汉江流域降水结构时空特征及影响因素分析

利用汉江流域32个气象站1961~2016年逐日降水资料，分析了汉江流域降水时空分布特征，并探讨了海温及大气环流对流域降水的影响。结果表明：雨量和雨日空间分布相似，小雨、中雨的雨量和雨日由西南向东北递减，降水中心位于西南和东南部；流域东北部大雨以上量级降水由偏少转为偏多，而雨强空间分布则没有明显规律。流域降水集中度自东南向西北逐渐增加，降水集中期逐渐推迟。海温对降水的影响存在季节差异，春季、夏季和秋季降水分别受前期南印度洋、热带北大西洋和热带中东太平洋海温影响，冬季降水则受海温影响不明显；大尺度大气环流对降水存在影响，冬季欧亚遥相关型和春季西太平洋遥相关型均引起冬季风强度变化来影响冬季和春季降水，夏季副高位置和乌山阻高以及秋季巴湖低槽和印缅槽强度则均通过冷空气和暖湿气流强度及交汇位置来影响夏季和秋季降水。     

金沙江中下游流域面雨量特征分析

利用2000~2012年金沙江中下游流域56个国家气象观测站逐日08~08时降水资料，采用算术平均法计算得到金沙江中下游5个子流域逐日面雨量，对金沙江中下游及5个子流域面雨量的时空分布特征进行了分析，重点分析了强降水日面雨量的季节分布、频次分布、等级分布、极值分布等统计特征。结果表明:金沙江中下游降水的时空变化特征明显，年平均面雨量为812 mm，夏季降水最多，秋季次之，冬季最少，且秋雨多于春雨；5~10月为降雨集中期，降水总量占年平均降水的91%；5个子流域平均每年出现日面雨量≥20 mm的强降水29.5次，且夏季最多，秋季次之；华弹 屏山段出现强降水的频次最高，横江流域次之，雅砻江下游最少，但横江流域最易出现强降水极大值；华弹 屏山和横江流域同时发生强降水的频率最高，占流域性强降水总次数的521%，在开展金沙江中下游流域面雨量预报时要特别加以关注     

1960～2017年汉江流域气象干旱时空特征分析

基于汉江流域13个站点1960～2017年的逐月降水和平均气温资料,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析汉江流域气象干旱时空特征,并结合大气环流指数讨论该流域气象干旱成因.结果表明:(1)汉江流域SPEI数值具有3～4年的主周期,表现出干湿交替的状态.(2)年尺度下,轻旱和中旱发生频率在5％～24％,且西部地区较高.春季,多轻旱和中旱发生且频率在6％～19％;夏季,轻旱频率中部高于四周,最高地区频率在20％～28％;秋季,中部地区干旱频率较高;冬季干旱频率普遍高于10％但以轻旱和中旱为主.(3)年尺度下,汉江流域SPEI值以0.0021/a的速度降低,说明全球变暖对流域年际干旱情况影响很小;春季和秋季SPEI值与MEI、SOI显著相关,相关系数绝对值在0.271～0.422之间;夏季SPEI值与EASM显著相关,相关系数绝对值在0.261～0.498之间;冬季SPEI值与AO、NAO显著相关,相关系数绝对值在0.220～0.281之间.     

秦岭南北潜在蒸散量时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960～2011年逐日数据,利用FAO Penman Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量（ET0）。采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区ET0的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均ET0为9642 mm,空间分布呈东高西低格局。各分区按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季ET0分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;（2）近52 a ET0下降的站点占本区站点总数的比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北ET0下降更明显,春季大部分（78%）站点ET0上升,夏季绝大部分（91%）站点显著下降,秋季和冬季变化趋势不明显;（3）年尺度和春季ET0突变点集中出现在1979～1981年和1993年,夏季85%的站点发生了突变,其中89%发生于1979年,秋季和冬季的突变特征无明显规律可言;（4）夏季降水与潜在蒸散量变化趋势的空间分布整体上呈相反趋势,呈相反趋势的站点占站点总数的70%,秋季则达到76%。23个站点中绝大多数ET0与日照时数、最高气温、平均气温和平均风速呈显著水平（P<001）的正相关关系,相关系数排序为日照时数>最高气温>平均气温>平均风速。风速和日照时数的降低是导致秦岭南北ET0减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致夏季和冬季ET0减少,气温上升导致春季和秋季ET0增加或整体保持稳定     

