河南省区域性暴雨过程时空变化分析及定量化评估模型的建立

使用河南省111个国家级气象站1956—2016年逐日降水资料,分析了河南省区域性暴雨过程的时空分布特征,结果发现1956年以来全省区域性暴雨过程发生次数存在缓慢上升趋势,且主要出现在7—8月,出现频次空间上呈自西北向东南递增的态势.选取持续天数、过程范围、过程最大日降水量、过程单日最大范围、过程区域平均降水量5个暴雨过程指标,运用标准化方法、百分位法和相关系数法,建立河南区域性暴雨过程综合强度评估模型,并将区域性暴雨过程强度划分为特重、严重、重、中、轻、一般6个等级.查阅《中国气象灾害大典》(河南卷)、河南省月气候评价等历史资料发现,模型评估的区域性暴雨在时间和强度上与史料记载的一致,表明模型评估结果较为科学、合理.初步探索应用区域自动气象站降水资料进行区域性暴雨过程综合强度评估,结果表明,引入区域气象站降水资料虽然对个别评估指标影响较大,但对区域暴雨过程强度评估等级影响较小.     

钦州市近56a降水变化特征分析

利用钦州气象站1954～2009年的降水观测资料,采用滑动平均、趋势分析、累积距平法等方法,分析钦州市近56 a来降水量的年际和年代际变化特征及趋势.结果表明:①降水量年代际变化特点为1950年代中期到1970年代为少雨期,其中1954～1960年代是降水量最少的时期,1980年代至2001～2009年代为多雨期.各季降水量除秋季外均呈增加趋势,以夏季增加最明显;近56 a以来,钦州市降水量呈上升趋势,但趋势变化不明显.②近56 a以来,钦州市暴雨日数有缓慢增加趋势,但不明显.暴雨主要集中在汛期,汛期暴雨日数占全年总次数的91%,其中又以7月份最多,占全年总次数的24%.     

海南省台风和暴雨灾害年景评估及其变化分析

利用海南省1982—2017年的气象观测资料、台风和暴雨灾情资料以及社会经济数据,构建了可较好去除物价上涨因素的灾害影响综合评估指数,并按照百分位法确定了灾害的气候年景等级阈值,给出了历年灾害年景的评估结果,分析了灾害年景的变化及其影响因素,结果表明:(1)所研制的灾害年景评估方法可以客观地反映海南省台风和暴雨灾害的年景分布;(2)近36年海南省台风和暴雨灾害年景等级年际间的波动剧烈,且在20世纪80年代后期至20世纪末存在3～6年的显著周期,21世纪初期存在短暂的4～5年和2～3年的显著周期.在年代际变化方面,1982—1996年期间,灾害年景等级基本处于相对偏高的阶段,1997—2017年灾害等级进入相对偏低的阶段,但未发生突变;(3)近36年来,尽管登陆海南岛的热带气旋的年最强登陆强度有增强趋势,热带气旋所造成的重度区域性暴雨过程的年频次亦有增加趋势,但由于热带气旋年登陆频数的减少以及防灾减灾能力的增强,台风和暴雨灾害所造成的人员死亡、房屋倒塌以及直接经济损失均有减少趋势,因而导致了台风和暴雨灾害年景有转好趋势;(4)海南省台风和暴雨灾害年景的年际变化与登陆海南岛的热带气旋年频数、年最强登陆强度以及热带气旋造成的重度以上区域性暴雨过程的年频次密切相关.     

福建烤烟种植区暴雨变化特征分析

利用1971~2014年福建省烤烟种植区28个站的降水资料,对烟区暴雨日数和暴雨强度的变化特征进行分析。结果表明,福建烟区烤烟主要生长期内暴雨日数月变化呈现随烤烟生育进程而增加的趋势,其中南平烟区暴雨天气主要发生在烤烟成熟期,而龙岩和三明烟区暴雨日数则在移栽期和成熟期略多,暴雨日数年际变化总体呈现随年份递增而增加的趋势,其中南平市增加趋势不明显,而龙岩和三明市暴雨日数增加趋势较显著;烤烟主要生长期内暴雨强度的月变化小,且各地区差异也小,暴雨强度平均值在67.5~79.8mm/d,暴雨强度年际变化总体呈现随年份递增而增加的趋势,其中南平烟区暴雨强度略有增加,但增加趋势不明显,而龙岩和三明烟区年均暴雨强度增加趋势较显著。     

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.     

