1960－2014年淮河上中游流域年降水和主汛期降水的时空分布特征

基于淮河上中游流域19个站点1960-2014年的月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势分析、变差系数、年内不均匀系数、小波分析、Kriging空间插值等方法,对年降水和主汛期降水的统计特征、趋势和周期性等时间特征及空间分布特征进行研究。结果表明:流域主汛期降水占到年降水的50%以上,地域分布上以东南部和西南部雨量较多。年降水和主汛期降水在年际上分别呈现21~32a、8~19a、3~7a和24~32a、8~21a、3~7a三个时间尺度的丰枯演变特征,同一时间尺度的丰枯变化基本相同。主汛期降水年际Cv普遍大于年降水,但空间分布不一致;年降水Cv较大值分布于流域西部和北部,较小值分布于流域东部和东南部;主汛期降水年际Cv较大值分布于流域西部,较小值分布于流域东北部及蚌埠一带;北部降水的年内分配不均性略大于南部。年降水和主汛期降水的变化趋势均不显著,没有通过95%的置信度检验,但主汛期降水略呈增加趋势而年降水呈微弱下降趋势;年降水在流域北、西和西南部表现为减少趋势,尤以西、西南部较为明显,而流域中、南和东南部主要表现为增加趋势;主汛期降水则从北向南以条带状表现为增加趋势。     

淮河流域和长江中下游流域旱涝年的划分

利用1951—2007年国家气象信息中心提供的756站逐日降水资料,通过计算6—7月降水标准差,确定淮河流域和长江中下游流域降水变率最大的站点,分别计算各站与这两个流域降水变率最大的站点相关系数,把通过显著性检验的站点分别作为淮河流域和长江中下游流域的代表站。利用两流域代表站的标准化降水指数确定了1951—2007年的旱涝年份:淮河流域的旱年为1952年、1959年、1961年等共10 a,涝年为1954年、1956年、1957年等共9 a;长江中下游流域的旱年为1952年、1958年、1961年等共11 a,涝年为1954年、1969年、1980年等共10 a。结合水文资料进行修订后,确定了1951—2007年淮河流域和长江流域因梅雨季降水而导致的洪涝年份。     

基于小波分析的大伙房水库流域降水周期分析

用降水距平和莫莱(Morlet)小波函数,对大伙房水库流域近50年来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析.研究结果表明,近50年来,大伙房水库流域春、夏、秋、冬和年平均降水分别存在6,9,16,6a和l0 a的主周期.在主周期分析基础上,预测研究区在2005年之后未来一段时间季、年平均降水都不同程度、不同时间范围仍将处于降水偏多阶段.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,为分析降水多时间尺度变化特征、短期降水预测等预防洪水灾害等关键问题研究提供了一种新途径.     

黄河主要产沙区近年降水变化的空间格局

采集整理了1966—2014年黄河潼关以上主要产沙区604个雨量站的逐年逐日降水,并基于GIS制作了1966—2014年不同时期的年降水量和日降水大于10、25、50、100 mm的年降水总量空间分布图,进而分析了该区不同雨强量级的年降水总量和大暴雨发生频次等降水因子的变化。研究认为,该区日降水大于50 mm的降水总量占年降水量的比例为2.3%~7.8%,其产洪产沙量占年水沙量的比例分别为20%和44%;在潼关来沙较天然时期减少约88%的2005—2014年,河龙间大部、泾河上中游和汾河上游等日降水大于10、25、50 mm的年降水总量总体偏丰;2010—2014年,日降水大于25 mm和50 mm的年降水总量偏丰程度更高,其偏丰程度大于5%的面积占研究区总面积的比例分别为76.9%和69.6%;近年降水偏枯区主要分布在祖厉河和渭河上游西北部。2012—2013年几乎是1966年以来研究区降水最丰的时段。2001年以来,河龙间大部和泾河上中游地区大暴雨发生频次偏高,其它区偏低。     

