透视中国小时极端降水强度和频次的时空变化特征(1961～2013年)

极端降水事件具有小概率和高风险的特征,采用高分辨率数据有助于了解极端降水真实情况。采用1961～2013年中国小时降水数据,从极端降水的强度和频次特征出发,采用多种数理统计方法诊断中国小时极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)不同重现期下的中国小时极端降水强度具有明显的东南高-西北低的空间分异特征。不同百分位数下的中国小时极端降水阈值也具有东南高-西北低的空间分异特征。(2)不同百分位数下的1961～2013年中国小时极端降水频次变化趋势主要以增加趋势为主,且随着百分位数的增加,增加趋势趋于减小并向长江流域地区集中。中国小时极端降水频次波动特征则呈东南波动小-西北波动大的空间分异格局,且随着百分位数的增加波动大的地区从西北向东部和南部地区扩张,同时西部地区逐渐呈现出波动大小镶嵌的格局。(3)90%和95%分位数下的中国小时极端降水频次EOF分析表明,中国小时极端降水频次具有明显不同的时空变化模态,且前两个模态可以反映中国小时极端降水频次的主要时空变化模态。两种超阈值取样方法均反映了长江流域呈增加趋势的时空模态特征。     

1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

2016年湖北省梅雨期暴雨特征及灾情影响分析

通过对2016年湖北省梅雨期降雨量特征及其与灾情之间的关系进行分析,得到承灾体与雨量的关系及暴雨致灾阈值。结果表明,梅雨期6轮降水灾度均在3以上,6月30～7月6日的暴雨过程灾度高达8。不同承灾体（受灾人口、倒损房屋、受灾面积）与直接经济损失均为正相关,其中倒损房屋最高,达0.9以上。灾情发生阈值日最大降雨量和过程雨量分别为35 mm和50 mm。过程降雨量和有效降雨指数与灾情的相关性较好,大于0.5。承灾体中死亡人口集中区域与降水量大值区对应,分散区域与局地短时强降雨有关;而农作物绝收面积在降雨强度指数相当或偏低时,降雨叠加效应会促使其占比增加。 关键词： 梅雨期;暴雨;过程降雨量;灾情     

中国不同强度降雨量的多属性时序变化特征及其对ENSO的响应

ENSO是影响全球和区域降雨最显著的海气环流因子之一,且具有明显的周期性发展变化特征。基于1961～2016年中国545个气象观测站的日值降水数据,依据中国气象局中央气象台划定的日降雨强度标准,将降雨分为8种强度类型,诊断其8种不同强度降雨量的多属性时序变化特征,及其在不同时频域上对ENSO的响应。结果表明:(1)1961～2016年中国低强度降雨量以减少趋势为主,高强度降雨量则以增加趋势为主。不同强度降(暴)雨量对总降(暴)雨量的贡献率也有类似变化特征。由低强度降雨向高强度降雨转变过程中,中间强度降雨量及其贡献率呈现出先增后减的现象。说明中国降雨在朝着极端化方向发展。(2)除大雨与总降雨外,其它强度降雨量均存在4年及以内的振荡周期,其与ENSO发生发展周期具有较好的一致性。(3)除小雨外,其它强度降雨量的突变均通过了0.05显著性水平的检验,其中中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、总暴雨和总降雨量分别在1967、1972、1995、1995、1996、1994和1973年发生了突变。上述突变中,低强度降雨量突变多在拉尼娜年发生,而高强度降雨量则多在厄尔尼诺年发生。(4)除小雨外,其它强度降雨量在1961～2016年与ENSO具有良好的相关性,均通过了0.05显著性水平的检验。在不同时频域上,中国不同强度降雨量与ENSO多在4年及其更短尺度上具有较好的一致性变化特征。尤其在低能量波谱区的高强度降雨和总降雨量与ENSO在长期变化上一致性较高。     

