1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响

开展气候变化背景下中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响研究,对揭示陆地表层系统对气候变化的动态响应与变化规律以及防灾减灾具有重要意义。基于1961-2010年地面气象观测资料,分析我国降水与地表干湿状况时空格局;在此基础上,采用敏感性与贡献度分析,定量评估降水变化对干湿状况的影响。结果表明：过去50年间我国年降水量呈轻微增加趋势,其中,青藏高原（高原亚寒带、高原温带）、西北（中温带西部、暖温带西部）和南方地区（亚热带、热带）呈增加趋势,东北（寒温带、中温带东部）和华北地区（中温带中东部、暖温带东部）呈减少趋势。就地表干湿状况而言,华北和东北地区以干旱化趋势为主,西北、青藏高原及南方地区主要呈湿润化趋势。地表干湿状况对降水变化响应较为敏感（全国多年平均敏感系数：-1.13）,干湿指数和降水呈负相关。内陆干旱地区降水对干湿状况变化的贡献高于湿润地区,局部地区降水贡献度超过60%。     

降水过量氘指示的北极冬季海冰消融及水汽变化

在全球变暖背景下,持续减少的海冰正在通过降水和蒸发改变着北极水循环。降水同位素及其过量氘参数（d）作为水循环示踪剂对北极水文气候变化研究具有重要帮助,但由于观测资料匮乏,目前有关北极水循环的同位素示踪研究鲜有报道。本文以冬季海冰主要消融区——巴伦支—格陵兰海（BGS）为例,调查了BGS冬季降水d值与海冰和大气环流的关系。结果表明：BGS降水d值与海冰范围呈显著正相关,而与巴伦支—喀拉海（BKS）反气旋指数呈显著负相关。BGS降水d主要受海冰变化导致的局地蒸发控制,当海冰减少时,局地蒸发水汽增加,贡献了更多低d的降水。增强的BKS反气旋通过绝热下沉增温和向极的水热输送,加强了BGS海冰消融与局地蒸发,降低了降水d值;而较低纬地区输送水汽以高的d值为特征,其对BGS降水的直接贡献有限。该项研究从同位素的视角厘清了局地蒸发与较低纬地区水汽输送对北极降水的相对重要性,不仅有助于理解海冰减少对北极水循环的影响,也对北极古气候重建具有重要启示。     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

WRF数值模拟超强台风“凡亚比”路径强度及降水特征分析

采用中尺度数值模式WRF对2010年第1 1号台风“凡亚比”的发生发展过程进行数值模拟.通过设计的模式方案较好地模拟再现了“凡亚比”台风的发展、演变以及登陆过程,并利用台风最佳路径集提供的路径、中心气压、地面最大风速等信息资料,NCEP/NCAR分析资料,TRMM降水资料以及卫星云图、降水观测等各种资料与模式模拟结果开展了较细致的对比分析.模式模拟的台风路径与观测路径较为一致,分析出“凡亚比”台风的移动路径、强度、云系和降水分布等方面的特征.结果表明,台风的高低层环流形式、垂直运动场模拟结构也完全匹配,同时很好地把握住了中国沿海地区由台风造成降水的降水中心位置以及降水强度,但是对台风两次登陆时间的模拟均比真实的情况要迟6h,并且登陆位置偏西南.     

台风"玛莉亚"期间福州、将乐降水δ18O变化特征及影响因素

基于2018年第8号台风"玛莉亚"登陆前后福州、将乐两地小时分辨率的降水同位素数据,结合气象资料,分析了此次台风期间两地的降水δ18O变化特征及影响因素.台风"玛莉亚"影响期间,福州降水δ18O值变化范围为-2.72‰ —-10.52‰,振幅达7.80‰,平均值为-8.42‰,呈现倒U型的三阶段变化特征,阶段1、3降水δ18O值相对偏正,受蒸发效应影响显著;阶段2降水δ18O值显著偏负,平均值为-8.95‰,远低于福州夏季多年降水δ18O平均值-6.53‰.将乐降水δ18O值变化范围为-1.70‰ —-11.93‰,振幅为10.23‰,平均值为-10.06‰,呈现"厂"字型的两阶段变化特征,阶段1降水δ18O值相对偏正,变化范围为-1.70‰ —-7.54‰;阶段2降水δ18O值显著偏负,平均值为-10.66‰.台风期间,两地阶段2的降水δ18O值受"云雨区效应"的影响显著偏负.随着台风登陆并向内陆移动,受同位素瑞利分馏及地形的影响,内陆将乐δ18O值进一步偏负.水汽输送通量分析表明,此次台风影响期间水汽主要来源于西北太平洋、印度洋和南海通道.     

