乌江中下游流域极端降水频数和强度浅析

利用1987—2017年乌江中下游流域思南、德江、沿河三站国家站逐日降水数据,采用95位百分位法定义极端降水事件发生阈值,运用统计学方法分析乌江中下游流域极端降水事件频数和强度的特征,基于MK非参数检验方法对极端降水事件频数和强度长期变化趋势进行检验。研究近31年乌江中下游流域三站极端降水频数和强度的特征与关系,结果表明,乌江中下游流域思南、德江、沿河近31年来发生极端降水事件阈值分别为31.5 mm、31.2 mm、33.5 mm,平均极端降水频数分别为7.6 d、8.1 d、7.5 d,平均极端降水强度分别为52.3 mm/d、53.4 mm/d、55.3 mm/d,近31年来三站发生极端降水事件的频数和强度总体有上升的趋势,日降水量大于100 mm的极端降水事件主要集中出现在6月和7月,典型极端降水事件年发生概率为45%。     

中国东部雨季日降水的自组织临界特征

基于1960—2017年4-9月中国东部地区气象站雨季日降水数据,利用百分位阈值法确定每个站点不同强度的降水事件,定义同一站点相邻同强度降水事件之间的时间间隔为静默时间,研究各站点降水事件静默时间的概率密度函数分布特征.结果显示:各站点的日、候、旬尺度下静默时间概率密度函数均呈幂律分布,其分布具有无标度特征,表明日降水系统为现实世界中的自组织临界系统.当阈值的百分位不超过0.7时,降水静默时间的概率密度函数分布基本一致,与阈值无关;当阈值的百分位超过0.7时,越极端降水事件的静默时间概率密度函数与幂律函数越吻合.     

洮儿河流域径流事件对降水的响应研究

以洮儿河流域为研究对象,选取洮南水文站1960—2016年日径流数据,采用改进退水系数后的Chapman-Maxwell法对流域日径流进行基流分割,并在分离径流事件的基础上,探究径流事件对降水的响应规律．结果表明:洮儿河流域降水、径流与基流均呈现下降趋势,且径流、基流与降水均检测到减小突变;基流维持径流过程的连续性,基于日径流序列,共分离出72次径流事件,均由多次降水导致,降水总量显著影响最大径流、最大基流;受土壤含水量和流域储水量等因素影响,径流对降水的响应具有明显的阈值特征．因此,在气候变化、人为干扰等不确定因素影响下,深入理解水文过程动态变化与生态性能指标之间的内在联系,有助于河流生态的保护和恢复．本文研究结果可加深不同流域产流机制和径流对降水响应的理解,为维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照．      

黄柏河流域近40年极端降水变化特性分析

本文基于黄柏河流域1978～2016年逐日降水量资料,计算多年极端降水指数,采用滑动平均法、Sen's斜率估计和Kendall秩次相关检验法对极端降水指数进行趋势性分析检验,借助Pettitt法和Mann-Kendall法对极端降水指数进行突变性检验,研究黄柏河流域极端降水事件变化规律.结果表明:黄柏河流域多年来降水年内分布逐渐均匀,极端降水指数在空间上变化不大.异常降水总量的变化引起了年降水量的变化,两者变化趋势相同.大部分极端降水指数近年来发生突变.黄柏河流域降水年内分布逐渐均匀、年降水强度的下降将降低发生洪涝灾害的风险,但同时也应进一步防范突发极端降水事件,加强水资源调节控制,充分利用总量逐年降低的水资源,以保障黄柏河流域社会经济尤其是农业的可持续发展.     

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.     

1951—2017年松花江流域连续性极端降水事件时间趋势特征分析

连续性极端降水事件是松花江流域洪涝灾害的重要原因.基于1951—2017年松花江流域41个气象站点降水数据,采用泊松回归方法进行时间趋势分析.结果表明:松花江流域连续性极端降水事件在第90百分位阈值下、第99百分位阈值下一次回归结果显著,呈现增加趋势,指数化系数为1.006841、1.037159;3个子流域在不同百分比阈值下通过检验,均呈现出增加趋势,松花江干流流域在第99百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.050931,嫩江流域在第90百分位阈值下、第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.0050186233、1.0058413365,第二松花江流域在第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.007653;各站点回归结果差异较大,第90百分位阈值下9个站点通过检验,趋势特征为:4个站点增加,4个站点减少,1个站点先减少后增加,第95百分位阈值下7个站点通过检验,趋势特征为:2个站点增加,3个站点减少,1个站点先减少后增加,1个站点先增加后减少,第99百分位阈值下仅有1个站点通过检验,呈现增加的趋势.     