北京地区降水年际变化及其城市效应的研究

用北京地区20个站近41年(1960—2000年)年降水资料讨论了北京地区年降水量大尺度年际变化特征及局地年降水距平的城市效应,主要结论有:(1)北京地区年降水量具有大尺度变化特征,其倾向率为-1．197／10a,相当于近41年北京地区年降水量减少了27．82 mm;(2)局地年降水距平百分比在城区附近为正距平中心,形成城市雨岛,其强度以0．6621%/10a增加,城市雨岛的年际变化与北京地区年降水量的年际变化趋势相反;(3)城市雨岛的变化还与天气过程强弱有关．当天气过程强(涝年)时,北京市区雨岛增强,当天气过程弱(旱年)时,北京市区雨岛消失．     

基于新疆地区降水量与气温的空间异质性的空间展开模型分析

基于新疆地区52个气象观测站点的逐日气温和降水量数据,利用空间展开模型研究了1970,1980,1990和2000年新疆地区平均气温与年降水量回归关系的空间异质性,并将结果予以可视化.采用空间展开模型用各观测站点的地理位置函数来代替各观测点的位置特性加入到模型当中,很好地解决了由于各站点地理特性而导致的空间异质性.研究表明,新疆地区气温对降水量的影响强度随着地理空间位置的变化而变化,二者的回归关系呈现出显著的空间非平稳性.北疆地区的影响系数显著为正,天山山区的大多数气象观测站点为正,而南疆地区的回归系数所反映的影响强度特征较为散乱,这种不一致性取决于南疆地区的特殊地理格局.研究结论充分说明新疆地区气温对降水量的影响强度存在明显的地域差异.     

气候变化背景下济南短历时暴雨强度及雨型特征

城市暴雨强度和暴雨雨型的确定是科学合理规划和设计城市排水系统的基础。根据济南国家基本气象站1961—2017年分钟降水数据,采用概率分布模型、芝加哥法及同频率法,研究济南1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、1991—2017年等4个不同年代下短历时暴雨强度和雨型变化特征。结果表明：济南短历时强降水自20世纪80年代开始增强,特别是20世纪90年代以来增大的趋势较明显;短历时和长历时强降水都主要集中在降水过程的前半程且有推后的趋势时段。建议每隔10年或当暴雨强度变化率超过5%时,对当地暴雨强度公式进行修订。     

长寿区50年来气候变化特征分析

利用长寿凤城观测站1959～2008年的气温、降水量资料,采用滑动平均、趋势分析等方法探讨了长寿气温和降水量的年际和年代际变化特征。     

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.     

基于复合极值模型的暴雨重现期研究--以川东北地区为例

利用川东北地区29个气象观测站1960—2010年的逐年暴雨日数和暴雨日降水量资料,根据复合极值理论,建立了泊松-广义帕累托复合极值模型,利用该模型对暴雨的重现周期进行了分析.研究结果表明:1)该地区暴雨发生日数序列服从泊松分布,暴雨日降水量序列服从广义帕累托分布;2)复合极值模型不仅综合考虑了暴雨的多要素特征,而且拟合效果良好;3)在当前气候条件下,该地区50年一遇和100年一遇的暴雨日降水量空间分布特征基本一致,总体上呈现山地降水多,平地降水少的特点.     

近百年高低层大气环流的演变特征及其与中国降水变化的关系

 分析了101 a北半球低层和高层大气环流(包含四大涛动及W,C,E 3种环流型、副高强度)的演变特征,并讨论了大气环流因子的年际和年代际变化与中国降水的关系.结果表明,无论是高层还是低层大气环流特征随时间尺度的不同而不同,最显著的变化是7 a以下的年际变化.低层因子的年际变化比对流层因子明显;对流层因子的气候基本态的变化比低层因子明显.SO是低层因子中发生年际变化的强信号,NPO是低层因子中时间尺度28 a以上变化的强信号.副高是对流层中发生年际变化的强信号,E型环流是对流层中时间尺度28 a以上变化的强信号;中国近百年的降水量变化有显著的小于3.5 a,3.5~7 a,7~14 a的周期变化;中国降水和高、低层大气环流因子之间存在明显的同时相关和滞后相关关系.同时相关中,影响中国降水的主要因子为:W,NPO,SO;滞后相关中,影响中国降水的主要因子为:W,NAO,AO,E.     

