基于地面气象要素的贵州省大气可降水量研究

利用贵州省内的高空探测数据与地面气象要素观测数据,建立起贵州境内大气可降水量的经验计算公式.通过计算公式本身及其与其他经验公式的误差值,得出贵州境内本地经验公式计算值与探空反演值之间的误差值低于其他公式,贵阳站的年平均绝对误差为4.62 mm,威宁为3.15 mm.510月间2种计算方法的相对误差均较小（1%～6%）;112月的误差值相对偏大.贵州省内年平均大气可降水量值自1989年起到1998年呈增多的趋势,1998年开始逐渐减少,2004年起持续低于多年平均值.月际变化呈单峰型,夏季（68月）的大气可降水量值占了全年的39%.受贵州省内地形和水汽来源的影响,贵州省内大气可降水量的总体分布特征为西部、中部较低,南部边缘和东部地区较高.     

1970-2012年华北平原大气可降水量时空变化及其影响因素

基于1970-2012年华北平原探空站和地面站气象资料,分析了大气可降水量的时空变化特征及其影响因素.结果表明:(1)1970-2012年,华北平原年均大气可降水量呈不显著下降趋势,速率为-0.10mm/10a.其中,秋季大气可降水量减少速率最高,为-0.18mm/10a.在空间上,华北平原东南部年均大气可降水量降低速率明显大于西北部.(2)近40多年来,华北平原年均降水效率基本稳定,速率为-0.01%/10a.(3)在年和季节尺度上,华北平原大气可降水量变化与降水量仅在冬季相关性不显著.在空间上,仅华北平原南部年均大气可降水量与降水量呈显著正相关性;而降水效率与降水量在各尺度上均呈极显著相关性.(4)北半球极涡面积和亚洲区极涡强度分别对春季和夏季大气可降水量的变化影响较大.而秋、冬季,大气可降水量与西伯利亚高压和亚洲经向环流关系密切.     

利用区域GPS观测网探测夏季降雨中大气可降水量

采用南京区域GPS观测网的观测数据,结合地表大气参数,计算出夏季降雨过程中的相对GPS大气可降水量;再加入国内3个IGS参考站的观测数据组成超长基线,计算出同时间段内的绝对GPS大气可降水量,并与探空数据所得的大气可降水量进行对比.结果表明:GPS大气可降水量与探空数据所得的大气可降水量有较强的一致性;在精确性和相关性...     

基于MCI的河南干旱时空变化特征分析

利用1971～2018年河南110个气象站点逐日逐日气温和降水量等资料,根据《气象干旱等级》干旱标准,计算得到各站点近48年逐日气象干旱综合指数（MCI）。基于MCI指数分析了历年平均干旱日数、各等级干旱年平均干旱日数、各季节平均干旱日数和干旱站次比的年变化、季节变化特征。结果表明：近48年来河南年平均干旱日数整体趋势自南向北逐渐增加,轻旱、中旱等级干旱年平均日数呈北多南少趋势,春季、夏季和冬季平均干旱日数呈北多南少趋势;近48年来干旱站次比的变化范围较大,区域性干旱在该地区出现的频率最高,河南干旱发生的范围有加大的趋势,除冬季外其它三个季节干旱发生的范围有逐渐加大的趋势。     

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.      

利用卫星资料对青藏高原地区空中云水资源的研究

利用青藏高原地区39个站的地面站逐日观测资料,采用泰森多边形法计算了青藏高原地区2007-2011年多年平均月降水量.利用美国环境预报中心逐月再分析资料,计算了2007-2011年各季节的高原季风指数,借助相关分析法分析了影响青藏高原地区降水量的环流因素.利用MOD08大气可降水量和云产品,用奇异值分解法分析了青藏高原地区可降水量与云参数的关系.将地面降水与量资料和MOD08大气可降水量资料结合,计算了青藏高原地区的降水效率.结果表明:西太平洋副热带高压面积指数、亚洲经向环流指数、亚洲纬向环流指数和高原季风指数均与降水量具有显著的相关关系;可降水量与云顶温度、云量、云顶气压和云光学厚度都有很显著的关系,通过奇异值分解,发现每对奇异向量场之间的相关系数,第一模态均达到5%显著性水平,方差贡献均超过989%,每组对应的可降水量的第一模态的异性相关系数在整个青藏高原地区都为正值,且都通过了95%的显著性水平检验,说明可降水量对各云参数的影响在整个研究区域都很大.青藏高原地区上空的云水资源具有较大的开发潜力,年降水效率为32.2%.     