汉江流域1956~2016年汛期降水时空演变格局

基于汉江流域96个雨量站点1956~2016年长系列降水数据，采用数理统计法诊断了汉江流域汛期降水时空演变特征。研究发现汉江流域汛期面平均降水历年总体变化趋势不显著，但在1989年存在较强跳跃性，并伴随有22 a、8 a和3 a主周期震荡；受流域气候及地形影响，流域汛期降水空间分布不均。流域上游西南区和汉江下游等地常成降水中心，易形成“辐射型”、“南北型”和“东北-西南型”3种空间分布模态，方差贡献率分别为41.1%、12.4%和7.6%；近年来流域西南部汉中、安康、神农架地区及汉江下游天门、仙桃一带局地降水显著上升，流域东北部商州、凤镇一带及唐白河流域局地降水显著下降，汛期降水“东北-西南型”分布模态日渐走强。流域降水时空分布及演变特性直接关系到流域水资源合理开发与利用，进一步加深了对汉江流域降水要素变化规律的认识，研究成果对流域洪涝灾害应对、雨洪资源利用及水资源优化配置具有参考借鉴价值。     

基于MODIS叶面积指数的大渡河流域作物生态需水研究

利用大渡河流域30年的气象资料，采用FAO最新修订的Penman Monteith方程计算流域参考作物腾发量。同时获取大渡河流域2007年内45期MODIS LAI数据，根据叶面积指数与作物系数的经验关系得到作物系数2007年年内的变化情况，利用GIS中的Zonalmean函数对大渡河流域平均作物生态需水量年内变化进行估算。在根据年干燥度进行干湿区划的基础上，对作物生态需水来源进行分析。结果表明：大渡河流域2007年内生态需水总量为6188 mm，月平均值为516 mm。其中作物生态需水量年内变化过程为夏季最高，占全年总需水量的357%，春季、秋季、冬季生态需水量逐渐减少分别占全年总量的304%、201%和138%。在雨季，降水完全可以满足流域生态需水量，降水是这一时期生态需水的主要来源。在旱季，半干旱区的生态需水来源受区域干燥度的影响较大，越干燥的地区降水占作物生态需水百分比就越高；半湿润区作物生态需水来源仍以降水为主，但降水占作物生态需水百分比除了受区域干燥度影响之外，可能还受到其它因素如：陡坡耕地占耕地总面积的比例的影响。     

汉江流域1960~2014年降雨极值时空变化特征

深入研究降雨极值的时空变化规律和特点，有助于提高应对极端灾害的能力。通过构建PDS/GP模型，并引入降雨极值变化指标，结合统计检验分析汉江流域15个气象站点1960~2014年春、夏、秋季以及全年月降雨超定量系列的年际变化特征；利用复杂网络理论的聚类系数和节点度，结合各站点在典型年份春、夏和秋季的降雨极值变化指标，分析月降雨极值的空间分布特征。分析结果表明：从时间上看，汉江流域月降雨极值年际变化的季节性差异较大，近55 a没有明显的一致性变化趋势。受季风气候影响，夏季的月降雨极值年际变化与春、秋季相反，而秋季的变异指标年际波动最大。从空间上看，受季风气候、下垫面条件和人类活动等多种因素的综合作用，中下游月降雨极值变化的差异性要高于上游。随着相关阈值的增大，流域站网总体关联度有所降低。相同阈值下的结果表明空间上相邻的站点其关联性差异较大，部分相距较远的站点具有更大的关联性，分析结果可为降雨极值的空间插值提供参考。     

