气候变暖背景下降水变化对中国铁路安全运营秩序的影响

通过分析气候变暖背景下中国降水量的时空分布变化、降水强度等级分布的变化以及铁路降水警戒风险时数变化等，研究了气候变暖背景下降水变化对中国铁路安全运营秩序的影响。研究发现：（1）近5年，江南南部和华南等地年降水量显著减少；西北地区东部和西南地区东北部至江淮和黄淮等地降水量显著增加。年降水量最高的中国铁路广州、南昌和南宁集团有限公司（简称路局）辖区，年降水量呈减少趋势变化；郑州、济南和西安路局年降水量呈增加趋势变化。东亚夏季风增强，副热带高压偏北是降水量变化的主要原因。（2）全国降水强度变化分布不均，其中沈阳路局降水强度增强最显著，南宁路局降水强度减弱最显著。降水强度变化主要与台风和短时强降水的变化有关。（3）从降水强度等级分布看，近5年，乌鲁木齐和兰州路局等西北地区路局的较大降水强度的出现频率有所减少；南昌和成都路局等西南至江南地区路局的较大降水强度的出现频率有所增多。（4）广东和海南、西南地区东部、华北东北部至东北东南部是铁路降水出巡风险时数最多的3个高值区；限速风险时数的高值区位于西南地区东部；封锁风险时数的高值区范围进一步缩小。综合来看，在气候变暖的背景下，中国江南南部和华南等地的...     

基于Poisson分布的降水模型及其在潮白河密云水库上游流域的应用

为了描述降水的时空分布特征,在降水发生次数为Poisson分布的前提下提出了3种降水模型。该3种Pois-son矩形脉冲模型分别假设了降水历时为瞬时分布、指数式分布和Pareto分布。利用潮白河密云水库上游流域16个雨量站1980—2008年的降水资料,率定了3个模型的参数;在此基础上,得到潮白河密云水库上游流域降水特征(降水强度、降水频率)的时间变化趋势与空间分布规律。以降水历时瞬时分布的白噪音Poisson矩形脉冲模型为例,流域日均降水场次约0.18场/d、次雨深约为8mm。结果表明:该流域时间上在过去近30a降水量无显著变化,降水频率呈下降趋势,降水强度呈增加趋势;空间上降水量和降水强度自东南向西北逐渐减弱,降水频率则无显著空间规律。这3种模型中,白噪音型和Pareto型更适用于潮白河上游流域的降水分析。     

漳州市近54年降水分布与变化特征分析

利用1961—2014年漳州市10个地面观测站的逐日降水观测资料,应用线性趋势估计、滑动平均和M-K检验等方法,统计分析漳州市近54年降水的空间分布与时间变化特征。结果显示,漳州市年平均降水量分布呈现内陆多、沿海少特征,一年中的降水主要集中在春季,秋季最少。全市年平均降水量随时间呈增多趋势,尤其是夏季增多趋势最为明显。M-K突变检验也显示,从20世纪70年代开始全市年平均降水量呈增加趋势,四季变化中以夏季增加趋势最明显。可见,夏季降水增加是年平均降水呈增加趋势的主要贡献者。     

1960-2012年我国夏季降水的时空分布特征

基于1960—2012年我国8个区域310个站点的夏季逐月降水数据,采用趋势特征指数、M-K检验和空间差值等方法,分析我国夏季降水的时空分布特征。研究发现:从时空分布看,1960—2012年,长江中下游、华南、西北地区和青藏高原地区夏季降水量呈上升趋势,其中,长江中下游和西北西部地区夏季降水量显著增加,两个地区均在1990年代夏季降水量增加最多;东北、华北和西南地区夏季降水量呈下降趋势,从东北到西南一线,夏季降水出现了一条明显的倾向率负值带,其中,东北和华北地区夏季降水量减少最显著,东北地区夏季降水量在2000—2010年减少最多,华北地区在1980年代减少最多;区域内部安徽省夏季降水量增加最多,山东省、河北省、山西省、云南省和四川省夏季降水量减少最明显。长江中下游和西北西部地区夏季降水量变化达到突变水平,突变点分别发生在1986年和1989年,均表现为降水量由少到多的变化。长江中下游和华南地区夏季降水量增多,华北和东北地区夏季降水量减少可能是东南夏季风减弱造成的;西南地区夏季降水量减少可能与西南季风减弱有关,西风气流对流活动加强可能是造成中国西北地区夏季降水量增多的重要原因;青藏高原地形复杂,降水量受地形的影响较大。     