气候工程对中国不同等级降雨结构的可能影响

气候工程作为人类快速有效给地球降温的手段,在应对气候变化的国际谈判中越来成为各界讨论的焦点话题之一。为诊断当前GeoMIP设定的当量下,气候工程不同实施阶段是否对中国降雨结构产生影响。依据中国气象局中央气象台的日降雨强度划分标准,基于BNU~ESM模式的太阳辐射管理气候工程G4实验和RCP4.5情景下非气候工程的0.5°×0.5°空间分辨率日值降水数据,对比分析气候工程实施的3个不同时段,即2010~2099、2020~2069和2070~2099年,中国不同等级降雨雨量和雨日贡献率空间差异特征。结果表明：(1)在气候态上,3个时段两种情景下的中国不同等级降雨结构的气候态高低分异特征具有较好的一致性。气候工程并未改变中国降雨结构的空间高低分异特征。(2)在气候工程与非气候工程差异上,气候工程实施的不同阶段确实可以对中国不同区域的降雨结构产生影响,且不同时段差异性有所不同。(3)在气候工程实施前后差异上,气候工程实施中相比实施后促进了中雨、大雨和总暴雨事件,而抑制了小雨事件。在当前GeoMIP模式设定的当量下,气候工程实施会对中国降雨结构会产生不同层面的影响。     

中国碳排放强度的时空演进及跃迁机制

面对气候变化所带来的生存危机以及环境治理的复杂状况,对中国碳排放强度时空演进的动态监测与预警治理的研究是实现碳排放强度下降目标的关键。文章测算1997—2015年中国大陆30个省区碳排放强度的空间面板数据,采用探索性时空数据分析(ESTDA)方法对中国碳排放强度的空间相关性、集聚特征及其时空跃迁进行空间统计分析,借助分位数回归与时空跃迁嵌套模型,揭示在时间和空间推移的双重作用下中国各省区碳排放强度的时空跃迁机制。研究结果表明:(1)中国30个省区的碳排放强度在时空分布上并不是完全随机状态,各个省区碳排放强度之间具有显著的空间相关性特征,碳排放强度的变动趋势会受到其相临近省区碳排放强度的影响,省域间的碳排放强度在空间分布上呈现"集聚"与"分异"并存的时空演进特征。(2)中国碳排放强度空间集聚趋势增强,具有高度的凝固性和较低的流动性,10个高碳排放强度省区碳排放强度的稳定性将成为制约中国碳排放强度整体跃迁的重点省区,相关省区的跃迁性将成为驱动中国碳排放强度整体跃迁的关键省区。(3)各省区的碳排放强度空间集聚过程中存在时空跃迁的驱动模式和制约模式,分位数回归模型能够很好地解释各驱动因素对碳排放强度时空跃迁的驱动机制,不同响应阶段的驱动因素的分位数与碳排放强度时空跃迁类型之间具有很强的嵌套性。(4)根据各省区碳排放强度时空演进及其跃迁机制的分析结果,进一步提出加强对关键省区碳排放强度的有效监测与治理,加大碳排放的约束力度等差异化的碳减排调控措施。     

中国夏季极端降水空间格局及其对城市化的响应（1961~2010）

利用1961~2010年6~8月中国544个气象站点的日降水数据,采用滑动空间百分位和滑动空间距平的方法来确定的极端降水阈值,在此基础上,以夏季极端降水的雨量占夏季总降水量的比例来表征极端降水强度,并检测极端降水阈值和强度的区域非均一性。进一步通过引入可以反映城市化水平的DMSP/OLS夜间灯光数据,并将不同气象站点所在区域的城市化水平划分为6个等级,从而分析城市化水平与极端降水强度的关系来定量评估城市化对极端降水强度的影响。结果表明,采用滑动空间百分位法和滑动空间距平能够有效诊断出城市化对极端降水的影响。相比于固定百分位阈值法,基于滑动空间百分位法确定的极端降水阈值和强度的空间分异格局更加对比鲜明,整体来看城市化已在很大程度上影响了中国夏季极端降水的阈值和强度,进而对其空间分异特征产生了显著作用。一方面城市化效应使得中国夏季极端降水阈值提高了1.68%,另一方面夏季极端降水的平均强度与城市化水平有着显著的线性关系,即城市化水平每提高一级,极端降水的平均强度增大0.62%。因此,城市化增大了极端降水的风险。 关键词： 极端降水;滑动空间百分位法;滑动空间距平;DMSP/OLS;城市化;中国     

