澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

1960~2013年云南省降水时空变化特征分析

鉴于分析云南省降水时空变化特征对该地区旱涝灾害预警和水文模型研究具有重要意义,基于云南省29个气象站点1960~2013年的逐日降水资料,采用滑动平均、线性倾向估计、Mann Kendall突变检验、滑动t检验和普通克里格插值等方法分析了该地区降水变化特征、降水变化趋势及空间分布情况。结果表明,年际降水量以7.7 mm/10a的幅度逐渐减少,在2008年发生突变;空间分布不均,整体由东北向西南呈带状递增分布,并形成2个孤岛状的降水集中区。夏、秋、冬三季降水量均逐渐减少,春季增加;季突变时间存在差异性;夏、秋两季空间分布情况与年际类似,春季自南向北逐渐减少,冬季自中部分别向东南和西北呈带状递增分布,同时还具有自南向北呈带状递减分布的特征。     

塔里木河流域降水特性时空分析

基于塔里木河流域及周边29个站点1980～2004年日降水资料分析了降水量时空变化规律,采用Mann-Kendall检验法研究了流域降水量的变化趋势.结果表明,该流域降水稀少且分布不均,主要集中于夏季,空间分布由东南向西北逐渐增加,在西北部边缘形成一个相对丰水带,且在丰水带上的降水量增加较为显著,而接近沙漠腹地地区的降水则呈减少趋势.     

鄱阳湖流域降水时空变化特征

基于鄱阳湖流域81个气象站逐日降水数据,采用强度-面积-持续时间(IAD)方法研究了气候变化背景下鄱阳湖流域降水时空变化特征.结果 显示:鄱阳湖流域总降水量呈略增加的趋势,但是由于雨日数的明显减少,导致降水强度的增加,降水概率分布曲线右移,强降水事件发生概率增大;从降水事件看,鄱阳湖流域极端强降水事件平均强度为60.9 mm/d,增加趋势不显著,但强降水频率却在以1.5次/10a的增幅显著增加,同时强降水的影响面积也在以400 km2/a持续增加.鄱阳湖流域整体面临的洪涝风险持续增大,必须采取更加有效的防灾减灾措施.     

老哈河流域降水变化特征分析

在降水变化趋势分析基础上,结合模比离差系数累积曲线及统计学方法分析了流域降水的时空变化特征.结果表明,老哈河流域降水存在较大的时空变异性,流域降水量有逐年增加趋势,雨日有逐年减少趋势,降水量和雨日呈正相关性;流域降水量由西南往东北明显递减,雨日分布为上下游偏大、中游偏少;流域降水量随地面高程的增加而显著增加,高程每增加1 km降水量平均增加116 mm.     

海河流域极端降水时空变化规律及其与大气环流的关系

为了解海河流域极端降水时空变化规律,基于海河流域40个气象站1960～2016年逐日降水资料,采用线性回归、M-K趋势检验法、Pearson相关性分析法,分析了海河流域近57年来10个极端降水指数的时空变化及其与大气环流的相关性。结果表明,除了持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外,大多数极端降水指数多年平均值在空间上呈自东南向西北减少的分布规律,CDD呈现自北向南减少的规律,CWD呈现自东南向西北增加的规律;在时间变化上,所有极端降水指数均呈下降趋势,只有最大一日降水量(RX1day)的下降趋势显著;在空间变化上,除中雨日数(R10mm)和降水强度(SDII)呈上升趋势的站点与呈下降趋势的站点个数相同外,多数站点各极端降水指数呈下降趋势;除CDD与其他极端降水指数相关性较弱外,各极端降水指数的变化具有较好的一致性;除CWD外,极端降水指数与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)现象关系密切,而AO(北极涛动)和NAO(北大西洋涛动)是CWD变化的重要因素。研究成果对于海河流域水灾害防治及水资源配置有重要意义。     

1972～2017年河北省夏季降水的时空变化特征

利用河北省1972～2017年(不含2014年)135个地面观测站的逐日降水资料,对河北省夏季(6～8月)降水过程的时空变化特征进行诊断分析。结果表明,近45年河北省夏季年均降水量、降水强度和降水极值均呈现出从东南沿海向西北内陆逐渐递减的分布形势,降水频率的分布则与其相反。降水的年均降水量在河北省北部呈下降趋势,南部呈上升趋势,年均降水量的减少主要是降水频率的减少造成的。暴雨的空间分布与地形分布关系密切,年均降水量与降水强度增强的区域均位于张家口、承德北部、太行山西侧的高原区和秦皇岛东部的沿海地区,其他地区二者均呈下降趋势。各类2、3、4、5d及其以上降水过程的频数均具有年际和年代际变化特征,且以下降趋势为主,持续2、3d降水过程频数的空间分布较为均匀,而持续4d及其以上降水过程频数的年际变化明显。     

