ECMWF极端天气指数产品在湖南降水预报中的评估

利用2016—2017年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报系统的逐日极端降水天气预报指数产品资料和实况降水资料,运用ETS评分和偏差分析等方法,对EFI产品在湖南降水预报效果进行了检验评估.结果表明:预报EFI与实况降水量存在显著正相关关系,各等级降水EFI最优阈值的ETS评分随预报时效增加、降水量级增大而减小;EFI对暴雨的预报准确率在夏季最高,最优阈值最低,预报偏差最小,对暴雨的预报准确率在秋季其次,春季和冬季准确率最低.     

福州极端降水特征及风险概率评估

利用福州市1961—2022年逐日降水资料,选取年极端降水量(R95p)和年极端降水日数(D95p)两个指数分析福州市极端降水的变化特征,并构建R95p和D95p之间的联合分布函数,分析在不同R95p和D95p组合下极端降水灾害的风险概率。结果表明,Clayton Copula函数最适合用于描述R95p和D95p之间的关系;福州市2016年极端降水最严重;大部分年份的极端降水事件重现期均未超过5a, 2016年的极端降水事件超50a,且极端降水最严重;当福州的R95p达到1150mm或D95p达到24d时,极端降水事件发生概率仅为10%。     

广西极端降水时空变化规律研究

为了探讨广西极端降水的时空变化规律,基于广西82个气象台站1961—2016共56年的逐日降水数据,选择强降水量(R95p)、频数和平均强度三个指标,利用EOF、Mann-kendall和R/S分析法等方法,对广西极端降水的时空变化规律进行了分析.结果表明:①广西极端降水在2014—2016年之间发生突变,极端降水指数...     

1987~2016年武汉市极端降水事件特征分析

基于1987~2016年武汉市及附近共5个格点的日降水量资料,选取5个极端降水指数Rx1day(单日最大降水量)、Rx5day(5日最大降水量)、R95p(极端降水量)、R20(大雨日数)、SDII(降水强度),采用百分位阈值法、气候倾向率法、滑动平均法和Mann-Kendall突变检验等方法,对武汉极端降水事件的时空变化进行了分析.结果表明:1987~2016年武汉市极端降水事件的阈值整体上呈中部小、周边大的空间分布特征.极端降水事件发生频次的高值中心位于南部,低值区为北部.频次年际波动大,呈微弱减少趋势,年代际频次则呈明显的逐年代递减的规律.极端降水指数的空间分布中,Rx1day和R95p的空间变化差异较大,而Rx5day, R20和SDII的空间变化差异较小.Rx1day与R95p变化趋势均为北部下降、南部上升;Rx5day则为南部下降、北部上升;所有地区的R20均呈下降趋势;只有位于西南部的SDII呈上升趋势,其他地区均下降.1987~2016年,极端降水指数年际波动剧烈,Rx1day,Rx5day和R95p波动幅度相似,且均呈微弱的上升趋势,R20和SDII波动幅度类似,均呈微弱的下降趋势,总体表明这30 a年间极端降水量随时间变化而增加,但是降水强度在减弱.     

1960-2013年黄淮海平原极端降水时空变化特征

基于黄淮海平原1960-2013年51个气象站逐日降水数据,计算了4个极端降水指数,利用线性回归、小波分析和Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了黄淮海平原极端降水的时空变化特征以及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的关系.研究结果表明,近54年黄淮海平原极端降水指数呈波动降低趋势,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,90年代中后期开始呈上升趋势.除极强降水量(R99p)以外,其他3个指数在近54年的时间尺度上都存在2~3a的显著周期.在空间格局上,极端降水表现为明显减少趋势的站点主要位于河北省和山东省西北部地区,而河南省、安徽省和江苏省北部地区的站点具有增加的趋势.在20世纪80年代到90年代初,ENSO指数与极端降水指数呈显著负相关关系.研究结果可以为解决黄淮海平原水资源短缺等问题提供一定的理论依据.     

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.     

不同类型暴雨过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨灾害损失,利用常规及非常规观测资料、ECMWF模式预报资料及NCEP逐6 h再分析资料,对2021年5月15日及2021年7月1日发生在怀化的两次不同类型暴雨天气过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法进行分析研究,给出了预报这两类暴雨着眼点和订正预报的思路。结果表明：5月15日过程是一次暖平流强迫类降水过程,对流性降水特征明显,暴雨区与地面辐合线配合较好,ECMWF模式对影响系统预报略偏北、对对流性降水预报偏弱、对地形引起的降水增幅的预报能力有限,使得降水预报偏差较大,在对流性降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果;而7月1日过程是一次系统性的低涡切变类暴雨天气过程,强降水出现在850 hPa切变线南侧,暴雨主要处于850 hPa急流轴出口左侧,ECMWF模式对影响系统预报偏北、维持时间预报偏短、切变强度预报偏弱、对对流性降水预报偏大,使得降水预报偏差较大,在大尺度降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果。     

