安徽省近50年降水时空变化分析

利用安徽省17个气象站1957-2012年逐日逐月降水资料,选用克里金插值法、MannKendall突变检验和小波分析、重标极差法等方法,探究安徽省年季降雨特征及时空变化.结果表明:(1)在时间上,近56年来,安徽省全年降水量总体呈现增加趋势,降水的年代际变化特征较为明显;(2)在空间上,全省降水总体呈现由东南向西北递减的趋势,区域差异明显;(3)安徽省季节平均降雨的突变检验发现,春季降雨没有发生突变,夏季降雨变化在1975年到1990年的区间内存在多个突变点,秋季平均降雨于1990年前后发生少雨突变,冬季平均降水突变以1996年最为明显,2010年达到显著性水平;(4)从小波变换系数实部等值线图和小波方差分析法可得13a和28a是安徽省年平均降水的主周期;(5)全省各站点年均Hurst值均大于0.5,具有长期相关性,但各站点差异较大,各地区降水增加趋势不均衡,多数站点夏季Hurst值在长时间尺度上具有较强的相关性特征.     

近50年华北地区降水时空变化特征及突变分析

利用1965—2014年华北地区及其周边75个气象站点的日降水资料,采用一元线性趋势、9年滑动平均趋势、滑动t检验、Mann-Kendall检验、反距离空间插值(IDW)等方法,对华北地区四季降水的时空变化特征的研究及突变分析.结果表明:150年来,华北地区降水呈现小幅度下降趋势;春季降水量的减少率为11 mm/10 a.2春季降水量在1980年降水量显著增加,夏季和冬季的降水量没有明显变化,秋季降水量在1977年降水量显著增加.3华北地区降水空间差异性较大.春季和冬季的大部分站点的降水量都小于平均值.夏季降水量最大,空间上表现为东部多、西部少.     

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.     

黄河流域降水序列变化的小波分析

采用1961—2000年黄河流域97个气象站点的系列资料,在分析黄河流域降水空间变化格局的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对黄河流域近40 a来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了黄河流域降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了各序列中存在的主要周期。结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;黄河流域年降水和各季节降水均存在8~12 a左右时间尺度的多少交替,表现出明显的周期特征,其次4~6 a左右时间尺度的周期特征也较明显,夏季降水和年降水变化趋势具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季降水较大程度地控制着年降水。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析气候多时间尺度变化特征及短期气候预测等节水关键问题研究提供了一种新途径。     

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.     

1961-2010年云南省极端降水时空变化特征

基于云南省1961-2010年0.25°×0.25°的逐日气象格点数据,包括日平均温度、日最高温度、日最低温度以及日降水量,通过STARDEX Diagnostic Extremes Indices Software计算出57个极端气候指数,并选取其中的7项主要极端降水指数,运用Mann-Kenddall秩次检验方法和Arcgis 10.1进行空间制图比较分析云南省极端降水在时空上的变化特征.结果表明:云南省日降水量强度和较强降水阈值、最大5日降水量、湿日平均降水量的空间分布由南向北逐渐减少,表现出非常显著的空间差异;滇西、滇西南及滇南边沿地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均达到云南省较大值,较强降水日数也较多,最长连续干日数较短,而滇西北东南部地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均为云南省最低值,较强降水日数最少,最长连续干日数较长;总体来看,近50年来云南省日降水量强度在大部分地区呈不明显的下降趋势.     

马鞍山市降水酸度的时空变化特征及其成因初探

以1996-2000年马鞍山市降水常规监测数据为基础,分析了马鞍山市降水酸度的时空变化特征,并对其原因进行了初步探讨.结果表明,马鞍山市降水酸度存在明显的时空差异,工业SO2排放量的年际差异,以及地貌与气象因素的共同影响是导致这种差异的重要原因.     

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.     

陕西省降水时空变化特征及资源化研究

基于陕西省1961-2005年97个县市的逐月降水资料,从年际和年内2个方面分别对陕北、关中、陕南及全省的降水时空分布规律做了统计分析,并利用非参数Mann-Kendall方法对降水的变化趋势做r检验分析.结果表明:陕南地区降水量丰富,而陕北地区较少,全省降水呈现南多北少,并且主要集中在5-10月份(夏秋季节)的特点,特别是陕北地区夏季降水量占全年降水量的56.3%.从资料研究町以看出,全省只有5个县的年降水量有增加的趋势,其中4个在陕南地区,其他92个县市都出现了不同程度的下降,其中陕北南部、关中和陕南西部的地区降水量每年平均减少3nltn以上,降幅最大.从季节降水来看,春秋季3大地区的降水都有减少的趋势,夏季除陕北地区有小幅度的下降外都出现了增加的趋势,冬季都有小幅度的增加.从雨水资源化利用的角度来看,陕北地区可以充分利用土壤蓄集雨水,建立大型地下蓄水库以供城市用水;关中地区可以在黄土台塬区蓄存、下渗雨水,这将会对于台塬以下城市地下水水位恢复产生积极有效的作用;陕南通过水源涵养地建设和蓄水水库修建,收集利用雨水资源,减少污染,保护水源.     