基于TFPW-MK法的太湖流域湖西区降水时空变化分析

基于太湖流域湖西区13个雨量站近50年(1964~2013年)逐日降水量资料,采用TFPW-MK法分析该地区降水时空变化规律。结果表明,湖西山丘区年平均降水量为1 469mm,平原区为1 397mm;湖西山丘区汛期(5~9月)平均降水量高于平原区,分别为975、732mm;湖西区近50年各序列存在不同程度的自相关性,降水呈显著上升趋势(Z=1.36),其中湖西平原区降水呈极显著上升趋势(Z=1.66);湖西区汛期平均降水量占全年平均降水量的66%,汛期降水空间分布与全年降水空间分布基本吻合,均呈自西南向东北递减趋势;但湖西区近50年来全年与汛期平均降水量变化趋势并不完全一致,如东部小河新闸、宜兴、大浦口全年降水趋势为不显著减少,汛期降水趋势则为不显著增加;西南部茅东闸、平桥全年降水趋势为不显著增加,汛期降水趋势则为不显著减少。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

1953~2010年期间广东降水的变化特征分析

根据广东省1953～2010年期间26个测站逐日降水资料,运用非参数Mann-Kendall趋势检验法系统分析了降水时空分布规律。结果表明,广东省降水量主要集中于夏季,年平均降水量总体呈上升趋势,但不显著,降水量在西南沿海的阳江一带形成最大值中心。以阳江为代表站,利用8个降水指数,由定量分析其极端降水特性可知,近60年降水量和降水强度显著增加,降水日数显著减少,降水越来越集中。     

海河流域极端降水事件时空变化特征分析

为研究气候变化背景下海河流域的极端降水事件变化规律,基于流域内30个气象台站1960~2008年的逐日降水资料,选取不同的降水指标,应用M-K趋势检验和滑动t检验方法分析了海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明,海河流域的极端降水事件的发生频率和强度在年际变化中均呈减小趋势;在空间大部分范围内,降水频率和强度指标也均呈负趋势,仅滦河上游山区、子牙河山区和胶东沿海部分地区呈微弱上升趋势,但趋势并不显著。总体而言,海河流域趋向于干旱化,流域内洪涝灾害发生的概率有所减小。     

变化环境下中国不同强度降雨的时空变化特征

受全球变暖和降水的空间异质性影响,局地极端降水事件呈现出广发和频发的态势,提取不同强度降雨变化的时空特征对科学开展防洪减灾布控具有重要的实际意义。为此,以中国大陆为例,采用Mann-Kendall检验方法对各流域不同强度降雨过程进行趋势性检验,利用95%置信水平对其进行显著性判断,并利用变标度极差分析方法(R/S)揭示未来各流域不同强度降雨的持续性演变特征。结果表明,各流域对应的不同等级强度降雨对年降水量贡献的表现形式不同,干旱和半干旱区流域小雨、中雨和大雨的年累积降水量对年总降水量的贡献高达90%左右,而半湿润和湿润区流域的贡献约为70%左右;未来黄河流域、辽河流域和海河流域的极端大暴雨事件将有所减少,而长江流域和珠江流域的极端大暴雨事件将显著增加。研究结果对于流域水管部门提出适应和减轻降水不利影响的应对方案具有重要的指导意义。     

PERSIANN-CDR产品对淮河流域干旱特征辨识性能评估

基于淮河流域164个地面观测站1983~2016年的降水观测资料,对PERSIANN-CDR降水产品的降水反演性能进行评估,并将其应用于淮河流域的干旱评估工作中。通过精度检验,认为PERSIANN-CDR对淮河流域月尺度的面雨量具有良好的估算性能,在时空尺度上均能较好地反演淮河流域降雨的演变规律。采用标准化降水指数,从干旱事件的发生时间、发生次数、发生强度、覆盖面积和空间分布特征等多方面对该卫星降水产品的干旱辨识性能进行了评估,发现卫星数据对干旱事件的识别、干旱强度的估算及干旱时空分布特征的反演结果均较为可靠。但PERSIANN-CDR卫星数据对干旱空间分布特征的辨识能力会随着干旱事件时间尺度的增大而减小,此外,其对淮河流域干旱强度和覆盖面积的评估略偏严峻。     

安徽省淮河流域近56年来气候时空变化的R/S分析

基于1955~2011年安徽省淮河流域7个水文站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省淮河流域近56年来的平均气温、降水量等指标的冬季(12月~次年2月)、夏季(7~9月)及年均值进行了计算,分析了该流域段的气候要素空间分布情况。结果表明,平均气温和冬季降水量呈上升趋势、夏季降水量呈微弱上升趋势,年降水量上升趋势不明显;各项指标的H值均大于0.5,说明存在明显的赫斯特现象,反映了该流域近56年来气候变化存在趋势性成分;气候因子的1月、7月、冬季、夏季和年平均H值存在季节性差异,均为夏季大于冬季,说明安徽省淮河流域夏季的气候效应影响高于冬季;气温和降水都存在空间分布差异,整体表现为西南部气温高、降水多,东北部气温低、降水少,中部气温适中、降水少的特点。     

