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.     

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。     

近44a四川地区极端气候变化趋势及特征分析

利用1971-2014年四川省140个站点逐日气温和降水资料,结合气候变化检测与极端事件指数专家组公布的部分极端气候指数,分析了四川地区近44 a极端气温和极端降水事件的年际变化趋势和空间分布特征,并对部分极端气温指数进行旋转经验正交函数(REOF)分析.结果表明,四川地区的极端暖指数T_(N90)、T_(X90)等分别以0.62和0.7 d/a的变化呈上升趋势,极端冷指数T_(N10)、T_(X10)等分别以-0.56和-0.26 d/a的变化呈下降趋势,表明四川地区变暖趋势明显;日极端气温T_(Xx)(0.04℃/a)、T_(Xn)(0.03℃/a)、T_(Nx)(0.02℃/a)和T_(Nn)(0.03℃/a)均呈微弱上升趋势,表明发生极端气温事件的概率有所增加.四川地区的整体雨量在近44 a略有下降,下降幅度为-0.794 mm/a;从连续干旱日数和连续湿润日数等极端降水指数分析,除川西高原有增湿趋势以外,全川大部分地区有暖干化的趋势;R_(X1d)、R_(X5d)和尼。等指数的下降趋势表明降水的集中程度略微减弱.REOF结果表明大地形对气温变化有显著影响,虽然整体变化趋势一致,但四川西部高原与东部盆地存在明显区别,西部T_(N10)、T_(X90)的变化幅度均弱于盆地地区.     

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.     

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.     

华南地区前后汛期极端降水事件对比分析

根据1961-2014年华南地区50个测站的逐日降水量资料,采用改良后的百分位法定义了华南地区前后汛期的极端降水,并运用小波分析、SVD等统计方法分析了华南地区的前、后汛期极端降水事件的时空变化规律以及可能影响原因。结果表明:近54 a来,华南地区前、后汛期极端降水都有明显的年际变化,极端降水指数都呈上升趋势,但是变化周期不同,分别具有3~5 a和6~8 a的显著的变化周期;华南地区前、后汛期的极端降水指数的空间分布存在差异,前汛期在广西东北部和广东中部极端降水指数较大,后汛期在华南沿海地区极端降水指数较大。造成前、后汛期上述差异的可能因素是:(1)大气环流和前冬海温异常变化可能是影响华南前汛期极端降水的重要因素。前汛期由于南海夏季风的爆发,强盛的西南气流由南向北输送暖湿气流,同时北方冷空气延伸至华南地区,冷暖空气在华南中北部交汇,对流旺盛,易于发生极端降水;前汛期前冬季赤道太平洋海温异常增暖特别是中东太平洋的增暖,为华南地区前汛期降水偏多创造了有利条件;(2)后汛期极端降水的主要原因是局地海温增加,对流旺盛,西北太平洋和南海热带气旋的增多,在华南沿海地区易出现极端降水。     

陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的气候特征

利用陕西、甘肃、宁夏和内蒙古西部地区64个测站1961～2000年春季降水量的资料,采用EOF、REOF、小波分析和突变分析等方法,对陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究.结果表明:陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布既有整体一致的特性,也存在东部和西部、南部和北部相反变化的差异,可将陕甘宁及内蒙古西部地区划分为三个主要的降水异常区域:陕南秦岭区、甘蒙西部区和河套区.各异常区代表站资料反映出近40a来陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水呈减少趋势,但未发生突变现象,并且存在着14a,8a和2～6a的周期变化.     

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.     

深圳市降水特征时空演变规律分析

采用中国区域地面气象要素数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法、Sen's坡度法、Morlet复小波分析法并结合极端降水指标,对深圳市1979—2015年降水量的时空演变规律进行了分析.结果表明:1)1979—2015年深圳市年平均降水量为1 841.28mm,最大主周期为10a,呈现不显著减小趋势.年降水量表现出西多东少、南多北少的空间分布特征.2)西部城区夏季降水和东部郊区相近,春、秋、冬季降水多于东部郊区,且汛期和非汛期降水量都多于东部郊区.3)极端降水时间和雨量南部多于北部、中西部地区多于东部,且极端降水整体呈现降水历时变短、场次降水强度变大的趋势,西部城区表现更为显著.4)西部城区年降水量、汛期降水量和极端降水指标都呈现不显著增加趋势,而东部郊区呈现不显著减小趋势,表现出一定的雨岛效应.     

1951-2019年黄河流域极端气候事件时空变化规律分析

黄河流域是气候变化敏感区,频发极端气候事件对该区域生态系统和人类生活造成严重影响.准确理解黄河流域极端气候事件时空规律,能够为适应气候变化和流域生态环境保护提供重要的科学依据.基于1951-2019年黄河流域84个气象站的气温和降水数据,采用国际通用的极端气候事件指数,辅以回归分析、Mann-Kendall突变检验和小波分析等方法分析黄河流域极端气候事件时空变化特征.研究结果表明：(1)时序上,黄河流域极端低温事件指数呈下降趋势,高温事件指数、其他指数呈上升趋势;且极端气温指数多以55 a为主周期,而极端降水指数呈微弱上升趋势.(2)空间上,极端气温指数西北部有明显的下降趋势,东部上升趋势明显;极端降水指数东部、东南部呈下降趋势,南部、中部呈上升趋势.(3)黄河流域极端气候事件主要受自然和人为因素的影响,厄尔尼诺事件对其有一定的影响.     

