太湖流域暴雨时空特征研究

暴雨灾害是一种主要的气象灾害,论文选择经济发达的太湖流域为研究区域,运用小波、线性趋势模拟、P-Ⅲ型概率密度函数、Mann-Kendall法等方法对太湖流域暴雨的时空变化特征及趋势进行分析研究。研究结果显示:①太湖流域55 a平均年暴雨日数有2.9个,年际变化幅度比较剧烈。1991—2000年是暴雨日数多发期, 1959、1968和1978年暴雨日数较少,呈弱"倒U"型。暴雨频次平均值的空间分布呈现南多北少、西多东少的分布格局。暴雨量与暴雨日数的空间分布并不一致,出现北多南少、东多西少的分布。②研究显示P-Ⅲ曲线方法在区域降水极值的研究方面具有较好的效果,太湖流域年最大日降水量趋势呈现"U"型,与太湖流域年暴雨日数的演变特征呈现不一致的趋势。55 a来,太湖地区发生的最大暴雨在250 mm内,即200 a一遇的暴雨洪水为该地区暴雨灾害的近代极值。③典型站点年暴雨降水量均有不同程度的增加趋势,以太湖中部以南的三个站点东山、杭州、慈溪最为显著,各点均存在不同程度的突变,但突变时间存在差异。④太湖流域夏季暴雨呈现2 a、9 a、13 a、25 a等多尺度的周期变化,各波动周期稳定性和显著性不同。     

2007—2016年上海市暴雨特征及其与内涝灾情关系分析

利用上海市30个自动气象站2007—2016年逐小时降水数据和上海市应急联动平台110接报内涝灾情数据,分析了近10 a上海市暴雨和内涝灾情特征,并进一步研究致灾暴雨过程与内涝灾情的关系。结果表明：1）上海市暴雨空间分布反映了明显的城市雨岛特征,在水汽充沛的东部沿海和城市化水平较高的中心城区相对容易出现极端雨强;2）暴雨内涝灾情年变化较大,月分布呈单峰型,日分布呈双峰型,且内涝灾情数在中心城区及各区中心较为密集,反映了承灾体的空间分布特征;3）暴雨过程对内涝灾情的贡献作用明显,内涝灾情数与暴雨过程雨量、逐小时最大雨量和最大雨强显著相关,与持续时间和影响站次低度相关;4）逐小时最大雨量等于过程雨量且<60 mm时,内涝灾情数基本在20次以下,随着过程雨量增加,特别是过程雨量>100 mm时,灾情数急剧增加。暴雨特征与内涝灾情关系研究对于暴雨内涝的预报、预警和服务具有重要意义。     

2012年湖北省主要气象灾害分布及预警服务分析

2012年湖北省全省平均气温除宜昌和十堰南部、鄂东北中北及江汉平原局部等地区略偏高以外,其它大部地区比常年偏低;年降水总量地域分布不均,呈南多北少的分布特征。夏季梅雨期较短、梅雨量弱,但局地强降雨造成较严重洪涝及地质灾害。2012年主要气象灾害有暴雨及其次生灾害、干旱、大风冰雹、雷电、雾霾等;气象灾害预警质量总体水平达到67%,为各级政府、部门、社会抗灾、救灾、避灾提供了科学决策依据。     

太湖缓坡丘陵地区雨强对农业非点源污染物随地表径流迁移的影响

以流域尺度为研究单元,流量、水质同步监测分析了雨强对太湖缓坡丘陵地区农田土壤养分随地表径流迁移的影响.10场降雨试验结果显示,雨强对农田氮、磷径流迁移有巨大影响.总磷、磷酸盐及氨氮EMC值随雨强的增强而增大;小降雨强度条件下,总氮、硝氮EMC值随雨强的增强而增大,强降雨条件下,其EMC值与雨强呈负相关.小雨、中雨、大雨及暴雨条件下,总氮及总磷的SMA值依次为1.91、311.83、127.65、731.69g/hm2及0.04、7.77、2.99、32.02g/hm2,与雨强表现出正相关.硝氮及氨氮是氮素迁移的主要类型,且主要是溶解态迁移.磷酸盐是磷迁移的主要形态.小降雨强度下,磷以溶解态迁移为主,随着雨强的增强,颗粒态磷迁移量逐渐增加,当雨强达到暴雨时,磷主要是颗粒态迁移.次降雨量、小时最大雨强、平均雨强及降雨历时影响因素中,氮、磷迁移量与小时最大雨强及次降雨量显著相关(p0.01),均表现为正相关.     

