1951年～2014年武汉市极端降水事件变化特征

基于1951年～2014年武汉市逐日降水资料,应用线性趋势法、Mann-Kendall检验和复值Morlet小波分析,研究了武汉市极端降水事件的变化特征.结果表明：极端降水事件的线性变化趋势不显著,1日最大降水量(Rx1day)的线性倾向率为－1.97 mm/10a,5日最大降水量(Rx5day)、强降水量(R95p)和大雨日数(R25)的线性倾向率分别为4.96 mm/10a、10.92 mm/10a和0.28d/10a.极端降水指数的年际波动剧烈,年代际差异显著,大致可将其划分为偏高期(1951年～1964年)、偏低期(1965年～1978年)和偏高期(1979年～2014年).Rx1day的波动幅度在整个时间序列逐渐收敛,而Rx5day、R95p和R25在偏高期波动幅度较大.Rx1day大体上经历了减少—增加—减少—稳定的变化趋势,而Rx5day、R95p和R25经历了减少—增加—减少—增加的变化趋势,R95p在1978年变化趋势显著.Rx1day、Rx5day和R95p均存在11 a左右的周期变化,此周期具有全域性及较好的连续性,R25的一主周期为17 a,其信号稳定且贯穿整个时间序列.     

济南市极端降水特性与雨岛效应分析

利用济南市1985、2000和2015年3期Landsat遥感影像资料,监督分类获得每期土地利用类型,分析3个时期全市及中心城区建设用地面积变化情况．基于济南市24个降水站点1972—2016年的逐日降水数据,选取PRCPTOT、R30 mm、R50 mm、SDII、Rx5day和R95p 6个极端降水指标,运用Mann-Kendall趋势检验和Sen′s坡度估计,分析济南市汛期和年际尺度极端降水时空演变特征． 结果表明:1985—2015年济南市建设用地增长迅速,全市范围扩增超5.5倍,中心城区范围扩增近2.0倍; 随着城市化进程发展,济南市中心城区及商河站降水量逐时段增加,但中心城区降水量增速随着城市化发展放缓;年际尺度与汛期尺度的极端降水指标演变特征存在一致性,分别有4、5个站点降水序列具有显著变化趋势;中心城区与商河站极端降水指标均呈上升趋势,与城市化密切相关,其中,汛期中心城区的Rx5day和R95p均以1 mm·a?1的速率不显著上升．以上事实表明,济南市可能存在一定的雨岛效应．      

福州市极端气候变化趋势研究

基于1951-2013年福州市逐日气象数据,通过Morlet小波转换分析和Mann-Kendall趋势法,计算了3个极端气温指数(日最高气温的极高值(TXx)、日最低气温的极低值(TNn)和暖昼日数(TX90))和4个极端降水指数(日降水量≥50 mm天数(R50mm)、日降水强度(SDII)、极端降水量(R95)及最大5日降水量(RX5d))的变化趋势.结果表明:极端气温指数呈显著上升趋势,而极端降水指数增强趋势不明显.TXx和R50mm均表现出强烈的18 a振荡周期,TX90和SDII、R95及RX5d于20世纪80年代后均存在23 a振荡周期;极端气候指数于80年代中后期以来中小周期越来越明显.所有极端气候指数以80年代为转折点,呈现明显的年代际变化;未来福州市极端气温上升趋势仍将继续,应警惕高温风险;极端降水事件增加趋势短期内亦不会减缓,旱涝灾害防范工作不能懈怠.     

1965-2013年黄土高原地区极端降水事件时空变化特征

基于黄土高原地区52个气象站点1965-2013年逐日降水数据,辅以一元线性趋势分析、相关分析、Mann-Kendall检验及反距离加权插值(IDW)等方法,本文分析了黄土高原地区极端降水事件时空变化特征.结果表明:1)时间上,持续性指标和强度指标中除降水强度(SDⅡ)外均呈现减小的趋势;绝对指标和相对指标中除R10 mm降水日数(R10 mm)外,其他指数均呈现增加的趋势,但均未通过0.05显著性水平检验.2)空间上,就持续性指标来看,连续无雨日数(CDD)增加趋势最大的位于区域Ⅲ,连续降水日数(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)在区域Ⅱ的北部的增幅最大;强度指标中,1d最大降水量(RX1 day)和5d最大降水量(RX5 day)在区域Ⅱ的中部和北部增幅最大,SDⅡ增幅最大的地区主要集中在区域工和区域Ⅱ的北部地区;绝对指标中,R10 mm、R20 mm降水日数(R20 mm)和R25 mm降水日数(R25 mm)的趋势变化呈由南向北增加的趋势;相对指标中,异常降水日数(R95p)和极端降水日数(R99p)增幅最大的地区主要集中在区域Ⅱ.3)CDD与经度、纬度呈显著的负相关,年降水总量(PRCPTOT)、R10 mm和R25 mm与纬度呈显著正相关,其他极端降水指数与经纬度和海拔高度的相关性不显著.4)主成分分析的结果表明2类极端降水指数的总贡献率达到80.73％,除CDD外,其他极端降水指数与PRCPTOT均具有良好的相关性,且均通过了0.01显著性水平检验.5)Hurst指数结果表明黄土高原地区CDD、SDⅡ、R10 mm、R20 mm和R25 mm极端降水指数变化均呈反向变化特征,其他极端降水指数呈同向变化特征.     

