大别山北坡典型区域降水年内分配不均匀性特征研究——以安徽省六安市为例

研究大别山北坡降水年内分配时空特点，对指导区域内科学防灾减灾及水资源管理、调配具有重要的现实意义。利用六安市6个气象站1956~2010年逐日降水资料，基于降水集中度和集中期，探讨近55 a来六安市年降水集中程度的时空特征。结果表明:六安市年降水集中度变化于012~057，多年平均值037，多年平均降水集中期在37~38候。年降水量空间分布由西南向东北减少，集中度呈由南向北递增，集中期由南向北推迟。年降水总量无明显趋势变化，但集中度和汛期降水量的增加趋势显著，汛期发生洪涝灾害的风险加大。年降水量分别在1972、1990年发生一次增多和减少突变，集中度序列在1970年发生了增多突变。年降水量与集中度呈全区一致的正相关，即年降水量越大，降水越集中，相关系数分布由西南山地区向东北岗地圩畈区增加。对降水集中度与汛期旱涝的分析说明，汛期降水异常偏多，集中度偏大，易发洪涝灾害，反之易发旱灾     

1961～2020年三峡库区极端降水的变化特征研究

极端降水对于三峡水利工程的调度蓄水和防洪调控具有重要的作用,在气候变化背景下三峡库区极端降水的变化特征值得研究。基于三峡库区1961～2020年33个气象台站的降水观测资料,分析了该地区小时、日和连续降水量极端降水的时空变化特征。结果表明,三峡库区小时降水量、日降水量和连续降水量极大值的空间分布均呈东南部大、西南部和东北部小的特征,但历年最大值的变化趋势空间分布存在差异。三峡库区小时、日和连续降水量极端事件的阈值均呈“东大西小”的分布特征,其中湖北鹤峰的日降水量和连续降水量极端事件阈值均为各站点中最大。在气候增暖背景下,三峡库区日降水量极端事件在夏季尤其是6～7月发生频次增多,连续降水量极端事件更集中发生在夏季,小时和日降水量极端事件年频次自2001年以后呈增加趋势,这可能会加重三峡库区的暴雨洪涝灾害风险。     

基于TRMM卫星资料分析三峡蓄水前后的局地降水变化

为揭示三峡蓄水对局地气候的影响，利用TRMM 3B42卫星降水产品分析了三峡蓄水前后（以2003年为分界）库区的局地降水变化。分析表明，蓄水以后，库区西北部年累积降水量增加，东南部年累积降水量减少，这种降水变化是大尺度上降水变化的区域体现。蓄水对干流附近降水产生了一定影响，干流站点间降水量差别增大，但整个大库区平均的年累积降水量无明显变化。蓄水之后的降水变化具有季节差异。冬季几乎整个库区的降水量都有所增加；春季降水量在干流的上游个别地区和下游减少，中游增加；夏季除库区下游部分地区外，大部分库区降水量有所减少；秋季，库区的上游和中游降水增加，下游降水减少。区域平均的季节降水量无明显年际趋势。结果表明，三峡蓄水带来的降水变化空间尺度只局限在近库区，对整个大库区降水变化的影响可忽略不计     

近百年重庆主城区汛期降水及其集中期的变化特征

利用一种改进的定义汛期降水集中期的方法对重庆主城区近百余年汛期降水集中期进行了划分，并分析了集中期的重心日、雨量及其与汛期降水总量的关系。结果表明：近百余年重庆主城区汛期降水量线性变化趋势不明显，阶段变化显著。百余年来发生过两次突变，分别发生于1914年和1925年，分别突变为增加和减少趋势。3 a左右的周期为汛期降水的主要周期。6月为降水集中期重心日发生最多的月份，8月出现相对较少，4月上半月和10月均没有出现过。近百余年重庆主城区降水集中期雨量及其占汛期降水总量的比例表现为线性增加的趋势，它们的阶段性变化比较一致，尤其是21世纪以来近10 a显著偏多。集中期雨量与汛期降水之间存在很好的相关关系，但是在某些特殊年份上也存在差异。15 d滑动统计方法划分的集中期雨量作为一种极端气候事件，具有较强描述灾害事件的能力，但其极端特殊性可能会表现在某些特殊年份或年际间的变化中，充分认识其规律，能为诊断和预测业务提供更为可靠的参考依据     

近47年云贵高原汛期强降水和极端降水变化特征

利用云贵高原159个常规气象站1961～2007年汛期（5～10月）逐日降水量，用百分位法定义站点强降水和极端降水阈值，对强降水和极端降水事件进行了分析研究。结果表明：云贵高原汛期强降水和极端降水阈值地理分布差异较大，与汛期降水量关系不大，而与站点海拔高度显著负相关；1961～2007年汛期降水量变化趋势不明显，但降水日数显著减少，降水有集中的趋势；强降水量和极端降水量具有与汛期降水量相似的年际波动特征，极端降水与汛期降水的相关高于强降水；以强降水量和极端降水量与汛期降水量的比重表征事件的强度，两者均呈显著增加的变化趋势，并在1990年代初期发生了显著增加的突变；强降水和极端降水与夏季季风强弱变化显著负相关。     