北方农牧交错带降水极值变化空间特征

农牧交错带是我国生态环境脆弱带,以109个气象站1971～1998年间的逐日降水资料,分析了农牧交错带年降水量、侵蚀性降水及暴雨等方面降水极值的时间变化及空间分布。结果显示农牧交错带平均每年发生侵蚀性降水的日数在3.5～17.6d之间,暴雨日数在0～2.6d之间;大部分地区的年降水量、侵蚀性降水量及暴雨量等都呈现不同程度的增加趋势,但暴雨量以及侵蚀性降水量等降水极值指标增加趋势更明显,反映出多数地区降水强度增加、降水侵蚀的潜在能力增强的特征;局部地区的降水极值呈减少趋势。     

2000-2019年中国北方地区沙尘暴时空变化及其相关影响因素

利用多年多源环境、气象和卫星遥感资料,从年代际、年际异常和气候变化的角度分析了21世纪以来中国北方地区沙尘暴的时空演化特征及其气象、植被变化的影响机理.结果表明：①2000—2013年中国北方地区沙尘暴年日数呈显著波动下降趋势,下降速率为1.1 d/10 a,2013年后呈微弱增长趋势.近40年来,春季沙尘暴日数占全年沙尘暴日数的平均占比为62%,但其逐年变化率明显下降（-7.3%/10 a）,2010年后夏季沙尘暴日数的变化率则呈现上升趋势（12.4%/10 a）,新疆塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴的高发季节由春季逐渐向夏季扩展.②21世纪初中国北方地区沙尘暴发生频数明显下降,沙尘暴影响范围向塔克拉玛干沙漠南部地区收缩西移,戈壁沙漠在亚洲沙尘源区中的主体地位逐年下降,改变了中国北方地区沙尘暴的空间格局.③中国北方地区沙尘暴的区域性减少主要归因于平均风速与大风日数逐年下降（-0.1 m·s^-1/10 a、-4.4 d/10 a）、年降水量显著增加（32.7 mm/10 a）及区域地表变绿.塔里木盆地南缘局地风速的升高是导致该地区沙尘暴多发的重要气象影响因素,而地表植被覆盖的增加是造成戈壁沙漠沙尘暴年日数显著下降的主要原因.     

西南地区秋绵雨变化趋势与周期性特征的区域差异

利用西南地区338 个气象站点1961-2009 年9-11 月的逐日降水资料,采用REOF对秋绵雨进行气候分区,运用线性趋势、滑动t 检验、Yamamoto 检验、Mann-Kendall 检验、复Morlet 小波等数学方法,分析各分区秋绵雨日数的变化趋势、突变特征、周期性特点,结果发现：西南地区秋绵雨东多西少,四川东南部、重庆西南部和贵州北部秋绵雨最多,年发生率在80%以上,年均日数在10 d 以上;西南地区秋绵雨可分为4 个气候区,即四川盆地东部区、黔南区、四川盆地西部区和滇东北区;其中四川盆地东部区、黔南区、四川盆地西部区秋绵雨日数有减少趋势,滇东北区有增加趋势,但均不显著;黔南区秋绵雨日数在1988 年发生了由多到少的突变,滇东北区秋绵雨日数则在1985 年和1995 年发生了两次相反的突变;各分区秋绵雨日数的年代际振荡周期差异较大,从10 a 到27 a 不等,年际振荡周期四川盆地东部区和黔南区为2～5 a尺度,四川盆地西部区和滇东北区为2～3 a尺度。     

1954—2013年湖北省黄石市气溶胶光学厚度与降水关系研究

通过对地面观测资料进行均一性处理和反演,建立了湖北省黄石市近60年气溶胶光学厚度(AOD)的时间序列,采用气候趋势分析、相关分析等方法,研究了AOD与降水之间的关系.结果表明:近60年黄石市气溶胶光学厚度(AOD)总体上呈显著增加趋势,最大值出现在1991年.随着AOD值的显著增加,年平均降水发生日数显著减少,其中,小雨日数下降更明显,而中雨、大雨日数有增加趋势,暴雨日数的变化趋势不明显.小雨雨量随着AOD值的显著增加而减少,而中雨及以上等级降水量的变化趋势不明显.总之,近60年黄石市气溶胶光学厚度(AOD)的增加,对降水日数和降水量都有一定的影响,其相关性有待进一步研究.     