1971—2010年上海市降水变化特征分析

基于1971-2010年上海市徐家汇站的日降雨资料,采用一元线性回归法、Mann-Kendall法和小波分析等方法,对上海市40年来的年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水的变化和周期变化特征进行研究和分析,并对降水的频率特征和典型台风期间的暴雨特征进行了分析。结果表明：上海市年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水均呈增加趋势;年降水和汛期降水的震荡周期吻合,主周期均为8a左右,汛期降水与年降水的变化趋势相似性很大,说明汛期降水量较大程度地决定年降水量;非汛期降水主周期为4a左右;小雨所占比例随年代逐渐减少,而暴雨所占比例随年代逐渐增多,台风期间的暴雨雨量高度集中,强度大。     

近60年福建地区降水及时空演变特征研究

基于1961—2020年福建省年降水和季节降水数据,采用线性回归、M-K突变检验、Morlet小波等方法,分析福建省近60年年均降水变化趋势、突变特征、时空序列周期的降水特性。结果表明：近60年福建省年降水整体表现为上升趋势,倾向率为1.2695mm/a;春、秋季年均降水整体都表现为不显著下降趋势,夏季降水呈现显著性上升趋势,冬季降水表现为不显著上升趋势,突变检验以及线性回归趋势分析结果显示1961—2020年年降水整体呈现不显著上升趋势,倾向率和趋势变化及结果一致。年降水55年为第一主周期,6、19、12年为次周期,55年主周期整体变现为枯-丰-枯-丰-枯循环交替周期变化,目前在正处在偏枯周期,未来在5～6年降水表现为减少趋势。该研究为福建省季节降水和年均降水变化趋势和空间分布提供参考依据。     

安徽省1961～2007年降水特征分析

为揭示安徽省1961～2007年的降水变化规律,利用安徽省78个气象站1961~2007年降水数据,基于R/S分析、Mann-Kendall检验和小波变换等方法,对降水时间序列进行了线性趋势分析、突变分析和周期分析。结果表明：47 a间安徽省年降水量呈现出增加趋势,夏、冬季平均降水呈增加趋势,春、秋季呈减少趋势;年降水和季节降水都存在Hurst现象,降水过程具有反持续性;近50 a间安徽省年降水量的变化过程可以分为偏湿、偏干、偏湿3个阶段,四季降水也具有突变性;年降水量和四季降水量均具有周期性。     

1953-2008年新疆北部地区降水变化趋势分析

依据新疆北部地区1953-2008年月降水资料,运用Mann-Kendall秩次相关及气候趋势系数等方法分析了新疆北部地区降水时空变化趋势。结果表明:北疆地区多年平均降水224.9mm,四季降水分别占27.6%、39.1%、21.2%及12.1%。20世纪90年代后夏季、秋季及冬季降水逐渐偏多进入丰水期。精河、乌鲁木齐、哈巴河、阿勒泰、富蕴、克拉玛依、乌苏、奇台及伊宁年降水显著增加。北疆地区春季降水没有显著增减趋势。富蕴、克拉玛依、奇台、伊宁及乌鲁木齐夏季降水显著增加,克拉玛依、乌苏、伊宁、精河及哈巴河地区秋季降水将显著增加,克拉玛依、精河、乌鲁木齐、奇台及伊宁等地区冬季降水呈显著增加趋势。全区夏、秋及冬季降水有增加趋势。     

近57a河源地区降水变化特征及其与ENSO事件的关系

利用河源地区5个国家气象站1960—2016年的逐月降水数据、NOAA逐月海温等资料,采用趋势分析等方法,分析了河源地区降水特征及其对ENSO事件的响应,结果表明:河源中部、西北部年均降水较大,东北部较小,极大值出现在靠近新丰江的东源;春、夏、冬季和年降水呈递增趋势,秋季则相反,但递增或递减趋势不明显;年降水变化存在准2 a、4~5 a、7~8 a和准21a周期变化规律;El Ni1o事件时,春、秋季降水均小于正常年份,夏、冬季则相反,且年降水较正常年份有增加趋势。La Ni1a事件时,春、夏季和年降水均小于正常年份,且年降水则较正常年份有减少趋势;ENSO事件对河源降水的影响存在滞后性,且主要影响秋、冬季。     