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.     

陕西冬季极端气温趋势及与AO和ENSO的关系

为提高冬季极端气温灾害风险预测水平,利用1960—2012年陕西冬季气温数据、AO指数及Ni?o3.4区海温指数等资料,对陕西冬季极端气温变化趋势与AO、ENSO的关系进行了分析.结果表明,陕西极端暖(冷)日数在1960—2012年都呈上升(下降)的趋势;在20世纪80年代中后期有明显转折,转折后冷日数的年际变幅减小,冬季极端冷日数的变幅要大于极端暖日数的变化.相关性分析和概率密度函数(PDF)估计表明,AO和ENSO在不同的年代对陕西冬季的极端气温影响有差异;ENSO和AO位相不同,陕西不同地区极端暖(冷)事件发生的概率也存在差异.通过ENSO、AO在冬季不同位相综合配置下的气温分布和ENSO年冬季气温分布对比表明,陕西冬季极端气温是受ENSO和AO的综合影响,且不同位相的综合配置对陕西冬季不同地区的影响存在差异.     

淮河源浅层地温时空变化及其对全球增暖停滞的响应

利用1961—2017年淮河源地区10个气象站的逐月平均气温和逐月平均0～20 cm地温资料，采用线性回归、功率谱分析等方法，分析了近57年淮河源地区0～20 cm地温的时空变化特征及其对全球增暖停滞的响应。结果表明：(1)1961—2017年淮河源地区0～20 cm各层年平均地温均呈波动上升趋势；(2)淮河源0～20 cm年均地温均呈东部和西南部高、北部和西北部低的空间格局，西南部各层地温变化速率最大，中部地区变化速率最小；(3)淮河源各层年均地温变化均检测出2.29 a的周期信号，信阳、息县、新县、淮滨和商城周期信号较强，其余站点各层年均地温无明显的周期信号；(4)1998—2012年淮河源各层地温对全球增暖停滞的响应极为敏感。     

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。     

中国降水场的时空分布变化

 分析了全国160个气象观测站51a(1951-03～2002-02)的月季降水量距平场的时空分布变化规律得出:我国降水空间分布的主要类型是南北分布;统计降水量的时间尺度越大,则降水量的空间分布尺度也越大;冬季降水的空间分布尺度比夏季大;夏季降水空间分布的年际变化比冬季大;春、夏季的降水空间分布变化具有较为显著的正相关关系;春季降水空间分布具有2.4～3.0a的显著周期存在,冬季降水空间分布也具有2.3～2.8a的显著周期存在.     

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.     

全球变暖背景下极端降水变化率与气温的响应关系

以中国整体为研究区,基于1960—2013年520个气象站逐日降水和气温数据,选取极端降水变化率(α)和饱和水汽压变化率(β)2个指标,定量分析了极端降水与全球变暖之间的内在联系.结果表明:全球变暖背景下我国整体上极端降水呈现增加的趋势,α和β分别为6.4%·℃-1和9.3%·℃-1,且α更接近理论值(约7%·℃-1),β与平均气温存在指数定量化关系.在此基础上,根据平均气温的不同将我国划分为9个对照组,进一步分析其空间差异,结果表明:α和β在空间上存在显著的正相关关系(r=0.63),具体表现为平均气温较高的地区,α和β值也较大.证明了饱和水汽压随温度的变化率可以从大尺度上解释极端降水增加的空间变化特征.     

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...     

近50年来江西省极端天气的变化趋势分析

基于江西省14个气象站点1960-2010年逐日平均气温、日最高气温、日最低气温和降水量观测数据,选取13个极端天气指数,通过线性回归、Mann-Kendall检验法和累积距平等方法,对江西省极端天气事件的时空变化趋势进行分析。研究发现1960-2010年江西省整体呈变暖的趋势,年均气温升高0.176℃/10a;极端高温事件呈增多的趋势、极端低温事件呈减少的趋势,并且在1986-2010年这个子阶段内这个趋势更为显著。从降水来看,1960-2010年间各极端降水指数值均呈升高趋势;同时在年降水总量增加的站点,极端降水指数与降水量是成比例增加的,而对于年总降水量减少的站点,并没有类似的对极端降水事件的明显响应。研究对于掌握气候变化背景下江西省极端天气变化情况具有重要意义。     

珠江流域干旱时空变化的经验诊断分析

根据1961～2011年珠江流域多时间尺度标准化蒸散发指数(SPEI),应用旋转经验正交函数分解、趋势和突变检验、小波谱与小波全域相干谱分析等方法,分析珠江流域该时期干旱空间分布与时间变化特征。结果显示:1)干旱空间分布与时间变化差异明显,20世纪70年代以来干旱发生事件持续增多,21世纪以来珠江流域中旱、重旱事件、干旱历时和强度都显著加大,秋旱尤为突出;2)根据SPEI的REOF时空分解,可将珠江流域划分成6个空间模态,其载荷中心分别位于的东江流域、桂北、桂东南、桂西南、黔南和滇东,各分区普遍存在干旱趋势,其中黔南和滇东干旱趋势显著,已成为珠江流域的干旱中心;3) 6个分区的干湿变化具有2～8 a的厄尔尼诺变化的振荡周期,部分分区显示与太阳黑子活动关联的11 a及22 a变化周期,各个分区对ENSO事件的响应存在显著差异。