两类ENSO事件对中国东部地区极端降水的影响

利用1979~2010年中国地区降水数据和IRESST全球海温数据,对比研究了东部型和中部型El Nio/La Nia事件成熟期至衰退期(冬季至次年夏季)对中国东部地区极端降水和一般降水的影响,进而揭示在两类ENSO事件影响中国东部地区降水时,极端降水和一般降水各自所占的比重。结果表明:极端降水在冬、春和夏季均占总降水量的1/2以上,其中冬季所占比重最高,夏季最低,而且长江以北比长江以南高。当两类ENSO事件发生时,中国东部地区极端降水异常空间分布特征与该地区总降水基本一致,而该地区一般降水异常分布特征则与总降水和极端降水显示出较大差别,表明两类ENSO事件均是主要通过影响极端降水异常来影响到我国东部地区的总降水异常分布。从两类ENSO事件对比来看,东部型ENSO对中国东部地区极端降水的影响要显著强于中部型ENSO,而且在各季节,两类ENSO事件影响下极端降水的空间分布特征也有所不同。在此基础上,分析了1979~2010年4次最强ENSO事件对于中国东部地区极端降水的影响,结果发现,最强ENSO事件对极端降水的影响也是远强于一般降水,而且极端降水异常分布特征与总降水异常基本一致,但是当最强ENSO事件发生时,中国东部地区极端降水和总降水的异常变化较一般ENSO事件更剧烈。     

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。     

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。     

华东沿海热带气旋移动和降水特征研究

基于TRMM 3B42RT 3 h降水资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的500 hPa分析场资料,借助于GIS空间分析方法,对热带气旋降水大值区的分布落区与移动路径之间的空间关系进行了统计叠置,分析了2000～2009年共29个登陆华东沿海或进入华东近海海域的热带气旋的路径、强度、降水的空间分布以及500 hPa环流形势对其影响的规律。结果表明：不同500 hPa环流形势对登陆热带气旋的移动路径及降水的空间分布型态有规律可循,其中中高纬西风带环流形势（50°N以北）以及副高西脊点所处的位置在热带气旋路径和降水分布型的业务预报中起着重要的指示作用     

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     

近20年四川盆地大暴雨发生的大尺度环流背景

利用1981～2000年四川盆地逐日降雨量资料和ECMWF逐日再分析资料,研究了近20年四川盆地的大暴雨过程.结果表明:四川盆地暴雨按地域可以分为3种类型,即盆西型、盆东型和全盆移动型,近20年里,盆西型暴雨最多,盆东型暴雨最少;四川盆地各种类暴雨发生的大尺度环流背景之间存在明显的差异,不同大尺度环流背景下,东亚主要环流系统之间的配置使得四川盆地的水汽源地和水汽辐合中心明显不同,而水汽辐合中心与暴雨中心相对应,这就决定了各类暴雨的发生地点不同;80年代前后东亚气候系统的年代际变化使东亚主要大尺度环流发生了明显的改变,这种环流的改变使近20年的环流特征更有利于四川盆地西部暴雨的发生.     