楚雄州汛期极端降水时空分布特征

利用1961-2010年中国地面降水日值格点数据集,采用百分位阈值、小波分析和MK检验等方法,对楚雄州汛期极端降水的时空分布特征进行了分析.结果表明:1极端降水阈值、极端降水总量及极端降水强度的空间分布具有一致性,呈现由东北-西南连线分别向西北及东南部递减,东北-西南一线呈现由东北及西南两端向中部递减的趋势;极端降水日数呈现出由南部及东北部向北部及西北部递减的趋势.2极端降水总量及极端降水日数具有较为显著且一致的年际波动特征,而极端降水强度年际波动特征不明显.3极端降水总量及极端降水强度均呈不明显上升趋势,而极端降水日数无明显变化.4极端降水总量、极端降水日数及极端降水强度均存在25年左右的主震荡周期,且极端降水总量与极端降水日数周期变化较为一致.     

1960-2014年河南极端降水特征分析

基于河南1960-2014年17个气象台站日降水实测数据,采用线性趋势与分析方法,根据选取的9个极端降水指数,分析了河南省极端降水的时间演化和空间分布,探讨了影响极端降水的因素.结果表明:(1)河南极端降水指数多年均值的空间分布整体呈现由北向南连续干日数减弱、年总降水量和大雨暴雨日数增多,自西向东平均日降水强度增强的分布规律.(2)该区极端降水指数长期演变趋势存在一定的空间差异.大部分地区降水量减少,但发生干旱和大到暴雨的日数却增加;而河南东部地区的极端降水事件呈现增强趋势,南部地区则表现为减弱趋势.(3)极端降水指数具有明显的年际和年代际时间变化规律,整体表现为20世纪80年代早期偏多、90年代偏少、21世纪后又增多的特点.河南地区极端降水变化符合我国中部和北部地区极端降水整体呈减少趋势的研究结果;引起其变化的重要原因为异常大气环流所致.而由于极端降水事件本身的特殊性和复杂性,区域内极端降水事件的物理成因和机制还需要深入研究.     

新疆南疆地区近50年来极端气候事件分析

为探讨新疆南疆地区近50年来极端气候事件,采用1961-2008年新疆南疆地区22个气象站点的逐日降水量、最高气温和最低气温数据,计算了20个极端气候指标,采用线性拟合方法分析了该地区近50年来极端气候事件的时空变化特征。结果表明:南疆地区极端降水和极端气温事件整体上都呈显著增加趋势。其中简单降水强度指数、年湿期降水总量、月最大1日降水量、月最大5日降水量及强降水量分别以0.79、59.9、4.52、7.56和23.32mm/10a的趋势增加,连续干日以-2.39 d/10a减小;南疆地区北部(天山山脉以南的带状区域)极端降水指数增长最快,南部和东部次之,塔里木盆地也显示出了微弱的上升趋势,西部部分站点则呈现较微弱的下降趋势;日最高温度的月极小值、日最低温度的月极小值、日最高温度的月极大值、日最低温度的月极大值、暖夜指数、暖日指数、夏日数、逐日温度差等都显示出上升趋势,而霜冻日数、结冰日数、冷夜指数、冷日指数和冷期长度指数都呈下降趋势,其中,逐日温度差和冷夜指数都呈波动减小的趋势,冷日指数呈先增大后减小的趋势,暖夜和暖日指数则呈先减小后增大的趋势,冷期长度指数呈先下降再上升达到峰值而后下降的趋势。     