平潭近7年气候变化特征及趋势分析

平潭是我国第二个获批建设的国际旅游岛,为满足开放开发需求,选取潭城、苏澳、东澳、北厝、海洋站5个代表站点,利用2010~2016年气象资料,从剔除台风影响的大风日数、年平均风速、降水量、年平均相对湿度以及旅游气候舒适度等方面进行分析。结果表明,近几年随着平潭城市建设及防护林、景观林等不断完善,年大风日数呈逐年递减趋势;各区域年平均风速呈减小趋势;近7年降水量偏多的年份较多,季节分布为春季夏季冬季秋季;各区域之间年平均湿度差异不大。从逐年的变化上看,年平均相对湿度有略增的趋势;从表征旅游气候舒适度的两个指数来看,温湿指数和风寒指数均较为舒适,不存在不舒适和极不舒适的月份;从旅游气候舒适度的年际变化看,温湿指数年际变化不大,体感风寒指数年际变化从感觉"凉"逐渐变为感觉"舒适"。     

中国东部沿海季风区土壤全氮格局及其与水热条件关系

采用全国测土配方施肥项目土壤基础养分数据集,研究了年平均温度和年平均降水量对土壤全氮含量的影响。按照年平均温度5、5～10、10～15、15～20、20℃以及年平均降水量0～200、200～400、400～600、600～800、800～1000、1000～1200、1200～1400、1400～1 600mm和1600mm等区间,分别研究了年平均温度和年平均降水量对土壤全氮含量的影响。结果表明:(1)在年平均温度低于10℃的区域内,土壤全氮含量与年平均温度的相关性较好,年平均温度高于20℃的区域内,土壤全氮含量与年平均降水量和年平均温度的相关性都很差;(2)在年平均降水量0～200mm的区域内,土壤全氮含量与年平均降水量有显著的相关性,而与年平均温度的相关性很差;(3)在年平均降水量200～400、400～600、600～800mm的区域内,土壤全氮含量与年平均温度的相关性要好于其与年平均降水量的相关性,尤其在400～800mm年降水量区间内的半湿润地区,土壤全氮含量与年平均温度呈现极显著的相关关系,在年平均降水量大于800mm后,年平均温度和平均降水量对土壤全氮含量的影响并不明显。     

武夷山北段地形对闽北不同时间尺度降水的影响分析

选择武夷山北段(杉岭)为研究区,根据北溪河谷和南坡各5个区域自动站2014年降水观测资料,分析北溪河谷和南坡年、春季、夏季的降水特征,结合当年雨季和台风季的两次降水过程,以及相应的风廓线资料,探讨地形对不同时间尺度降水的影响。结果表明:(1)年降水量的垂直变化和地理位置有关。北溪河谷年降水量垂直梯度不明显,或与其地形尺度和所选站点海拔相对高度差较小有关。南坡年降水量垂直梯度显著,达到了44.3mm/100m,或许和其地形阻挡和抬升作用,以及最高峰黄岗山列入南坡有关。(2)地形也影响了降水的季节分布。早春季,北溪河谷随海拔升高降水有增加趋势;南坡在早春季和夏季则都较为显著的降水垂直梯度变化,两个季节的降水垂直梯度分别为15.7mm/100m和20.5mm/100m。(3)地形对不同天气系统造成的降水影响不同。雨季冷锋和台风季台风两种天气系统经过武夷山,北溪河谷降水垂直梯度变化都不显著。南坡在冷锋过境,降水随海拔升高有减少趋势;台风过境时,因所选台风个例是在研究区域北面过境,南坡会对其低层暖湿西南急流起到阻挡和强迫抬升作用,形成显著的降水地形增幅效应。(4)地形引发的热力效应对昼夜降水具有重要影响,早春季夜雨较多,其中北溪河谷夜雨占62%,南坡占67%;夏季昼雨较多,其中北溪河谷昼雨占70%,南坡占56%;另年昼夜降水量垂直递度昼雨大于夜雨。     