赣东主汛期模式降水预报检验分析

基于ECMWF模式形势场预报资料及JAPANFAX、GFS、EC-THIN、JMA、T639、NCEP等11家模式降水预报资料,从面雨量、极值降雨量2个方面对2015年江西省抚州市主汛期(6月上旬至7月上旬)区域性暴雨的降水预报结果进行了短期主观检验,对比分析了11种数值模式对江西省抚州市区域性暴雨系统预报的效果。结果表明:1)在面雨量预报方面,EC集合预报、T639模式预报、GFS预报在主汛期的降水预报准确率较好; 2)在极值降雨量的预报方面,EC-THIN、T639模式预报在主汛期的降水预报准确率更好; 3)得到本地化预报准确的模式,再对2016-2017年的强降水天气过程的面雨量和极值降水量进行了预报验证,找出这2个要素的预报思路及指标,为今后主汛期降水起到较好的参考指导意义。     

基于集成学习XGBoost模型的降水客观预报方法

为进一步提升降水预报的准确率,该文提出一种基于集成学习XGBoost模型的降水客观预报方法。该方法选取ECMWF高分辨率数值预报模式资料、福建省内国家级自动站降水的实况数据,通过决策专家系统选取有效预报因子,使用集成学习XGBoost模型进行训练,从而对福建省内的降水进行客观预报。结果表明,该方法能够将数值模式和机器学习进行有效结合,提升降水预报的准确率,并在实际业务应用中取得了良好效果。     

山西夏季极端降水日数变化规律

利用1960—2017年山西省资料序列完整的站点6—8月逐日降水资料,分析山西省夏季极端降水日数变化规律。结果表明:山西省夏季极端降水阈值空间分布不均,存在自西北向东南增长的趋势。同纬度上盆地极端降水阈值整体偏低,山脉西侧迎风坡阈值快速增长,甚至会出现西侧大于东侧的情况。从气候趋势上来看,夏季极端降水日数线性趋势线较均值线呈微弱下降;6月份上升趋势明显,且通过显著性0.05的检验;7月和8月份呈下降趋势,但显著性未通过0.05检验。山西夏季极端降水日数突变,整体表现为1960—1983年上升,1983—2017年下降,突变特征不显著;6月份极突变特征明显,突变点在1979年,1980年之后呈上升趋势,2014—2017年通过0.05显著性检验。7月和8月突变特征不明显。     

江西高速公路沿线极端降水特征分析

以江西省高速公路为例,利用2013-2015年江西省高速公路交通事故资料、1958-2017年江西省89个国家气象观测站cimiss逐日降水观测资料,系统地研究了江西省高速公路极端降水特征。结果表明:2013-2015年江西省高速公路交通事故夏季和冬季较多,交通事故与雨量成正相关,当降水增多时,交通事故显著增多。分析发现江西省高速公路极端降水各指标在不同路段分布呈现显著的差异,R95p在杭瑞高速东段最高,其次是沪昆线西部;极端降水频次分布表现为"总体一致型"和"南北差异型",前者极端降水载荷向量大值区出现在杭瑞高速、德昌高速、沪昆高速东段南昌至上饶段,这些高值路段是极端强降水异常的敏感路段;后者极端降水载荷向量大值区位于江西省北部沿江地区。极端降水阈值在丘陵和平原地区较高,山区较低;极端降水存在年际变化的特征,20世纪90年代中期存在一个突变,突变后降水极值升高,由极端降水造成的交通事故频发。为进一步研究高速公路典型极端降水成因,对极端降水路段进行了敏感性划分,主要有3个典型的极端降水频次敏感路段,分别为德昌-沪昆东"型"、"寻全-厦荣"型、"泰井-沪昆西"型,研究成果可为提高江西省高速安全运行能力和交通专业气象服务水平提供一定的参考。     

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.     

宁夏暖季小时极端降水时空分布特征

极端降水频发,对人类的生产生活影响越来越大。利用2005—2020年宁夏24个国家级气象观测站小时降水资料,研究了宁夏不同区域暖季(5—9月)小时极端降水时空分布特征。结果表明：宁夏小时极端降水量和降水频次呈自北向南逐渐增大的特点,小时极端降水强度相反。宁夏北部引黄灌区大部分区域的白天极端降水量和降水频次均较夜间偏少,而南部山区和中部干旱带偏多,南部山区尤为明显;除零星点外,宁夏白天降水强度均强于夜间,昼夜差高值区主要集中在中部干旱带。宁夏有16.7%的站点极端降水量增加趋势通过0.1的显著性检验;有70.8%的站点极端降水强度呈增加趋势。宁夏三个区域小时极端降水量、降水频次和降水强度均呈增加趋势,其中中部干旱带极端降水量增加趋势通过了0.05显著性检验。南部山区和中部干旱带极端降水量和降水频次8月最大,而北部引黄灌区7月最大;5、6月小时极端降水强度自北向南递增,7、8月北部引黄灌区降水强度最大,9月中部干旱带小时极端降水强度最大。南部山区逐时极端降水量主要由极端降水频次贡献,北部引黄灌区和中部干旱带逐时极端降水量由降水频次和降水强度共同影响。     

