中国不同月份和持续时间降雨的变化趋势与波动特征的空间格局对比研究(1961—2015)

采用1961—2015年中国535个站点日值降水数据,利用线性变化趋势和变异系数的方法,分析了中国不同月份和不同持续时间降水的空间变化格局.结果表明:(1)在变化趋势上,1961—2015年中国年际雨量变化趋势从东南沿海到西北内陆依次呈"增—减—增"的空间分异格局,而年际雨日变化趋势则呈"北部增加—南部减少"的空间分异格局.冬半年雨日呈增加趋势的地区明显多于夏半年,且增加幅度也较大,夏半年东部地区降水格局随月份变化明显,且增减趋势变化幅度相差较大.(2)在波动特征上,1961—2015年中国年际雨量和雨日的波动特征呈"北方高—南方低"的空间分异格局,且西北波动整体高于东北地区.(3)在不同持续时间上,持续2、3和4天以上的雨量和雨日变化趋势从东南沿海到西北内陆依次呈现出"增—减—增"的空间分异格局,而持续5、6和7天以上的雨量和雨日变化趋势以黑龙江黑河至云南腾冲一线为界呈现为"东南减少—西北增加"趋势.降雨持续天数越长,波动越大,且北方波动整体大于南方地区.研究发现中国降水随时间表现出的空间差异性在加剧.     

近40年中国北方农牧交错带气候时空分异特征

目的探讨中国北方农牧交错带气候时空分异特征。方法采用定量方法,分析近40年气温、降水的年与季节的变化特征及气候变化趋势;借助于GIS空间分析技术探讨研究区气候类型与气候时空分异特征。结果通过对气温、降水及气候类型的分析,得出研究区气候各因子及气候的空间分布规律。结论①中国北方农牧交错带包括7种气候类型,东、中、西部分别以中温带森林草原气候、暖温带大陆性森林草原气候和温带草原气候为主;②中国北方农牧交错带气温近40年有升高的趋势,冬季和夏季气温增加,春秋两季气温变化不大;③中国北方农牧交错带降水有减少的趋势,秋季降水减少明显,冬季降水基本不变,夏季和春季降水波动较大;④研究区气候变化在空间上可以划分为三大区域和4种类型。     

广西南流江流域降雨侵蚀力时空变化特征

降雨是区域土壤侵蚀的主要动力因素之一,估算和分析降雨侵蚀力是区域水土流失治理与评价的基础工作。利用南流江流域内各气象站点1961—2006年的日雨量资料,基于日雨量模型估算降雨侵蚀力,并通过趋势分析、小波分析和Kriging空间插值法,定量分析广西沿海红壤区南流江流域降雨侵蚀力的时空变化特征与规律。结果显示,1961—2006年间,南流江流域年均降雨侵蚀力为13 935.5 MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1)·a~(-1),年均降雨量为1 712.8mm,降雨侵蚀力变化周期约为14a。各年际和时间段间变化差异不明显,降雨侵蚀力年内集中分布在夏季,占比达57.0%,冬季最小,占比3.8%;在空间上,降雨侵蚀力与降雨量分布格局相似,呈现从西南沿海向东北内陆递减的趋势,行政区划上以钦南区和合浦县最大,北流市和玉州区最小。研究结果可为南流江流域土壤侵蚀风险和生态修复治理等工作提供一定的科学依据。     

贵州修文河流域径流变化特征分析

以贵州修文径流站近30年的实测月径流资料及气象同期实测数据为基础,结合M-K突变检验、小波分析法以及偏相关分析法,探究喀斯特小流域径流变化特征。研究表明:1985—2012年,修文河流域径流年际变化呈不显著的上升趋势。季节波动差异明显,夏季流量最大,秋季次之,春季再次之,冬季径流最小;月均变化趋势呈现先上升后下降变化趋势,整体趋近于n型变化。年际变化周期大致为3年、5年和10年。在全球气候变暖的背景下,降雨对径流影响最大,呈显著正相关量,与气温并不显著。     

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.     

