1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

三峡库区典型常绿阔叶林冠层降雨截留模拟研究

为了验证修正的Gash模型对三峡库区内缙云山典型常绿阔叶林冠层截留模拟的适用性,基于2012年4~7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料,分析缙云山常绿阔叶林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征,并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟,对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值,采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明:研究期间共34次降雨,总降雨量为522.1mm,平均降雨强度为1.3mm/h,大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨;穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为450.9、9.6和61.6mm,模拟值分别为446.1、7.7和68.2mm,模拟的截留量约高出实测值10.8%,模型能够较好适用于缙云山常绿阔叶林场降雨截留总量的模拟。此外,对模型参数进行敏感性分析得出,以林冠郁闭度c对模拟结果影响最大,其次为平均降雨强度R、林冠持水能力S和林冠平均蒸发速率E,而以树干茎流系数pt和树干持水能力St这2个参数对林冠截留总量影响很小。     

平原圩区城镇雨洪淹没模拟与调控策略——以昆山市淀山湖镇为例

模拟与评价雨洪淹没特征是科学评估暴雨洪涝灾害风险与优化雨洪调控措施的基础。以长三角典型平原圩区城镇淀山湖镇的8个圩区为例,基于地形、气象、雨水管网等数据,通过构建多重现期的降雨情景,采用一维SWMM模型模拟了雨水管网的溢流特征,耦合二维CADDIES模型识别了管网溢流在地表形成的雨洪淹没区域,定量评估了雨洪淹没特征的主要影响因素,并阐明提升泵站排涝能力与增加水面面积2种雨洪调控情景的优化效果。结果表明：(1)溢流点数量受圩区地表属性和降雨特征的共同影响,淹没面积与降雨特征显著相关,降雨重现期大于0.63 a且逐渐增大时,淹没面积亦随之显著增加;(2)在强降雨情景下,淀山湖镇雨水管网负荷较高且不能有效应对超过50 a的强降雨事件;(3)提升泵站排水能力能有效减少淹没面积,但未能减少溢流河道以及雨水管网溢流点数量;(4)增加水面面积能显著提升圩区雨洪调控能力,当新兴圩、永胜圩和红旗圩水面率分别达到6.03%、10.87%和8.83%时,可有效抵御100 a降雨事件所导致的河道溢流状况。研究结果可为长三角地区平原圩区的雨洪灾害风险评估与雨洪调控措施优化提供决策参考。     

中国不同强度降雨量的多属性时序变化特征及其对ENSO的响应

ENSO是影响全球和区域降雨最显著的海气环流因子之一,且具有明显的周期性发展变化特征。基于1961～2016年中国545个气象观测站的日值降水数据,依据中国气象局中央气象台划定的日降雨强度标准,将降雨分为8种强度类型,诊断其8种不同强度降雨量的多属性时序变化特征,及其在不同时频域上对ENSO的响应。结果表明:(1)1961～2016年中国低强度降雨量以减少趋势为主,高强度降雨量则以增加趋势为主。不同强度降(暴)雨量对总降(暴)雨量的贡献率也有类似变化特征。由低强度降雨向高强度降雨转变过程中,中间强度降雨量及其贡献率呈现出先增后减的现象。说明中国降雨在朝着极端化方向发展。(2)除大雨与总降雨外,其它强度降雨量均存在4年及以内的振荡周期,其与ENSO发生发展周期具有较好的一致性。(3)除小雨外,其它强度降雨量的突变均通过了0.05显著性水平的检验,其中中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、总暴雨和总降雨量分别在1967、1972、1995、1995、1996、1994和1973年发生了突变。上述突变中,低强度降雨量突变多在拉尼娜年发生,而高强度降雨量则多在厄尔尼诺年发生。(4)除小雨外,其它强度降雨量在1961～2016年与ENSO具有良好的相关性,均通过了0.05显著性水平的检验。在不同时频域上,中国不同强度降雨量与ENSO多在4年及其更短尺度上具有较好的一致性变化特征。尤其在低能量波谱区的高强度降雨和总降雨量与ENSO在长期变化上一致性较高。     

