1987~2016年武汉市极端降水事件特征分析

基于1987~2016年武汉市及附近共5个格点的日降水量资料,选取5个极端降水指数Rx1day(单日最大降水量)、Rx5day(5日最大降水量)、R95p(极端降水量)、R20(大雨日数)、SDII(降水强度),采用百分位阈值法、气候倾向率法、滑动平均法和Mann-Kendall突变检验等方法,对武汉极端降水事件的时空变化进行了分析.结果表明:1987~2016年武汉市极端降水事件的阈值整体上呈中部小、周边大的空间分布特征.极端降水事件发生频次的高值中心位于南部,低值区为北部.频次年际波动大,呈微弱减少趋势,年代际频次则呈明显的逐年代递减的规律.极端降水指数的空间分布中,Rx1day和R95p的空间变化差异较大,而Rx5day, R20和SDII的空间变化差异较小.Rx1day与R95p变化趋势均为北部下降、南部上升;Rx5day则为南部下降、北部上升;所有地区的R20均呈下降趋势;只有位于西南部的SDII呈上升趋势,其他地区均下降.1987~2016年,极端降水指数年际波动剧烈,Rx1day,Rx5day和R95p波动幅度相似,且均呈微弱的上升趋势,R20和SDII波动幅度类似,均呈微弱的下降趋势,总体表明这30 a年间极端降水量随时间变化而增加,但是降水强度在减弱.     

嘉陵江流域极端气温和降水时空变化特征分析

基于嘉陵江流域11个气象站点1960-2016年逐日气温和降水数据,分析极端气候指数的时间变化和空间分布趋势规律.研究结果表明:夏天日数(SU)、暖夜日数(TN90p)、热夜日数(TR)、暖昼日数(TX90p)、最低气温极大值(TNx)、最高气温(TXx)呈显著增加趋势,而霜冻日数(FD)、冷夜日数(TN10p)、连续有雨日数(CWD)、中雨日数(R10)呈显著下降趋势;从空间分布变化趋势来看,气候极端指数变化趋势具有差异性,其中,SU、TN90p、TR、TX90p、TNx、TXx呈现上升趋势,TN10p、FD、CWD、R10呈现下降趋势,少数地区达到显著水平;相关性分析表明,高程与Mann-Kendall检验结果的Z统计量相关性更大,其中嘉陵江流域中TX90p、TXx、SU和TN90p极端气温指数变化受海拔影响较为显著.     

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.     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

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。     

分宜近50年气候变化特征

根据分宜县气象站1959年1月至2009年2月气温及降水资料,分析了分宜县近50年气侯变化特征,得出近50年来分宜县年降水量呈上升趋势(7.82mm/10a),春季下降明显(-14.05mm/10a),夏季上升明显(19.46mm/10a);年平均气温呈上升趋势(0.165℃/10a),四季气温均呈上升趋势,冬季变暖最明显(0.275℃/10a);年极端最低气温上升趋势(0.606℃/10a)远大于年极端最高下降趋势(-0.013℃/10a).以20世纪80年代中期为界分为冷、暧两个阶段,前为冷期,后为暖期.     

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．      

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.     

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.     

南陵县近50年气候特征分析

利用南陵县国家一般观测站1961～2010年的气温和降水观测资料,使用线性趋势分析、R/S分析和小波分析等方法对该县气温、降水的变化特征、变化趋势及周期进行了分析.结果表明:(1)在气温方面,南陵县整体气温升高,其中春、冬季显著升高,夏、秋季则变化不明显.另外从周期分析看,气温的变化具有超过40年和2～5年的振荡周期,未来将处于偏暖的时段.Hurst指数结果显示,春、冬季及年平均气温可能会出现下降的趋势.(2)在降水方面,仅有冬季的降水量有显著的增多特征,但未来有可能下降.通过周期分析发现,南陵县年降水量和夏季降水量均有10～15年的振荡周期,春、秋、冬季分别有20、25、30年左右的振荡周期,南陵县未来降水将处于偏多的时段.     

1961-2010年新疆极端气温时空演变特征研究

根据1961-2010年新疆50个气象测站逐日均温、日最高温、日最低温资料,选取国际上常用的22个极端气温指数,运用多种统计方法全面、系统地分析新疆地区极端气温事件时空变化特征。研究结果表明:1全疆日均温、年均温1996年后均呈显著上升变化,冬季、夏季最低温上升趋势明显,且变暖幅度冬季大于夏季;2除GTmax、GTavg、DTR及极值指数(TXx、TNx、TXn、TNn)未表现显著变化外,20世纪90年代末期后,冷指数呈下降趋势,暖指数呈上升趋势,总体上,变暖幅度冷指数大于暖指数、低温指数大于高温指数、夜指数大于昼指数,且变暖幅度盆地大于山区;3极端冷指数转折主要发生在80年代中后期,而极端暖指数的趋势变化主要在90年代末期发生转折,无论从平均气温序列的变化,还是极端气温事件的发生来看,新疆变暖趋势明显;4生长季节极端气温指数GTavg、GTmax均表征为上升趋势,日均温上升会导致热浪日数HWDI强度增加以及生长季节长度GSL延长,且新疆生长季节长度变化规律表现为:南疆北疆东疆,盆地山区。     

1951～2006年新疆地区气候变化特征及其与水资源的关系

利用北疆5个气象站、南疆7个气象站1951～2006年月平均气温及月降水总量资料,用高桥浩一郎公式计算了新疆区域月平均蒸发量及可利用降水量,并在此基础上分析了1951～2006年新疆地区气候变化及水资源变化趋势,以及气候变化对水资源的影响.结果表明:(a)新疆地区气温从20世纪50年代以来基本上都是呈上升趋势,90年代以来的气温明显高于平均值,为正距平;60年代中期至80年代末期,降水比平均值偏少,90年代以后,降水持续增加;(b)新疆地区可利用降水量20世纪50年代中期至80年代初期呈持续下降趋势,80年代初期至今呈增加趋势,90年代初期至今为高值期;(c)新疆地区降水与可利用降水量之间存在明显正相关.在此基础上建立了新疆地区降水变化对可利用降水量影响的统计评估模型.     

