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。     

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。     

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。     

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     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下长江中下游地区极端降水的变化特征

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据,通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数,研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下,长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)全球升温1.5℃情景下,年降水量相对于1986~2005年减少5%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%;概率密度曲线表明,年降水量均值下降,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升,极端降水方差增大;年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少,极端降水贡献率则相反。(2)全球升温2.0℃情景下,年降水量下降3%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%;年降水量均值稍有减少且方差稍有上升,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加;年降水量减少区域位于长江主干以北,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。(3)全球升温由1.5℃至2.0℃时,年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%;随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升;极端降水呈增加态势的范围扩大。因此,努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。     

1961~2010年大渡河流域极端降水事件变化特征

基于大渡河流域1961~2010年逐日降水数据资料,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析法,分析了近50a来大渡河流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明,大渡河流域的极端降水指数均呈现出相对稳定的波动增加;多年平均值均呈现出由西北向东南方向逐渐增多的分布特征,变化趋势的空间分布存在着区域差异:除强降水日数外,其他极端降水指数均呈现下游增加,上游减小的变化趋势,大渡河流域极端降水与年降水量变化趋势密切相关。大渡河流域各指数突变特征不一致,1d、5d最大降水量突变年集中在1974~1976年前后;强降水日数、极端降水量及极端强降水日数发生突变的年份分别为1984年、1979年及1977年,且突变后呈现明显的增大趋势。大渡河流域极端降水指数周期特征较复杂,但普遍存在5~10a的年际振荡周期和20~25a的年代际振荡周期,且25a是最强的主周期。     

近48年来湘江流域极端降水事件特征分析

基于湘江流域44个气象站1960~2007年的逐日降水资料，将第95个百分位值定义为各台站极端降水事件的阈值。同时，采用线性回归、突变分析和相似系数等方法，分析了该流域极端降水事件的变化特征，研究了不同强度降水事件的时空分布特征。结果表明：湘江流域近48 a来极端降水事件的各指标（降水量、降水日、降水强度、降水指数、日最大降水量）均呈增加趋势。但在不同时期，极端降水事件表现了不同的变化趋势。1970s以前多大雨事件，1970s~1980s各类极端降水事件相对偏少，进入1990s开始明显增加，尤其是暴雨和大暴雨事件显著增多。此外，极端降水事件的分布还表现出明显的区域性特点：湘江上游多暴雨事件，中游多大雨事件，下游多大暴雨事件。
     

近52年江西省汛期极端降水事件的时空变化

利用江西省1960～2011年汛期83个台站逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,统计各站近52a逐年汛期极端降水事件的发生频次,进而分析其时空分布特征。结果表明：江西省极端降水量阈值的地域分布呈从西到东、从南到北递增的特征。江西汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态是主体一致性,同时存在北部与中南部反位相变化的差异。江西汛期极端降水事件发生频次具有较大的空间差异,可分为具有不同空间特征的5个主要区域。滑动t检验表明,Ⅰ区代表站玉山的极端降水事件在1976年后和1986年后分别发生了由偏多转为偏少和由偏少转为偏多的突变;Ⅱ区代表站永丰在1974年后和1984年后分别发生了由偏少转为偏多和由偏多到偏少的突变。通过最大熵谱分析表明,各分区以2～6 a的年际变化周期最为普遍,其中Ⅴ区还存在13 a的年代际变化周期。从气候因子分析看,前期5～6月和冬季赤道东太平洋海温对江西汛期极端降水事件存在显著影响     

三峡库区汛期极端降水非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论三峡库区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明: 三峡库区极端降水量空间分布表现为西南部和东北部地区相对较少，中部、东南部相对较多。库区汛期极端降水集中度和集中期的空间差异不大，集中程度总体较差，东北部和西部地区极端降水相对集中，中部相对分散。库区极端降水主要集中在6月底和7月上中旬，东北部和西部偏西地区集中期相对较晚，中部地区集中期相对较早。库区汛期极端降水量的分配状况与同期极端降水量存在较好的关系，即极端降水量越少，则极端降水量越集中、集中期越早；反之极端降水量越多，则极端降水量越分散、集中期越晚，尤其是在库区东北部地区最为显著。三峡库区蓄水后极端降水集中程度在空间上一致性较好，表现为蓄水后更为分散；极端降水量和集中期则在空间上差异显著，大致表现为蓄水后东北部极端降水增加并延迟；西南部极端降水减少并提前     