西北春季降水的基本和异常特征

应用西北地区85个站1961年－1995年3－5月的降水资料,分析了西北地区春季九水的基本特征和异常特征,结果表明;西北地区春季3－5月降水的年际变率大,且表现为很强的地域性;青海高原和塔里木盆以正偏为主,而青海高原东北侧的陇东、陕西、新疆西部、北部以负偏为主,西北地区降水的峰度较正态分布为小,即随机性较大,西北大部分地区春季发生干旱的频率高 ,西北降水的时空异常特征分析表明,西北区3－5月降水空间上存在着6个异常敏感区;高原东北60％－90％。各个区内的降水随时间的变化而有所不同,其中高原东北侧、河西西部、南疆等地的降水趋呈下降趋势,表现出与中国东部的趋势;青海高原、天山以北地区和浙江省盆地等地呈现出上升趋势。     

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.     

黄河孟—兰段南北两岸降水变化对比分析

利用1971-2008年黄河孟兰段南北两岸10个气象站的月降水气象资料,对38年来两岸年、季平均降水进行时空分析,结果表明:①两岸年平均降水量都呈增多趋势,但存在南北差异,南岸降水明显多于北岸,但北岸较南岸增多幅度明显.②两岸春、冬季降水都呈增多趋势,北岸较南岸增多幅度明显.③两岸夏季降水呈增多趋势,南岸增多幅度明显高...     

细河流域不同等级降水量及降水强度变化特征

根据细河流域内雨量站1966—2015年的日降水量数据,采用趋势系数法和气候倾向率法计算细河流域近50a的不同等级降水量与降水强度的变化趋势,通过MannKendall突变检验法检验突变,利用反距离权重空间插值法研究了空间分布特征.结果表明:细河流域近50a年降水量呈逐年增加的变化趋势,增加速率为0.432mm/a;年降水强度呈逐年降低的变化趋势,降低速率为0.162(mm·d-1)/a.各等级降水中小雨降水量及小雨降水强度均呈减少趋势,且小雨降水强度减少趋势较为明显.2003年中雨降水量发生增加突变,1983年小雨降水强度发生了减小突变.在空间分布上,小雨和中雨降水量由东北向西南呈逐渐递减至逐渐增加的变化趋势,暴雨及大暴雨降水量由东南向西北呈逐渐递减至逐渐增加的变化趋势.     

云南省秋季降水强度时空演变特征及其对降水量影响分析

本文选取云南省1979-2016年125个气象台站秋季逐日降水量资料,利用Mann-Kendall趋势分析和突变检验方法,研究了秋季降水量降水强度趋势变化规律,发现年均降水量及小雨、中雨、大雨等级雨强大部分站点呈下降趋势,少数站点呈上升趋势;暴雨等级降水强度差异较大;年均雨强在较多站点存在显著性突变.应用经验正交函数(EOF)分解方法分析了秋季降水时空分布特征,从第一、二模态发现多年平均降水量从南向北逐渐减少,主要特征是大范围区域降水具有一致性,其次为滇中及以东以南与滇西及滇西北地区反向变化空间分布型态,这与云南省过去几十年天气状况及极端降水现象相符合.而后,分析了降水强度和降水日数对降水量的影响程度及其差异性.以雨强贡献大于雨日贡献为正,发现对于多年小雨、中雨、大雨等级,全局为负且具有一致性.年均降水量主要表现为西南、西北、东南地区为正,滇中及东部东北地区为负.至于暴雨,两者贡献值百分比差异明显且幅度较大,东北为负,西南为正,由东北向西南递增.可以认为雨量等级越大,降水强度对降水量影响越大.本研究在云南省降水研究中具有重要的现实意义.     