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.     

1960--2011年沣河流域气候变化特征

根据沣河流域1960--2011年气温、降水、风等地面气象观测资料,主要采用HeinfichWalter的气候状态图、距平、线性方程和极值I型概率分布等分析方法,对流域内的生态气候特征进行了分析,并推断出30年一遇和50年一遇日最大降水量的极值．结果表明：沣河流域20世纪90年代中期以来,人类活动等生态应力对气候的扰动作用明显高于全球平均水平;近52年流域内降水量、暴雨和大风日数的月际变化均呈双峰型分布,年暴雨日数21世纪以来有明显增多趋势,年大风日数80年代以后有明显减少趋势;同时通过极值I型分布推算分析得到流域上中、下游30年一遏和50年一遇日最大降水量分别是97．0mm、89．7mm和107．2mm、99．3mm,与实际降水量基本吻合．拟合良好．     

近50年雅安降水变化特征及小波分析

分析四川省雅安地区50年(1961—2010年)的年降水以及月降水资料的降水变化规律得出:雅安地区年降水总量与每年降水量≥0.1mm的日数有逐年减少的趋势;每年最大日降水总量呈增加的趋势;降水量的变化规律在80年代末期发生明显的变化;雅安地区夏季降水量最大占全年降水的58.2%;冬季降水量最小占全年降水的4.3%,其中月降水总量在8月份最多,在1月份最少;年降水量2年的周期变化特征最为明显.     

近44a四川地区极端气候变化趋势及特征分析

利用1971-2014年四川省140个站点逐日气温和降水资料,结合气候变化检测与极端事件指数专家组公布的部分极端气候指数,分析了四川地区近44 a极端气温和极端降水事件的年际变化趋势和空间分布特征,并对部分极端气温指数进行旋转经验正交函数(REOF)分析.结果表明,四川地区的极端暖指数T_(N90)、T_(X90)等分别以0.62和0.7 d/a的变化呈上升趋势,极端冷指数T_(N10)、T_(X10)等分别以-0.56和-0.26 d/a的变化呈下降趋势,表明四川地区变暖趋势明显;日极端气温T_(Xx)(0.04℃/a)、T_(Xn)(0.03℃/a)、T_(Nx)(0.02℃/a)和T_(Nn)(0.03℃/a)均呈微弱上升趋势,表明发生极端气温事件的概率有所增加.四川地区的整体雨量在近44 a略有下降,下降幅度为-0.794 mm/a;从连续干旱日数和连续湿润日数等极端降水指数分析,除川西高原有增湿趋势以外,全川大部分地区有暖干化的趋势;R_(X1d)、R_(X5d)和尼。等指数的下降趋势表明降水的集中程度略微减弱.REOF结果表明大地形对气温变化有显著影响,虽然整体变化趋势一致,但四川西部高原与东部盆地存在明显区别,西部T_(N10)、T_(X90)的变化幅度均弱于盆地地区.     

临汾市近48年气候变化规律研究

本文就临汾市近48年来(1954年—2001年)的气温、降水进行了认真、细致的诊断分析.结果表明:气温呈非连续性的增暖趋势,线性变化率:年平均气温为0.25.(10a)-1,年平均最高气温线性变化率为0.1℃.(10a)-1,年平均最低气温线性变化率为0.45℃.(10a)-1.从变化规律分析,60年代较50年代有所增暖,60年代至80年代中期变化不明显.而从1989年以后,呈连续性增暖趋势.到1999年出现了1954年以来的最暖年,年平均气温14.1℃,究其变化原因,可能与90年代频繁发生的厄尔尼诺及城市热岛效应有关.降水变化存在着明显的年代际变化规律,平均每6年—8年为一周期,降水量从50年代至90年代呈连续性的递减趋势,线性变化率为-21.9mm(10a)-1,90年代较50年代降水量减少了83.4mm.     

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.     

1961-2010年云南省极端降水时空变化特征

基于云南省1961-2010年0.25°×0.25°的逐日气象格点数据,包括日平均温度、日最高温度、日最低温度以及日降水量,通过STARDEX Diagnostic Extremes Indices Software计算出57个极端气候指数,并选取其中的7项主要极端降水指数,运用Mann-Kenddall秩次检验方法和Arcgis 10.1进行空间制图比较分析云南省极端降水在时空上的变化特征.结果表明:云南省日降水量强度和较强降水阈值、最大5日降水量、湿日平均降水量的空间分布由南向北逐渐减少,表现出非常显著的空间差异;滇西、滇西南及滇南边沿地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均达到云南省较大值,较强降水日数也较多,最长连续干日数较短,而滇西北东南部地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均为云南省最低值,较强降水日数最少,最长连续干日数较长;总体来看,近50年来云南省日降水量强度在大部分地区呈不明显的下降趋势.