基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究

卫星降雨产品作为缺资料或无资料地区估算流域降雨径流的一种途径,适用性尚需大量实验研究。以澴水花园流域为研究区,综合评估了TRMM(3B42V7)、TRMM_RT(3B42V7)、PERSIANN CDR和CMORPH 4个卫星降雨产品在流域平均雨量计算与径流模拟中的精度,设置多方案与多种水文模拟情景全面检验各降雨产品的可靠性与适用性。研究表明：(1)在研究期2002~2013年,没有一个卫星降雨产品对所有精度评价指标均表现最优,PERSIANN始终表现为最差;(2)各卫星降雨产品对于不同年代和不同统计时段的精度差异明显,且一般汛期精度高于全年精度。各年代精度最高的卫星降雨产品在年与汛期尺度上与实测雨量相关系数均超过0.9;(3)各卫星降雨产品对有雨日降雨探测能力较强,但空报率较高,所有卫星降雨产品对于年最大1 d、3 d和7 d降雨估算误差较大,无法达到可利用精度;(4)采用卫星降雨产品进行径流模拟时,以相应的卫星降雨进行水文模型参数率定可获得更高的模拟精度。TRMM_RT与CMORPH日径流模拟精度较好,CMORPH月径流模拟精度较好。总体而言,CMORPH更适用于径流模拟。对于典型的3场大洪水模拟结果表明,TRMM_RT和CMORPH对洪峰与洪量（径流深）的模拟精度相对较高。     

中国长短历时暴雨时空变化格局及其对总暴雨贡献的研究(1951—2010)

采用中国1951—2010年659个站点的日值降水数据,以暴雨持续长短为标准对短和长历时暴雨计算,结果表明:在空间上,中国短历时暴雨量从1951到2010年呈现出由东南沿海向西北内陆梯次减少的现象,而长历时暴雨量则主要集中在广东、广西、海南等东南沿海地区。在时间上,中国年际和年代际短和长历时暴雨均呈现增加趋势。在降水贡献率占比上,1951—2010年中国总暴雨量占总降雨量以及总暴雨日占总降雨日的比例分别为6.1%—27.7%和0.6%—2.5%;同期中国短历时暴雨量在总暴雨量和短历时暴雨日在总暴雨日中的比例分别为75.9%—89.4%和75.6%—89.2%,短历时暴雨占主导地位;而长历时暴雨量在总暴雨量和长历时暴雨日在总暴雨日中的比例分别只占10.6%—24.1%和10.8%—24.4%。在降水贡献率变化趋势上,在1951—2010年间,中国总暴雨对总降雨的贡献率呈增加趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为2.1%/10a和0.2%/10a;短历时暴雨对总暴雨的贡献率也呈增加趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为0.5%/10a和0.4%/10a;而长历时暴雨对总暴雨的贡献率呈减少趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为-0.5%/10a和-0.4%/10a。以上结果表明中国降水在朝着极端化方向变化,短历时暴雨增多显著。     

气候工程对中国不同等级降雨结构的可能影响

气候工程作为人类快速有效给地球降温的手段,在应对气候变化的国际谈判中越来成为各界讨论的焦点话题之一。为诊断当前GeoMIP设定的当量下,气候工程不同实施阶段是否对中国降雨结构产生影响。依据中国气象局中央气象台的日降雨强度划分标准,基于BNU~ESM模式的太阳辐射管理气候工程G4实验和RCP4.5情景下非气候工程的0.5°×0.5°空间分辨率日值降水数据,对比分析气候工程实施的3个不同时段,即2010~2099、2020~2069和2070~2099年,中国不同等级降雨雨量和雨日贡献率空间差异特征。结果表明：(1)在气候态上,3个时段两种情景下的中国不同等级降雨结构的气候态高低分异特征具有较好的一致性。气候工程并未改变中国降雨结构的空间高低分异特征。(2)在气候工程与非气候工程差异上,气候工程实施的不同阶段确实可以对中国不同区域的降雨结构产生影响,且不同时段差异性有所不同。(3)在气候工程实施前后差异上,气候工程实施中相比实施后促进了中雨、大雨和总暴雨事件,而抑制了小雨事件。在当前GeoMIP模式设定的当量下,气候工程实施会对中国降雨结构会产生不同层面的影响。     