近60年淮河流域极端降水和极端温度时空变化特征

基于1962—2019年间淮河流域149个站的气象数据,选择10个典型极端降水指标,12个极端温度指标,运用M-K趋势检验、相关性检验等方法,研究淮河流域降水和温度时空变化特征。结果表明：1)极端降水空间分布由东南向西北逐渐减小;时间序列上,多数极端降水指标呈微弱下降趋势,仅RX1day、CWD、R95P和R99P呈微弱上升趋势。2)极端温度空间分布上,多数极值指标自北向南逐渐升高,仅TXx自西向东逐渐降低;极端暖指标中SU25自西向东逐渐降低,TR20自北向南逐渐升高,其余指标分布规律不明显;极端冷指标中仅FD0、ID0自南向北逐渐升高;时间序列上,极值指标和极端暖指标呈上升趋势,极端冷指标呈下降趋势;极端冷指标下降的幅度高于极端暖指标增加的幅度,二者演变趋势对气候整体变暖的影响表现为同向一致性。3)极端降水指标与大部分极值指标、极端暖指标呈正相关;与大部分极端冷指标呈负相关。     

广西极端降水时空变化规律研究

为了探讨广西极端降水的时空变化规律,基于广西82个气象台站1961—2016共56年的逐日降水数据,选择强降水量(R95p)、频数和平均强度三个指标,利用EOF、Mann-kendall和R/S分析法等方法,对广西极端降水的时空变化规律进行了分析。结果表明:(1)广西极端降水在2014—2016年之间发生突变,极端降水指数在多时间尺度下的周期变化基本一致,广西极端降水的贡献率较高且呈缓慢增加的趋势,极端降水的Hurst指数均大于0.5,未来变化趋势与过去变化趋势保持一致;(2)广西极端降水阈值和R95p在空间上总体呈现从东南向西北逐渐减小的特点,频数基本呈现由东北向西南递减的趋势,平均强度以桂中区域为中心向外呈递减的趋势,EOF分解得到强降水主要有局部旱(涝)型、东南-西北反向型、全区旱(涝)型和南北反向型这4种分布类型。上述研究成果可为广西防洪减灾提供理论依据,为广西地区的洪水预警和农业生产响应奠定科学基础。     

近50年浙江沿海地区降水变化特征分析

基于1971—2020年浙江沿海地区38个气象站点的逐日降水资料，运用线性倾向估计、滑动平均、Mann-Kendall检验等方法，对该地区近50年的降水变化特征进行了系统分析.结果表明：浙江沿海地区的降水量、极端降水强度及极端降水天数均呈现上升趋势；北部、中部沿海地区的降水量的年代际变化特征均呈现“少→多→少→多”的变化过程，而南部沿海地区则呈现“少→多”的变化过程；突变性检验的地区差异明显，北部沿海地区年降水量的突变现象出现在2013年，中部沿海地区出现在1973年和2012年，而南部沿海地区在20世纪70—80年代存在多个突变点；研究区的极端降水格局主要受热带气旋等因素的影响.该结果可以为浙江沿海地区的防灾减灾、海岸资源管理等提供科学依据和决策参考.     

深圳市降水特征时空演变规律分析

采用中国区域地面气象要素数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法、Sen's坡度法、Morlet复小波分析法并结合极端降水指标,对深圳市1979—2015年降水量的时空演变规律进行了分析.结果表明:1)1979—2015年深圳市年平均降水量为1 841.28mm,最大主周期为10a,呈现不显著减小趋势.年降水量表现出西多东少、南多北少的空间分布特征.2)西部城区夏季降水和东部郊区相近,春、秋、冬季降水多于东部郊区,且汛期和非汛期降水量都多于东部郊区.3)极端降水时间和雨量南部多于北部、中西部地区多于东部,且极端降水整体呈现降水历时变短、场次降水强度变大的趋势,西部城区表现更为显著.4)西部城区年降水量、汛期降水量和极端降水指标都呈现不显著增加趋势,而东部郊区呈现不显著减小趋势,表现出一定的雨岛效应.     

1951—2015年太原市极端降水事件变化特征研究

根据太原市1951—2015年的逐日降水数据,选取8个极端气候指标,使用趋势分析法对太原市极端降水事件进行分析.结果表明:(1)1951—2015年太原市无降水天数、有效降水间隔频数、极端日降水量和极端降水频数指标呈增加趋势,其中无降水天数增速为5.5 d/10 a,有效降水间隔频数最近30 a增幅明显,极端日降水量和极端降水频数20世纪80年代后波动趋于平缓;(2)有效降水间隔年内最大值(降幅为-9.3 d/10 a)、日最大降水量指标呈下降趋势;(3)太原市首次有效降水出现日期与日最大降水量出现日期均有提前的趋势,其中首次有效降水出现日期的年际倾向率为-7.6 d/10 a,而末次有效降水出现日期略微推迟,年际倾向率为1.7 d/10 a,日最大降水量出现日期有集中于8月初(第210天到第220天)的变化趋势.     

