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。     

不同时间角度下的中国霾日数时空变化格局研究(1961年～2015年)

采用2 474个站点数据,从年际、月际和周际变化角度,利用线性趋势和反距离权重插值等多种方法,计算了1961年～2015年中国霾日数时空变化特征.结果表明：在年际尺度上,1961年～2015年中国年均霾日数在波动中呈“先上升(1961年～1980年)-后平稳(1981年～2000年)-再迅速上升(2001年～2015)”的三段式变化特征.在月际尺度上,1～12月份的年均霾日数呈现出“U”型分布,且所有月份的平均霾日数均呈现增加趋势.在周际尺度上,中国年均霾日数从周一到周日呈现出先减少后增加再减少的特征,但变化幅度不大.1961年～2015年中国周一到周日的平均霾日数均呈一致性增加趋势.在空间分布上,1961年～2015年中国年均霾日数变化趋势呈“东南增加显著-西北增加不显著”的空间分异格局.中国华北、华中、华东和华南地区的年代际年均霾日数随年代推移逐渐从负距平演变为正距平.不同月份的年均霾日数呈现出“东南高-西北低”的空间格局.1月和12月份年均霾日数达到2.7 d/a以上的地区分布较广,其它月份分布范围则相对较小.1961年～2015年周一到周日的年均霾日数超过4.5 d/a的地区主要分布在京津冀、长三角、珠三角、山西和陕西地区.通过对比可以发现不同星期的年均霾日数在空间分布上变化不大.     

全球变暖背景下中国近地表无风日数的时空演变特征（1961—2018年）

基于1961—2018年中国545个气象观测站点的日值风速数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、年代距平、变化趋势和波动特征4个方面,分析近58 a来中国近地表无风日数的时空演变特征.结果表明:(1)在气候态特征上,1961—2018年中国近地表无风日数具有东南低、西北高的空间分异特征,且具有次区域分异特征,随时间变化不大.(2)在年代距平上,中国近地表无风日数正距平值在1961—2000年不断增加,负距平值在2001—2010年不断增加,且正距平值和负距平值分别在1991—2000和2011—2018年达到最大.(3)在变化趋势上,从时序变化来看,1961—2018年中国近地表无风日数先增加后减少;从空间分布来看,中国近地表无风日数1961—1990年以增加趋势为主,1991—2018年在多数地区以减少趋势为主,且这2个时段的中国近地表无风日数变化趋势变小.(4)在波动特征上,从时序变化来看,中国近地表无风日数的变异系数在2002—2018年快速增加,无风日数及其变异系数分别在2000和2015年发生了突变;从空间分布来看,1961—1990年中国近地表无风日数波动特征整体偏小,1991—2018年中国近地表无风日数波动特征具有南低、北高的空间分异特征,且这2个时段的中国近地表无风日数波动差异特征变大.     

中国不同强度暴雨年代际时空演变特征(1951—2010)

全球变暖背景下特大暴雨越来越频繁,强度更大的暴雨因其致灾性更强,会导致更加严峻的暴雨洪涝风险.以往的研究都是将大暴雨和特大暴雨统归到暴雨之中,无法全面准确把握大暴雨和特大暴雨的时空动态变化特征.因此,本文采用中国659个气象站点的日值降水数据,以雨量、雨日和雨强为暴雨特征,分别计算了1951—2010不同年代三种不同强度暴雨(暴雨、大暴雨和特大暴雨)的统计特征,重点诊断分析了暴雨、大暴雨和特大暴雨的时空变化规律.结果表明在占总暴雨比例上,暴雨最大,大暴雨次之,特大暴雨最小;在时间上,中国年代际暴雨和大暴雨的雨量、雨日和雨强均呈现出动态增加的趋势,在空间上,仅雨量和雨日有扩张趋势,而雨强变化不甚显著.而年代际特大暴雨,在时间上雨量和雨日呈现出"先增—后减—再增"的变化特征,雨强则"先减—后增—再减";在空间上特大暴雨的雨量、雨日和雨强并未有十分显著的变化.中国暴雨在朝着极端化方向发展,极有可能是人文因素强迫并叠加自然因素作用的结果.     