ERA-interim再分析数据集在长江上游的适用性

针对长江上游地区ERA-interim再分析降水数据,结合流域内65个实测站点的降水数据,计算流域以及站点年降水量、多年平均降水量。利用降水偏差、偏差百分比、合格率等多种指标,分析ERA数据在长江上游地区的适用性并进行校正,以补充实测降水资料。结果表明:(1)ERA降水在年、春、夏、秋、冬的变化趋势与实测数据近乎相同,可直接采用折算系数整体校正ERA年降水数据;(2)流域内海拔高的观测站点ERA降水估计值与实测降水数据偏差明显增大,海拔低的观测站点ERA降水估计值与实测降水数据偏差相对较小,并且流域东南部的降水偏差整体小于流域西北部;(3)利用折算系数整体折算1979~2012年、夏、秋尺度各站点ERA插值降水数据,各站点拟合后年、夏、秋序列与实测降水偏差30%以内的站点合格率分别为98.46%,92.31%和70.77%。     

岷江中上游及青衣江流域近50年来降水变化特征分析

利用岷江中上游及青衣江流域内松潘、成都、雅安、乐山4个气象站点1951-2001年共51年的降水资料,运用Mann-Kendall秩次相关检验法、Morlet小波变换等方法,分析了降水变化特征.结果表明:①4站年内降水集中在汛期4-9月,均占全年降水的80%以上.②4站年降水量的年际变化趋势不明显,松潘站在1958-1975和1985-2001两个时间段内降水减少,减少趋势不显著;雅安站降水呈一致减少趋势,但趋势不显著;成都站从1969年降水开始减少,且1996-2001年降水减少趋势显著;乐山站从1967年开始降水呈减少趋势,且1991-2001年降水减少趋势显著.③松潘和乐山站的降水量存在明显的年际和年代际振荡周期,而稚安和成都站的年代际周期不明显.     

基于PW-MK的辽阳季节性降水特性分析

以1955年～2018年为时段,采用PW-MK、线性倾向率、模比系数差积、小波分析等方法,研究辽阳地区4个季节降水特征。结果表明:春季降水量呈增大趋势,夏季、秋季呈显著减少趋势,夏季降水量下降速率较大,为-0.97mm/a,冬季降水总体较稳定;春季降水存在3组不同尺度的旱涝周期,夏季、秋季、冬季降水存在2组不同尺度的旱涝周期。辽阳地区1955年～2018年各季节降水趋势存在差异,不同尺度旱涝周期共同影响辽阳降水。     

近40年来唐河上游降水-径流变化及原因探讨

以海河水系唐河上游流域为研究对象,根据1960年-2002年流域的降水及实测径流资料,利用肯德尔秩次相关法和双累积曲线,分析了年降水、年径流和降水-径流关系的变化趋势.结果表明,降水量不存在明显变化趋势,而径流量存在明显的下降趋势.整个降水-径流系列可以划分为三个阶段:1960年-1978年,1979年-1995年,1996年-2002年,三个阶段的降水-径流相关系数依次减少,降水-径流相关性减弱.此外,从流域内土地利用类型变化、水利工程建设、地下水资源开发利用状况等几个方面对流域降水-径流变化原因进行了初步分析与评价.     

中国大陆TRMM降水多尺度精度评价

根据中国气象数据网中国大陆2009—2014年逐日降水格点数据,在月、年时间尺度上,采用误差、相关系数以及相对误差等指标,对热带降水测量(TRMM)降水数据进行精度评价。结果表明在月、年尺度上TRMM降水数据精度均较高,年均误差分布与年降水量相关;月尺度相关系数达到了0.99,年尺度相关系数为0.86;TRMM精度主要受降水强度和海拔地形影响;在干旱和高海拔地区TRMM降水数据精度较低。     

气候变化背景下新疆地区降水时空变化特征分析

依据新疆地区1951～2008年月降水资料,运用Morlet小波分析及PCI降水集度等方法分析了新疆地区降水时间及空间的变化规律。结果表明:新疆地区降水存在4a、8a及准12a主周期;年降水由北向南逐渐减少,伊宁、和田形成极大值中心,安德河、吐鲁番形成极小值中心;变异系数由北向南增大,北疆小于0.40,南疆为0.50～0.75。降水年内分配北疆相对均匀,南疆差异较大。北疆年降水呈增加趋势,南疆仅少数地区有减少趋势。未来年降水波动较大,有更趋离散而背离均值的趋势;年内降水分配规律将渐趋稳定,波动呈下降趋势。     

