西南5省市极端气候指数时空分布规律研究

利用西南5省市的33个气象站,采用M-K检验和滑动t检验等方法对极端气候指数的时空分布规律进行分析。结果表明:在时间尺度上,西南5省市60a来极端降水指数除PRCPTOT和CDD外均呈现出较弱的上升趋势,表明虽然该地区降水总量略有减少,但最大日降水量和降水强度却有所增加;极端气温指数中TN10、TX10和DTR呈现出明显的下降趋势,其他7指数均呈上升趋势,表明西南5省市有变暖的趋势,且昼夜温差变小;极端降水指数多在20世纪90年代以后发生突变。在空间尺度上,西南5省市与降水量相关的极端降水指数呈现出西北到东南递增的分布规律,四川和云南部分地区处于低值区,而其连续干旱日数(CDD)却处于高值区,因此这两省的干旱风险较高;极端气温指数分布规律不明显,冷、暖系列指数表明云南省气温最高,贵州省最低,结合气温日较差(DTR)和暖期持续天数(WSDI)分析发现云南省发生极端气候事件的风险较大。     

长江中下游极端降水时空演变特征研究

以长江中下游为研究对象,基于131个气象站点1961～2017年的逐日降水资料,选取9种极端降水指数,利用Mann-Kendall趋势分析和交叉小波变换深入研究了长江中下游流域极端降水时空分布特征及其与太阳黑子和大气环流异常因子之间的关系.研究结果表明:(1)1961～2017年间,长江中下游流域极端降水指数除持续干燥指数(CWD)和持续湿润指数(CDD)外,其余7种降水指数均呈现上升趋势,其中年降水总量(PRCPTOT)达16.59 mm/10年;(2)除CDD、CWD外,其余极端降水指数均呈现由流域东南部向三面递减的半环状变化趋势,多数极端降水指数在洞庭湖流域、长江下游及太湖流域上升趋势显著;(3)设计重现期为50年时,除CDD、CWD外,其余极端降水指数空间分布由东南部向西北部递减,两处异常分布可能与地形因素有关;(4)太阳黑子和大气环流异常因子对极端降水的变化有较强的影响,其中太阳黑子的影响最大,EN-SO次之,PDO最弱.该研究结果可为极端降水事件驱动力的深入探究奠定基础,进而为防灾减灾工作提供依据和支撑.     

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     

西南地区极端降水的时空变化特征

西南地区是我国山地灾害最为严重的区域之一,而短时极端降水则是山地灾害成灾演化的关键控制因素。以西南地区1960~2011年110个气象站的逐日降水量资料为基础,通过建立起超门限峰值序列(POT),结合GIS空间分析技术与线性倾向估计、Mann Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,研究了西南地区极端降水事件的时空变化规律。结果发现：20世纪60年代以来,西南地区极端降水频数有增加趋势,速率为0017/10 a,极端降水量在总降水量中所占的比重不断增加,增幅为0.638%/10a;西南地区极端降水频数的变化在年代际间存在显著的区域增减差异,增加的区域主要呈现出斑块状分布,而减少的区域则呈现出较明显的条带状分布;云南西南部、贵州大部和四川盆地中部3个区域是极端降水频发区,而川滇交界处的元谋-会理一带和四川盆地北部山区则较少发生极端降水;季风期极端降水频数呈现出明显的增加趋势,速率为0031次/10 a,非季风期极端降水频数则呈现出减少的趋势,速率为-0014次/10 a;季风期和年极端降水频数均没有明显的突变年份,非季风期存在3个突变点,分别是1969、1983和1994年;季风期与年极端降水存在27、15和7 a时间尺度上的周期性振荡,非季风期的周期性振荡则主要集中在27和12 a时间尺度上     

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。     

1960~2010年长江流域极端降水的时空演变及未来趋势

本文采用长江流域内分布较均匀、无缺测站点的1960~2010年逐日降水资料,借助趋势和突变分析、R/S分析和水文频率分析等方法,研究该流域极端降水的时空演变特征和未来趋势。结果表明：（1）长江流域区域平均气候平均降水量（PAV）、简单日降水强度（PINT）、强降水贡献率（PQ95）、强降水阈值（PF95）、最大1日-10日降水量（PX1D-PX10D）基本均呈上升趋势,中下游各极端降水指数均大于上游,同时,中下游的各指数年际变化比上游更剧烈。（2）PAV与PF95的空间分布类似,但前者在流域中部地区下降、两侧上升,而后者为中部上升、两侧下降;PINT与PQ95的空间分布相似,均为大部分地区呈上升趋势,仅西北部下降。PX1D-PX10D总体上以上升为主,但随着持续时间的增长,下降的区域有明显的扩大,而上升的区域有明显的缩小。（3）未来长江流域极端降水将以现有趋势继续发展,并将以上升趋势为主,流域洪涝灾害风险加大。（4）遂宁站PX1D、安化站PX10D极端降水的频率分析表明,直接采用整体数据计算设计降水量会使结果偏于不安全,对于较长重现期的设计降水表现更显著,因此对于极端降水量发生显著变化的情况需要深入研究,探讨更好的设计降水估计方法。     

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。
     

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     

恩施地区近54年降水量变化特征分析

基于湖北省恩施州的4个气象站点（巴东、绿葱坡、恩施、来凤）以及周边的3个站点（万州、奉节、五峰）近54 a逐年的降水量数据,利用气候倾向率法、ARCGIS空间分析法、小波周期分析法（Wavelet Analysis）和Mann Kendall突变分析法分别对研究区的降水量的时空变化、周期变化、突变进行了分析。研究表明：湖北恩施地区近54 a降水量呈现出波动式的下降趋势,20世纪90年代后尤为明显。从时间变化来看,70年代和90年代的降水量的下降量要比其它年代降水增加量要大;四季变化中除了冬季降水量呈现出较为明显的上升趋势外,其它3个季节降水量呈现较为明显的下降趋势。从空间变化来看,降水量最多的区域主要集中在绿葱坡地区,最少的区域主要集中在东北部的巴东和西北部利川的部分区域,形成了“一高两低”且有东北部向西部逐渐减少的分布态势     

