我国长江中下游地区降水变化趋势分析

利用1951—2001年10个代表站的逐日降水观测资料，运用线性趋势法分析了51年来长江中下游地区年和季的降水量、降水日数和降水强度的变化趋势，用Mann—Kendall法对降水日数和降水强度的突变进行了检验，并对日降水量分级别讨论了各等级对总降水量贡献的变化趋势．分析表明：（1）该区域年降水量变化趋势不明显，但春季和夏季降水量分别有显著减少和增加的趋势；（2）除夏季外，其余各季和年的降水日数均为显著减少，且年降水日数减少的突变发生在1977—1978年之间；（3）由于年降水量的微弱增加和年降水日数的显著减少，导致年降水强度的显著增加，且年降水强度的突变发生在20世纪80年代中期；（4）年降水强度增加主要是由于暴雨（日降水量≥50．0mm）对降水总量贡献的增加，而暴雨对降水总量贡献的增加又是由于其对降水日数贡献的增加，因为暴雨本身强度的变化趋势不显著．     

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.     

1961-2014年广东汛期小时强降水的日变化特征

利用1961-2014年广东32个地面气象观测站逐小时降水资料,分析了广东小时强降水的降水量、降水频次和降水强度在整个汛期以及前、后汛期的日变化特征和空间分布差异。结果表明,广东区域平均的汛期小时强降水的降水量、降水频次的峰值都是出现在下午16时,次峰值出现在上午8时,而小时强降水的强度日变化不明显。广东汛期小时强降水量和降水频次的峰值分布存在区域差异,南部沿海峰值出现在早晨(6-9时)和中午(10-13时),雷州半岛和其余地区出现在下午(14-20时)。小时强降水的强度峰值在白天和夜晚都可以出现。前、后汛期小时强降水量日峰值振幅存在3个大值中心,分别位于西部的罗定,东部的五华和北部的南雄、连平。小时强降水频次日峰值振幅总体呈从沿海向内陆增加的趋势,而强度日峰值振幅区域差异小。     

1961—2017年郑州夏季降水日变化规律分析

利用郑州气象站1961—2017年逐小时降水资料,采用平均小时降水量、降水频次、降水强度、降水贡献率、降水发生率、降水历时及强降水等级等指标,分析了57年郑州夏季6—8月降水日变化规律.结果表明:①郑州夏季降水量和降水强度的日变化表现出明显的凌晨、傍晚和上午10时"三峰"结构,主峰出现在傍晚18时;而降水频次表现出凌晨1时至上午9时的单峰结构.②夏季降水量和降水强度日变化在上午10时呈现的峰值是由8月份降水贡献的,6—7月在该时段并未表现峰结构.③郑州各历时降水发生率随降水历时的增加呈对数递减趋势,而贡献率则呈先降低后增加的趋势.④郑州降水以1～5 h短历时为主,频发于傍晚和清晨前后,贡献率则以7～24 h历时为主,频发于凌晨下半夜至早晨.⑤强降水频发于凌晨和傍晚,三级频次最多,二级次之,一级最少;降水贡献率则相反.     

嫩江流域降水特征时空分布分析

基于嫩江流域17个气象站点1959—2010年逐日降水数据,选取降水量、降水日数和降水强度作为代表性指标,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归法系统研究了嫩江流域降水的时空变化特征。结果显示:近51年来,①嫩江流域平均年降水量、夏季和秋季降水量分别以6mm/(10a)、4mm/(10a)和5 mm/(10a)的速率呈下降趋势,而春、冬两季降水量分别以2mm/(10a)和1mm/(10a)的速率增加;空间上,年降水量和季节降水量在流域上游多于下游。②嫩江流域平均年、夏季和秋季降水日数分别以1.5d/(10a)、1.1d/(10a)和1.2d/(10a)的速率下降,且上游下降较明显;春、冬两季降水日数则以0.1d/(10a)、0.7d/(10a)的速率呈增加趋势,且中游增加趋势明显;流域降水日数在年和季节尺度上均表现出上游多于下游的空间特征。③嫩江流域平均年降水强度、夏季和秋季降水强度分别以-0.018mm/(d·10a),-0.007mm/(d·10a)和-0.105mm/(d·10a)下降,而春、冬两季降水强度分别以0.051mm/(d·10a)和0.047mm/(d·10a)上升;空间上,年和春、夏、冬3个季节降水强度表现为流域上游弱于下游,而秋季降水强度在嫩江中游干流附近较大,其他地区降水强度较小。结果表明,在全球气候变化下,嫩江流域年和季节的降水特征在1959—2010年间均有不同程度改变,并呈现出明显的空间分布特征。     

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...     