近53 a来长江流域极端降水指数特征

利用1963~2015年长江流域115个气象站点逐日降水数据，分析了不同极端降水指标的空间变化特点和时间变化趋势。结果表明，近53 a来，长江流域多年平均年极端降水量与年降水量从下游到上游逐渐递减，两者变化趋势大致呈现“增-减-增”的空间分布格局。年极端降水量对年降水量贡献（PEP）存在明显的空间分布差异，但贡献比例在流域内普遍呈现增加的趋势。持续1 d的极端降水事件的降水量分布及其变化趋势与年极端降水量的分布特征类似，其对年极端降水量的贡献比例高达65%以上，说明长江流域极端降水以持续1 d的极端降水事件为主。持续2 d及以上的极端降水事件主要集在中皖苏赣局部地区和四川中部地区，但其降水量对年极端降水量的贡献比例较小。从上游到下游，年最大日降水量（MDP）逐渐增大。其中，上游源头地区的沱沱河、曲麻莱和玉树3个站点MDP主要集中在0~25 mm之间，其他站点均以25~50 mm量级为主；长江流域中部地区的MDP大部分以50~100 mm的量级为主，处于100~150 mm之间的次之；长江流域东部地区主要以100~150 mm量级的MDP为主。 关键词： 极端降水；降水贡献；不同历时；长江流域     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料，计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP），并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析，目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征，加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增，PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显，在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势；年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地；流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减，在四川盆地较四周高，暴雨在流域东部呈增长趋势，在四川盆地呈减小趋势；年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减，在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势，在流域东南部呈减小趋势；PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势，在四川、云南等地呈减少趋势。     

三峡水库对区域气候影响的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5V3模拟了三峡水库建成后，由于下垫面变化对区域气候的影响，并探讨了三峡水库的建成是否为引发社会广泛关注的高温干旱和低温雨雪冰冻灾害等极端天气的主要因素。研究表明:三峡水库的建成对当地气温具有海洋性效应，库区附近春季温度变低，夏季在水库下游气温升高、上游则气温降低，而冬季则以升温为主；春季降水变化主要位于库区沿线的南部山区，增雨带和减雨带相间分布，夏季降水量在三峡库区中上游地区和附近的山区呈增加趋势，在库区下游及附近地区降水呈减少趋势，冬季降水量减少，主要集中在大坝附近地区到三峡（巫山）段；春季库区的相对湿度增加，幅度多在05%～10%，夏季相对湿度的影响也存在正负两种效应，大坝上游库区附近相对湿度增加，大坝下游地区相对湿度降低，冬季变幅不大；三峡水利工程不是干旱、低温雨雪冰冻等极端天气出现的主因，它对极端天气事件的影响并不明显。〖     

淮河流域降水量年内分配变化规律分析

年降水的时间分配对水资源利用有很大影响，降水的分配不均匀更是季风气候区旱涝灾害的主要原因。利用河南省气候中心和国家气象信息中心提供的1961～2005年淮河流域84个气象站资料，对淮河流域降水的年内分配不均匀性、降水集中度和集中期及其变化幅度进行分析，揭示了该地区的降水变化规律，从而为研究这一区域的旱涝灾害规律和水资源利用提供帮助。研究结果表明：①淮河流域降水的年内分配具有明显的不均匀性，北部地区的降水不均匀性和集中度更明显，北部地区的降水相对较少，因而进一步加重了北部的干旱。②降水分配的不均匀性存在明显的年际变化，上游大于下游，南北表现的变化趋势不一致，变化幅度不同；③淮河流域年内降水集中期，从南向北逐步推后，从豫南到黄河以南需要20 d左右，降水集中期与主汛期时间一致；④降水集中期年际变化南部比北部大，表明淮北的汛雨期比较稳定，而淮河流域南部汛雨期出现时间变化比较大；⑤淮河流域大部地区的气候旱涝与降水集中度有明显相关.     