云南近50年极端气温及降水事件变化特征与区域气候变暖的关系

利用19612008年云南125个观测站的逐日观测资料,采用百分位值法定义了云南极端气温、降水事件阈值,分析了极端条件下的高温、低温和强降水的分布特征、气候变化趋势及其与区域气候变暖的关系.结果表明,云南极端高温阈值大于36℃的中心分别在低海拔的金沙江河谷、红河河谷及昭通和西双版纳的部分河谷地区.全省大部分地区极端高温频数具有明显的年代际变化特征.极端低温阈值小于-10℃的低值中心则集中位于迪庆州北部.大部分地区极端低温频数呈明显减少趋势.极端强降水阈值超过40mm的大值中心有3个,分别位于玉溪南部红河南部、普洱南部和曲靖南部.年平均气温与极端高温频数为正相关关系,与极端低温频数为显著的负相关关系,与极端强降水频数的相关关系不明显.     

澜沧江流域近55年来极端气温时空变化特征

基于澜沧江流域33个气象站点1960-2014年的日最高气温、日最低气温、日平均气温资料,选用极端冷指标、极端暖指标等9个极端气温指数,对澜沧江流域近55年来极端气温的时空变化特征进行分析.结果表明:(1)极端冷指标在空间上存在差异性,受地形地势影响,各项指标的空间分布整体呈现明显的纬向分布特征,其中,年平均最低气温、冷日阈值、冷夜阈值整体呈现北低南高,冰冻日数、霜冻日数与之相对应,呈现相反的北高南低的分布趋势;(2)极端暖指标的空间分布也具有明显的纬向分布特征.暖日阈值、暖夜阈值的空间分布与年平均最高气温的空间分布相一致,整体呈现北低南高;(3)澜沧江流域的冷夜阈值、冷日阈值和年平均最低气温均呈上升趋势,霜冻日数、冰冻日数呈下降趋势;而极端暖指标均呈上升趋势,说明近55年来澜沧江流域的高温事件正在增加,而霜冻与冰冻等低温事件正在逐年减少.     

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.     

未来极端降水预估研究进展

全球气候变暖各地极端气候事件频发,自然环境和人类生产生活受到重大影响,极端气候事件的变化发展及未来预估工作亟需开展,尤其是极端降水的变化与生活生产更是密切相关.该文在全球变暖大背景下基于未来各种排放情景,对极端降水的定义、预报方法以及演变趋势的研究成果进行归纳总结,以为后续研究提供参考.     

北京市通州区降雨时空特征分析

利用1973 — 2018年通州区17个气象站的逐日降雨数据，统计小、中、大、暴雨4个等级降雨发生频次和降雨累积值，分析不同等级降雨空间分布特征；采用百分位阈值法、滑动平均法等方法，分析极端降雨阈值及时空演变规律. 结果表明:1）通州区降雨95%阈值范围为44.1~50.2 mm，99%阈值范围为74.5~93.5 mm，99%阈值更能体现极端降雨事件.2）99%阈值的极端降雨发生在6 — 9月，主要在8月上旬、7月下旬、6月底7月初. 宋庄镇北部和西集镇东部较易发生极端降雨事件；副中心范围内的张家湾镇北部和潞城镇西北部较易发生极端降雨事件.3）极端降雨发生的频次整体呈减小趋势，北部和东部呈上升趋势，西南地区呈下降趋势，在空间上有明显的分界线.4）西集镇东部极端降雨频次、极端降雨量和极端降雨量贡献率不仅处于较高值，而且年际变化呈上升趋势，应为重点关注区域.      

基于两类极值分布的金融风险度量

在金融投资组合的风险管理中,估计极端事件的概率,是一个重要的问题.阐述了极值理论和两类极值分布,以上证综合指数为例,将极值理论用于风险价值的计算,给出了VaR和ES的估计值,并与传统方法得出的结果进行了比较分析,结论表明,用极值方法度量金融风险具有很高的准确性.     

Poisson-Gumbel Mixed Compound Distribution and its application

With the development of offshore engineering, the joint probability study for extreme sea environments has been a subject of increasing interest for both mathematicians and engineers. However, the conventional multivariate probability distribution models do not describe the distribution of the occurrences of extreme sea states induced by typhoon, hurricane or winter storm, and thus fail to reflect the probability characteristics of sea environments in all the aspects. Extreme sea environments are typically to be found in storms like typhoon, and the occurrences of such storms in certain sea areas, varying from year to year, may be fitted to a discrete distribution. By compounding the discrete distribution with a bivariate continuous distribution of two extreme sea environments, a new kind of distribution--Bivariate Compound Extreme Value Distribution (BCEVD) is obtained in this note. This study proposes Poisson-Gum- bel Mixed Compound Distribution, one of the particular forms of BCEVD, and gives an example of its application by using it to compute the joint distribution of wind velocities and wave heights and to estimate the 100-year return level, based on the 20-year wind and wave data in the East China Sea. The results show the advantage of PGMCD model in its stable results and simple use.     