我国西北地区降水强度、频率和总量变化

利用西北地区120个测站1954-2003年逐日降水观测资料,采用REOF将我国西北地区降水变化划分为东西两部分进行研究,分析了近50年来西北地区东西部降水强度、频率和总降水量变化趋势以及它们之间的联系。结果表明：西北地区降水量的增多主要是西北西部降水量的增多引起的;西北西部年降水频率呈增加趋势,年平均降水强度也星增强趋势,而西北东部年平均降水强度增强,年降水频率却呈显著减少趋势。     

江西南丰县秋季降水量和雨日特征分析及预测方程

以南丰国家气象观测一级站1957-2015年大气探测资料为基础,使用Excel图表、线性气候倾向率、相关分析等方法,分析近58年来南丰县秋季降水量和雨日特征。结果表明:南丰县秋季降水量年代际变化线性趋势上升,达到σ=0.05显著水平;秋季≥0.1 mm雨日年际和年代际变化线性趋势均下降,分别达到σ=0.01和σ=0.05显著水平;秋季≥25.0 mm雨日和≥50.0 mm雨日年代际变化线性趋势均上升,均达到σ=0.01显著水平;秋季降水强度在随年代际增大,降水分布随年代际变化不均匀,旱、涝发生频率变大。     

应用GPS可降水量和加密自动站资料对一次高空冷涡暴雨的分析

利用河北省中南部的地基GPS可降水量、地面加密自动站和常规天气资料,对2010年8月26～27日高空冷涡强降水天气过程进行分析.结果表明:高空冷涡降水对应的GPS可降水量值一般位于40 mm以上,过程最大值与8月份月均值持平或略偏高;单站GPS可降水量呈单峰型分布,降水开始于GPS可降水量的极大值前后,即上升阶段的后期或下降初期,早于GPS可降水量极大值1～4h或偏晚1～2 h;后期GPS可降水量呈下降趋势,但仍高于40 mm,降水强度减弱.GPS可降水量的时空分布可较好地反映降水落区及演变趋势.可降水量迅速减小到40 mm以下则预示着降水的结束.另外,高能量的积累是降水发生的必要条件,冷涡降水出现在假相当位温高值之后,而且前期能量积累越多,对应的降水也越大.     

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...     

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。     

场次降水与日降水差异对比

基于我国中东部18个气象站逐分钟降水数据,整理得到日降水与场次降水资料,统计日降水与场次降水的对应关系,并对比不同级别降水量的差异;同时,基于全国811个气象站08:00-20:00与20:00-08:00逐半日降水数据,按气象站(20:00-20:00)与水文站(08:00-08:00)2种日界标准整理出2套日降水资料,分析降水日界对日降水资料的影响.结果表明:大部分场次降水过程发生在同1日或者跨1日;场次降水量均值、90百分位、95百分位以及最大值4个指标的计算结果分别为日降水对应指标的1.2、1.2、1.3和1.5倍;将日降水资料计算得到的10、20、50、100a一遇重现期降水量分别乘以转换系数1.39、1.42、1.44和1.45,可与基于场次降水资料计算所得结果相当.气象站和水文站降水日界对大暴雨及其以下级别雨日数无显著影响,但对特大暴雨级别,气象站雨日数显著多于水文站;长江流域、珠江流域及西北大部,气象站标准重现期日降水量普遍大于水文站标准,而东南沿海地区、华北北部和东北北部,水文站标准重现期日降水量普遍大于气象站标准.      

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.     

近56年来中国四季降雨事件演变特征的空间差异分析

全球气候变化背景下不同季节降雨及其贡献率的空间分异特征是学界关注的焦点问题之一。本文采用535个站点的日值降水数据分析了1961-2016年中国四季降雨的空间差异性。结果表明：①中国四季降雨雨量和雨日具有明显的“东南高-西北低”的空间分异特征,而中国四季降雨雨量和雨日贡献率的空间格局相比前者差异较大。②在变化趋势上,中国四季降雨雨量和雨日及其贡献率在冬季增加趋势最明显,夏季减少趋势最明显。在波动特征上,中国四季降雨雨量和雨日及其贡献率波动特征在冬季最大,夏季最小。③不同季节降雨雨量和雨日的差异表明季风边缘区是中国四降雨的重要分界线。四季降雨雨量和雨日贡献率的差异特征与前者相比差异较大。降雨贡献率有助于深化认识全球气候变暖背景下的降雨变化特征。     