近62年新疆哈密市气候变化特征分析

利用哈密气象站1953~2014年的逐年、逐月、季度平均气温和降水资料,采用线性回归、趋势分析和Mann-Kendall检验等方法分析了哈密市最近62年的气候变化特征.结果表明:哈密市近62年来气温呈上升趋势,年平均气温上升率为0.14℃/(10a),低于全国和新疆平均水平,1996年为增温突变点,突变后平均气温较之前上升了0.68℃;春、秋和冬季平均气温呈升高趋势,而夏季平均气温呈下降趋势;降水总体呈上升趋势,年降水量上升率为2.94mm/(10a),1986年为降水突变点,突变后年平均降水量较之前增加36.1%,1987年以来哈密市气候向暖湿化方向发展,但2010~2014年降水增加趋势略有减弱;四季降水分配不均,均呈增多趋势,秋季平均降水上升率最大,冬季最小,气候变暖引起的区域气流活动增强以及西风环流的作用可能是该区降水增多的原因.     

中国地区不同强度降水的变化趋势

利用中国521个地面气象观测站1961?2000年的日降水资料, 分析了0.1 ～4.9 ,5 ～9.9 ,10 ～16.9 ,17 ～24.9, 25 ～37.9 ,38 ～49.9 ,50 ～74.9 ,75 ～99.9 mm 和大于100 mm共9个不同量级降水的降水量、降水日数和日平均降水强度的变化趋势。结果表明, 对各区域最小降水量级(0.1～4.9mm)的降水, 其降水日数的变化起着主导的作用,而对于各区域最大降水量级的降水, 降水强度的变化起着决定性的作用。降水频率和降水量百分比的分析显示,除华北和四川盆地两个区域外, 其他地区强降水出现的频率和降水量百分比都趋于增加, 强降水对总降水量的贡献呈现增大的趋势。     

近40年云南省极端降水时空变化特征分析

为了研究云南省降水及极端降水变化趋势,基于1979—2019年云南省气象站点日降水数据及十种极端降水指标,采用M-K突变检验、小波分析及Hurst分析等方法,对近40年内降水及极端降水的变化趋势及空间格局进行探讨。结果表明：1979—2019年云南省年降水整体呈下降趋势,降水总量下降最大倾向率达到-24.52mm/10a,存在24年、9年及其他变化尺度,干旱半干旱区突变显著性最强。在空间变化趋势中,强降水量在湿润区出现快速下降,倾向率达到-5.161mm/10a。其他极端降水事件频率、强度及极值出现不同程度下降;Hurst指数均小于0.5,显示未来各地区间极端降水频率、强度指数变化趋势将会减弱;降水总量能够较好的指示其他极端降水指标变化,相关性达到0.8,降水强度其次,相关系数达到0.7,且均通过0.01显著性检验。研究结果能够为科学研究极端降水趋势变化机制提供依据。     

我国近40年各类降水事件的变化趋势

 利用全国542站1960-2003年逐日降水资料,分析我国降水事件的变化趋势,研究结果表明：降水总量的增加主要是由极端降水量的增加引起,降水日数的减少主要是由小雨日数的减少造成。在降水日数呈现出大范围减少趋势的同时,有很多地区的极端降水事件仍为增加趋势,降水总日数的减少并不减小发生极端事件的可能性。各种类型降水日数趋势变化最明显的是小雨日数,四季的小雨趋势以减少为主。四季西部地区的极端事件基本均呈现出显著的增加趋势;江淮华南地区的减少趋势主要出现在秋季,其它三季以增加趋势为主;华北、东北地区在冬季基本均为增加趋势,其它季节增减参半。极端降水量与降水总量的比值表现为全国普遍增加的趋势,说明我国四季降水量均有向极端化方向发展的趋势。     