1960-2013年黄淮海平原极端降水时空变化特征

基于黄淮海平原1960-2013年51个气象站逐日降水数据,计算了4个极端降水指数,利用线性回归、小波分析和Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了黄淮海平原极端降水的时空变化特征以及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的关系.研究结果表明,近54年黄淮海平原极端降水指数呈波动降低趋势,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,90年代中后期开始呈上升趋势.除极强降水量(R99p)以外,其他3个指数在近54年的时间尺度上都存在2~3a的显著周期.在空间格局上,极端降水表现为明显减少趋势的站点主要位于河北省和山东省西北部地区,而河南省、安徽省和江苏省北部地区的站点具有增加的趋势.在20世纪80年代到90年代初,ENSO指数与极端降水指数呈显著负相关关系.研究结果可以为解决黄淮海平原水资源短缺等问题提供一定的理论依据.     

1967-2016年云南高原中部城市群降水时空变化特征分析

以1967-2016年云南高原中部城市群42个站点逐日降水数据为研究对象,采用M-K突变检验、小波分析法和克里金插值法等方法对云南高原中部城市群近50年降水时空变化特征进行分析.结果表明:春、夏、秋季以及年降水量均呈下降趋势,冬季降水量则呈上升趋势;年与四季降水量存在一个或者多个突变点;冬季降水量主周期为12 a,其他三季降水量与年降水量主周期均为34 a;年降水量与夏季降水量均呈现出西部和北部降水量偏少,东部和南部降水量偏多的空间分布特征;春季降水量由东南向西北呈带状递减的空间分布特征;秋季降水量表现为自东向西和北部减少的空间分布格局;冬季降水量地域差异最大,呈现出空间分布极为不均匀与地域性极强的双重特征.     

近50年黄淮海平原极端降水时空变化及其对农业的影响

气候变化下由极端降水引起的农业灾害频发,严重威胁我国的农业生产和粮食安全.以黄淮海平原63个气象站点逐日降水数据为基础,分析了1963-2012年降水事件频次和强度的时空变化、年际变化趋势的时空变化,并采用Pearson相关系数揭示极端降水对农业的影响.结果表明:(1)从空间分布来看,大雨总量、暴雨总量和大雨日数均呈现自东南向西北递减的特点,大雨强度的空间分布相对较均匀;山东省的暴雨雨量分布特征与总体不一致,自西南向东北递减.(2)从时间变化来看,大雨日数、暴雨日数和暴雨强度减少趋势均不显著,大雨强度上升趋势不显著.各指标年际变化趋势空间分布差异较大,呈增加趋势的站点少于呈减少趋势的站点.(3)从对农业的影响来看,河南省农业水灾面积与极端降水指标存在显著的正相关,降水日数的影响程度大于降水强度;冬小麦单位面积产量与全年和生育期内大雨日数和大雨总量均存在显著负相关;冬小麦单位面积产量与5-6月降水总量和降水强度呈显著正相关,与极端降水指标和连阴雨指标均呈显著负相关,不同降水指标对冬小麦产量的负效应表现为大雨>连阴雨>暴雨.     

斯里兰卡极端降水时空演变特征及趋势预测

斯里兰卡是我国“一带一路”战略的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。本文选取当地10个气象站2008~2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降雨指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析极端降水事件的时空演变特征。结果表明：极端降水指数在时间分布上,除持续干旱指数（CDD）呈减少趋势外,其他各指数均为上升趋势;极端降水指数空间差异表现为北部沿海平原地带的极端降水强度高于南部沿海平原,拉特纳普勒市以西地区为斯里兰卡降雨事件的多发区;极端降水指数周期性明显,绝大多数极端降水指数以6~7年为第一主周期。R/S分析表明当地极端降水事件未来持续可能性较大。研究结果可为斯里兰卡极端气候预测、生态环境保护、防灾减灾工作等提供决策支持。     