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。     

Influence of aerosol on regional precipitation in North China

The possible anthropogenic aerosol effect on regional precipitation is analyzed based on the historical data of precipitation and visibility of North China. At first, the precipitation amounts from 1960 to 1979 are considered as natural background values in our study for relatively less intensive industrial activities and light air pollution during that period of time, then the region is divided into different subregions by applying the clustering method including the significance test of station rainfall correlations to the time series of 10-day mean rainfall amounts in this period. Based on the rule that the precipitation characteristics are similar in the same clustering region, the correlation of precipitation amounts among all stations in each region is thus established. Secondly, for the period from 1990 to 2005, during which, the economy had experienced a rapid development in this region, the variations of visibility at each station are analyzed. The stations with the absolute change in visibility less than 0.1 km/a are used as the reference stations, at which it is assumed that precipitation has not been seriously influenced by anthropogenic aerosols. Then the rainfall amounts of reference stations are used to estimate the natural precipitation values of the other stations in each clustering region. The difference between estimated precipitation and measured precipitation amount is thought to result from changes in anthropogenic aerosols. These changes in precipitation amounts caused by anthropogenic aerosols at each station are calculated using the 10-day mean rainfall values from 1990 to 2005. The analysis results obtained with this method are remarkable if it passes the significance test, and therefore, the suppression of regional precipitation over the region by anthropogenic aerosol is proved. It is found that this effect is most remarkable in summer. The influence of anthropogenic aerosols on convective precipitation possibly plays an important role in this season. Supported by National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB403706) and National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40475003)     

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.     

前汛期惠州市强降水气候突变及其环流特征分析

 惠州市地处气候年际变化显著的东亚季风区,近几十年来前汛期强降水事件频繁,尤其自20世纪90年代以来有很多暴雨灾害发生。为了客观地分析惠州前汛期强降水事件的异常情况,利用1967-2009年惠州市降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了前汛期惠州强降水的气候变化及其环流特征。结果表明：前汛期惠州市总降水量和暴雨量大,暴雨日数多;它们的年际变化一致,无明显趋势变化。但自1990年代中期至今,强降水异常有增多且强化的趋势。进一步对比惠州前汛期强降水异常事件突变前后的环流特征,强降水偏多（少）年,突变前后低纬地区均呈现偏南（东北）气流异常,而引起强降水偏多（少）年突变的环流形势差异,主要表现为突变后冷空气作用明显,低层北风分量增强;突变前后物理量的差异则主要表现为,突变后强降水偏多年高、低层散度梯度加大,垂直上升运动偏强,对流性不稳定加大,强降水偏少年上述物理量的变化相反;以上差异特征均导致突变后强降水偏多年更易引发或加剧强降水异常,强降水偏少年更不易于强降水的发生。     

Observation of mega-dune evaporation after various rain events in the hinterland of Badain Jaran Desert, China

The formation mechanisms of the mega-dunes and lakes in the hinterland of Badain Jaran Desert,China,is the focus of extensive academic research in the field of geoscience,and an often debated topic is whether atmospheric precipitation on the mega-dune can infiltrate to recharge groundwater.In the present study,the probability distribution functions and the return period analysis of extreme daily precipitation based on long-term precipitation records for the southern margin of Badain Jaran Desert and 2-year observation of hinterland precipitation were used to classify precipitation in the desert region.The data of automatic weather station and eddy covariance system in the desert hinterland were used to analyze evaporation on the mega-dune surface after various rain events.The results showed that the rain events in the desert could be divided into three categories.The first is conventional precipitation(CP),which is below 5 mm,accounting for roughly 90%of all rain events in the desert.The second and third categories are ordinary annual maximum(OAM)and extreme precipitation(EP),in which precipitation is roughly 20 mm and more than 40 mm,respectively.The atmospheric precipitation of CP and OAM evaporated from the megadune surface in 1–3 days and 3–4 weeks,respectively.Following an EP event,the mega-dune evaporation was negatively influenced by the upper dry sand layer,and a lengthy period was required for its complete removal.The accumulative evaporation and accumulative precipitation of all three types of rain events indicated that local atmospheric precipitation had no significant contribution to recharging the groundwater system in the hinterland of Badain Jaran Desert.This research will benefit comprehensive elucidation of the formation mechanism of lakes in the hinterland of Badain Jaran Desert.     

近48年贵州暴雨日数及降水总量的变化特征研究

 利用贵州81个台站1963—2010年的逐日降水资料,采用一元线性回归、五年滑动平均、EOF分解、相关分析、Morlet小波变换对贵州48年暴雨日数及降水量进行统计分析,并对二者不同的变化趋势作了对比分析.结果表明：①暴雨日数与年总降水量关系密切,暴雨日数与年降水总量在2—4年上震荡周期明显,二者在此时间尺度上具有很好的凝聚共振关系,降水总量的变化略落后于暴雨日数的变化;②暴雨日数及降水量在空间上均具有由南向北递减的特征,暴雨日数81个测站中有48个站的暴雨日数是增加的,而81个测站中有77个站的年降水总量降水趋势是减少的,二者在黔西南、遵义、毕节及黔南有较一致的减少趋势,而在其余地方二者为相反的变化趋势,且二者的前三模态空间分布上具有较一致的变化特征;③暴雨日数及降水量均具有多尺度变化特征,在月季尺度上,暴雨及降水量主要出现在5—9月,且各月变化幅度较大;在年代际尺度上,近48年贵州暴雨日数呈现一定的增加趋势,但是未通过显著性检验,而降水总量呈明显的下降趋势,通过了0.05的显著性检验.