铁岭市近60年来降水的多时间尺度分析

利用线性回归分析、Morlet小波分析和M-K突变分析三种方法,分析了铁岭市近60来降水的多时间尺度变化特征。结果表明:铁岭市年降水、夏季降水和秋季降水呈减少趋势,春季降水基本不变,而冬季降水略有增加;年降水和四季降水均存在27~28年时间尺度的干湿期转换;年降水和四季降水变化均存在突变现象,年降水和夏季降水突变开始时间为1965年,秋季为1974年,这与年降水的逐年变化曲线是一致的,春季降水在1973年和1987年前后发生突变,冬季降水在1972年和1982年前后发生突变。     

粤东地区近42 a降水序列时空变化特征分析

以70个雨量站点近42 a降水资料为基础，采用线性趋势、累积距平法、Mann-Kendall突变检验、滑动T突变检验、小波分析和时态GIS等方法，对粤东地区降水特性进行分析。结果表明：降水呈现丰枯交替变化过程，且总体均呈微弱的减少变化；年降水和汛期降水系列在2019年发生突变，并呈现出偏多向偏少变化，非汛期降水无明显的突变年；年降水、汛期降水和非汛期均处于偏枯期；年降水和汛期降水的主周期均为15 a,次周期为4 a、8 a和24 a,非汛期降水序列的主周期为16 a,次周期为3 a、5 a、7 a和28 a;不管是丰水还是枯水年，该地区降雨空间分布特征均为北多南少，即北部山地丘陵地带降雨多，沿海地带降雨少，没有明显随时间节点不同和丰枯变化而产生降水空间分布变化。     

黄河流域季节降水变化特征分析

利用黄河流域106个代表气象站1960—2010年逐日降水资料,分析了黄河流域季节降水的空间分布以及年内年际分配特点,并采用Mann-Kendall法、降水倾向率和累计距平法等方法对季节降水的变化趋势和变异情况进行了研究。结果表明:空间上,黄河流域各季节降水分布与年降水分布大体相同,但随着季节变化局部地区存在差别;时间上,20世纪90年代后流域降水变化趋势明显改变,季节降雨减少趋势的强度大于增加趋势的,且大多数站点季节降水序列未来趋势与过去趋势相反;各区域同季节降水序列变异点位置虽各不相同但相对集中,说明季节降水变异可能存在内在联系。     

澜沧江流域水文气象要素变化特征分析

以澜沧江流域为对象,采用气候倾向率、MK检验、Pearson相关性分析等方法,分析1958-2015年气温和降水的空间分布、年内分配及演变趋势,揭示径流演变的驱动要素。结果表明:澜沧江流域气温空间分布不均,上游温度低降水少,下游温度高降水多;降水和径流年内分配不均,主要集中于夏秋两季,径流峰值比降水峰值滞后一个月;1958-2015年气温呈上升的趋势,降水和径流呈下降趋势;2005年为径流出现突变的年份,年径流减少21.5%;气温升高、降水量减少对径流减少有一定贡献;气温与径流的相关性较差,降水径流相关性于2005年之后变差,尤其是夏秋两季。     

太湖流域典型洪水的降水和水位要素解析

为加深对流域洪水运动规律的认识,开展了太湖流域2020年洪水与2016年、1999年和1991年3场历史洪水的对比分析,全面剖析了4场流域性洪水对应的降水、水位要素的异同。结果表明:在降水时程分布上,1991年、1999年和2016年致洪降水过程比较集中但存在间歇期,而2020年致洪降水可视为一次连续降水过程,累积雨量大但时程分布较均匀;在降水空间分布上,1991年与2016年洪水期降水为“北部型”降水,北部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,1999年为“南部型”降水,南部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,而2020年则为“全流域型”降水,各水利分区致洪降水差异相对较小。受降水过程影响,1991年、1999年和2016年洪水期太湖水位上涨过程中存在一定回落或平稳期,但2020年洪水期太湖水位表现为持续性上涨过程。2020年洪水期南部浙西区代表站最高水位明显超过了1991年和2016年,但北部湖西区和武澄锡虞区水位情势不及1991年、1999年和2016年严峻。总体上,2020年太湖流域洪水规模与强度低于1999年等年份,其灾害损失也较小,但对流域及区域设计暴雨、洪水计算和洪水调度仍具有重要参考价值。