阿拉善沙漠高原降水化学特征与离子来源判别

为查明我国北方沙漠地区降水化学组成及来源,在阿拉善沙漠高原阿右旗气象站采集了2013—2015年的降水样品,测定了降水pH、EC（电导率）及主要离子当量浓度.结果表明:阿拉善沙漠阿右旗气象站降水pH和EC的范围分别为6.66~8.05和35~1 237 μS/cm;Ca2+、SO₄2-、Na+和Cl-为降水中的主要离子,其总和占总离子的85%以上.降水pH、EC和主要离子当量浓度是反映空气质量的基本参数,较高的降水pH反映出当地降水具有明显的碱性特征.与其他地区相比,该地区降水的EC和可溶性离子日均湿沉降通量也较高,且随月份有较大的变化,表明干旱沙漠粉尘对当地降水水化学的贡献较大.根据离子来源相对贡献的计算结果发现,降水中92.8%的SO₄2-和98%的NO₃-来自人为源,98.8%的Ca2+和88.7%的K+为陆地来源,55%的Mg2+为海洋源,24.8%的Na+来自矿物风化,极少部分Cl-为人为源.研究显示:除降水中的NH₄+外,其他主要离子之间的相关性表明各种成因物质在风力作用下同时进入了大气;基于[NH₄+]（NH₄+的当量浓度）与[K+]（K+的当量浓度）相关性分析,降水中的NH₄+来自生物质燃烧、肥料使用、动物粪便等.      

基于地面站点观测降水资料的中国区域日降水融合产品精度评价

论文对中国国家气象信息中心研制的逐日融合降水资料（1998—2010年）和全国633个气象站点观测降水资料进行了对比,分析了融合降水资料误差的空间分布和时间变化特征,研究了海拔高度及地形起伏度对融合降水资料精度的影响,同时就日降水融合产品不同降水强度进行了误差分析。结果表明：日降水融合产品与台站资料的年平均降水量空间分布具有很强的一致性;全国大部分地区日降水融合产品与台站资料的累计年降水量相关系数大于0.8,东部地区则普遍在0.9以上;日降水融合产品的误差特征值及其空间分布均较为合理,年际变化不大;海拔高度对日降水融合产品平均偏差和平均相对偏差的影响比地形起伏度大,且海拔高度的影响在高海拔区域比低海拔区域更显著。     

台风“杜鹃”降水δ18O的云雨区效应初探

我国东南地区台风降水显著,但对这种强降水事件中的稳定同位素研究较少,限制了对短时间极端降水稳定同位素变化过程和影响因素的认识。论文根据2015年9月28日至29日第21号台风“杜鹃”两次登陆（台湾宜兰、福建莆田）前后台北、福州两地气象数据和降水稳定同位素数据,分析了此次台风的降水稳定同位素变化特征及影响因素。台风期间,两地降水δ¹⁸O波动范围为-3.4‰~-15.0‰,变化幅度达11.6‰。台风前端和尾端两地降水同位素值相对偏正,平均值为-4‰~-6‰而台风中端两地降水同位素值极其偏负,平均值分别为-12.4‰和 -13.2‰。台风前端与尾端降水同位素值偏正,水汽受蒸发效应影响明显;而台风中端降水δ¹⁸O值极端偏负主要受“云雨区效应”的影响,即云雨区气流急剧上升,水汽在过饱和环境中快速凝结降落,受动力分馏作用小,降水δ¹⁸O极端偏负。结合降水δ¹⁸O变化特征、过量氘及模拟水汽轨迹,得到台风“杜鹃”降水主要的水汽来源为西太平洋海域。     

基于均一化降水资料的中国极端降水特征分析

论文利用中国1961—2012年602个测站均一化的日降水资料,基于世界气象组织定义的11个极端降水指数,分析了近52 a中国极端降水事件的时空分布特征。结果表明：年极端降水指数长期变化趋势表明,大部分极端降水指数在我国西北和长江中下游地区（除CDD）以及东南沿海和华南大部分地区均呈现增加趋势,而在华北地区为减少趋势。极端降水指数随时间的变化表明,各指数具有明显的年际和年代际变化,从2000年开始大部分指数表现为不同程度的增加趋势,即极端降水事件从2000年开始偏多。     

台风“杜鹃”降水δ~(18)O的云雨区效应初探

我国东南地区台风降水显著,但对这种强降水事件中的稳定同位素研究较少,限制了对短时间极端降水稳定同位素变化过程和影响因素的认识。论文根据2015年9月28日至29日第21号台风"杜鹃"两次登陆(台湾宜兰、福建莆田)前后台北、福州两地气象数据和降水稳定同位素数据,分析了此次台风的降水稳定同位素变化特征及影响因素。台风期间,两地降水δ~(18)O波动范围为-3.4‰～-15.0‰,变化幅度达11.6‰。台风前端和尾端两地降水同位素值相对偏正,平均值为-4‰～-6‰;而台风中端两地降水同位素值极其偏负,平均值分别为-12.4‰和-13.2‰。台风前端与尾端降水同位素值偏正,水汽受蒸发效应影响明显;而台风中端降水δ~(18)O值极端偏负主要受"云雨区效应"的影响,即云雨区气流急剧上升,水汽在过饱和环境中快速凝结降落,受动力分馏作用小,降水δ~(18)O极端偏负。结合降水δ~(18)O变化特征、过量氘及模拟水汽轨迹,得到台风"杜鹃"降水主要的水汽来源为西太平洋海域。     