基于CMIP6模式预估中亚降水时空变化特征

基于1951—2010年英国东英吉利大学（East Anglia）气候研究中心降水资料来检验第六次国际耦合模式比较计划（Commentary on the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）模式资料中22套模式降水资料对中亚地区年平均降水的模拟能力,并挑选最优的一批模式资料来预估中亚未来降水的时空分布特征。结果表明：在2021—2060年不同排放情景下,多模式集合平均与历史值之差的降水气候态分布与1951—2010年间降水气候态分布特征明显不同,而均方差的分布特征基本相似,在春季和冬季,中亚未来降水趋势均体现出北部降水增长,南部降水减少的分布特征。未来中亚春季和冬季平均降水量在大部分地区始终出现变多趋势,不同排放情景下预估降水长期趋势变化的结果表明,中亚春季和冬季整体降水增长或减少趋势的强度均大于以往降水变化的强度。     

近50年我国北方地区旱涝的时空变化

利用我国北方 12个测站 195 1— 1999年 4— 9月的降水量资料 ,用Z指数变换计算旱涝等级 ,据此讨论北方地区 (35°～ 4 1°N)近 5 0a旱涝的时空变化 .结果表明 ,大体以 90°E和 10 5°E为界可将北方分 3个区域 .东部地区近 5 0a来干旱化趋势比较明显 ,特别在 2 0世纪 80年代中期以来 ,干旱次数异常增多 ;而西部则相反 ;中部呈现过渡特征 .我国北方地区旱涝的时空变化存在从西部向中部、东部逐渐转移的特点 ,每一阶段的旱 (涝 )从西部地区转移到东部地区大约需要十几年 .据此推测北方东部地区在 2 1世纪的头 10a将会出现偏涝的气候特点 .     

渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析

基于渭河流域1958—2008年的主要气象数据,采用Mann-Kendall和R/S方法,对渭河流域降水和气温2个要素的时间序列进行趋势分析,在此基础上采用Mann-Kendall法对其突变点进行检验.结果显示:1)渭河流域年均气温在时间上呈现出明显上升的趋势,其中春季、秋季、冬季的上升趋势非常显著;在空间上则表现为中游地区气温最高;从整个流域Hurst指数分析看,未来渭河流域年平均气温仍将持续升高,但变异程度不显著.2)渭河流域的年降水量在时间上呈现出一定的减少趋势,其中春季和秋季降水显著减少,冬季降水量增加;在空间上表现为从上游到下游逐渐增加;从Hurst指数看,渭河流域的降雨序列处于弱变异状态,未来的降水变异不显著.3)对渭河流域近50a的气温和降水进行突变分析,大部分站点气温突变出现在20世纪90年代,之后显著变暖,与突变前相比较有明显差异;降水量突变点较多,每个年代都有不同程度上的突变,20世纪60年代和90年代尤为显著.     

黄河流域降水要素的周期特征分析

依据黄河流域32个气象站点1951-2003年的月降水数据,应用最大熵谱分析法(maximum entropy method,MEM),分析了该流域降水变化的周期特征,探讨了影响降水周期特征的可能成因.结果表明,黄河流域降水序列明显存在着60 a的代际尺度,14、25 a的年代际尺度和3、9 a左右的年际尺度变化周期.不同时间尺度、不同地区的降水周期也具有一定的差异性,说明了不同地区降水周期分布的复杂性.降水变化周期特性的存在既可能受到海一气相互作用的制约和影响,又可能与太阳活动密切相关,其具体影响机制有待进一步分析.     

老哈河流域近40年径流变化趋势分析

利用老哈河流域红山水库坝址处1961-2000年逐月径流资料,采用M-K等多种趋势分析方法,检验了流域径流的变化特征及演变趋势.结果表明:近40 a期间(1961-2000年)老哈河流域年径流量减少趋势不显著,而1961-1990年近30 a期间则有显著的减少趋势,1961-1975年的径流量较1976-1990年的径流量明显要高;径流月变化趋势:各年代与60年代相比,尤其是80年代径流有减少趋势的月份占大多数,其中7月和8月减少量最为明显;月径流年变化趋势:40 a期间,多数月份表现为负趋势变化,其中4月份表现出很强的负趋势变化;40 a期间,春、夏、秋3季径流均有减少,夏季减幅最大,80年代减幅最明显,冬季径流表现为弱正趋势变化,夏季与秋季表现为弱负趋势变化,春季表现为显著的负趋势变化;无论洪水季节,还是枯水季节,70、80和90年代径流都比60年代同期径流有所减少.其中,80年代减少最为明显,洪水季节较枯水季节径流减少更为显著.洪、枯季节径流都表现为不显著的负趋势变化.另外,近40 a来,年径流量跃变不显著;而春季,尤其是4月份径流量有显著跃变,跃变年份为1980年,1980年以后春季径流量较之前明显降低.     