近50年首都圈沙尘暴的变化趋势及其与气温、降水和风的关系

利用首都圈地区 11个基本和基准气象台站近 50年的观测资料 ,给出了这 11个台站自建站至 2000年沙尘暴发生日数的年际变化序列 ,并分析了其与气温、降水和风的关系 .结果表明 :首都圈沙尘暴具有很大的时空差异 ,西北部沙尘暴日数明显多于东南部 .沙尘暴发生日数的年际波动很大 ,同一站点最多年份与最少年份相差几十倍 .二连浩特、阿巴嘎旗、锡林浩特、丰宁、张家口、怀来和北京等 7个气象站自建站至 2000年的沙尘暴日数呈显著的下降趋势 ,其余 4个气象站没有显著的上升或下降趋势 .首都圈地区沙尘暴季节性显著 ,多集中在春季 .与沙尘暴日数相关性最强的是起沙风日数 ,有 6个站点的沙尘暴日数同起沙风日数呈显著的正相关 ;其次是气温 ,有 3～ 4个站点的沙尘暴日数与年均温、冬季均温和春季均温呈显著负相关 ;降水量与沙尘暴日数的相关性最弱 ,只有朱日和 1个站点与春季降水量呈显著负相关 .另外有 4个站点的沙尘暴日数与气温、降水和风均没有显著的相关关系 .根据上述研究结果就首都圈沙尘暴的时空变异性及其与气候因素的关系等问题进行了讨论 .     

临安本底站酸雨长期观测特征分析

利用临安本底站酸雨长期观测资料,分析了该站酸雨年际变化及月变化,并对其变化特征进行了归因,同时分析了酸雨与气象因子之间的关系.结果表明,1985~2012年期间,临安本底站的酸雨总体呈增加趋势,且有2次明显加重和2次明显减弱过程.近20年酸雨的月变化表现为以7月为中心月份,降水酸度及强酸雨发生频率向两侧月份增加,弱酸雨发生频率向两侧月份减小.酸雨发生受降水强度、风速、风向影响,小雨时强酸雨发生频率高、弱酸雨发生频率低,而暴雨时弱酸雨发生频率高、强酸雨发生频率低;随风速等级升高,酸雨发生频率及强酸雨所占比重逐渐降低,降水pH值逐渐升高;弱酸雨发生日主导风向多集中于S-W扇区,而强酸雨发生日主导风向更倾向于N-E扇区.临安本底站酸雨的月变化主要归因于降水量变化以及各月SSE-WSW和NWN-ENE风向扇区来风的增多和减少,酸雨的年际变化可归因于江浙沪能源消耗量增加及重大环保措施实行的综合影响.     

安徽省重大旱灾对称性特征及其趋势判断

基于安徽省14个气象站点1961~2013年逐月降水数据,采用克里金空间插值法、经验正交函数分解法(EOF)和降水距平百分率对安徽省降水的时空变化特征进行分析,并对安徽省旱灾的发生趋势进行判断。结果表明:(1)近53年安徽省年降水量呈上升趋势,但目前处于下降趋势;(2)在空间上降水量自南向北逐渐减小,根据EOF分析,安徽省降水的空间分布表现为长江流域与淮河流域之间降水反向变化的特征,淮河以北地区与其余地区降水反向变化的特征,皖西大别山区和安徽北部降水偏多,其余地区降水偏少的特征;(3)安徽省的重大干旱符合可公度特征并存在时间对称性规律,计算得出2016年左右安徽省可能发生严重干旱,随机概率为61.1%。该研究对安徽省未来农业及经济的稳健发展具有重要意义。     