楚雄州汛期极端降水时空分布特征

利用1961-2010年中国地面降水日值格点数据集,采用百分位阈值、小波分析和MK检验等方法,对楚雄州汛期极端降水的时空分布特征进行了分析.结果表明:1极端降水阈值、极端降水总量及极端降水强度的空间分布具有一致性,呈现由东北-西南连线分别向西北及东南部递减,东北-西南一线呈现由东北及西南两端向中部递减的趋势;极端降水日数呈现出由南部及东北部向北部及西北部递减的趋势.2极端降水总量及极端降水日数具有较为显著且一致的年际波动特征,而极端降水强度年际波动特征不明显.3极端降水总量及极端降水强度均呈不明显上升趋势,而极端降水日数无明显变化.4极端降水总量、极端降水日数及极端降水强度均存在25年左右的主震荡周期,且极端降水总量与极端降水日数周期变化较为一致.     

厄尔尼诺事件及其对我国夏季降水量时空分布的影响

为了探讨厄尔尼诺与我国夏季降水的关系,分析Nino指数的变化趋势和突变情况,解析1961—2016年历次厄尔尼诺事件的类型和强度特征,对我国月降水距平进行EOF分解,研究我国降水变率的空间分布和年际变化规律。重点研究2014—2016年厄尔尼诺事件的特征及其对2016年我国夏季月降水量时空分布的影响。研究表明:Nino指数和我国降水变率在厄尔尼诺事件发生期间波动较大,厄尔尼诺事件将影响我国次年夏季降水量的时空分布。其中,东部型厄尔尼诺事件峰期过后我国夏季降水呈现长江流域增加、淮河以北大部分地区及东南沿海地区减少的特征;中部型厄尔尼诺事件峰期过后,夏季降水呈现黄河流域及华南地区增加、长江流域减少的特征;混合型厄尔尼诺事件丰期过后降水增加的地区主要为黄河流域。     

近50年黄淮海平原极端降水时空变化及其对农业的影响

气候变化下由极端降水引起的农业灾害频发,严重威胁我国的农业生产和粮食安全.以黄淮海平原63个气象站点逐日降水数据为基础,分析了1963-2012年降水事件频次和强度的时空变化、年际变化趋势的时空变化,并采用Pearson相关系数揭示极端降水对农业的影响.结果表明:(1)从空间分布来看,大雨总量、暴雨总量和大雨日数均呈现自东南向西北递减的特点,大雨强度的空间分布相对较均匀;山东省的暴雨雨量分布特征与总体不一致,自西南向东北递减.(2)从时间变化来看,大雨日数、暴雨日数和暴雨强度减少趋势均不显著,大雨强度上升趋势不显著.各指标年际变化趋势空间分布差异较大,呈增加趋势的站点少于呈减少趋势的站点.(3)从对农业的影响来看,河南省农业水灾面积与极端降水指标存在显著的正相关,降水日数的影响程度大于降水强度;冬小麦单位面积产量与全年和生育期内大雨日数和大雨总量均存在显著负相关;冬小麦单位面积产量与5-6月降水总量和降水强度呈显著正相关,与极端降水指标和连阴雨指标均呈显著负相关,不同降水指标对冬小麦产量的负效应表现为大雨>连阴雨>暴雨.     

湖南省极端气候时空特征分析及风险评估

为探究湖南省极端气候的时空变化特征及风险发生概率,基于湖南省32个气象站点1961—2017年逐日气象观测资料,选取12个极端降水指数和16个极端气温指数,利用线性倾向法、M-K趋势检验法、克里金插值等方法,对湖南省极端气候的时空变化特征进行探究,并采用信息扩散模型对湖南省极端气候风险进行评估,研究表明：近57年来湖南省极端降水指数总体变化趋势较为平缓,大多数极端降水指数在空间上呈东高西低、南高北低的分布。极端气温指数总体变化趋势呈显著变暖趋势,表征高温的指数在空间上呈东南向西北递减的趋势。对湖南省极端降水的风险评估显示,湘西北发生极端降水的风险更大,而湘东南的降水总量更多。对湖南省极端气温的风险评估显示,湘西北为持续高温的高风险地区,常德市发生极端高温的风险概率较大,为2～3 a一遇。     

1951—2012年中国降水集中度和 集中期的时空格局

以1978年为分界点,对1978年前后的以周为单位的降水集中度和集中期的时空格局和变化趋势进行研究.结果表明:1)中国的降水集中度首先具有明显南北分异规律,其次在中国北部具有明显东西差异;最后,中国整体降水集中度波动呈现减小趋势,且1978年之前波动较大,1978年之后趋于平稳.2)中国的降水集中期主要集中在一年中的第26—30周左右,并在1978年前后有1~3周不同幅度的滞后和提前,且南方以推迟为主,北方以提前为主;中国整体降水集中期波动呈现微弱减少趋势,且1978年前显著减少,但1978年后显著增加.     