中国城乡居民食品消费变化趋势分析

基于能值理论,对比动物性荤食和植物性素食重量形态、能量形态和能值形态的数量关系,定量分析我国城乡居民食品消费的变化趋势及特征。研究表明: 2010年我国城乡居民热量、重量和能值形态的动物性荤食分别占食品消费总量的1190%、911%和7029%,一方面我国城乡居民食品消费中动物性荤食的重量形态和能量形态的数值远低于其植物性素食,说明我国城乡居民食品消费仍然以素食消费为主,另一方面其动物性荤食的能值形态数值已经远超其植物性素食,表明其居民食物消费方式已经向营养均衡多样化方向演替,畜牧业的健康发展是保障居民食品消费和国家粮食安全的重要部分。2010年城镇和农村居民荤食消费能值分别为110 E+15和631 E+14 sej,分别是其素食消费的172和079倍,说明我国城乡居民食品消费整体还表现出二元性特征,按城乡居民荤素食品结构变化演变趋势可推断城乡食品消费品质相差约20 a,并且近年来城乡人均食品消费结构差异程度呈逐年增加的趋势,同时农民且有农产品生产者和消费者的双重身份,因此相对而言农村居民对食品消费的增长趋势更加稳定。又由于相同数量的动物性荤食在生产过程中需要占用更多的农业资源,因此我国城乡居民食品消费变化对其农业生产和粮食安全生产必将产生更大的压力     

滇东南峰林湖盆区表层岩溶泉水化学动态变化分析

为探究不同表层岩溶带岩溶水系统和人类干扰方式下滇东南峰林湖盆区表层岩溶泉地球化学变化特征及其影响因素,利用CTDP300水质检测仪,对不同地质背景下的两泉域的水化学性质从月动态和降雨动态两个尺度进行了一个水文年的观测。结果表明:(1)菜花箐泉理化指标季节动态变幅较大:水温为4.6℃,电导率为302μs/cm,pH为0.66,水浊度为255.1;火把洞泉变幅相对较小:水温为3.3℃,电导率为225μs/cm,pH为0.5,水浊度9.8。(2)无雨时:菜花箐泉气温与水温、电导率、pH呈正相关关系;火把洞气温与水温呈现正相关关系,水温与电导率、pH呈现负相关关系。(3)强降雨时:菜花箐泉在降雨初期水温、电导率、水浊度均出现峰值,pH呈现低值。在降雨中后期,电导率大幅度上升,在6 h内从189μs/cm上升到405μs/cm,pH出现峰值后呈波动下降趋势。火把洞泉在降雨初期水温与电导率、pH呈正相关关系,各自呈现本期间峰值。在降雨持续10 h后,pH、电导率均呈现下降趋势。(4)弱降雨气候条件下:菜花箐和火把洞泉的理化指标变幅都较小,在降雨初期、中期和后期两泉域pH、电导率都出现稀释效应曲线。     

湖北丹江口水库库区降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力(R)指数是估算土壤侵蚀量的一个基本因子,但如何利用气象站常规降雨统计资料估算R值具有重要的实践意义。利用湖北丹江口水库库区4个观测站(丹江口、十堰、郧县、郧西)的多年逐日降雨资料,通过比较分析多个经验模型对该地区的降雨侵蚀力的计算结果,优选出了表现最佳的估算模型,并用其计算结果分析了库区年降雨侵蚀力的空间分布和时间变化特征。结果表明,湖北丹江口库区丹江、郧西、十堰、郧县的年均降雨侵蚀力分别为3 331.94、3 272.40、3 501.21、3 187.94 MJ·mm/hm²·h·a,4个测站的均值为3 323.37 MJ·mm/hm2·h·a,空间分布比较均匀,与多年平均降雨量分布类似;降雨侵蚀力主要集中于5～9月份,占全年的88.60%以上;库区4个测站年降雨侵蚀力值波动较大,以郧西和十堰为甚,其最大单次降雨侵蚀力分别占其研究时段内总降雨侵蚀力的6.94%和4.87%。离差系数Cv(0.45～0.58)和趋势系数r(绝对值0.05～0.08)计算结果表明研究年限内年均降雨侵蚀力整体趋势保持平稳。
     

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。     

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。     

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     

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。     

漫湾电站库区降雨侵蚀力时空变化

漫湾水电站是澜沧江水能梯级开发的第一个干流大型水电站，加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要，而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。根据有关降雨侵蚀力的计算方法，利用漫湾电站库区4个测站1980～2000年的逐月平均降雨资料，估算了其降雨侵蚀力R值的时空分布规律及其变化特征。结果表明：漫湾电站库区多年平均降雨侵蚀力在1 9336～3 9727 MJ·mm/hm2·h；R值的年内变化显著，且较大值集中分布在雨季的5月～10月，平均R值占全年的867%，尤其6～8月连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上；R值的年际变化显示20世纪90年代漫湾电站库区降雨侵蚀力比80年代平均增加2835 MJ·mm/hm2·h；R值的空间分布上以凤庆站点的年降雨侵蚀力最大；南涧站点的年降雨侵蚀力最小，但是其年际波动幅度较大。全面地分析了漫湾电站库区降雨侵蚀力R值的时空变化特征，为该地区有效防止与监测水土流失情况、更好地安置水电站工程移民提供参考。     