中国夏季夜雨的空间分布特征

夜雨作为降水日变化中的特殊现象,是一种独特的气候资源。论文借助2 046 个经质量控制的自动气象站逐小时降水资料分析中国夏季夜雨空间分布特征,并比较分析不同典型夜雨区和非典型夜雨区的降水日变化特征。结果表明:中国夜雨现象站点多且分布较广。降水峰值时间多出现在下午和后半夜,其中东部多发生在下午,西部多发生在后半夜;夜雨现象最明显的区域是青藏高原、四川盆地、云贵高原,此外在山脉及附近区域也普遍存在,北方和西部最明显;而夜雨现象不明显的区域在长江中下游以南区域;中国大部分地区夜间的降水前半夜少于后半夜,而青藏高原东部、四川盆地大部分地区呈现前半夜多于后半夜。地形对降水日变化的主要影响为双日波特征,降水峰值不仅出现在下午,也出现在后半夜;其次,波动性更大。山区夜雨的成因与独特地形的热力差异引起的山谷风环流有关,而下午的峰值与太阳辐射加热大气引起的热对流有关;高原夜雨与山区不同,可能与夏季对流性的积状云比较多有关。     

鞍山市环境空气中PM10、PM2.5污染特征研究

文章对鞍山市环境空气中细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）季节性变化及月变化污染特征进行分析,不同季节的PM2.5、PM10变化趋势均为夏季〈秋季〈春季〈冬季;PM2.5、PM10的月均质量浓度按高低顺序分别为：12月〉1月〉11月〉2月〉10月〉4月〉3月〉7月〉8月〉6月〉5月〉9月和1月〉12月〉3月〉4月〉2月〉10月〉11月〉5月〉6月〉7月〉8月〉9月。同时,分析了ρ（PM2.5）对ρ（PM10）的贡献率,全年的ρ（PM2.5）/ρ（PM10）平均值为57.8%,结果表明,在PM10中,PM2.5的含量要大于PM2.5-10的含量。     

2013年台风决策气象服务浅析

2013年在西北太平洋和南海海域共有31个编号热带气旋生成,其中有9个在中国登陆.2013年台风活动具有生成个数多、登陆个数偏多,登陆强度强、登陆集中在华南,灾害损失重等特点.分析2013年登陆我国的台风气象决策服务情况,发现“天兔”提前5天即给出了明确的登陆预测信息,但与实际情况差异较大;“潭美”、“天兔”和“菲特”台风气象服务效果较好,均提前2天给出了准确的登陆点和强度预报.其中“菲特”作为1949年以来在10月份登陆我国大陆的最强台风,“菲特”台风气象服务开展迅速有力,决策服务启动早,预警信息发布频次高,部门应急联动及时,各级政府防范有力,其造成的人员伤亡及社会影响远轻于以往同类台风.     

中国十大流域近40多年降水量时空变化特征

利用中国1956～2000年月降水量资料,按流域将全国划分为10个区域,分析了各流域年、季降水量的多年平均状况和年代际变化特征以及长期变化趋势。分析结果进一步证实,中国北方流域降水量少,年际变化大,水资源缺乏且不稳定;南方流域降水较多,年际变化较小,水资源相对充足且比较稳定。分析结果还表明,近45年来,北方外流河流域年降水量一般趋于减少,特别是20世纪90年代以来降水明显减少;南方流域以降水增加为主,90年代降水均较80年代增多,特别是长江流域以南地区更为明显。季节降水减少主要出现在夏秋季,冬春季降水有微弱增加趋势。近20年来,中国绝大多数流域降水的增减趋势与近45年长序列的变化趋势基本一致。北方大部分外流河流域年降水量减少,南方流域多为增加。夏、秋季,大部流域降水较前20年减少,冬春季则相反。中国西北诸河流域是十大流域中惟一四季降水均有增加的流域。     