西南地区不同地形降水稳定同位素特征及其水汽来源

为阐明西南地区不同地形对于降水稳定同位素的影响以及各个水汽团在地理上的分界线,选取四川盆地、云贵高原、青藏高原东部及横断山脉3个地区共10个研究点作为本次研究的对象,分析了西南地区大气降水中δD、δ18O的时空变化特征,并初步建立了3个地区大气降水线,探讨了降水稳定同位素与温度、降水量及水汽来源之间的关系,并利用HYSPLIT4.9模型分析追踪冬夏半年降水事件的水汽来源及运移路径。结果表明：西南地区降水稳定同位素存在显著的高程效应;δ18O=-0.0028H-3.93,R=0.89,降水中δ18Ｏ和δＤ值表现出由四川盆地-云贵高原-青藏高原东部与横断山脉地区逐渐贫化的趋势,季节变化规律特征为冬半年整体偏重,而夏半年整体偏轻。同时西南地区除昆明与成都地区外,d值整体上表现出夏低冬高的特征,符合我国季风降水影响区域的特点。3处地区大气降水线（LMWL）与全球大气降水线（GMWL）相比,四川盆地、青藏高原东部及横断山脉地区斜率与截距明显偏小,而云贵高原斜率与截距偏大,其主要与水汽凝结时温度、蒸发条件、水汽来源以及输送方式有关。温度效应和降水量效应在不同地区主导性存在差异,四川盆地地区、云贵高原地区、青藏高原东部以及横断山脉地区整体上不存在温度效应,存在显著降水量效应。西南各地区主导型水汽团也存在差异性,通过对不同地区冬夏季风期间主导型水汽团初步分析,受单一性水汽团影响的区域主要分布于西南部与东北部,而受多种水汽团影响的区域主要分布于西北部与东南部;贵阳-安顺一线处于西太平洋水汽团与孟加拉湾水汽团交界处,成都-卧龙-黄龙一线处于西太平洋水汽团与西风带水汽团的交界处。 关键词： 大气降水;稳定同位素;水汽来源;不同地形;西南地区     

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。     

云南腾冲地区大气降水中氢氧稳定同位素特征

为了揭示腾冲地区降水中氢氧稳定同位素特征,利用2009年1月～2011年12月腾冲地区339个降水样品资料,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究。结果表明：腾冲地区大气降水中δ18O值变化范围为-2678‰～405‰,δD值变化范围为-20095‰～3689‰,均处于全球降水δ18O与δD值变化范围内。天气尺度下,腾冲地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应以及反温度效应。但是,在季风降水期间,如果相邻两天都有降水发生时,腾冲地区降水中δ18O值变化并不一定遵循“降水量效应”。利用ECMWF（European Centre for Medium Range Weather Forecasts）提供的TCWV（Total Column Water Vapour）再分析资料,发现TCWV与δ18O的日变化存在明显的反位相对应关系。腾冲地区的大气降水线为：δD=818δ18O+1172,斜率与截距均比全球和全国的大气降水线偏大,说明该地区气候湿润多雨。d值分布具有季节差异,在雨季（4～9月）,腾冲地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋,空气湿度大,降水中d值较小;在干季（10～3月）,由于受大陆性气团控制,腾冲地区降水的水汽主要来源于西风带的输送以及局地再蒸发水汽的补充,空气湿度小,降水中d值较大     

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。     

长沙大气水线及与局地气象要素的关系

基于2010年1月1日至2012年12月31日长沙降水事件同位素资料,计算了长沙不同季节的大气水线,同时结合广州降水事件同位素资料,分析了影响大气水线的局地因素。研究发现：（1）长沙全年大气水线为δD=857×δ18O+1855,它与我国东部季风区尤其是南方多地的大气水线非常接近。夏季大气水线很可能受西南季风和东南季风输送不同水汽的影响而斜率小于8;（2）与以前的研究结果不同,长沙、广州两地降水量与大气水线的关系均表明降水量与大气水线并不存在必然联系。气温、湿度对大气水线的影响也并非依照它们对分馏效应比的作用结果,这表明影响大气水线的因素是复杂的;（3）降雨、降雪的大气水线存在差异不能简单归因于降雨过程中同位素云下二次蒸发引起的同位素分馏比降雪明显,还需考虑液-汽、固-汽相变过程中,分别对应的凝结、凝华产生的分馏效应比差异     

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。     

长江上游流域大洪水天气分型特征分析

通过对1981~2012年24例长江上游流域大洪水过程进行普查,发现影响长江上游大洪水强降水过程的天气系统主要为:巴湖槽东移型、贝湖槽稳定型和东北冷槽型。采用统计、诊断及合成分析方法,对3种不同天气类型的大尺度环流背景、主要影响系统及致洪降水发生机理进行研究,并总结其特点及差异。结果表明:3种类型大洪水的洪水特征及降水特征各不相同,大尺度环流背景及天气系统也有所差异。副高及500hPa中高纬环流形势异常是导致强降水发生的直接因素,西南涡、冷暖式切变线及冷空气在不同的类型洪水降水中作用各不相同,异常气旋性环流场、水汽输送方向及水汽通量辐合区与强降水的位置密切相关。     

