三江平原建三江垦区降水时空特征分析

降水作为描述气候变化的关键指标之一,其分布规律对研究气候变化规律、减少洪涝灾害的损失、提高降水预测能力均有着重大意义.为揭示三江平原建三江垦区降水量的变化规律,基于垦区30年(1981~2010)的月降水量,采用线性趋势分析法对年降水量和季节降水量的变化趋势进行分析,并采用MannKendall(M-K)突变检验法对年降水量时间序列和季节降水量时间序列的突变特征进行分析,最后运用克里格插值对年降水量和季节降水量的空间变异特征进行剖析.研究结果表明:(1)线性趋势分析显示,对于研究区域的年降水量,总体上呈减少的趋势,且年际变化较显著;对于各季节降水量,夏季和秋季降水量呈显著的下降趋势,而冬季降水量上升趋势显著,春季基本无趋势变化;(2)M-K突变分析显示,年降水量总体无明显突变点,但1981~1999年间年降水量有微弱的上升趋势,1999年以后年降水量下降趋势明显;而该区域年际间各季降水突变点较多,说明季节降水量年际变化显著;(3)空间分析结果显示,建三江垦区年降水量空间变化规律由西南至东北呈逐渐增加的趋势,其中秋季和冬季降水量的空间变化规律与年降水量变化具有很好的一致性,尤其是秋季降水量具有明显的空间差异特征,但春季和夏季降水量空间差异变化相对较小.     

内蒙古中部荒漠草原I_(NDV)时空变化及其对气候的响应特征

利用内蒙古中部荒漠草原区2011—2015年的I_(NDV)和降水等资料,分析了研究区I_(NDV)时空变化特征及I_(NDV)对降水和气温的响应特征.结果表明,研究区I_(NDV)在2012年达到5年中的最高水平,2013—2015年则呈下降趋势.从空间范围来看,研究区由西向东、由北向南表现出I_(NDV)逐渐增高的趋势.相对于气温因子,降水量对研究区I_(NDV)变化起到关键作用,降水量南多北少是研究区I_(NDV)南北差异的主要原因.南部地区利用地下水进行农田灌溉,加剧了I_(NDV)的空间差异.植被返青时期(5月初)的降水对全年I_(NDV)的提升至关重要,而7—9月降水量变化对I_(NDV)的影响明显减弱.除个别雨量充沛的年份以外,研究区北部在每年7—8月反而出现了年内I_(NDV)的较低值,这主要是由于冬季冰雪融水有助于植被返青,但春末及夏季少雨、高温的条件不利于植被发育甚至存活.研究区北部受人类影响较小的荒漠草原区I_(NDV)对降水量波动的敏感性强于研究区南部.     

基于地理信息技术支持下的干旱趋势分析研究——以云南普洱市为例

在地理信息技术支持下,结合云南省普洱市10个区县气象观测站1981—2010年逐月降水观测数据,运用Mann-Kendall趋势检验、线性倾向估计、降水距平百分率等方法,对云南省普洱市气象干旱特征进行了分析.研究结果表明:普洱市总体降水量呈下降趋势,除春季降水量呈较小的上升外,夏、秋、冬3个季节均呈下降趋势,减少速度总体为10.286 mm/a.四季中西南地区降水总体呈增加趋势,中部地区总体呈减少趋势,具有一定的区域特征.2009年干旱程度最为严重的景东县和镇沅县都处于气象干旱指标中的中度干旱,同时在降水量趋势值上表现为负值呈现出加重的趋势.     

陕西榆林地区植被退化与沙漠化趋势分析

以陕西榆林地区MODIS I_(NDV)(2000—2015年)和气温降水(2000—2014年)数据为基础,结合混合像元分解模型、线性趋势法、相关系数等方法,分析了植被覆盖度变化、植被退化、沙漠化过程和气候的驱动作用.结果表明,榆林地区植被覆盖度呈显著的线性增加趋势,年递增率为2.29%,增加速率呈现出自南而北、自东向西的递减过程.植被退化以变化不明显和改善为主,占区域总面积的99%以上,重度、中度和轻度退化范围主要局限在行政中心城区及其附近区域.沙漠化过程分为两个阶段,2000—2013年重度沙漠化面积大幅减少,中度、轻度和潜在沙漠化面积缓慢减少,而非沙漠化面积大幅增加;2013年之后,非沙漠化面积减少,而重度、中度、轻度和潜在沙漠化面积增加.空间分布上,榆林西部、西南部县区是轻度以上沙漠化主要分布区域,2000—2013年该区域出现逆沙漠化过程,但2013之后又出现沙漠化趋势,应加强监测,应对其未来可能变化.榆林地区F_(VC)与气温呈负相关关系,与降水呈正相关关系,即在全球气候变暖过程中,随着气温的升高,该区域植被可能朝着恶化的方向发展,而降水的不确定性增大,又使得该区域植被在未来具有很大的波动性和不确定性.总体上,榆林地区2000—2013年植被覆盖度增加,植被退化减少,出现逆沙漠化过程,但2013年之后出现相反情况,需加强监测.     