汉江流域1956～2016年汛期降水时空演变格局

基于汉江流域96个雨量站点1956～2016年长系列降水数据,采用数理统计法诊断了汉江流域汛期降水时空演变特征。研究发现汉江流域汛期面平均降水历年总体变化趋势不显著,但在1989年存在较强跳跃性,并伴随有22 a、8 a和3 a主周期震荡;受流域气候及地形影响,流域汛期降水空间分布不均。流域上游西南区和汉江下游等地常成降水中心,易形成"辐射型"、"南北型"和"东北-西南型"3种空间分布模态,方差贡献率分别为41. 1%、12. 4%和7. 6%;近年来流域西南部汉中、安康、神农架地区及汉江下游天门、仙桃一带局地降水显著上升,流域东北部商州、凤镇一带及唐白河流域局地降水显著下降,汛期降水"东北-西南型"分布模态日渐走强。流域降水时空分布及演变特性直接关系到流域水资源合理开发与利用,进一步加深了对汉江流域降水要素变化规律的认识,研究成果对流域洪涝灾害应对、雨洪资源利用及水资源优化配置具有参考借鉴价值。     

近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

汉江中下游流域土壤侵蚀高风险期及优先控制区协同分析

土壤侵蚀高风险期和优先控制区分别指土壤侵蚀发生的主要时段和区域。基于月尺度土壤侵蚀高风险期及优先控制区识别，对水土资源保护具有实践意义。基于USLE模型，定量分析汉江中下游流域不同月份土壤侵蚀时空分布特征，采用土壤侵蚀高风险期及优先控制区协同分析方法，先基于侵蚀量-时间曲线定量识别流域土壤侵蚀的高风险期，再基于侵蚀量-面积曲线识别高风险期内的优先控制区。结果表明，汉江中下游流域2010年土壤侵蚀具有集中分布特点，严重侵蚀区域主要集中在流域西北和东南地区，占流域面积的11.70%；轻度及以下侵蚀区域主要集中在流域东部和南部坡度较低的区域，占流域面积的88.30%。流域土壤侵蚀的高风险期为4月和7月，侵蚀量占全年的69.12%，其中，7月土壤侵蚀量最高，占全年的41.83%，4月土壤侵蚀量占全年的27.29%。汉江中下游流域高风险期内优先控制区占流域面积的12.22%，其侵蚀量达82.01%，优先控制区主要分布在流域北部、西部及东南部分县市。通过优先控制高风险期内的优先控制区域可以大大提高土壤侵蚀的控制效率。     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

淠河流域不同强度等级降水变化研究

淠河流域降水时空变率大,深入分析不同强度等级降水的特征和变化,对于全面揭示研究区气候变化、合理有效利用水资源、防治洪旱灾害具有十分重要的意义。基于淠河流域12个气象站1958~2012年逐日降水资料,分析年、季不同级别降水量(频次)的变化特点,以及主汛期(5~9月)连续3d最大降水量的概率分布。结果表明,淠河流域小雨量(频次)四季分布比较均匀,级别越高,降水频次越少,分布越集中,夏季暴雨多发。淠河流域年总降水量增加趋势不显著,总降水频次则显著减少。夏季各级别降水量(频次)均呈增加趋势,其中暴雨增加最显著,冬季总降水频次无明显趋势变化,小雨、中雨量增加显著,春、秋季总降水频次和小雨频次的减少趋势极其显著。淠河流域暴雨量、暴雨频次均在1968年发生增多突变,小雨频次在1975年有极显著减少突变,年总降水量有增多突变,总降水频次则有减少突变。自20世纪70年代后期以来,研究区主汛期连续3d极端强降水出现概率加大,不同重现期极值增大,洪涝灾害风险加剧。     

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     

1961～2010年金沙江流域降水时空演变特征

基于金沙江流域1961~2010年逐日降水资料,对流域长时间尺度降水要素和多个典型降水日数进行分析,研究金沙江流域降水的时空演变特征。结果表明:1961~2010年,金沙江流域年降水量呈一定的增加趋势,但未通过显著性检验,汛期雨量变化趋势不明显,逐月降水除9月和12月外其他月份均呈微弱增加趋势。小雨等级和中雨等级的降水日数空间变化趋势相似,呈中上游地区微弱增加、下游地区微弱减少趋势,大雨及以上等级的降水日数则以微弱增加为主,仅在源区、德格一带呈不明显减少趋势。年无雨日数和年连续无雨日数呈比较明显的中上游地区减少、下游增加趋势,特别是年无雨日数在昭觉、昭通、会泽等区域增加趋势显著,年连续有雨日数则呈全流域减少,在下游小部分地区显著减少。研究还表明金沙江流域下游地区无雨日数及连续无雨日数特别在2000s偏多,而年连续有雨日数则在2000s明显偏少,表明近年来流域下游地区发生干旱事件的可能性增加。     