全球、大洲、区域尺度暴雨时空格局变化(1981-2010年)

通过计算1981-2010年全球、大洲和区域的年际和年代际的暴雨雨量和暴雨雨日,系统分析了不同尺度暴雨的变化情况.结果表明:1)在全球尺度上,1981-2010年全球年际和年代际暴雨雨量和暴雨雨日在波动中都呈现增加趋势,尤其是1991-2000年代中期以来显著增加.在空间上,全球暴雨雨量和暴雨雨日增强的区域主要分布在非洲西部、马达加斯加岛、欧洲西南、东亚、南亚、东南亚、澳大利亚东部、美国东部、南美洲中部以及一些狭长陡峭的山脉地带.年代际暴雨雨量和暴雨雨日主要在南美洲、美国东部、东亚和南亚地区随着年代变化而呈现数值上的增长和区域上的扩张.随着年代变化,非洲西部地区呈现数值上的减少和区域上的缩减;2)在大洲尺度上,仅非洲和南极洲年际和年代际暴雨雨量和雨日呈现减少趋势;3)在区域尺度上,暴雨增加的区域多于减少的区域,且增加最大的区域位于亚马逊河流域,减少最大的区域位于非洲东部地区.     

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.     

1957—2011年陕西省降水特征分析及趋势判断

采用距平分析法、极差分析法和小波分析法,结合GIS空间分析技术,详细分析了1957—2011年陕西省降水空间格局特征、年际变化特征、降水持续性特征和周期性特征,并根据持续性特征和主周期对陕西省未来降水趋势做出判断。研究结果表明:1陕西省年降水量空间分布随着纬度增高而减少,总体趋势表现为从东南向西北逐渐递减,南北差异悬殊。400 mm和800 mm等降水量线均有总体南移的趋向,这与近几十年来陕西省降水量持续减少有密切关系。2降水量年际变化震荡剧烈、稳定性差,年降水量线性倾向率为-9.7 mm/10a,年降水量和各个季节降水量变化均呈波动态势,春季和秋季波动剧烈,下降趋势明显。3季节和年降水量Hurst值都大于0.5,表明降水量未来变化将与过去的变化趋势一致,但不同地区和时间尺度的持续性有所不同。4降水量在不同时间尺度上存在明显的震荡周期,34或24年为其主周期。5陕西省未来2~3年仍处于多水期,但2015年以后将会进入少水期,这种状况最长会持续11年之久。因此,未来陕西省暖干化趋势将凸显。     

中国不同时段气候变暖速率的时空分异研究(1961—2014)

基于多种统计方法,采用534个站点数据诊断中国1961-2014年年均气温变化.结果表明:在时间序列上,中国年均气温整体呈现出增加趋势,但是各时段变化趋势却又各不相同,分别表现出“减-增-增-增-减”的动态变化特征,并且在不同时间尺度上表现出2~6、20、40和60a左右的波动特征,在1998年左右中国年均气温发生突变,气温变暖出现停滞.在空间分布上,中国年均气温1961-2014年近100%的站点均呈增加趋势,且此时段各年代相对整个研究段呈增加趋势的站点比例依次是2.6%、32.9%、78.8%、86.0%和11.2%.尤其是1960时段和2000年以后是大面积气温趋势下降显著的时段,而1971-2000年是中国大面积显著增加的时段.不论是气温趋势增加或减少,青藏高原和东北地区均在空间分异格局中率先表现出十分显著的变化特征.尤其是2000年以来中国年均气温变化出现了明显的停滞现象,与此时段的二氧化碳急剧上升形成了十分鲜明的对比.对于气候变暖停滞的原因,仍存在诸多不确定的认识,亟待进行深入系统的研究.      