气候变暖对长江中下游地区热量资源分布的影响分析

利用1960—2010年长江中下游地区90个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该区热量资源分布的影响。结果表明:近51 a来长江中下游地区气温持续增暖,回归系数达0.21 ℃/10 a,略低于同期中国的增温速率(0.27 ℃/10 a),且与各项热量资源指标有显著的相关性。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。21世纪00年代起北亚热带和中亚热带在长江中下游地区北移特征显著,明显与20世纪90年代以前的界线拉开了距离;20世纪90年代以后,一年三熟制种植北界和双季稻可种植区北界明显北移,21世纪00年代与19世纪60年代相比,其平均移动幅度超过2个纬距。     

安徽省冬季采暖耗能对全球气候变暖的响应

基于1971—2018年安徽省77个气象站均一化日平均温度资料,采用趋势分析等方法,研究气候变暖对冬季采暖耗能的影响。结果表明：近48年安徽省冬季显著增暖,采暖初日推迟、终日提前,采暖期长度缩短,采暖强度显著下降。冬季温度在1989年发生突变,此后进入升温通道,因而将研究序列划分为基准时段（1971—1989年）和变暖期（1990—2018年）。相比于基准时段,变暖期内采暖期长度呈现空间一致性缩短,变化幅度自东北向西南递减,皖北北部及江淮之间东部缩短程度最大,大别山及皖南山区为全省低值区。全省采暖强度均减少,减少幅度自北向南递减。采暖节能贡献率介于3.6%~8.9%之间,高值区主要位于皖北北部、江淮之间北部和沿江东部,低值区则位于大别山及皖南两大山区。     

延河流域降雨侵蚀力时空分布特征

降雨侵蚀力(R)反映了降水引起土壤水蚀的潜在能力,其时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础.利用延河流域22个雨量站24a逐日降雨资料,分析了该区降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量具有一致的年内年际变化趋势.降雨侵蚀力年内变化为单峰型,集中分布在5～9月,占全年R值的91.61%.降雨侵蚀力多年平均值为1580.58MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最高值(1981年)为2417.70MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最低值(1999年)仅585.29MJ.mm.(hm2.h.a)-1,年际间变化为中等变异,变异系数为0.32.烧房砭站多年平均R值最大,为2190.33MJ.mm.(hm2.h.a)-1,镰刀湾和杨山站多年平均R值最小,分别为1151.37MJ.mm.(hm2.h.a)-1和1146.87MJ.mm.(hm2.h.a)-1.R值与侵蚀性降雨量具有一致的空间分布格局,北部雨量站R值年际变化呈现轻微的增加趋势,其它站点R值年际变化相对呈现出轻微的减少趋势,总体上延河流域降雨侵蚀力呈现下降趋势,趋势系数为-0.004.     

红河流域1960-2007年极端降水事件的时空变化特征

利用中国境内红河流域23个气象站点1960-2007年的逐日降水数据,基于极端降水指数分析流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:极端降水频次和强度表现出从东南向西北递减的特征,高值区分布在江城-绿春-金平-河口一线以南,低值区分布在巍山-南涧-弥渡一线以北及元江中游河谷;极端降水频次峰值出现在7月,汛期极端降水出现频次占全年的91.48%。1960-2007年期间,极端降水指数均表现出上升趋势,其中,极端降水贡献率和平均日降水强度上升趋势较为显著,线性趋势值分别为0.68%·(10 a)^-1和0.17 mm·d^-1·(10 a)^-1。除了平均日降水强度整体上表现出上升的趋势外,其余5个极端降水指数趋势变化具有空间差异性,增加的站点大多分布在李仙江上游、 元江中上游和藤条江流域,减小的站点大多分布在李仙江下游、 元江下游和盘龙河流域。     

西南喀斯特地区降雨集中度及其变化特征分析-以乌江流域中上游为例

本文采用乌江流域中上游地区1951～2008年的逐日降雨资料,分析26个气象站点年雨量、连续3日、5日、7日无雨日次数、最大日降雨统计特征,以及日降雨集中度指数CI,并利用非参数Mann-Kendall检验分析日降雨集中程度以及降雨统计特征变化趋势。结果表明,近58年以来,虽然该地区年雨量变化趋势不明显,但各站日降水量集中度呈现加大的趋势,且77%站点增加趋势显著。研究也表明,连续3日、5日、7日无雨日次数以及最大日降雨量也呈现增加趋势,日降水量集中度与最大日雨量相关程度高,说明该地区暴雨和干旱发生频率增加趋势明显。     