湖北农村降水中SO_4~(2-)浓度变化研究

在湖北农村 10个地点 ,利用澳大利亚集雨器自 1996年 1月至 1998年 6月 ,按季度采集大气降水样品测定SO2 - 4浓度 ,并对数据进行统计分析。研究结果表明 ,各地 1997年降水中SO2 - 4浓度年均值比 1996年显著升高 ;大多数地点 1996、1997、1998年 1季度和 2季度降水中SO2 - 4浓度呈逐年升高趋势 ;大多数地点每年 1、4季度降水中SO2 - 4浓度高 ,2、3季度降水中SO2 - 4浓度低 ,说明湖北农村降水中的硫对秋冬作物影响比对春夏作物影响大 ;湖北农村降水中SO2 - 4浓度近两年不仅有时间变化规律 ,而且同一季度内的地区差异也很明显 ,在 1996年和 1997年 8个季度 10个点的降水SO2 - 4浓度最大值中 ,有 4个最大值出现在襄樊 ,它是目前湖北继宜昌市区、恩施市区之后又一个酸雨发展较快的地区     

川北典型小流域产流对降雨的多时间尺度响应规律

为了解川北深丘区典型小流域河川径流动态变化规律,以嘉陵江李子口小流域为研究对象,基于2005～2016年的降雨、径流等实测数据,采用相关分析、降雨弹性系数、流量历时曲线等方法探讨了径流对降雨的响应规律。结果表明:(1)径流深和降雨量年际差异性均较大,整体呈不明显上升趋势,径流深的上升幅度略小于降雨量;(2)降雨量和径流深年内分布极不均匀,6～9月分别占年值的67.4%和78.5%,夏季易产生洪涝灾害;(3)极丰水流量、平水流量和极枯水流量分别为2.9、0.2、0.01 m~3/s。极丰水事件通常由长历时暴雨导致;极枯水日则多因长期无降雨或仅少量降雨;(4)典型次降雨中,暴雨、大雨、中雨的流量过程线从尖瘦型转变为平坦型,流量峰值滞后时间依次为1.5、3.67、5 h,滞后时间随着次降雨量的减小而变长,流量过程线的增长幅度随着次降雨量减小而变小。综上,径流和降雨在各时间尺度上均呈极显著相关(P0.01),不同时间尺度响应规律表现出较大的差异性。     

Spatial pattern of recent rainfall trends in Serbia (1961–2009)

This paper examines a spatial pattern of annual, seasonal and monthly rainfall trends in Serbia. The study used data from 63 weather stations between the period of 1961–2009. The rainfall series was examined by applying the nonparametric method of the Mann–Kendall test and Sen’s method to determine the significance and magnitude of the trends. Significant trends have not been detected for the whole country at an annual scale. Seasonal trends at the confidence level of 97.5 %, however, indicate a slight decrease in winter (5 stations out of 63) and spring (7 stations out of 63) precipitation and an increase in autumn precipitation (10 stations out of 63). Results for monthly rainfall trends also generally showed a nonsignificant trend with the exception of a negative trend in May (6 stations out of 63) and positive trend for October (9 stations out of 63). Calculated global autocorrelation statistics (Moran’s I) indicate a random spatial pattern of rainfall trends on annual, seasonal and monthly timescales with exceptions for March, June and November. Overall, results suggest that only weak, mostly nonsignificant trends are present in Serbia in the period 1961–2009.     

青藏高原年日照时数的年代际变化趋势

利用1961~2007年青藏高原68个气象台站日照时数观测资料,通过统计方法分析了近47 a来青藏高原年日照时数的年代际变化趋势,得到以下几点初步认识：青藏高原年日照时数整体上呈现自东南向西北增加的特点,并且其空间变化趋势也存在明显的区域差异。青藏高原东南部、西藏中部和西藏西南部以及青海北部地区年日照时数减少较为明显,高原西部、西藏中东部地区和青海南部年日照时数呈增加趋势;近47 a来青藏高原年日照时数具有明显的年代际变化特征,年日照时数增加区和减少区分别存在12.1和21.1 a左右的时间尺度;增加区在20世纪60年代至80年代年日照时数处于偏多阶段, 90年代至21世纪初日照时数呈明显的减少趋势;减少区则表现为20世纪60年代至70年代年日照时数有所增加, 90年代日照时数开始急剧减少,21世纪初达到最低值。各年代之间年日照时数变化特点同样具有明显的区域差异。