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...     

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.      

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

陕北黄土高原植被动态变化及其对气候因子的响应

为了研究退耕还林还草工程实施后期,陕北黄土高原地区地表植被变化特征及气候因子对植被变化的影响,采用MODIS NDVI数据,通过像元二分法计算植被覆盖度,结合相关气象站点监测数据,利用线性回归分析、相关系数及显著性检验法,分析了陕北黄土高原植被覆盖度时空变化趋势及其对气温、降水因子的响应。结果表明:研究区植被覆盖度空间分布差异显著,由北向南植被覆盖度由低向高过渡明显,2009—2016年植被覆盖等级的空间转移变化主要发生在北部和中部地区,表现出由中低植被覆盖向中等植被覆盖转移、中等植被覆盖向中高植被覆盖转移的态势。2009—2016年研究区植被覆盖度年际变化速率较小,整体呈平缓增加趋势,中部和南部部分地区有减少趋势但变化趋势不显著。研究区内年植被覆盖度与年降水量、年平均气温的相关系数、偏相关系数均较小,相关性不显著。不同区域的植被覆盖度对气候因子的响应结果不同,在空间上正负相关性共存,研究区北部受年降水量影响较大,而中部受年平均气温影响较大。研究区植被覆盖度对气候因子的响应存在滞后性,生长季的植被生长受同月降水量和前一月平均气温的影响较大,且绝大部分地区均表现为正向相关。     

中国北方中部地区近五十年气温和降水的变化趋势

基于中国北方中部地区150个气象站点的气象数据,对该地区近50年来气温和降水量的倾向率及其空间分布运用线性趋势分析和空间插值等方法进行分析.结果表明:该地区气温在近50年呈现出整体上升趋势,且2月份的升温最为显著;气温变化趋势的分布格局上,东南部升温速率较西北部低;平均最低气温上升趋势明显,对气温升高的贡献率较大;降水量呈下降趋势,下降区域主要集中在35~40°N之间,且主要与7、8月份降水量减少有关.     

汤河流域降水径流变化趋势分析

基于汤河1970—2014年的降水、径流量数据,利用滑动平均、相关分析、累积距平及M-K突变检验法,对近45a间的降水量、径流量的变化趋势以及两者间的关系进行了分析.结果表明:(1)在年际尺度上,1970—2014年降水与径流均呈不显著下降趋势,年降水量减少速率为11.48mm/(10a),年径流量减少速率为45.27亿m~3/(10a);降水径流突变年份均发生于1976年;在年内尺度上,流域夏季降水量占全年63.48%,年均降水不均匀系数为0.43,多年来有不显著升高趋势,年均径流不均匀系数为0.36,多年来有不显著降低趋势.(2)多年来,年降水量、年径流量显著相关;在年内,夏季降水与径流相关性最大,且径流与降水的相关存在延迟性.(3)空间上,流域多年平均降水量在春、秋和冬季由北到南减少,夏季由北到南增多.径流与降水变化紧密相连,同时人类活动对径流调控起到了一定作用.     

降水预报准确度分析及其在提高降水利用率中的作用

为提高降水利用率,以南京地区为例,搜集了中央气象台2011年6月26日至10月28日南京市未来4 d降雨预报值及南京气象站实测降雨数据,分析各等级降雨预报的准确度及其在水稻灌溉决策中的应用。结果表明：无雨和小雨预报时准确度较高,如达到灌溉标准的下限可直接按计算灌水定额实施灌溉;预报为中雨和大雨时,实际发生降雨的概率较高,因此可适当推迟2 d进行灌溉;如果没有降雨或者降雨不能满足作物生长需要,则可进行补充灌溉。     

考虑不同降雨概率和雨型的滑坡渗流场及稳定性变化率特征

对各种工况下的滑坡稳定性演化规律进行研究具有重要意义。本文以贵州省思南县官寨滑坡的稳定性分析为例,首先通过泊松分布法计算出研究区每发生一次连续五天降雨的雨型及其累积降雨量的概率,再结合饱和-非饱和渗流理论和非线性有限元分析法,来探究雨型以及累积雨量对滑坡渗流场和稳定系数变化率的影响。结果表明：连续五天降雨包含的四种雨型中,先升后降型发生概率最大,先降后升型发生概率最小;连续五天累积降雨发生概率随降雨量的增大逐步递减。当累积降雨量一定时,滑坡浸润线变化趋势与各自对应雨型的降雨规律基本保持一致。边坡稳定性系数值在持续性降雨作用下逐步降低,其中累积降雨量一定时,下降型降雨作用下滑坡稳定性系数在前四天下降最多,上升降雨作用下滑坡稳定性系数下降最少。另外,上升型降雨作用下滑坡稳定性变化率逐渐上升,下降型降雨作用下稳定性变化率在逐渐下降,另外两种雨型作用下的稳定性变化率介于两者之间。     

淮河流域极端降水特征及不同重现期降水量估计

基于淮河流域25个气象站的逐日降水量资料,分析了极端日降水量、极端最大过程降水量和最大持续降水日数3个极端降水指标的时空变化特征,利用广义极值理论估算了重现期降水量.结果表明:在空间上,半湿润气候区有更强极端降水过程,而湿润气候区降水极端性偏小;在时间上,降水偏多的年代,极端降水量和极端降水过程更多,降水偏少的年代,极端降水指标数值偏小;重现期时间尺度存在临界点,在临界点以下,各站重现期降水量都会明显增大,超过临界点,淮河流域上游和南部重现期降水量变化很小,而中游、下游和北部重现期降水量增大明显.     