双向极值收敛法研究空间四杆机构（RSSP）的曲柄存在条件

本文提出了一个求解极值的新方法——双向极值收敛法,它既能用于作图求解,也可以编成计算程序,方法新颖简单,几何概念清晰.并以此法对空间RSSP 机构的曲柄存在条件和运动范围进行系统研究,分三种情况给出了相应的判据.     

异常分析在长江中下游暴雨分析和预报中的应用

极端天气事件极易造成严重的气象灾害,对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成严重损害。使用欧洲中心(ECMWF)的ERA5再分析资料,选择对极端天气有分析和预报有效的原始异常度(RA)和标准化异常度(NA)对南通地区2016年7月11日极端强降水过程进行分析和预报。研究表明,相比于常用的原值场,RA和NA等异常场对分析和预报该次强降水过程更有优势。日常业务中常用的原值场,很难明显给出对极端降水有较好指示意义的预报指标,相比之下,RA和NA这种异常场,可以给出更为有效的极端降水预报指标。这表明,极端降水事件与气象要素的异常部分直接相关。极端降水的落区与位势高度RA和NA的负异常中心接近,湿度的RA和NA正异常出现的时段和位置也与降水出现的时段和位置有较好的相关性,降水强度与湿度和位势高度的RA和NA的异常强度也有一定关系。综合分析不同高度和位置位势高度和湿度的RA和NA,对分析和预报潜在极端天气的落区、强度和出现时段有重要帮助。使用ECMWF的模式预报资料,通过分析不同时效对该次过程的降水和850 hPa位势高度的预报结果,相比于对降水本身的预报,模式对850 hPa位势高度NA场的预报更为稳健,更有利于预报员该次极端降水事件的把握。     

深圳市雨岛效应分析

采用长序列、高分辨率的降水、气温和不透水面数据,选取13种极端气候指标,基于Mann-Kendall（M-K）/Sen氏坡度检验、Pettitt检验和Pearson相关分析法,综合分析了1979—2017年深圳市城市化对气温和降水的影响,揭示其雨岛效应．结果表明:深圳市不透水面积由1985年的58.24 km2（占比2.92%）增加到2017年的932.4 km2（占比46.68%）,城市化发展主要集中在西部城区;城市化对气温有较为显著的影响,西部城区的气温指标相对于东部郊区增加显著,且与不透水面呈现正相关关系;深圳市表现出一定程度的雨岛效应,场次降水次数呈现降水时间<9 h增多、>10 h减少的趋势,场次降水强度呈现增强的趋势;西部城区的降水指标相对于东部郊区均呈增加趋势,与不透水面呈现较为显著的正相关关系,且深圳市降水中心有向西部城区转移的趋势．      

降水极值的非平稳性特征及其重现期研究--以福建省为例?

变化环境下降水序列具有普遍的非平稳性.为深入探究降水极值的非平稳特征及其对极端降水重现期的影响,本文以福建省22个站点为例,针对表征降水序列非平稳特征的2个重要变量均值和方差,利用经验模态分解法(EMD)、Mann-Kendall趋势检验法分析了1960—2012年前汛期、后汛期降水极值序列非平稳特征;运用贡献分析法分析降水极值序列均值和方差变化对非平稳的降水极值确定性趋势的增量贡献;构建非平稳模型,基于均值、方差趋势探讨极端降水的重现期变化特征.结果表明:1)福建省前、后汛期降水极值序列非平稳性较强,前汛期闽西、闽北、闽中方差增加显著,部分站点方差变化对降水极值确定性趋势的增量贡献较大;后汛期全省降水极值均值普遍呈现增加趋势,对降水极值的确定性趋势起主导作用.2)福建省前汛期极端降水趋势增大的站点位于闽北地区,因为降水序列方差的线性增加趋势导致极端降水量显著增加;后汛期极端降水趋势增大的站点位于闽西和闽南2个区域,其中多数站点因为均值的增加趋势导致极端降水量增加,但是增加幅度平缓.3)降水序列方差的改变更加显著地影响了极端降水重现风险,变化环境下极端降水趋势和风险研究需充分考虑降水序列的非平稳性.     

广东极端降水的三参数概率分布模式对比

 采用包括广义极值分布、威布尔分布、广义逻辑斯特分布和皮尔逊3型分布在内的4种三参数概率分布模式推算广东省85个气象站历年日最大降水不同重现水平的分位数。主要结果如下：1）参数估计结果表明不存在普遍适用的极端降水概率分布模式;2）广东极端降水以珠江三角洲和沿海较为突出。其中,清远、汕尾、阳江为广东三大极端降水中心区;3）采用4种概率分布模式推算的极端降水重现水平差别很大。东