嘉陵江流域极端降水变化及其对水文过程影响的初步研究

以嘉陵江流域为研究区,利用流域1961~2010年实测逐日降水数据和北碚水文站逐日流量数据,对流域典型极端降水指标和水文指标进行了时空演变分析,并探讨了流域不同空间区域的降水与水文过程的相关关系。研究表明,嘉陵江流域北碚水文站流量与流域不同区域降水具有良好的相关性,典型极端水文指标与极端降水指标的变化趋势基本一致。1961~2010年,在嘉陵江流域年降水量和北碚水文站年平均流量均呈现减少的背景下,流域内表征暴雨事件的极端降水指标和表征洪水过程的极端水文指标以减少趋势为主,而表征干旱事件及低水过程的极端降水与水文指标则呈一定的增加趋势,特别是年内无雨日数显著增加。     

安徽省近49年短历时强降水事件趋势变化特征

为了加强对小时时间尺度的雨强特征及变化分析研究，基于安徽省1961～2009年16个台站1小时降水量资料，针对超过98%分位点的短历时强降水事件，分析其短历时强降水量、降水次数、降水强度、占总降水的比重及日分布的趋势变化特征。结果表明：近49 a来安徽省短历时强降水量总体呈增多趋势，且自东向西增加趋势逐渐显著。由M K突变检验法分析可知，2001年后有明显的向上突变整体增多，2005年后突变显著。主要是短历时强降水次数的增多导致短历时强降水量增多。近49 a来安徽省总降水量增加的78%来源于短历时强降水，且在总降水时间日趋减少的情况下，短历时强降水时间增加，对总降水的贡献越来越大。而在日分布方面，短历时强降水的日分布呈明显的双峰结构，频发时间段分别位于午后到傍晚、后半夜到早晨。但出现在上午的短历时强降水量及次数的增长趋势要明显超过午后到傍晚，因此可推测未来峰值和谷值的差异将减小，双峰的特征将逐渐减弱     

近52年江西省汛期极端降水事件的时空变化

利用江西省1960~2011年汛期83个台站逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,统计各站近52a逐年汛期极端降水事件的发生频次,进而分析其时空分布特征。结果表明:江西省极端降水量阈值的地域分布呈从西到东、从南到北递增的特征。江西汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态是主体一致性,同时存在北部与中南部反位相变化的差异。江西汛期极端降水事件发生频次具有较大的空间差异,可分为具有不同空间特征的5个主要区域。滑动t检验表明,Ⅰ区代表站玉山的极端降水事件在1976年后和1986年后分别发生了由偏多转为偏少和由偏少转为偏多的突变;Ⅱ区代表站永丰在1974年后和1984年后分别发生了由偏少转为偏多和由偏多到偏少的突变。通过最大熵谱分析表明,各分区以2~6a的年际变化周期最为普遍,其中Ⅴ区还存在13a的年代际变化周期。从气候因子分析看,前期5~6月和冬季赤道东太平洋海温对江西汛期极端降水事件存在显著影响。     