基于NCEP资料新疆降水转化率的研究

大气可降水量是降水形成的基础,二者空间上的差异特征是水资源研究的焦点之一。本文针对新疆降水时空差异大的特点,以降水转化率为切入点,基于2001-2010年NCEP/NCAR再分析资料和同期新疆52个气象站的月降水量资料,采用整层大气可降水量计算公式计算了新疆大气可降水量和降水转化率,对新疆降水转化率的空间分布特征进行了分析。分析结果表明,新疆的大气可降水量沿盆地向山区递减,与降水转化率的分布大致相反。降水转化率的高值区主要位于天山山区中段至西段、昆仑山山区西段,低值区主要位于准葛尔盆地和塔里木盆地。大气可降水量及降水转化率值年内变化明显,夏季转化率最大,春秋季次之,冬季最小。研究结果可为分析新疆地形对降水的影响机制提供参考。     

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。     

广西区域大气水汽转换系数的算法研究

为了确保大气可降水量反演精确度得以大幅度提高,现以“广西区域”为研究对象,提出一种大气水汽转换系数新算法。该文将结合广西4个探空站相关探空资料,完成对广西区域大气水汽转换系数计算模型的构建,并将该模型与广西高程模型、中国低纬度模型进行全面地分析和对比。结果表明：该文所提出的转换系数新算法,有效地提高了内外大气可降水量反演精确度,使4个站点的精度平均绝对误差最小值为0.001 3,最大值为0.001 8,均方跟误差最小值为0.001 6,最大值为0.002 2,外符合精度平均绝对误差、均方根误差分别为0.001 7、0.002 1,这为后期广西高程模型构建提出重要的依据和参考。     

近48a长江源区降水时空变化特征

基于1966—2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明:①长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;②近48年长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;③长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;④长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;⑤长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

2000—2020年北疆地区积雪时空变化趋势及影响要素

基于北疆地区29个气象站点2000—2020年积雪数据集,分析了北疆地区20个水文年的积雪天数、年最大雪深、年均雪深、降雪次数、雪物候和气象要素变化,并对其影响要素进行了分析。结果表明,北疆地区近20年来冬季的积雪天数呈显著上升趋势,超过58%的气象站点降雪次数下降趋势显著,这与最低气温和降水量的显著增加密切相关。有72%的站点表现出了温度升高的趋势,近20年北疆地区降水量出现显著增加。雪物候方面,积雪持续天数呈现弱下降趋势,初雪日的出现时间明显推迟,增幅为0.17 d/a。终雪日的推迟并不显著。地理和气象因素与积雪密切相关,尤其是气温和降水量的变化会导致积雪深度发生显著变化,海拔对雪物候的影响程度比气象因素更加明显。     

基于M-K、小波和R/S方法的豫南地区气候变化的多时间尺度分析

为揭示地处亚热带-暖温带过渡带豫南地区的气候变化规律和趋势,选取豫南地区气象站台62年的逐年气候资料,采用M-K突变检验、小波分析和R/S分析等方法分析了该区的气候变化特征.经趋势分析认为研究区近60年来年平均气温上升趋势显著,变化倾向率为0.17℃/10a;年平均降水量减少速率为9.6 mm/10a,但减少趋势不明显.通过M-K突变检验,该区年平均气温突变时间点为1994年,并且增温率主要是近20年以来的增温贡献;年平均降水量不存在显著突变时间点.经小波分析认为,研究区年平均气温、年平均降水量的震荡周期均存在多时间尺度结构,可认为由"大-中-小"三重嵌套而成;准30年是该区年平均气温最主要的震荡周期,次主要周期为准15年,年平均降水量则是以准15年为主周期,准3年和准7年共同构成其第二主周期;该区在未来15~20年间处于一个相对较冷的时期,在未来5~10年进入到较大尺度冷期背景下的暖期并且在未来10年将是一个降水量偏低的时期.R/S分析再次表明近60年来年平均气温呈现显著升高趋势以及未来一段时间将进入到降水量偏低的时期.     

