mm/h)的发生概率降低,中雨事件(1.1~10.0 mm/h)的发生概率升高;大雨、暴雨事件(10.0 mm/h)更易出现在35°N以南历时偏短的降水事件中。1961~2012年,中国中东部总降水量呈"南升北降"的趋势分布,夏季南方大部分地区降水强度、时数和事件数均呈上升趋势;而北方地区降水时数和事件数显著减少,不过降水强度呈增强趋势。中东部降水历时总体呈上升趋势,尤其以我国长江与黄河之间的中部地区变化最为显著。同时,该地区短历时(1~6 h)降水无显著的年代际转折,长历时(6 h)降水的年代际增加是20世纪70年代末至20世纪90年代初降水增多的主要原因。20世纪90年代初期以来,南方地区降水的年代际增多则是长、短降水共同作用的结果,但超过6 h降水的影响范围更广,且影响中心较短历时降水偏北。     

中国主要河流流域极端降水变化特征

利用中国1956-2008年逐日降水量资料,以全国主要河流流域为研究区域,分析了年最大日降水量、年暴雨（日降水量≥50.0 mm）日数的多年平均状况及长期变化趋势。分析表明,近53年,全国平均年最大日降水量没有明显的线性变化趋势,但全国范围内多数气象站点年最大日降水量呈现出增加趋势,并存在南方流域增加、北方流域减少的变化趋势,这种变化特征在2001年以来表现更加突出。全国平均年暴雨日数呈不显著的增多趋势,20世纪90年代最多,70年代最少。空间上,我国南北方流域年暴雨日数呈现相反的变化特征,南方流域多呈上升趋势,北方流域呈减少趋势。     

华北雨季降水集中度和集中期的时空变化特征

运用新定义的降水集中度和集中期,讨论了我国华北地区雨季降水在时间上和空间上的分布特征和变化规律。结果表明,华北东部地区的降水较西部更为集中;集中期较晚,华北地区雨季降水集中期空间分布有较好的整体一致性;从长期趋势上看,集中度、集中期和雨季降水量都呈显著的下降趋势,但三者在空间上则表现出较大的区域差异,发生突变的时间都集中在20世纪70年代末至80年代初。集中度和集中期周期振荡不一致,但二者和雨季降水量在一定时间内存在相同周期;华北地区的降水量与集中度和集中期存在一致的正相关性,采用合成分析方法,华北地区多水年和少水年降水集中度的空间分布有明显的不同。青藏高原北部到蒙古高原的低压可能是影响华北降水集中度的最重要因子。华北地区雨季集中期和雨季降水量与东亚夏季风具有较好的正相关关系,华北北部地区为集中期与东亚夏季风的显著相关区。     

1961-2017年青海高原雨季和降水的变化特征

基于青海高原46个气象观测站1961-2017年逐日降水观测资料,采用REOF方法将整个高原分为3个区域,分析不同区域雨季起讫期、降水量的分布态和变化特征。结果表明:(1)自高原东南部向西北部雨季开始期逐渐推迟、结束期逐渐提前、持续期逐渐缩短、降水量逐渐减少;(2)在高原西北部和南部地区经度变化对雨季影响明显,经度每增加1°,雨季开始期分别提前2.4 d和2.0 d;结束期分别推迟2.3 d和1.2 d;持续期分别延长4.6 d和3.2 d。(3)海拔对整个高原的雨季降水量影响很大,在海拔相对较低的高原西北部和东部地区,每上升100 m,降水量分别增加46.8 mm和8.3 mm,而在平均海拔4000 m以上的高原南部地区,每上升100 m,降水量减少20.3 mm。(4)1961-2017年高原平均雨季开始期平均每10年提前1.4 d,结束期推迟0.8 d,持续期延长2.2 d,降水量增加6.5 mm。(5)高原雨季降水极端性增强,尤其是2007年以来表现明显,2007年前后中雨日数、1日最大降水量、强降水量和降水强度分别增加1.0 d、9.3%、16.9%和0.4 mm·m     