湖北地区气温变化对全球变暖的响应

选用湖北省77个代表站1960-2003年逐日气温观测资料,分析了湖北省气温的年、季节变化规律及其地域分布特征．结果表明：湖北省近44年气温呈上升趋势,至2003年气温上升了0．5℃,增温速率约为0．12℃／10a,和近50年来的全球平均增温速率相当．20世纪90年代升温最剧烈．春季、秋季和冬季气温均呈上升趋势,冬季增温最明显,而夏季气温却呈下降趋势．夏季平均日最高气温也呈下降趋势,冬季平均日最低气温上升趋势显著．气温变化不同的地区差异较大,西部地区变化趋势不明显,有微弱的下降趋势,而中东部地区则有较明显的升温趋势．     

草海湿地水位提升前常见水鸟多样性初探

为掌握草海国家级自然保护区不同季节的水鸟种类、数量及多样性差异,于2014年3月至2015年2月,采用定点观察法,对草海四季水鸟群落及多样性进行了分析,结果如下:1)春季共记录水鸟6目8科23种,夏季5目7科15种,秋季6目11科32种,冬季6目10科32种,秋冬两季水鸟种类最多,雁形目(Anseriformes)鸟种占据优势;2)水鸟种类、数量的季节性差异明显,从春至冬随季节推移呈先减后增,总体呈上升趋势,鹤形目(Gruiformes)、雁形目鸟类数量季节性波动较大;3)水鸟多样性的季节性差异明显,冬季水鸟多样性最高、春季最低,水鸟均匀度夏季最高、秋季最低。基于研究结果,建议保护区继续加强水鸟长期监测,掌握群落动态变化特征,以越冬期为重点制定不同季节的水鸟及生境管护方案,同时,加强科普宣教,减少人鸟冲突。     

北京市通州区降雨时空特征分析

利用1973 — 2018年通州区17个气象站的逐日降雨数据，统计小、中、大、暴雨4个等级降雨发生频次和降雨累积值，分析不同等级降雨空间分布特征；采用百分位阈值法、滑动平均法等方法，分析极端降雨阈值及时空演变规律. 结果表明:1）通州区降雨95%阈值范围为44.1~50.2 mm，99%阈值范围为74.5~93.5 mm，99%阈值更能体现极端降雨事件.2）99%阈值的极端降雨发生在6 — 9月，主要在8月上旬、7月下旬、6月底7月初. 宋庄镇北部和西集镇东部较易发生极端降雨事件；副中心范围内的张家湾镇北部和潞城镇西北部较易发生极端降雨事件.3）极端降雨发生的频次整体呈减小趋势，北部和东部呈上升趋势，西南地区呈下降趋势，在空间上有明显的分界线.4）西集镇东部极端降雨频次、极端降雨量和极端降雨量贡献率不仅处于较高值，而且年际变化呈上升趋势，应为重点关注区域.      

西南生态环境过渡区日照空间模拟及时空演变趋势分析——以重庆市为例

利用SolarAnalyst 模型，结合 DEM、日照百分率，选择重庆市作为西南生态环境过渡区的代表，建立了一种起伏地形下日照时数的空间模拟方法，模拟结果能够精确反映出日照的年内变化及微地形的影响特征。进一步对日照时数时空序列拟合结果进行了 100 m×100 m 像元尺度的分析。结果表明：（1）全市年均日照时数以东北部最高；其次为中西部；东南部、南部偏低。春、夏季以东北部以及中西部日照时数最高，东南部最低。秋、冬季以东北部为日照高值区，东南部和中西部为低值区。日照受坡度、坡向以及地形遮蔽影响明显。（2）整体趋势上，年以及春季、夏季、冬季日照时数均呈现一定的线性减少趋势，其中年均日照时数 1980s 前后趋势差异明显；春季经历了减少、增加、平稳 3 个阶段；夏季减少趋势最明显；冬季减少趋势最稳定；秋季无明显变化趋势。（3）空间变化上，年以及四季日照时数变化趋势存在区域差异，各季节西部减少最为明显；秋季中部增加趋势最为显著；春季盆周山地区增加相对明显；除春季外，其他季节东南部日照均呈减少趋势。
     