长江流域极端降水过程事件的年内分布特征

使用长江流域142个站1960～2009年逐日降水量资料，通过定义度量极端降水过程时空聚集程度的参数--极端降水过程事件聚集度和聚集期，并采用主成分分析、Morlet小波分析方法，研究了长江流域极端降水过程事件的年内分布特征。结果表明：长江流域上游极端降水过程事件主要聚集在7月上旬，出现相对比较集中，且聚集度和聚集期年际变化小；中下游则主要聚集在5月中旬至6月下旬，出现比较分散，聚集度和聚集期年际变化相对较大。极端降水过程事件聚集度和聚集期的主要空间异常模态分别表现为东南与西北反向和南北反向的变化特征；其区域平均序列分别呈上升和下降趋势，并分别在13 a和10 a尺度上周期震荡明显，表明长江流域极端降水过程事件的发生有趋于集中和提早趋势     

三峡库区降水量的空间插值方法及时空分布

三峡库区是一个特殊的地理单元，分析库区降水的时空特征具有重要意义。利用三峡库区及周边46个气象站点资料，分别采用反距离加权法、样条函数法、普通克里金法、协同克里金法等4种空间插值方法，对三峡库区1961~2005年45年间的年平均降水量、月平均降水量进行了空间插值模拟与交叉检验，并对三峡库区降水量的时空分布特征进行了分析。检验结果表明，考虑高程的协同克里金法整体插值效果要优于其他3种插值法。但通过站点误差分析，协同克里金法并非对每一个站点的插值精度都高。研究发现，在剔除其中2个高海拔站点的情况下，可以显著提高协同克里金的空间插值效果。由插值得到的三峡库区降水分布图可知，大部分区域的年平均降水量处于 1000~1200 mm ，而年内降水分配不均匀，夏季降水约占年降水量的45%。     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注，三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”，不仅是需要论证的科学命题，也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本，系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明，三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg，最低为30.5 μg/kg，平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比，蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是，不同营养等级鱼类之间，肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高，三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是，底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类，暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

三峡库区近50年来的气温变化趋势

利用三峡库区及周边32个气象站点1960~2006年的气温资料，运用线性趋势分析、累积距平分析和〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验等统计学方法研究了三峡库区近50 a来的气温变化趋势。研究结果表明：（1）近50 a来三峡库区气温变化总体上呈显著上升趋势，增温率为013℃/10 a；其中1960’s~1980’s末存在一个缓慢降温过程，1980’s末后快速增温。（2）三峡库区各季节平均气温变化过程与年气温变化过程相似，总体上也呈上升趋势，春、夏、秋、冬四季平均气温增温率分别为010、0005、019和021℃/10 a，其中冬季气温上升对库区年平均气温上升的贡献率最大。（3）年均气温跃变出现在1996年，春、夏、秋、冬四季气温跃变点分别出现在1996、1993、1997、1996年，季节气温的跃变与年均气温跃变具有较好的同步性。（4）三峡库区偏暖和显著偏暖年份都发生在1996年以后，其中1998〖JP2〗和2006年为异常偏暖年份；偏冷年份基本出现在1990’s以前，尤其集中在1980’s，但无显著偏冷和异常偏冷年份。〖     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

长江三峡库区极端大雾天气的气候变化特征

为了进一步认识长江三峡库区大雾天气特征，采用线性趋势估计和Molet小波分析方法，研究了库区持续12 h以上和连续3 d以上极端大雾天气气候变化特征，探讨了库区蓄水后大雾天气气候变化的原因。结果表明：三峡库区年平均雾日数呈弱的下降趋势，存在准8、18、32 a的年代际周期振荡。持续12 h以上和连续3 d以上大雾天气有明显增加趋势，分别存在准10、17、32 a和准12、32 a的年代际周期振荡。在蓄水后，库区西段年平均雾日数明显减少、东段略有增加，持续12 h以上大雾年平均日数变化不大，连续3 d以上大雾年平均日数明显减少。库区年平均雾日数的总体减少在很大程度上是受全球气候变暖以及城市化共同影响的结果，没有证据说明三峡库区蓄水对大雾天气有明显影响。     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

三峡库区来水流量与长江流域上游前期降水的关系研究

较为准确地预估三峡库区9月份来水流量，对于安全而有效地完成三峡水库蓄水任务具有重要的实用意义。通过相关分析，发现三峡库区9月的来水流量与长江流域（Yangtze River Valley，YRV）上游大多数气象站点的8月降水量有显著的正相关，据此定义了影响三峡库区来水流量的长江流域上游前期降水关键区。计算关键区内各气象站点8月降水量的算术平均值，并对比其与三峡库区9月三峡库区来水流量的年际变化，发现两者的变化较为一致，同样具有显著的正相关关系，因此长江流域上游前期降水关键区的8月降水量可以作为预估9月三峡库区来水流量的一个重要因子，这可以为三峡水库蓄水计划的制定提供一定的参考依据。还分析了相应的大气环流背景，发现三峡库区来水流量的多少与大气环流的变化具有密切的联系，即三峡库区来水流量偏少的年份，天气形势及水汽输送等因素都不利于降水过程的发生，进而可能导致三峡库区后期的来水流量偏少；相反地，在三峡库区来水流量高值年，天气形势和水汽输送都有利于降水过程的发生，使后期三峡库区来水流量偏多     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。