1965-2013年黄土高原地区极端降水事件时空变化特征

基于黄土高原地区52个气象站点1965-2013年逐日降水数据,辅以一元线性趋势分析、相关分析、Mann-Kendall检验及反距离加权插值(IDW)等方法,本文分析了黄土高原地区极端降水事件时空变化特征.结果表明:1)时间上,持续性指标和强度指标中除降水强度(SDⅡ)外均呈现减小的趋势;绝对指标和相对指标中除R10 mm降水日数(R10 mm)外,其他指数均呈现增加的趋势,但均未通过0.05显著性水平检验.2)空间上,就持续性指标来看,连续无雨日数(CDD)增加趋势最大的位于区域Ⅲ,连续降水日数(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)在区域Ⅱ的北部的增幅最大;强度指标中,1d最大降水量(RX1 day)和5d最大降水量(RX5 day)在区域Ⅱ的中部和北部增幅最大,SDⅡ增幅最大的地区主要集中在区域工和区域Ⅱ的北部地区;绝对指标中,R10 mm、R20 mm降水日数(R20 mm)和R25 mm降水日数(R25 mm)的趋势变化呈由南向北增加的趋势;相对指标中,异常降水日数(R95p)和极端降水日数(R99p)增幅最大的地区主要集中在区域Ⅱ.3)CDD与经度、纬度呈显著的负相关,年降水总量(PRCPTOT)、R10 mm和R25 mm与纬度呈显著正相关,其他极端降水指数与经纬度和海拔高度的相关性不显著.4)主成分分析的结果表明2类极端降水指数的总贡献率达到80.73％,除CDD外,其他极端降水指数与PRCPTOT均具有良好的相关性,且均通过了0.01显著性水平检验.5)Hurst指数结果表明黄土高原地区CDD、SDⅡ、R10 mm、R20 mm和R25 mm极端降水指数变化均呈反向变化特征,其他极端降水指数呈同向变化特征.     

1960-2014年河南极端降水特征分析

基于河南1960-2014年17个气象台站日降水实测数据,采用线性趋势与分析方法,根据选取的9个极端降水指数,分析了河南省极端降水的时间演化和空间分布,探讨了影响极端降水的因素.结果表明:(1)河南极端降水指数多年均值的空间分布整体呈现由北向南连续干日数减弱、年总降水量和大雨暴雨日数增多,自西向东平均日降水强度增强的分布规律.(2)该区极端降水指数长期演变趋势存在一定的空间差异.大部分地区降水量减少,但发生干旱和大到暴雨的日数却增加;而河南东部地区的极端降水事件呈现增强趋势,南部地区则表现为减弱趋势.(3)极端降水指数具有明显的年际和年代际时间变化规律,整体表现为20世纪80年代早期偏多、90年代偏少、21世纪后又增多的特点.河南地区极端降水变化符合我国中部和北部地区极端降水整体呈减少趋势的研究结果;引起其变化的重要原因为异常大气环流所致.而由于极端降水事件本身的特殊性和复杂性,区域内极端降水事件的物理成因和机制还需要深入研究.     

斯里兰卡极端降水时空演变特征及趋势预测

斯里兰卡是我国“一带一路”战略的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。本文选取当地10个气象站2008~2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降雨指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析极端降水事件的时空演变特征。结果表明：极端降水指数在时间分布上,除持续干旱指数（CDD）呈减少趋势外,其他各指数均为上升趋势;极端降水指数空间差异表现为北部沿海平原地带的极端降水强度高于南部沿海平原,拉特纳普勒市以西地区为斯里兰卡降雨事件的多发区;极端降水指数周期性明显,绝大多数极端降水指数以6~7年为第一主周期。R/S分析表明当地极端降水事件未来持续可能性较大。研究结果可为斯里兰卡极端气候预测、生态环境保护、防灾减灾工作等提供决策支持。     

长江三角洲极端降水趋势及未来情景预估

观测资料显示,1951-2000年长江三角洲年降水和极端降水年际差异较大,但没有呈现显著线性变化趋势.利用ECHAM5/MPI-OM模式与实测降水数据比较发现,该模型能较好的模拟年降水和极端降水变化.2001-2050年,IPCC3种不同CO2排放情景下,年降水与极端降水变化并不一致,年降水都出现明显的下降趋势,但极端降水却增加显著,尤其中等排放情景下,2020s年代年降水量锐减,但极端降水迅速增加,说明未来长江三角洲洪涝和干旱发生的几率更高,极端气候造成的危害将更严重.     

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%。     

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.     

2007—2020年四川省极端降水的时空演变特征

近年来四川省极端降水频发造成了巨大的经济和人员损失,充分了解极端降水的变化规律对管理和减轻极端降水所造成的损失有重要意义.?利用四川省2007—2020年145个气象台站逐日降水资料,选择了6个极端降水指数分析四川省极端降水的时空演变特征.?结果表明,在空间上,各极端降水指数数值在川东北和盆地西部地区最大,其变化趋势也...