近48年长江源区降水时空变化特征分析

基于1966～2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明：(1) 长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;(2) 近48年来长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;(3) 长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;(4) 长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;(5) 长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

拉萨市近36年气候变化特征分析

目的利用1978-2013年拉萨市所属4个气象站点(当雄、尼木、拉萨、墨竹工卡)的气温和降水资料,研究拉萨市4个气象站点近36年的气候变化特征,为当地4个县区人们的日常生活和社会经济发展提供科学指导。方法采用趋势系数法研究其气候变化趋势,用曼-肯德尔(Mann-Kendall)法,对气象数据进行时间序列的趋势分析及突变检验,并对各站点的气候特征进行比较分析。结果与结论(1)4个站点年平均气温呈波动上升趋势,增温最快的是拉萨站,速率为0.66℃/10a,速率最慢的尼木站为0.34℃/10a;(2)各站点的降水表现为缓慢地波动上升趋势,均表现为夏季降水量远远多于其它季节,冬季降水量呈减少趋势;(3)除拉萨和墨竹工卡站气温未发生突变,其它2个站点气温突变显著,4个站点的降水突变显著。     

温泉县近50年气候变化特征分析

基于新疆温泉县气象站1963-2012年的月平均气温和降水量数据,采用线性回归、累积距平、Mann-Kendall突变检验及Morlet小波分析等方法,对温泉县近50年气候变化特征进行分析。结果表明:温泉县近50年内,年平均气温和年降水量上升趋势显著,速率分别为0.19℃/10a和20.3mm/10a;年平均气温在1996年发生了由低到高的突变,2005年后升高显著,降水量在1985年发生了由少到多的突变,1997年后增多显著;年平均气温在1980年以前具有16年左右的长周期变化,其后以8年左右的周期变化为主,年降水量在1980年以前和1995年以后,以14年左右的长周期变化为主,期间以6年的短周期变化为主。     

近57年来El Nino/La Nina事件对鄂尔多斯高原东缘气候的影响

根据1955年~2011年期间发生的El Nino/La Nina事件和鄂尔多斯高原东缘3个站点(兴县,绥德和榆林)的气象资料,利用统计分析的方法研究了1955年以来该区的降水量、温度、旱涝灾害与El Nino/La Nina事件之间的关系,揭示了El Nino/La Nina事件对鄂尔多斯高原东缘气候的影响.结果表明,鄂尔多斯高原东缘近57年降水量呈减少趋势而气温呈升高的趋势;厄尔尼诺年降水量比正常年平均降水量少87.6 mm,年平均气温比正常年高0.2℃;拉尼娜年降水量比正常年均降水量少22.3 mm,年平均气温比正常年低0.1℃,且其年降水量递减率和增温率略高于全国.厄尔尼诺事件对鄂尔多斯高原东缘降水量减少的影响和气温上升的影响要大于拉尼娜事件对鄂尔多斯高原东缘的影响.由小波分析可知,鄂尔多斯高原东缘降水变化在30 a尺度内存在2 a、8 a、20 a、27 a的变化周期,而气温变化在30 a尺度内存在3 a、5 a、7 a、29 a的变化周期.El Nino/La Nina事件对该区的旱涝灾害影响显著,旱灾年份出现厄尔尼诺的概率为63%,出现拉尼娜的概率为25%,厄尔尼诺年易于发生旱灾.     

青海典型地区大气加权平均温度模型

大气加权平均温度是GNSS信号传播过程中利用湿延迟项反演大气可降水量的关键参数。为了在后续计算青海省大气可降水量时拥有精确的转换参数,本文利用青海达日、西宁两地探空站2010—2016年观测资料,运用数值积分和最小二乘方法建立了两个不同气候背景下的大气加权平均温度本地模型,相关系数分别达到0.863和0.882,平均偏差分别为0.043 K和0.032 K。本地化模型不但精度高,而且在高海拔的黄河源区本地化模型优于Bevis模型和姚宜斌模型;西宁地区本地化模型要优于Bevis模型,与姚宜斌模型精度相当。