长江防护林——樟树林对降雨再分配的影响

林冠对降雨的再分配,是森林生态学和森林水文学研究的一个重要方面,其影响降雨从林冠到土壤的转移以及水土流失的变化,具有突出的生态水文意义。通过对樟树林下穿透雨和树干流的定位监测,旨在揭示林冠水文效应的变化规律,结果表明：林冠对降雨的再分配功能受到降雨量的影响,穿透雨、树干流和截留量与降雨量呈显著的正相关(〖WTBX〗P〖WTBZ〗<005);穿透雨率随着降雨量增加而增加,而截留率随降雨量增加而减小,并且两者在高的雨量下逐渐趋于稳定,但是树干流率随着降雨量增加先升高后降低。同时,降雨强度也影响林冠的水文效应,随着降雨强度的增加,穿透雨率升高,截留率下降。在整个测定期间,樟树林穿透雨率为685%,截留率为292%,而树干流率为23%。在不同雨量和雨强级间,樟树林冠对降雨再分配存在着差异,而且林内雨的组成比例（〖WTBX〗SF／TF〖WTBZ〗）也受到降雨量和降雨强度的影响。樟树林下水分输入存在明显的空间异质性,穿透雨率在不同位置间具有显著性的差异,而且穿透雨的空间变化率,即穿透雨率的变异系数（CV）随着降雨量或降雨强度的增加而减少。     

云南省降雨量时空变化及其对水资源量分布格局的影响研究

利用2000—2014年云南省逐月降水量数据和水资源量数据,基于克里金插值、回归分析模型等方法,分析云南省降雨量时空分布特征、水资源变化趋势及空间分异和降雨量对水资源量变化的影响。结果表明:(1)2000—2014年云南省多年平均降雨量为957mm,年际波动幅度不大,有轻微的下降趋势。各季降雨量对全年均降雨量的贡献率分别为:53.8%、22.1%、19.1%和4.7%,夏季降雨量最多,冬季降雨量最少。且降雨量地域分异明显,有西南向东北递减趋势。(2)云南省平均水资源量为1 958.23亿m~3,且空间分布不均匀,总体趋势是自西北、西部、西南部向中部逐渐递减。(3)相关分析表明,云南省水资源量和降雨量呈正相关关系,二者的相关性系数为0.91,降雨是影响水资源量的关键因素。     

上海市降雨变化与灾害性降雨特征分析

降雨是引发城市内涝的关键因素,与公众安全密切相关,分析其特征,能够为内涝防治提供一定参考和依据。上海地区气候条件复杂,深受暴雨、台风等水情灾害影响。依据国家基本气象站-宝山站数据,对上海市近40 a降雨变化和灾害性降雨特征进行了分析。结果表明上海年均降雨量以509 mm/10 a的速率递增。同时,降雨天数的减少较为显著,以3 d/10 a的速率递减。从降雨量和降雨强度的角度,灾害性降雨多为暴雨和短历时强降雨。上海年均暴雨天数为3 d,但雨量可占全年的1/5,大范围暴雨通常由台风引起。近年来,高于排水标准的短历时强降雨出现频次有增多的趋势。汛期作为灾害性降雨的高发期,可作为城市防涝的重点     

湖南省非一致性极端高温频率特征分析

受气候变化和人类活动等因素影响,水文气象时间序列失去了一致性。以湖南省89个气象站点1960~2013年逐日气温资料为基础,选取年平均日最高温度（AMMT）和超过95th分位值的平均日最高温度（POT）,研究非一致性条件下湖南省极端高温指数的频率特征。结果表明：湖南省89个站点中有59个站点（66.3%）的AMMT序列和23个站点（25.8%）的POT序列呈现显著的非一致性。利用线性矩法和Cramer-von Mises（C-M）检验等方法,发现广义正态分布（GNO）函数能较好地拟合研究区极端高温指数序列。通过还原途径修正非一致性序列,并对修正前、后不同重现期水平下的极端高温指数的估算值进行对比,发现气候变化条件下AMMT序列在湘北、湘中和湘东南地区呈现强度增强和重现期缩短的趋势,而POT序列仅在湘北和湘东南地区呈现出相似的频率特征变化。     