开封近50年暴雨、大暴雨时空分布特征分析

利用1961—2009年近50年来开封地区逐日降水资料,对开封暴雨、大暴雨进行时空分布特征分析,结果表明:其年代际变化均呈波浪型,波峰为20世纪70年代,波谷为80年代,90年代回升,21世纪初大暴雨呈减少趋势.开封地区的暴雨具有明显的季节性特征,夏季暴雨最多,尤其是7月中下旬最为集中;多局部暴雨,少区域性暴雨,连续暴雨也较少;暴雨南部多北部少,而大暴雨东部、东南部多,西部少;年暴雨站次数与年降水量呈很好的正相关;夜暴雨多于昼暴雨,并分析了暴雨的成因和产生特大暴雨的天气形势.     

1968—2018年湘北地区暴雨过程气候特征及变化趋势

利用湘北地区18个气象观测站1968—2018年逐日降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验、保证率和重标极差(rescaled range,R/S)分析等方法,分析并预测该地区暴雨过程气候特征及变化趋势.结果表明:①80％保证率下,湘北地区4月14日之前出现首场暴雨过程,11月8日之前出现末场暴雨过程,末场暴雨比首场暴雨落区更加均匀,且近51年末场暴雨日期显著推后,湘北地区暴雨过程发生期显著延长;②湘北地区暴雨过程在各个月份都有出现的可能,其中6—7月为多发月份,但暴雨过程尤其是较强暴雨过程不仅容易出现在夏季,出现在11月的概率同样很高;③湘北地区暴雨过程的覆盖范围、综合强度显著增加,较强暴雨的过程次数、持续时间、综合强度显著增加,并且在7月向极端化方向发展最显著;④首场暴雨日期未来变化较小,而末场暴雨日期将继续推后,暴雨发生期将继续延长,未来湘北地区暴雨过程的发生次数和持续时间将会继续增加,较强暴雨过程次数、持续时间和综合强度将继续增加.     

全球陆地暴雨时空格局变化的自然和人文影响因素研究(1981-2010年)

采用多种统计方法厘清了自然和人文因素对1981-2010年全球陆地暴雨变化的贡献大小.在时间上,首先从33个自然因子和11个人文因子中通过逐步回归筛选出对全球陆地年际暴雨雨量和雨日有影响的ENSO、AO2个自然因子和AOD、CO22个人文因子.其次采用平稳性检验、协整性检验和Granger因果检验,结果表明筛选的4个因子能够有效解释1981-2010年全球陆地年际暴雨雨量和雨日的动态变化.最后基于多元线性回归的方差解释率发现自然和人文因子对全球陆地年际暴雨雨量和雨日的总方差解释率达52.2%和51.3%;自然因子对全球陆地年际暴雨雨量和雨日的方差解释率为32.2%和31.4%,占总方差解释率的61.7%和61.2%;人文因子则仅占总方差解释率的38.3%和38.8%.水汽因素的诊断表明,全球水汽因子不是影响全球陆地暴雨动态变化的主导因素.在空间相关上,自然因子与全球陆地暴雨的空间相关性高于人文因子.      

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.     

近50年来黄河人海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料,利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究．谱分析结果显示,黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征,径流量和输沙量在2．11,2．53,4．75和12．67a的时间尺度上具有显著的相关关系,年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1．76a左右,通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显,而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化,而根本原因是西太平洋副热带高压的年际(准两年)和年代际振荡,且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势,黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合。     

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.     

环县、华池县“20120721”暴雨灾害调查分析

调查收集环县、华池县境内2012年7月20-21日雨量站、气象站、水文站各时段降水量和日降水量资料,分析此次暴雨(简称"20120721"暴雨)成因、时空分布,确定暴雨重现期,提出防止暴雨洪水灾害的措施。     

基于小波变换的福州市降水量变化研究

利用福州市1951-1990四十年月降水量资料, 对其年降雨量距平进行小波变换, 采用Morlet变换小波函数, 分析了四十年降水量时间序列的多时间尺度特征和突变特征. 研究结果表明, 福州市降水量主要表现为年际尺度的周期变化, 25a的主周期的特征比较明显, 存在许多振荡中心, 为深入研究降水量的多时间尺度特征变化提供了很好的分析手段.