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。     

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。     

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。     

长江上游中小洪水天气学机理分析及致洪特征

基于1981~2012年长江上游128个中小洪水历史个例及NCEP/NCAR再分析资料,采用普查及天气学分型方法,建立了纬向型、经向型、偏东气流型以及两高之间型4种致洪降水天气学概念模型,研究了各天气型致洪降水发生机理及相应中小洪水特征。得到以下结论:纬向型中高纬环流相对平直多波动,伴有明显冷平流南下,地面锋面位置略偏北。该类型强降水过程多,强度大,持续时间长,对应中小洪水多为双峰或多峰型,平均洪峰流量、过程增幅最强,洪水过程时间也最长。经向型环流中高纬贝加尔湖和东北地区为深厚低槽,中低层常伴有暖式切变线或低涡发展,中上层急流出口处的辐散以及冷平流四类型中最强。该类型雨带多呈东北-西南走向,中小洪水一般以单峰为主,其洪峰流量及过程增幅均较大,造成的洪水涨水较快,过程时间最短。纬向和经向型均为全流域降水型,但在金沙江北部、岷沱江、嘉陵江以及宜宾-宜昌常出现较高频次的60 mm以上较强面雨量。偏东气流型副高与热带气旋外围环流汇合北进,其强降水前后冷暖平流变化不明显,受地形强迫抬升影响,最易产生准静止型、团状、突发性强降水。该类型中小洪水以单峰为主,涨水快,洪峰流量及过程增幅均最小,强降水主要分布在嘉陵江和岷沱江两大流域。两高之间型多为"鞍"型场的环流配置,青藏高压与副高在流域上空形成南北向切变线,其动力和水汽条件均较弱。该类型降水强度较弱,稳定少动,累积降水量较大,洪水以单峰为主,双峰偶有发生,其洪峰流量、过程增幅均较大,洪水过程时间较长,强降水多位于岷沱江、嘉陵江和宜宾-重庆中部流域。     

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。     

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。     

我国南方地区50 a冬季降水和相对湿度特征分析

根据中国地面气候日值数据集资料,利用气候趋势系数、气候倾向率等方法,研究了我国南方地区冬季50 a降水和湿度的时空变化特征,并运用基尼系数对降水均匀性的空间分布进行了分析。结果表明：降水和相对湿度分布皆自西北向东南递增,最大中心位于长江以南附近内陆区域,最小值基本位于高原。降水强度整体呈现增加趋势,在沿长江附近区域以及云南部分地区增强明显,最大气候倾向率为1.0 mm/d/10 a左右,有明显的突变时间,为1979年;降水量呈微弱的增加趋势,其中云贵和川渝局部区域降水量呈减少趋势,为-3 mm/10 a左右,没有明显的突变时间;降水日数在长江以南局部区域及云贵区域显著减少,其中云南的西南地区为最小气候倾向率-10 d/10 a,明显突变时间为1980年;相对湿度表现出一定的局地增减趋势,长江以北（南）主要呈微弱增加（减少）趋势,云南南部减小趋势显著;相对湿度和降水呈明显的正相关,其中与降水量和降水日数相关系数高达0.784、0.753。降水量基尼系数的空间分布与降水分布相似,只是降水分布的大（小）值中心为基尼系数小（大）值中心,不同年代及冬季不同月份的降水量基尼系数大（小）值区域范围有所增减。总的来看,我国南方冬季中部和东部大部分区域为降水均匀区,西南高原区域为不均匀区。 关键词： 南方地区;冬季;降水;相对湿度     

近47年中国夏季日降水变化特征分析

以中国596个气象台站1961~2007年的夏季逐日降水资料为基础,分析了近47 a中国夏季降水长期趋势和年代际变化特征。采用面积加权平均法得到夏季全国和8个区的降水量、降水频率、降水强度序列。按小雨、中雨、大雨及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国降水变化中的贡献。结果表明：中国总体夏季除降水频率呈减小趋势外,降水总量、降水强度都呈增加趋势;西北西部在8个区域中的变化相对显著。降水量的增加是小雨级别降水频率和中雨以上级别降水强度增加共同作用的结果;东北、华北、西北东部降水减少主要是小雨降水频率减少的结果;长江中下游和华南降水量增加主要是大雨、暴雨降水频率和暴雨降水强度增加共同作用的结果;西南降水减少主要是小雨降水频率减少的结果。各区及全国夏季降水量、降水频率和降水强度大多在90年代有所增大,在2000年后又有所减小。与1970年代末的气候跃变相对应,各区及全国降水频率、降水强度的跃变均发生在1970年代末或1980年代初。〖     

近38年安徽省夏季降水日数和强度的分布与变化特征

选用1971～2008年安徽省78个地面气象站的观测资料,分析夏季降水和暴雨的气候变化规律。从结果来看安徽省夏季降水主要受到地理位置、地形地貌和风、温、湿等气象因素的影响。根据主要影响因子的不同,按照降水特性以及行政边界将安徽省划分成了10个区,不同区域内降水特征和分布结构各有差异。在时间变化上,雨日出现概率有下降的趋势,但暴雨日比重和降水量均有升高的变化特征。综合而言,安徽省的降水朝着具有局地性、突发性的强降水过程方面发展,从而导致部分区域内突发性暴雨过程频发     

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。