新疆伊犁河谷暖季不同历时短时强降水变化特征

利用新疆伊犁河谷高密度地面自动站逐小时降水观测资料,对2010-2022年暖季（5-9 月）短时强降水（flash heavy rain,FHR）逐1h、3h和6h时空分布特征进行分析,结果发现:伊犁河谷暖季不同历时短时强降水阈值空间分布具有一致性,1h、3h和6h极端降水阈值的平均值分别为 8.5mm?h-1 、12.6mm?（3h）-1和16.8mm?（6h）-1。不同历时FHR集中发生在5月中旬至8月中旬,其中6月最多,7月次之;不同历时FHR频次发生在中午13：00至下午18：00。不同历时FHR事件最大小时雨强的月分布与发生站次略有差异,除1h最大为62.6mm?h-1出现在7月外,其他雨强均出现在6月分别为89.9mm?（3h）-1、104.5mm?（6h）-1,较大值位于河谷东部和南部。伊犁河谷暖季不同历时FHR空间分布具有明显的不对称性特征,总体呈东高西低的分布格局,在南北方向上1h短时强降水呈北高南低,3h、6h短时强降水均无明显变化趋势。不同历时FHR降水贡献和发生频率的局地差异明显,存在多个大值中心,主要出现在新源县、昭苏县偏北地区、霍城县偏北地区、特克斯县偏西地区、尼勒克县偏西地区及伊宁县中部等地。FHR频次各站虽有显著差异,但未发生明显离散,地形对FHR的增幅作用显著。     

克孜尔水库上游流域蓄水前后降水变化特征

分析拜城气象站1959-2006年降水资料发现,降水量以15．7mm／10a速率增加,新疆克孜尔水库1991年水库建成蓄水后其上游流域的年降水、主汛期降水、冬季降水和夏季降水均显著增加,雨日及中雨以上日数、年最大连续降水日数和年过程最大降水量也呈显著的线性增加趋势,过程最大降水量、日最大降水量、雨日平均降水强度等均增加,而年最大连续无降水日数呈显著的线性下降趋势。上述降水特征量的变化对流域水资源的合理利用、水库科学调度安全运行等提出了新的挑战。     

松辽流域降水集中指数的时空变化特征

为了科学防控松辽流域旱涝灾害,利用1961—2017年松辽流域196站逐日降水资料,以候为时间尺度计算降水集中指数(PCI),采用趋势分析、合成分析、Mann-Kendall检验等方法分析该流域及各子流域PCI的时空变化特征。结果表明:松辽流域降水集中程度较高,PCI平均为7.1;PCI及其标准差均呈东低西高的空间分布格局,且在多、少雨年PCI差异较大,少雨年降水普遍集中,多雨年则降水相对均匀,表明西北部PCI高值区发生干旱的概率较大,尤其在少雨年表现得更为突出。近57 a来,松辽流域PCI存在明显的年代际变化特征,流域北部和东部PCI整体呈显著下降趋势,且整个流域和额尔古纳河子流域的PCI发生显著突变,突变年份分别为2003年和1991年,且突变后的变差系数有所增大。近年来,尽管松辽流域PCI处于偏低阶段,但突变后变差系数的增大说明降水的不稳定性增强,旱涝发生的概率增大,易出现降水极端集中的年份。     

闽南地区汛期短历时降水气候特征

通过对厦门、安溪、九仙山和尤溪等４站２５年５—６月逐时降水资料的统计分析，初步揭示了汛期闽南地区不同地形环境下的短历时降水的气候和条件气候的分布特征，得到若干对短时降水预报和服务有参考价值的结论。     

吉林省短历时降水时空分布特征

本文根据气象站夏半年（５～９月）逐时降水资料的统计结果，分析了吉林省不同地区的降水气候概率和条件气候概率以及短历时强降水（≥１０ｍｍ·ｈ－１和３０ｍｍ·ｈ－１）的时空分布特征，这些工作为不同地形地貌和地理位置条件下的吉林省各地区的甚短期降水预报提供了气候背景。     

闽南地区汛期短历时降水气候特征

通过对厦门，安溪，九仙同山峰尤溪等４站２５年５－６月逐时降水资料的统计分析，初步揭示了汛期闽南地区不同形环境下的短历时降水的气候和条件气候的分布特征，得到若干对短时了和服务有参考价值的结论。     

哈萨克斯坦共和国不同区域降水的变化特征

基于哈萨克斯坦5个代表站的降水资料,利用一元线性回归法、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波的方法,分析历年降水变化特征,结果表明：东部和中部降水呈减少趋势,其余为增加趋势,东部于1962年发生突变,西部和中部分别于1970年和1984年发生突变。东部春季和夏季的降水呈减少趋势,秋季和冬季为增加趋势。西部的春季、秋季和冬季降水呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势。北部春季和秋季降水为增加趋势,夏季和冬季降水呈减少趋势。南部的春季、夏季和秋季降水呈增加趋势,冬季降水呈减少趋势。中部春季、夏季和秋季的降水呈减少趋势,冬季降水呈增加趋势。哈萨克斯坦不同区域的降水量均存在多个尺度的周期变化,但其共同点是均存在2～3a和6a的短周期变化。     