渭河流域气温与蒸发量时空分布及其变化趋势分析

应用Mann-Kendall统计检验方法,根据渭河流域19个气象站点的气温和蒸发量资料,分析了渭河流域1958—1999年年平均气温和蒸发量的时空分布及其长期变化趋势.结果表明,渭河流域近40年来气温逐渐升高,空间上表现为从西北部向东南部逐渐增加的分布规律.蒸发量随时间增加而逐渐减少,在空间上呈现出明显的从北部向南部逐渐减少的分布规律,近40年来渭河流域年平均蒸发量Mann-Kendall倾斜度β等值线分布呈现出明显的从东南向西北逐渐减少的趋势.初步讨论了两者之间的关系,渭河流域近几十年气温高的地区蒸发量反而小,气温低的地区蒸发量大,其原因和机制值得人们进一步探讨和研究.     

我国近50年旱涝灾害时空变化及监测预警服务

本文根据近50年来旱涝灾害灾情统计资料，分析了我国干旱、洪涝灾害的时空分布特征及其变化趋势。统计结果是表明：近50年来，特别是20世纪80年代以来，受全球气候变化的影响，我国降水呈现南方偏多、北方偏少的变化趋势，致使我国干旱灾害发生频率增加的同时洪涝灾害也不断增加，农作物受灾和成灾面积增加趋势明显，损失日趋严重。此外，为做好防灾减灾服务，及时向政府有关单位提供旱涝监测实况信息，国家气候中心自1995年开始开发了实时逐日早涝监测预警系统。该系统利用全国600个基本气象站点的降水量、气温、湿度等气象观测资料和未来7天降水预报资料进行统计，确定气象干旱监测、预警指标，并结合气象部门农业气象站土壤湿度监测资料和卫星遥感干旱监测结果，发布《中国旱涝气候公报》，为政府有关部门和社会公众服务。     

黄河流域水足迹研究

采用2002年黄河流域流经的主要省区的投入产出表计算研究区以及=三产业的用水系数、水足迹和净外部水足迹,结果表明:黄河流域第一产业的直接用水系数和完全用水系数均最高,其次二、三产业;地区间用水系数相差很大;2002年黄河流域的总水足迹是1 461.0亿m~3,46.9%缘于地区内最终消费、53.1%缘于资本积累;人均水足迹是359.7 m~3·a~(-1)地区差异明显;2002研究区净外部水足迹132.5亿m3,占总水足迹的9.1%.     

黄河流域水足迹研究

采用2002年黄河流域流经的主要省区的投入产出表计算研究区以及三产业的用水系数、水足迹和净外部水足迹,结果表明:黄河流域第一产业的直接用水系数和完全用水系数均最高,其次二、三产业;地区间用水系数相差很大;2002年黄河流域的总水足迹是1 461.0亿m3,46.9%缘于地区内最终消费、53.1%缘于资本积累;人均水足迹是359.7 m3.a-1地区差异明显;2002研究区净外部水足迹132.5亿m3,占总水足迹的9.1%.     

雅鲁藏布江流域NDVI时空分布及与降水量的关系

对雅鲁藏布江流域归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时空变化特征分析的同时,把流域站点降水量点数据插值成与流域NDVI相一致的空间Grid数据,并对流域NDVI与降水量的关系进行了分析.考虑到降水量插值误差的存在,分析了流域站点NDVI与降水量的关系.结果表明,流域与流域站点NDVI与降水量均具有较强的季节性与时间上的一致性.其线性相关系数与对数相关系数都在0.7以上.     

黄河河源区近10年来土地覆被变化研究

分析80和90年代2期土地覆被数据表明,随着黄河河源区自然条件的变化、人口数量的增加和人类活动的强度加大,使黄河河源区草地面积明显减少,尤其是覆盖度高的天然草场.沙地裸地的面积迅速增加,表明黄河河源区的土地覆被已经遭受严重的破坏.对黄河河源区土地覆被结构与变化过程、空间景观特征研究得出,近10年来,流域土地覆被格局由依赖高覆盖度草地转变为其他覆被类型,高覆盖度草地已经明显遭到破坏.