重庆主城区百年雨日及强度变化特征

利用重庆主城区近百余年降水资料,研究了不同级别雨目及其强度、贡献率的气候特征和长期变化趋势,并探讨了它们与各年代降水异常的关系.结果表明:重庆主城区降水日数近百余年为显著的线性增加趋势,而1961年以来却为显著的线性减少趋势.百年来降水日数的阶段变化十分明显,分为增→降→增→降4个阶段,其中20世纪60年代降水日数最多...     

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。     

黑河上游天然草地蝗蝻空间格局异质性

采用地统计学方法,研究了黑河上游祁连山地天然草地1～5龄蝗蝻混合种群在大尺度多海拔区域中的空间格局异质性.结果表明:不同龄期蝗蝻的空间格局都呈现聚集型分布,但随着龄期的增长,聚集程度由低龄聚居型转为高龄散居型,空间依赖范围也逐渐变大;空间自相关性因龄期的不同而表现为以4龄为峰值的倒U型变化趋势;空间分布趋势主要集中在东北—西南向和西北—东南向上,并且随着龄期的不断增长,西北—东南向的变化趋势性不断增强,而东北—西南向的变化趋势性逐渐减弱;海拔梯度上垂直分异现象明显,整体上形成了互补性和均衡性条带式斑块结构.这种动态的聚集扩散过程以及空间异质性规律,反映了草地蝗蝻在海拔梯度上出土顺序以及对气候的多元适应性.     

区域性气候特征模型的建立——以福州滨海新城为例

统计长乐区滨海新城相关区域站2010—2019年气象要素数据,以1961—2019年长乐国家站资料进行拟合,并采用等均值法检验,结果表明,在气温、雨量、风要素上,文武砂站与长乐国家站、周围测站变化趋势基本一致;文武砂站点近十年气象要素数据具有较好的代表性。滨海新城的海洋性气候特征更明显,最高气温月平均偏低;春雨季雨量占比高,夏季台风降水量级偏弱;大风日数显著偏多,秋冬季沿海与内陆差异明显。滨海新城气候特征为7月最热,1月最冷,2012年起,年平均气温呈缓慢上升趋势,2017年达到峰值;雨量上,春夏多、秋冬少,年际变化较大;大风日数为秋冬季多春夏少,年和四季的主导风向为NW～NE。     

基于Z指数的辽宁省洪涝灾害时空分析

根据辽宁省21个气象站点1958—2008年逐日降水观测数据,通过Z指数计算、区域旱涝等级评定对辽宁省近51年洪涝灾害的时空分布特征进行分析。研究结果表明:从时间变化方面来看,降水变化呈波动式下降趋势,减小趋势为1.963mm/a,且呈周期性变化,主周期约为9年,次周期约为24年和3年;从空间变化方面来看,年平均降水量变化是由辽东南沿海向西北内陆递减;而洪涝灾害频发区与降水集中区的空间分布并不相同,主要集中在辽北、辽中、辽西北部分地区的大、中河流的中下游平原,因受辽东西部高、中部低的地势影响,致使大量降水汇聚于此,因而造成不同程度的洪涝灾害。     

基于格点数据的黄土高原降水时空变化特征

利用黄土高原1961—2017年降水月值格点数据集,采用Mann-Kendall和Sen斜率法,分析了黄土高原年和季节降水变化趋势在时间和空间上的变化特征.结果表明:黄土高原年降水量呈现减少的趋势,春、冬季降水量呈增加的趋势,夏、秋季降水量呈减少的趋势,仅冬季降水量变化趋势达到了α=0.05的显著性水平;黄土高原年和季...     

近30年中国农业气候资源分布及其变化趋势分析

研究结合20世纪全球气候变暖特征,主要选取20世纪80年代以来全球变暖加剧的30年作为研究时段,利用其中536个地面气象站点逐日气象资料,分析中国近30年农业气候资源变化的总体特征,为合理利用农业气候资源、应对气候变化、制定相应耕作措施和种植制度提供宏观建议。结果表明:气候变化背景下,我国热量资源随时间呈现出显著上升趋势,空间上由东南向东北、西北逐渐减少;其中,无霜期由东南向西北逐渐缩短;东北、中南大部、西北局部地区水分资源随时间呈减少趋势,其中,降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少,参考作物蒸散呈现出南部及西北内陆偏多的趋势,水分从东南向西北总体呈现出由盈余到亏缺的分布规律;光能资源呈现出由西南中部向四周逐渐增加的趋势,且向西北内陆地区增加尤为明显。