河南省汛期极端降水事件分析

利用河南1961～2006年50个气象站台站汛期（6～8月份）逐日降水量资料，定义95%降水分位数为极端降水事件的阈值，建立不同站近46年汛期极端降水事件发生频次的时间序列。在此基础上采用趋势分析、最大熵谱分析等统计技术方法，对河南降水事件发生频次的空间分布及年际变化特点进行了分析。结果表明：空间变化上总体具有北多南少的特点，而且汛期降水量的比重与极端降水事件发生频次的高低存在着很好的一致性；空间分布上主要有全省一致型、西北 东南型、南阳盆地型和中部分布型等4种类型，其中全省一致分布型为最主要的空间模态；年际变化趋势各地有所不同，豫西、豫南区为减少趋势，而豫中、豫北、豫东和豫西南区表现为增加趋势，而且在振荡形态上各有同异，以2~8年和10年左右的年代际变化最为普遍。     

秦巴山区降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力时空变化特征的研究对区域土壤侵蚀风险评估及水土保持规划具有重要的意义。利用秦巴山区及周边地区共63个气象站1961~2016年的逐日降雨量数据计算各站的降雨侵蚀力,借助Kriging空间插值法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验等方法分析了秦巴山区降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明：秦巴山区年均降雨侵蚀力为3 696 MJ·mm/(hm²·h·a),年内变化呈单峰型,7月最大,占全年的26.6%;四季中,夏季最大,冬季最小。代际间,20世纪80年代的降雨侵蚀力最大,90年代最小。年际间,年降雨侵蚀力存在明显的阶段性,但未表现出显著的趋势性和突变性特征。秦巴山区多年平均降雨侵蚀力呈南高北低的分布格局,不同地区年均降雨侵蚀力变化于787~8 858 MJ·mm/(hm²·h·a)之间;整体而言,年降雨侵蚀力随纬度增加而减小,随海拔升高而减小。     

1971~2003年三峡库区诱发滑坡的临界降水阈值初探

滑坡、崩塌和泥石流是三峡库区的三大主要地质灾害类型,其中滑坡所占比例最大。强降水、连阴雨等气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的重要因子。利用三峡库区及其周边地区蓄水前常规气象站1971~2003年逐日降水资料和库区有完整记录的滑坡个例资料分析了滑坡灾害与发生前各个时段降雨的强度、持续时间、总量等之间的关系,初步确定不同保证率下诱发三峡库区滑坡灾害发生的临界降水量值,为开展三峡库区滑坡灾害气象监测预警提供科学依据     

金融危机以来我国制造业空间格局演变及转移态势研究

在产业转移及转型升级的背景下,制造业空间分布及转移逐渐成为地理学研究的热点。以2008、2016年我国制造业工业销售产值、从业人数为研究数据,应用区位熵、热点分析、锡尔系数、动态集聚指数等方法,对金融危机以来我国制造业空间格局演变及转移态势进行探究。研究发现：（1）我国制造业空间分布具有较强的时空异质性,劳动密集型与资本密集型制造业以及技术密集型与知识密集型制造业分别呈现“西密东疏”、“东密西疏”的空间分异格局,并且不同类型的制造业空间集聚态势也存在显著差异;（2）东部地区的烟草制品、化学纤维等制造业发展不平衡问题较为突出,对我国区域间与区域内制造业空间分布差异的影响较大,而中、西部地区则相对较小,但有逐渐扩大的趋势;（3）制造业转移的主体是劳动密集型与资本密集型制造业,转移的方向是从东部向中、西部地区,转移层次具有较高的梯度性。研究有助于丰富我国制造业空间分布及转移相关理论,为我国经济、产业高质量发展提供借鉴意义。