博州不同气候区的降水变化特征

用博州4个气象站1960～2004年45a的月降水资料，分析了博州3个气候区的降水变化特征。结果表明：各区夏半年降水量的变化可近似反映年降水量的变化趋势；山区年降水量与夏半年降水量的增长均具有持续性：除上世纪80～90年代3个气候区的年降水量及夏半年降水量的变化趋势不同步外，其它时段均具有较好的同步性。     

中国主雨季极端小时降水时空分布和日变化特征

基于国家级气象站逐小时降水资料,采用百分位阈值的极端降水定义方法,统计研究了中国1951—2021年4—10月小时降水时空分布和日变化特征。结果表明,中国主雨季极端降水阈值东南大、西北小,存在四个分别位于华南、环渤海、长江中下游和四川盆地的大值区,随着极端性增强,北方小时降水阈值的增大较南方更显著,大值中心北移。月尺度上,小时降水的最高频次月份由南向北从5月推迟至8月,华西地区最晚（9—10月）,随着极端性增强,最高频次月份由6月、7月推迟到7月、8月,且地区差异减小。日变化特征上,全国范围内小时降水频次占比,呈现午后到夜间的谷峰主循环和后半夜到上午的次循环,且随着极端性增强,主循环振幅增大,次循环峰值减小。不同地理位置看,四川盆地的极端小时降水峰值时刻出现在凌晨,其他三个大值区则与全国平均较为一致,日变化振幅从南到北逐渐减小,西部最大。小时降水峰值时刻具有空间聚集的特征,夜间峰值主要集中在南方沿海和华北、东北,早晨—上午峰值集中在中部、东部、西南和西北部分地区,空间分布中出现的逐渐推迟和突变特征与海陆分布和大地形密切相关。小时降水峰值时刻空间占比与频次占比的日变化特征类似,均有上午峰值平缓、夜间峰值陡峭的特征,这是因为不同站点到达夜间峰值的时刻接近,而到达上午峰值的时刻不同;两者主要区别在随着极端性增强,频次占比夜间主峰值显著增大,而峰值时刻空间占比主峰值几乎不变,这是因为频次的变化主要是由同一些站点上的次数变化导致,而非不同站点之间的差异。     

全球变暖背景下西北干旱区雨季的降水时空变化特征

利用西北干旱区1961—2007年77个观测站的逐日降水资料序列,将西北干旱区分为5个主要气候区,分析了全球变暖背景下西北干旱区雨季的降水时空变化特征,并预测降水的未来变化趋势。结果表明：西北干旱区降水存在显著的年际和年代际变化,其西部降水量呈显著上升趋势,尤其在新疆北部与伊犁河谷地区。降水具有5～6年或2～3年的年际周期与8～11年的年代际周期,但河西走廊地区例外。干旱区降水转型时期的空间差异显著,最早在1980年代初期从南疆开始,1980年代中期新疆北部降水出现异常偏多,伊犁河谷和河西走廊地区降水突变期则出现在1990年代初,但变化趋势相反;阿拉善高原地区降水没有明显的突变时间。由周期外推方法得到,在未来一个年代际周期中,西北干旱区的西部降水将以偏少的气候特征为主,直到2015年前后才会再次回到偏多的周期中来;阿拉善高原地区在未来8～11年中有可能向着降水增加的趋势发展。     

山西不同历时强降水的统计特征及趋势变化

利用山西省109站1981-2018年的短历时强降水资料,采用趋势系数、归一化、中尺度天气分析等方法,对1 h、3 h、6 h、12 h短历时强降水的极值、频次、日、月以及年代际等趋势变化和主要影响系统进行统计分析。结果表明:(1)极值空间分布具有山区大于盆地、南部大于北部,时效越短,极值分布的局地性越强等特点。(2)12 h内不同历时强降水出现频次具有"南高北低、山区高于盆地、东部山区高于西部山区、东南明显集中"的空间分布特点。(3)不同历时强降水集中出现在每年的7-8月,其中,1 h≥20 mm的短历时强降水出现频次最高。(4)1 h雨量≥20 mm、3 h雨量≥30 mm以及12 h雨量≥50mm强降水发生频次日内分布均为单峰型,6 h雨量≥50 mm强降水发生频次日内分布为双峰型。(5)1 h、3 h和6 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省东南部的增长速率最大;12 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省的东部和西部山区最大。(6)6 h和12 h与1 h和3 h短历时强降水的主要影响系统有明显差异,61%的6 h和12 h短历时强降水个例为系统性降水与多个中尺度强降水的组合造成。