基于信息熵的淮河流域降水时空变异特征研究

为了深入研究淮河流域的降水时空变化特征,以淮河流域1961~2005年36个气象站日降水数据为基础,基于信息熵理论,首先利用边际熵研究年、季、月等不同尺度下降水的变化特征;再利用分配熵和强度熵研究年内不同月份降水的分配情况;然后利用改进的Mann-Kendall趋势检验方法对淮河流域降水序列不确定性的变化趋势进行检验;最后对降水月份分配情况与极端降水量进行相关分析,以研究极端降水量与降水月份分配的关系。结果表明,淮河流域降水量较小的季节或地区,其降水量的年际变化也较大,淮河流域北部降水的不均匀性及其较小的降水量可能加剧该区的干旱风险;降水量与降水天数月份分配的不均匀性均表现出由南向北增大的空间分布特征;对于淮河流域大部分站点,降水量月分配不均匀的年份面临洪灾的风险也会增加,而淮河流域西部降水月份分配不均的情况可能加剧,且该区面临的洪灾风险也可能加剧。     

淮河流域汛期极端降水时空演变规律分析

研究淮河流域极端降水时空演变规律对流域防洪减灾、水资源规划等意义重大。基于淮河流域24个气象站1961~2011年汛期逐日降水资料,建立极端降水序列,并对极端降水频度和强度的趋势、突变及周期变化特征进行了年尺度和年代尺度的时空变化分析。结果表明,极端降水频度和强度均呈较显著的上升趋势,且均在2000年代出现大幅提高,时间变化的第一主周期为4年;频度和强度的空间分布基本符合右岸强、左岸弱,南部强、北部弱,从上游内陆至下游沿海逐渐增加的分布规律;各年代极端降水空间分布发生变化,沿海与内陆的频度差异逐渐缩小,左右岸的强度差异越来越显著。研究成果可为水资源规划管理工作提供参考。     

近50年淮河流域年降水量变化分析

为了解淮河流域年降水规律,利用淮河流域28个气象台站1958~2007年逐日降水资料,采用线性倾向估计、最大熵谱、小波分析、Mann Kendall突变检验、经验正交函数（EOF）分解、集对分析（SPA）等方法分析了淮河流域年降水事件特征及变化规律。检验结果表明,淮河流域面雨量及大部分台站降水量线性倾向率为正,沿海地区台站降水量线性倾向率为负;最大熵谱谱密度有两个峰值分别对应周期为2.5、7.1年;流域降水量经历过一次减少和一次增加的突变,但未达到显著性水平;南北反向变化的模态比较显著,降水分布具有很强的地域特色;淮河流域年降水量呈增加趋势,存在2~3年主周期震荡和7年左右的次周期,突变性不显著,降水量具有南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特点。     

东江流域降水时空变化及其与ENSO事件的响应关系

为了解东江流域降水的时空变化特征,揭示气候变化对流域降水变化的驱动关系,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验、直线回归滑动平均、交叉小波等方法分析了东江流域1959~2018年降水时空特征,并揭示其与ENSO事件的响应关系。结果表明,东江流域近60年来降水以-4.29mm/10a的幅度缓慢减少,年内分布不均,属夏季降水最多,占年降水总量44%;各季节降水变化不一,春、秋两季在缓慢减少,夏、冬两季则在缓慢增加。汛期降水占年总量79%,以-10.6mm/10a的幅度减少;非汛期降水以6.1mm/10a幅度增加。空间上降水地域差异性明显,汛期降水与年际降水呈现由中游向上游、下游逐渐递减的分布;非汛期降水则呈现由上游向下游递减的带状分布;降水与ENSO事件响应关系显著,主要表现在1970年代2~4年周期与1990年代后期3~6年周期尺度上,表明气候变化是目前降水变化的主要驱动因子。     

未来气候情景下淮河中上游降水极值及其联合概率行为变化特征

极端气候变化导致水旱灾害频率和强度的改变,为探究未来气候情景下淮河中上游降水极值及其联合概率行为变化规律,以淮河干流小柳巷以上32个雨量站1961～1990年实测日降水数据为基准,集合RCP4.5情景下5种全球海气耦合模式(GCM)在2021～2050、2051～2080年的日降水预测,应用6种极端降水指数量化极端降水变化规律,基于Copula函数构造3组极端降水指数组合的联合分布,并利用Kendall重现期探讨双变量降水事件发生概率的空间变化规律。结果表明,无论在哪个未来时段,6种极端降水指数较基准期均有不同程度的增大;双变量降水事件的发生概率的空间异质性随着重现期水平的增高而增大;未来60年北部山区和研究区下游极端降水事件发生更加频繁,对淮河流域防洪排涝具有指示作用。