低纬高原地区不同强度降水日数变化及其与20092011年干旱的联系

根据低纬高原地区19612011年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、小波分析等统计诊断方法对低纬高原地区不同强度降水的时空分异特征进行研究,结果表明:低纬高原地区降水事件以小雨和中雨为主,其日数占总降水日数的90 %以上,产生的降水量也达到总降水量的60 %以上.小雨和中雨量级降水日数与低纬高原总降水日数及总降水量的U型分布特征较为相似,但大雨及暴雨量级降水日数与总降水日数的空间分布差异明显.伴随着全球增暖,低纬高原地区东部小雨及中雨量级降水事件发生频率显著减少,导致低纬高原东部地区的总降水量呈现明显减少的趋势.而低纬高原西部地区,各量级降水日数变化趋势在空间上存在较大差异,各量级降水日数对总降水量贡献相互抵消,导致低纬高原西部地区总降水量变化趋势不明显.对造成20092011年连续严重干旱的各等级降水频次贡献进行分析,结果表明中雨量级降水频次异常偏少在此次严重干旱事件的发生、发展中起决定性作用.     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

Interannual variation of annual precipitation and urban effect on precipitation in the Beijing region

The large scale character of the interannual variation of precipitation and the urban effect on local annual precipitation anomaly are investigated in this paper based on the 1960-2000 annual precipitation observations at 20 stations in the Beijing region.The results show that:the annual precipitation in the Beijing region possesses the large scale variation character with the linear trend of-1.197/10 yr,which corresponds to a total reduction of 27.82 mm in annual precipitation in the 41 years;the local annual precipitation anomalies(percent of the normal 1960-2000)show a positive center near the urban area,i.e.urban precipitation island(UPI),whose intensity increases with the linear trend of 0.6621%/10 yr,opposite to the interannual trend of large scale precipitation over the Beijing region;changes in the UPI are also associated with the intensity of synoptic processes of precipitation,and when the synoptic processes are strong(wet years),the intensity of UPI strengthens,while the synoptic processes are weak(dry years),and the UPI disappears in the Beijing region.     

桂林市近56年降水结构的时间变化分析

以桂林市1951～2006年的地面逐日降水资料为统计数据,采用线性回归方法,对桂林市近56年的年降水量、不同降水强度日数、降水极值、最大日降水量、最大连续降水量等指标的变化进行分析,并用降水距平百分率方法分析了56年来桂林市干旱事件发生的程度.结果显示:56年来桂林市降水量呈现略微上升的趋势,小、中雨强度的日数在略微增加,大雨以上的日数减少,而降水总日数也在减少,高强度降水集中程度加强;最长连续无降水日增加,降水量呈现集中的趋势;干旱的发生次数增多;近56年的降水量的变化是多种因素综合作用的结果.     

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.     

全球和中国降水、旱涝变化的检测评估

持续严重干旱和暴雨洪涝对全球社会经济发展有明显影响,近些年来随着观测记录的加长和对更多的复杂气候模式和人为温室气体排放情景的观察统计,对全球和中国的降水与旱涝变化评估和预估有了更深入研究,注意到20世纪全球和中国降水有多年代际波动,近几十年洪涝和干旱在局部地区频繁发生,如我国的长江流域多发生洪涝,华北地区持续干旱。预估21世纪由于人为温室气体排放增加和全球变暖,全球和中国的降水将可能增加,尤以北半球中高纬度大部分地区降水强度增加明显,而中低纬度部分地区干旱日数将可能增加,应该引起水利、农业、林业、交通、卫生等有关部门的关注。     

基于自组织映射的梅雨期西太副高分型及降水特征研究

为了研究梅雨期西太副高的变化特征及其对梅雨降水的影响,本文利用1951-2016年西太副高监测指数,采用自组织映射（self-organizing map,SOM）方法对梅雨期西太副高进行聚类分析,得到9种SOM分型,并利用中国1km分辨率逐月降水量数据集和中国雨季历年信息表进行不同西太副高分型下梅雨降水的特征分析。结果表明,9种梅雨期西太副高分型对应着多种不同的梅雨降水特征：纬向上,当西太副高偏东时,梅雨区降水强度偏低,反之则强度偏高。经向上,在西太副高主体位于我国陆地的前提下,脊线指数高于25°N时,梅雨区大部被副热带高压控制,整体降水偏少且有小幅度南少北多态势;脊线指数偏低时,副高控制梅雨区南部边缘或更南地区,水汽输送导致降水整体偏多。本文得到了不同类型副高与梅雨降水特征的对应关系,也说明SOM方法能较好地对副热带高压等气象要素做出客观分型,并进行气候现象的相关性研究。