协调保护与开发的盐城海滨湿地利用景观结构优化研究

随着社会经济的发展,盐城海滨湿地资源开发与生态环境保护矛盾日益突出,物质组成和空间格局发生了明显变化,结构优化已成为湿地研究的重要内容。采用多目标规划模型,以表征开发与保护效应的经济效益和生态效益最大化为目标,从社会经济和生态环境两方面构建约束条件,对盐城海滨湿地利用景观结构进行优化研究。结果表明：（1）耕地面积增加17 211.80 hm2,比例增加最大,为696%,主要是由于滩涂的围垦开发利用;（2）自然植被面积有所增加,通过植被的自然演替以及恢复部分已被开发的芦苇滩,并限制米草滩的扩张,泥滩面积减少25 804.73 hm2,比例变化最大,达1043%;（3）经济效益增长达642亿元,生态效益有所增加,综合效益显著提高,湿地景观结构得到优化     

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     

Effect of typhoon with extreme precipitation on mountain reservoir drinking water treatment: a case study in Ningbo,China

Due to frequent drinking water pollution accidents in the past decade, it is common that mountain reservoirs were used as the source of drinking water in China. However, some coastal areas frequently suffer from typhoon with extreme precipitation, which results in the water quality deterioration of the reservoirs. The influence of typhoons with extreme precipitation on Jiaokou reservoir and the emergency treatment process of Maojiaping water treatment plant in the past three typical typhoons with extreme precipitation from the year of 2012–2015 were studied. It was found that the degradation of water quality, such as the increase of turbidity and bacteria index, may not merely appear during the events, but last for several days. Changing the dosage of water purification agent, such as coagulant and disinfectant at right time and place may be an efficient emergency water treatment process. Based on the analysis of water quality variation rule during and after the events, it was also found that emergency treatment can be fully prepared before the arrival of a typhoon with extreme precipitation. And in order to better respond to the typhoon with extreme precipitation, several suggestions are also proposed in this paper as follows: establishing vegetated buffers at right place, such as macrophanerophytes, shrub or herbage, increasing investments in infrastructure management, merging or cancelling the small-scale water treatment plants, preparing adequate water purification agent before the typhoon comes, etc.     

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。     

江南水网区域复合型生态网络构建初探 ——以常州市金坛区为例

随着城市化进程的加快，江南水网区域原有的自然生境和生态过程遭到破坏，城市生态安全受到威肋、地域特色景观风貌逐渐丧失，构建复合生态网络对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。该研究综合考虑生物过程、水文过程和人文过程，基于累积阻力模型构建生境网络和游憩网络，利用ArcGIS水文分析构建水绿网络，通过GIS空间叠加构建多目标融合的生态网络框架，以常州市金坛区为案例区进行复合网络构建探索。研究结果表明：（1）研究区单目标生态网络源地面积表现为水绿源地>生态源地>游憩源地；双目标生态源地面积中生态水绿源地>水绿游憩源地>生态游憩源地，源地面积在区域总面积中占比较小，主要分布在西部茅山和南部长荡湖区域；（2）研究区三重功能廊道主要分布在中部与西侧茅山之间，除此之外，西南部还分布大量生态和水绿廊道；东北部还分布较多游憩廊道；（3）后期应对源地和廊道分布较多的西部和南部等重点生态功能区加强保护，而对东部和北部等生态脆弱区重点建设，提升其生态功能；（4）经案例验证，构建复合型生态网络可以联系区域中相对孤立的景观斑块，有利于保护生物多样性、改善城市生态环境、维护区域景观格局、引导区域空间合理发展。