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。     

近50年鄱阳湖五大流域降水变化特征研究

基于鄱阳湖流域在江西省内部分对应的79县市气象站1960～2006年逐日降水观测资料，采用线性回归的方法分别研究五大流域的年降水量、降水日数、暴雨日数等3要素的变化趋势，并用Mann法进行了变化趋势的显著性检验，用距平与均方差之比达到15和20作为气候异常检验指标，对各流域的各时间序列进行了异常检验，采用了Mann Kendall法对各时间序列进行突变检测。结果表明：（1）各流域的年降水量变化趋势基本一致，年降水量与年暴雨日数密切相关；饶河流域强降水事件较多，降水强度大，赣江中游流域降水时间分布相对较均匀，强降水事件较少；（2）各流域年降水量、暴雨日数总体呈波动上升趋势，20世纪90年代以来暴雨日数异常偏多的概率最大；（3）年降水日数以20世纪80年代中期为界，之前呈波动上升趋势，之后呈波动下降趋势，2002年至今各流域降雨日数明显偏少；（4）各流域的年降水量、降水日数、暴雨日数均未出现趋势性的突变；（5）近50年来鄱阳湖流域降水时间分布不均的情况加剧，旱涝灾害风险增加。     

南水北调西线工程水源区降水时空特征

利用南水北调西线水源区内78个站点1956～2001年降水资料,运用Mann-Kendall秩次相关检验法、相关分析等方法,分析了降水的时空变化特征.结果显示:水源区多年平均降水在空间分布特征与大地形相关,青藏高原东部降水少,都在 1 000 以下;四川盆地西部降水一般在 1 000 以上,个别站点多年平均降水近 2 000 ;云贵高原西北部降水多在 1 000 附近.降水年际变化总体不显著.降水年内分配一致性较好,大部分站点以夏秋季为主要降水时间,夏秋两季降水占年降水量的76%～91%.78个站点中,年降水量增加的有55个,减少的有23个,通过帷糤TBZ =0.01显著水平检验的站点占总数的27%,总体上,降水变化趋势不明显.从大范围看,降水随海拔升高而减少;但从局地地形变化剧烈的山区看,降水量随海拔高度增加而增加的现象十分明显.     

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     

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     

近50年湖北省降水变化特征分析

在气候变化背景下，区域降水变化波动较大。湖北地处亚热带，位于典型的季风区内，旱涝灾害比较突出，特别是水患，历来是威胁湖北的一大灾害，因此对降水时空变化进行分析研究，有很现实的意义。利用1961年以来全省65站逐日降水观测资料为基础，根据气候特征和行政区划将湖北省进行区域划分，利用多种统计分析方法，以揭示在全球气候变暖背景下湖北省各区域的降水变化事实。结果表明：湖北省平均年降水量鄂西北最少，鄂东南最多，秋季降水量的减少和冬季降水量的增加最为显著；极端降水事件的变化中，鄂西北发生站次最多，江汉平原其次，鄂西南和鄂东南最少。该结论为湖北各区域的旱涝变化趋势预估、为水资源管理和防汛抗旱工作提供科学的参考     

近60年中国持续极端降水时空变化特征及其环流因素分析

极端降水具有较强的持续时间不确定性，持续多天的极端降水事件往往具有较大的致灾性，但目前从极端降水持续性角度进行极端降水变化及其环流因素的研究还非常缺乏。利用1961~2018年中国逐日降水格点数据集以及大气环流指数数据，定义持续了2天及以上的极端降水为持续极端降水事件，研究其在中国不同区域发生频次、持续日数以及持续极端降水总量、持续极端降水最大降水量的时空变化和影响因素。结果表明：（1）近60年来，中国持续极端降水事件在较为干旱的地区(蒙新地区、青藏地区)高发且持续时间长，但在较湿润的地区（东部地区）持续极端降水事件强度更高。（2）中国持续极端降水事件的频率和强度均呈现出增加的趋势，但在区域尺度上，东部地区没有明显的变化趋势，越干旱的地区增加趋势越大。各个指数变化趋势的空间分布格局相似。（3）持续极端降水事件对总降水的贡献率呈现出缓慢的增长趋势，东部地区增长趋势不明显。（4）西太平洋副高、南海副高、西太平洋暖池、亚洲区极涡、北半球极涡和中国持续极端降水事件有着显著的相关关系。区域尺度上，西太平洋副高对蒙新地区和青藏地区的影响最大，东部地区则受到西太平洋副高和西太平洋暖池的较大影响。总体上西太平洋副高对于中国持续极端降水事件影响最大，西太平洋副高强度的加强往往会引起中国持续极端降水增多。     

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。