我国东中部地区小时降雨集聚时空特征

基于1980—2012年1457个站点小时降雨数据,研究我国中东部地区5—9月降雨集聚指数(PCI)的时空分布特征,探索PCI与不同降雨强度和不同持续时间小时降雨变量之间的关系,揭示影响PCI变化的降雨特征变量。研究结果表明:我国中东部地区PCI在0.56~0.78之间,并具有明显的区域差异。东南沿海PCI高于西北内陆,在东北、华北及四川盆地形成3个高值中心,并在海拔差异较大的地区发生突变。线性趋势分析表明,我国中东部地区近33年PCI呈上升趋势。PCI与极端降雨之间呈显著正相关,且随着降雨量的减少,相关性显著增强。     

1951—2014年淮河流域降水量时空变化特征

以1951—2014年淮河流域29个站点月降水量数据为研究对象,运用线性趋势、累积距平、小波分析及空间分析等方法,分析了降水量时间和空间变化特征.结果表明:(1)1951—2014年,年、春、夏和秋季降水量呈不显著减少趋势,冬季降水量则具有不显著增加趋势.(2)春、秋和冬季易发生旱涝灾害,夏季降水量变化控制年降水量变化.(3)年降水量具有准2a和6a振荡周期.(4)东南部年和四季降水量多于西北部,这与我国年和四季降水量分布模式一致.(5)空间上,年和四季降水量变率中,年和夏季最大,降水量减少区域呈半环状包围降水量增加区域;整个流域冬季降水量几乎没有变化.     

黄土高原中部降雨量时空分异特征研究

根据黄土高原中部1981-2008年的58个观测站的月降雨量资料进行趋势变化及季节分配特征分析,结果表明,黄土高原中部年均降雨量在空间上呈现明显的梯度变化,从东南部向西北部逐渐减少,中部降雨量多年来持平.四季降雨量均在减少且平均降雨量变化存在明显的季节性差异,其中夏季降雨量减少趋势最明显,整体呈现下降趋势,干旱化趋势十...     

江汉平原降水变化趋势的气候分析

利用江汉平原1958年～2004年各气象站点降水量资料,对近47年来江汉平原降水量变化趋势进行了分析.结果表明:江汉平原绝大部分地区年降水量变化表现为明显的增加趋势,降水倾向率为5.7～78.9 mm/10a.江汉平原平均年降水量则呈明显的增加趋势,年降水量以39.9mm/10a的速率增加,尤其是20世纪90年代增幅较大.平原夏、冬季降水均呈增加趋势,春、秋季降水则呈减少趋势.另外,60年代和70年代旱年较多,而80年代以来涝年较多,且有增加的趋势.     

近33 a珠海市雷暴日数的时间变化特征

基于珠海市近33a雷暴日资料,利用Morlet小波分析、累积距平和M-K突变检验等方法对珠海市雷暴日的演变趋势、周期变化和突变特征等进行全面分析,结果表明:(1)珠海市雷暴日有明显的季节变化特征,表现为夏半年偏多,冬半年偏少;(2)雷暴日的年际变化表现为下降-上升-平缓的演变特征,而且在各个时间尺度上都有明显的周期变化;(3)四季雷暴日的年际变化不同,春季、秋季和冬季均有不同程度下降趋势,而夏季为上升趋势,并通过99%的信度检验;(4)四季雷暴日在不同时间尺度上的周期变化不同,春季周期振荡在4～6a的时间尺度最为剧烈,夏季在6～8a的时间尺度上,秋季从高频到低频都有明显的周期振荡,冬季各个频率上的周期振荡都较为明显,2000年之后周期振荡有转弱的趋势;(5)M-K突变检验表明夏季雷暴日在1994-1995年有突变现象。研究结果有助于了解珠海地区雷暴的变化特征,对科学防御雷暴灾害、科学规划和设计雷电防护等有重要作用。     