台风“麦德姆”福州降水δ18O特征及水汽来源分析

大气降水的氢氧同位素不仅在长时间尺度和短时间尺度上对气候环境有一定的响应,而且在极端天气事件中也响应强烈。论文基于2014年7月23—24日10号台风麦德姆登陆前后福州降水的氢氧稳定同位素分析,发现台风麦德姆降水的δ¹⁸O变化范围为-7.2‰~-15.4‰,整个降雨过程分为3个阶段：阶段1（23日3：00至23日12：00）,雨水δ¹⁸O相对偏正（加权平均值为-7.8‰）,降水开始增加,主要受台风外围环流的影响;阶段2（23日12：00至24日8：00）,雨水δ¹⁸O显著偏负（加权平均值为-13.9‰）,采样点降水量达134.8 mm,约占观测时段降水量的78%,降雨量效应明显,主要受台风云雨区影响;阶段3（24日8：00至24日17：00）,雨水δ¹⁸O偏正（加权平均值为-9.2‰）,降水减少,台风远离福州。通过降水δ¹⁸O的阶段性特征以及过量氘,结合水汽输送通量与HYSPLIT-4模拟水汽轨迹分析,确定此次降水的水汽源主要来自西北太平洋水汽通道与孟加拉湾和南海水汽通道。     

西南地区夏季云量与降水的关系特征分析

论文利用我国西南地区地面降水资料和ISCCP D2 云资料,通过SVD、合成分析等方法,分析研究了该区域夏季雨层云、高层云、深对流云与降水量、雨日的关系。结果表明：西南的贵州、重庆地区夏季的雨层云与雨日、雨量具有较好的关系,尤其是与雨日的相关系数高达0.73。除云南中、西部地区外,西南其余地区夏季高层云与雨量、雨日具有较好的关系,且相关系数与雨层云接近,反映此地区发生降水时,一般是雨层云和高层云相伴存在。夏季的深对流云也与雨量、雨日具有较好的关系,由于深对流云常产生阵性强降水,对降水量贡献较大,所以与雨量关系更为显著,其相关系数高达0.86,并且在三种降水性云系中与降水关系最好。     

TRMM降水数据在东北地区的精度验证与应用

利用东北地区2000-2007 年的APHRODITE降水数据,基于GWR方法对TRMM降水数据进行修正,分析新的TRMM降水数据精度,并基于修正的TRMM降水数据对东北地区降水进行时空分布特征分析.结果表明:①APHRODITE降水数据与观测数据之间的线性相关性更高、均方根误差RMSE更小,数据具有较高的精度;②修正后的TRMM降水数据相关系数R有所提高,且RMSE值均有降低.整体来看,TRMM降水数据的降水量数值偏大于观测值;③修正TRMM降水数据在5-10 月的误差相对较小,整体来看,在大部分区域的误差在0~30%之间;④东北地区降水分布极不均匀,整体呈从东南向西北减少趋势.11 月到翌年3 月的降水稀少,降水主要集中在夏季,其中7月降水量最大.     

降雨资料时间序列长度对降雨侵蚀力平均值置信度的影响

降雨资料时间序列长度是计算多年平均降雨侵蚀力过程中的重要不确定性因素.论文以中国601个气象站1980-2009年逐月降雨资料为数据源,利用Wischmeier经验公式计算了各气象站逐年降雨侵蚀力(R因子),用简单随机抽样方法抽取样本容量分别为30 a、 20 a、 10 a和5 a 四种不同的R值样本,计算了R平均值相对允许误差10%和25%条件下抽样估计的置信度.结果表明:降雨资料的时间序列长度对R平均值的估计置信度有显著影响;R平均值置信度存在明显的地域差异,长江以南、 青藏高原东部以及河西走廊南部的祁连山地区置信度较高;在降雨资料有限的情况下,必须根据土壤侵蚀研究的精度要求分析R平均值的抽样误差及其置信度,以保证土壤侵蚀定量预报的客观性与准确性.     

鼎湖山无机氮湿沉降来源研究

针对2007年3—8月鼎湖山站的降水资料,分析了鼎湖山春夏两季氮沉降特征及其来源. 结果表明:研究期间鼎湖山NO₃--N和NH₄＋-N的降水量加权平均质量浓度分别为0.59和1.03mg/L,其中春季湿沉降中ρ(NO₃--N)和ρ(NH₄＋-N)的平均值分别为0.78和1.54 mg/L,分别是夏季的2.17和1.67倍;降水ρ(NO₃-)与ρ(NH₄＋)呈显著正相关,与降水pH呈负相关. 利用气团轨迹后推以及天气形势分析得出,影响鼎湖山氮湿沉降的主要因素是陆地性降水,其ρ(NO₃--N)和ρ(NH₄＋-N)分别为0.75和1.43 mg/L,分别是海洋性降水的1.57和2.26倍;氮沉降通量分别为3.28和6.26 kg/hm2,分别占总无机氮沉降负荷的56.0%和64.6%.进一步利用气团后向轨迹对海洋性和陆地性降水进行云下气团分类,结果表明,陆地性NE方向的气团对鼎湖山氮的输送及沉降负荷最大.