长江三角洲太湖流域湖西浙西区降水极值特性分析

长江三角洲太湖流域属于典型的北亚热带季风气候区,气候变化、快速城镇化和人类活动使得极端气象灾害的影响加剧.极端降水是形成洪水的主要来源之一,分析降水极值特性是研究洪水的一种必要且有效的手段.以湖西浙西区96个站点2006—2012年的日降水数据为例,选取极端降水量(R95P)、一日最大降水量(RX1D)、最大连续五日降水量(RX5D)、降水强度(SDⅡ)和强降水日数(R10,R20和R50)七个极端降水指数,研究降水极值空间分布规律.结果表明,极端降水量在湖西区北部呈现较高值,降水强度在浙西山区和湖西山区以及东北部地区呈现较高值,其余五个指数均显示,地势较高的浙西山区极端降水指数相应较高.进一步对丹阳、金坛、溧阳、宜兴、安吉和湖州六个代表站1961—2015年的降水极值分析,利用广义极值分布(Generalized Extreme Value Distribution,GEV)和广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD)两种极值模型进行分布拟合.研究发现,GPD的拟合效果优于GEV,各个站点的分布模型参数也有差异,对两种分布下不同重现期的极端降水量值进行对比,为风险防范和工程设计安全提供了科学依据.另外,汛期降水的空间分布差异性较大,汛期和非汛期的对比结果显示极值统计模型参数也有较大差异,主要体现在阈值和尺度参数上.对于特定季节尤其是暴雨多发期的极端降水事件,建议利用汛期的降水极值进行统计模拟,有助于更好地刻画降水极值特性.     

济南市降水特征时空演变规律分析

以济南市为研究对象,采用中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法和Sen‘s坡度法,对济南市各区域1979-2015年城区、山区及平原区域降水特征的时空演变规律进行了分析.结果表明: 1)1979-2015年济南市年平均降水量为643.4mm,丰水年与枯水年常交替出现,年际变化幅度大,年平均降水量呈波动型增长,但增长趋势并不明显; 2)济南市年降水量空间分布呈由西南向东北阶梯型递减的特征,且其分布特征与地形关系密切,南部山区降水普遍大于北部平原地区,空间分布极不均匀; 3)济南市夏季降水集中,约占全年降水量的60%以上,且紧邻主城区的南部山区夏季降水量高达494.6mm,故主城区遭受山洪灾害的风险较大; 4)近37年济南市平原区和主城区汛期降水量呈增加的趋势,山区汛期降水量有所减少,但降水量变化程度不显著.      

黄土高原极端降水变化及其对植被覆盖度影响

全球变暖背景下,黄土高原极端降水事件频发,对社会经济及植被生态产生了重要影响,研究黄土高原极端降水变化特征及其对植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)影响,可为生态环境保护和区域可持续发展提供科学支撑。基于2000—2020年黄土高原64个气象站点逐日降水数据和MODIS NDVI数据,采用趋势分析、相关分析等方法,分析了黄土高原地区极端降水和FVC时空变化特征及极端降水对FVC的影响。结果表明：2000—2020年黄土高原地区总降水量P_RCPTOT、中雨日数R_10mm、大雨日数R_20mm、强降水日数R_25mm和降水强度S_DII均呈显著上升趋势(P<0.05),区域西部和北部强降水总体增加,但区域南部呈干旱化。2000—2020年黄土高原FVC总体呈显著上升趋势(P<0.05),集中分布在区域中东部,占区域总面积的32.00%;显著下降趋势主要分布在南部少部分地区,仅占区域总面积的4.91%。2000—2020年黄土高原地区F...     

三江平原建三江垦区降水时空特征分析

降水作为描述气候变化的关键指标之一,其分布规律对研究气候变化规律、减少洪涝灾害的损失、提高降水预测能力均有着重大意义.为揭示三江平原建三江垦区降水量的变化规律,基于垦区30年(1981~2010)的月降水量,采用线性趋势分析法对年降水量和季节降水量的变化趋势进行分析,并采用MannKendall(M-K)突变检验法对年降水量时间序列和季节降水量时间序列的突变特征进行分析,最后运用克里格插值对年降水量和季节降水量的空间变异特征进行剖析.研究结果表明:(1)线性趋势分析显示,对于研究区域的年降水量,总体上呈减少的趋势,且年际变化较显著;对于各季节降水量,夏季和秋季降水量呈显著的下降趋势,而冬季降水量上升趋势显著,春季基本无趋势变化;(2)M-K突变分析显示,年降水量总体无明显突变点,但1981~1999年间年降水量有微弱的上升趋势,1999年以后年降水量下降趋势明显;而该区域年际间各季降水突变点较多,说明季节降水量年际变化显著;(3)空间分析结果显示,建三江垦区年降水量空间变化规律由西南至东北呈逐渐增加的趋势,其中秋季和冬季降水量的空间变化规律与年降水量变化具有很好的一致性,尤其是秋季降水量具有明显的空间差异特征,但春季和夏季降水量空间差异变化相对较小.