考虑降雨中心的遥测降雨三步修正

分析流域降雨的分布规律,在遥测三步降雨误差抗差修正的基础上,进一步改进降雨中心的权函数,提出考虑降雨中心的抗差修正方法.运用闽江七里街流域1988~1998年45场洪水的暴雨资料,比较考虑降雨中心和不考虑降雨中心2种方法的修正结果和探测效率,结果表明,考虑降雨中心的方法增强了修正结果的稳定性,提高了实时洪水预报的精度.     

降雨径流预测研究若干进展

随着经济的发展,暴雨洪水灾害也愈加频繁,一旦发生洪涝灾害,将会给人们的生命和财产带来巨大的损失,对社会稳定也会造成一定的影响.因此,进行降雨径流预测研究,对减少洪涝灾害带来的损失具有重要的意义.文章主要介绍了用于降雨径流预测的人工神经网络方法、灰色系统预报方法、均生函数预测方法及投影寻踪方法,分析了这些降雨径流预测方法的原理、方法及研究进展,并指出了其中的优点和不足.     

基于BP人工神经网络的分布式降雨量插值估算

将人工神经网络应用到降雨量插值研究中,综合考虑影响降雨量的多种因素.提出并构建了基于隐含层节点数可调节的BP人工神经网络降雨量插值模型.应用该插值模型估算湖北省宜昌地区的一次大到暴雨天气的降雨量分布情况.研究结果表明:采用BP算法分别对3组样本数据进行插值得到的平均相对误差为37.71%,远远低于采用距离反比加权法插值估算的平均相对误差52.71%,精度提高了15%.当隐含层节点数为6,即BP神经网络采用3-6-1的模型结构时,估算的误差精度最佳,其平均相对误差为30.33%.     

The asymmetry of rainfall process

Using hourly station rain gauge data in the warm season (May-October) during 1961-2006, the climatological features of the evolution of the rainfall process are analyzed by compositing rainfall events centered on the maximum hourly rainfall amount of each event. The results reveal that the rainfall process is asymmetric, which means rainfall events usually reach the maximum in a short period and then experience a relatively longer retreat to the end of the event. The effects of rainfall intensity, duration and peak time, as well as topography, are also considered. It is found that the asymmetry is more obvious in rainfall events with strong intensity and over areas with complex terrain, such as the eastern margin of the Tibetan Plateau, the Hengduan Mountains, and the Yungui Plateau. The asymmetry in short-duration rainfall is more obvious than that in long-duration rainfall, but the regional differences are weaker. The rainfall events that reach the maximum during 14:00-02:00 LST exhibit the strongest asymmetry and those during 08:00-14:00 LST show the weakest asymmetry. The rainfall intensity at the peak time stands out, which means that the rainfall intensity increases and decreases quickly both before and after the peak. These results can improve understanding of the rainfall process and provide metrics for the evaluation of climate models. Moreover, the strong asymmetry of the rainfall process should be highly noted when taking measures to defending against geological hazards, such as collapses, landslides and debris flows throughout southwestern China.     

降雨对广西梧州滑坡灾害的影响分析

为了研究降雨对梧州地区滑坡的影响,在收集整理梧州地区2005~2012年的滑坡资料和降雨资料的基础上,分析梧州地区滑坡发生的规模、时空分布,以及滑坡与降雨天数的相关性。采用前期有效降雨量模型研究梧州的临界雨量,并用实例加以验证。研究结果表明:梧州在降雨的作用下,易发生小型的浅层土质滑坡;梧州市的滑坡集中发生在每年6月份,暴雨频次和暴雨强度在6月份达到最大值;梧州市的滑坡地质灾害与暴雨关系非常密切;梧州市滑坡灾害基本发生在暴雨发生的当天或者暴雨发生的第二天;梧州市滑坡灾害的临界有效雨量为连续两日累计有效降雨量为300 mm,临界雨强为150 mm/d。研究成果可为梧州地区滑坡灾害的预警预报提供理论依据。     

降雨空间插值方法的比较与改进

对几种常用的降雨空间插值方法,如泰森多边形法、距离平方倒数法、克里金方法的优缺点进行了分析和比较．考虑到高程对降雨量影响较大,在协克里金方法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协克里金方法．将3种方法(距离平方倒数法、普通克里金方法、引入高程信息的协克里金方法)用于沿渡河流域降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协克里金方法的插值效果明显优于其他2种方法．