长荡湖近61a降水量演化特征

基于王母观站和溧阳站1953~2013a系列年降水量资料,采用Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验、连续小波变换等技术手段,分析了61a来长荡湖年降水量的演变特征。结果表明,长荡湖多年平均降水量为1 115.1 mm,年内降水量呈明显的季节性变化;年降水量总体呈减少趋势,但仍以正常年份居多,偏多与偏少年份相当;长荡湖湖区年降水量变化周期为9.5a;年降水量变化不存在突变。研究成果可为长荡湖湖区的洪水控制、水资源利用、水调度方案制订、应对气候变化提供科学依据。     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料，运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法，通过对淮河流域代表站点的选取，分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征，以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势，20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势，春季和秋季降水量呈显著减少趋势，80年代前期为降水变化的转折期；(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期，同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期；（3）淮河流域多雨年，500 hPa经向风偏强且范围广，850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强，在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区；少雨年，经向风偏弱，华东地区方向的水汽输送明显减弱；（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明，多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁，东北冷涡异常活跃，副高偏强，3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明，多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强，同时南方大部分地区暖空气也偏强，冷暖空气共同作用使降水偏多     

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。     

环洱海地区气候变化特征研究

环洱海地区是云南省具有高原湖泊生态脆弱区、民族文化多元融合区和乡村经济发展活跃区等多重叠合特征的典型区域,是全球气候变化影响的敏感区和脆弱区。以环洱海地区1951~2014年6个基本站点的逐年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、降水量、最大日降水量和日降水量≥0.1 mm日数资料为基础。采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,研究了环洱海地区气候变化规律。结果发现:自1951年以来,环洱海地区年均气温和极端最低气温呈现出升高的趋势,而极端最高气温则呈现降低的趋势,变化速率分别为0.07℃/10 a、0.03℃/10 a和–0.14℃/10 a,对于年降水量、最大日降水量和降水日数而言,三者均为减少趋势,速率分别为–12.85 mm/10 a、–1.09mm/10 a和–1.73 d/10 a;环洱海地区年均气温、极端最高和极端最低气温均没有发生突变,年降水量和降水日数在2010年发生了一次减少突变,而最大日降水量则没有检测到突变的年份;环洱海地区年平均气温和年降水量在长时间尺度上的周期性变化最为显著,分别存在30 a和33 a左右的周期变化,并贯穿整个研究时段,而短时间尺度上的周期变化局域性特征突出;从未来演变趋势来看,年平均气温和极端最低气温将维持升温趋势,而极端最高气温则将持续降低趋势,年降水量继续减少的趋势未来将会逆转,但最大日降水量和降水日数两者将持续减少的概率更大。     

近40年气候变化对江西自然植被净第一性生产力的影响

根据全球气候变化的趋势,采用植被净第一性生产力模型,对江西省南昌、吉安、赣州3地近40年气候变化对自然植被净第一性生产力（NPP）的影响进行研究,并模拟了3地自然植被NPP在未来气候3种水热条件下的变化趋势。此外还以1980年江西全省自然植被NPP为例分析了自然植被NPP的区域分布特征,结果表明：3地近40年自然植被NPP平均值分别为1319 、1311和1320 t/hm2〖DK1〗·a,总体上都呈上升的趋势。 当年均气温增加2℃且降水量增加20%时,NPP值增加了149%~1585%;随着年均气温增加2℃且降水量减少20%,NPP减少了477%~516%;当年均气温增加2℃且降水量不变时,NPP增加了530%~569%。江西自然植被NPP区域分布特征由东、南、西3个方向向北呈放射状分布,随着地形由高山向丘陵、平原的方向变化而减小。