北半球冬季大气环流变化对中国汛期雨带类型分布的影响

 基于1951～2001年1～5月500hPa高度场资料,研究了前期大气环流与中国汛期雨带类型分布的关系.通过分析前期各雨带类型对应的距平合成场和格点样本平均值显著性检验图,以及各雨带类型相应的前期大气环流特征.指出1～2月500hPa层次上,大气环流明显的表现为大尺度分布特征,而3～5月的大尺度分布特征不明显.这表明冬季(1～2月)各雨带类型的显著性关键区的大气环流异常是影响中国汛期雨带类型分布的一个重要因素.从而提出了一些预报线索,可供夏季我国大范围旱涝趋势的长期预报参考.     

云南近50a雾的变化特征

 利用1961~2008年云南120个县市逐月雾日资料,分析了云南近50a雾日的时空变化特征以及对气候变暖的响应.结果表明:①云南雾日具有明显的区域分布.全年及四季雾日有从北到南有增加的趋势.②云南雾日的发生具有明显月际变化特征.云南全年各月都有雾日发生,主要集中于11月、12月和1月,最多的月份是12月.从季节分布来看,云南属典型的冬雾发生区.从不同气候带看,北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带及温带属于典型冬雾发生区,最大月是12月;高原气候带属于典型夏雾发生区,最大月是7月.③近50a来云南全省四季及年的总变化趋势非常一致,为减少的趋势.6个气候带年雾日频次近50a总的变化趋势也为减少的趋势.④云南年及四季雾日也存在明显的年代际变化.6个气候带年雾日频次也存在明显的年代际变化.⑤云南各地对气候变暖的响应程度不一致,云南滇中以西以南大部地区雾日频次对气候变暖有着极好的响应,即偏暖时期,雾日频次偏少,而偏冷时期则偏多.     

近一个半世纪来得法降水的变化特征

利用香港1853－1996年月降水资料,对香港19个时距,包括1－12月,春、夏、秋、冬、前、后汛期和年降水做了特征分析,发现香港降水有其显著的气候特征。     

踩踏干扰下紫金山土壤质量季节变化特征

【目的】探究踩踏干扰下紫金山国家城市森林公园土壤质量变化特征,分析季节变化对同一踩踏干扰条件下土壤质量的影响。【方法】以南京紫金山国家城市森林公园土壤为研究对象,随机选择8条宽度为3 m的游人道路,将7 m×1 m的土壤采集样带垂直设置在每条游人步道上,每条土壤采集样带上设置3个土壤取样点,分别作为活动区、缓冲区、背景区。测定游人道路在不同踩踏干扰强度下土壤理化性质和土壤酶活性的季节变化。采用因子分析法计算主成分的方差贡献率,并对各指标在各主成分线性组合中的系数进行加权平均,探究土壤质量变化规律。【结果】在背景区、缓冲区和活动区,土壤容重以春、秋季较高,夏、冬季较低,夏、冬季土壤最大持水量和孔隙度高于春、秋季;土壤pH以夏、冬季高于春、秋季;春季土壤有机质含量显著低于夏、秋、冬季,土壤速效磷养分含量以夏季最高、春季最低;夏季土壤酶活性高于春、秋、冬3季。在背景区,春季土壤质量低于夏、秋、冬3季;在不同踩踏干扰程度下,夏、冬季土壤质量均高于春、秋季;随着踩踏干扰强度增强,土壤容重和pH在4个季节均呈上升趋势,土壤最大持水量、孔隙度、生化指标和土壤酶活性在4个季节均呈下降趋势。结构平衡方程模型(SEM)分析显示,土壤理化指标和土壤酶活性与土壤质量存在显著相关性。【结论】土壤全氮含量、速效磷含量、最大持水量和蔗糖酶活性对不同季节和踩踏干扰强度下土壤质量变化的贡献度较大,可以作为紫金山国家城市森林公园土壤综合质量评价指标;季节变化对同一踩踏干扰强度的土壤理化性质和土壤酶活性影响显著。     

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。