上海中心城区苏州河沿岸排水系统降雨径流水文水质特性研究

为了解城市合流制管道系统降雨径流的水文水质变化过程与特征,于2007年7～9月对上海中心城区合流制排水系统(CSS)4类强度降雨(小雨、中雨、大雨和暴雨)的降雨量、径流量和污染浓度进行了同步连续监测与分析.结果表明,径流过程线滞后于降雨过程线约15～25 min,形态与降雨过程线相似,波动幅度低于降雨过程线.4类强度降雨的径流系数分别为：0.33、 0.62、 0.67和0.73.CSS基本存在30/30标准的降雨径流初始冲刷现象,污染物浓度过程线滞后于降雨过程线约30～40 min. 4类强度降雨径流的pH值和重金属Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni的事件平均浓度(EMC)均符合地表水环境质量标准Ⅴ类水要求,COD、BOD₅、NH⁺₄-N和TP的EMC的变化范围分别为225.0～544.1、 31.5～98.9、 8.9～44.2和1.98～3.52 mg·L^-1,平均分别超过Ⅴ类水标准9.3、 5.6、 11.7和6.1倍,接近国外城市CSS的平均污染水平.SS与COD、BOD₅、NH⁺₄-N和TP在P<0.01水平上均具有一定的正相关性(R为0.359～0.736),颗粒态有机类和营养类污染物的比例平均为70.21%.     

淮河流域水资源价值测算与分析

淮河地处我国东部,是湖北、河南、安徽、山东及江苏等五省的重要水源。论文根据淮河的实际情况,将其分为5个河段,通过建立和求解淮河流域水资源优化配置模型,得到各河段不同用水部门的水资源影子价格,即水资源的理论价值,为今后规范淮河水资源价值水平提供参考依据。     

CLIGEN生成干旱半干旱地区降水相关参数的验证

选用黄河上中游地区无定河流域为中心的15个气象站1959~1999年的降水日值资料,对随机天气发生器CLIGEN在干旱半干旱地区再现降水的能力进行了验证。结果表明:CLIGEN模型较好地模拟了该区域的降水发生概率;很好地再现了年、月、日降水总量平均值,平均相对偏差分别为2.4%、2.4%和2.1%;CLIGEN再现了96.4%的日降水变率、95.9%的月降水变率和84.1%的年降水变率。对年降水变率估计稍差,表明CLIGEN在模拟降水变率方面还有改进的必要。从降水极值看,年降水最大值的平均相对偏差为11.1%,偏差最大的是干旱区的临河站（39.1%）;年降水最小值的平均相对偏差为20.5%,偏差最大的是临河站（-30.7%）;月最大降水量除两站稍低外,其它站平均偏高20.2%;日降水最大值除临河站偏低3.4%外,其余各站平均偏高43.2%。总体上讲,CLIGEN在干旱地区的模拟能力比在半干旱区稍差。鉴于CLI-GEN模拟的极大值绝大部分都偏高,因此利用CLIGEN模型生成的降水资料运行径流和土壤侵蚀模型有高估径流量和土壤侵蚀量的可能,需要进一步利用自计雨量计的资料对CLIGEN生成次降水的参数进行验证,以确保径流和土壤侵蚀预测的精度。     

淮河中游北岸地区“四水”转化研究

针对近期强人类活动对区域水循环的影响,以淮河中游北岸典型区为研究对象,利用分布式水文模型研究该地区的"四水"(大气水、地表水、土壤水和地下水)转化定量关系。结果表明,研究区水循环受人类活动影响剧烈,产生了明显的自然-社会二元性特征,对"四水"间的相互转化产生重要影响;2003—2010年研究区地表水、土壤水和地下水存在正向补给趋势,增加了当地水资源可利用量;研究时段内研究区需要来自区域外的水汽补给来支持年均39.77×108m3的降水量。最后在定量分析的基础上给出了当地水资源管理与合理利用的若干建议。区域"四水"转化关系研究可为当地的水资源评价、规划和管理提供基础性的技术支持。