近50年来西藏极端降水时空变化特征

利用1961~2010年西藏地区9个气象站点逐日降水资料,结合百分位方法定义的极端降水阈值,分析了该地区极端雨日及其平均降水强度、不同持续时间的极端降水事件、气候变化对极端降水的时空变化特征的影响。结果表明:(1)92°E以西的地区,极端雨日平均降水强度呈现出增加的趋势,而在92°E以东的地区,呈现出减小的趋势;(2)极端降水事件以持续1 d为主,其频率一般在4.3次/年以上,强度一般在20 mm/d以上,林芝站和波密站为频率和强度高值区;(3)气候变化背景下,极端降水的频率、强度表现出西移的态势。     

基于多种趋势分析方法的京津冀地区极端降水趋势分析

变化环境下我国极端降水事件频发,导致洪涝灾害加剧,严重影响社会经济的可持续发展。分析京津冀地区极端降水趋势,预测未来极端降水,更合理地开展降水频率分析,对合理配置水资源有重要意义。基于京津冀及周边地区25个气象站1960—2016年逐日降水数据,分别采用普通Mann-Kendall检验、预置白Mann-Kendall检验、去趋势预置白Mann-Kendall检验和改进的Mann-Kendall检验方法,选取7个极端降水指标对京津冀地区极端降水进行趋势分析。结果表明:京津冀日极端降水95%分位数表现为西北地区下降、东部邻渤海地区和南部地区上升的趋势;日降水强度表现为上升趋势;边界区域年降水量表现为上升趋势,内部呈下降趋势;其他指标呈显著或不显著的下降趋势。对4种方法所得结果进行对比,除年降水量外,各极端降水指标的检验结果均有不同程度的差别,预置白Mann-Kendall方法最为严格。     

近30年来云南省不同等级降水时空变化特征分析

利用1987—2016年云南省29个气象站点逐日降水资料,将云南省划分为6个流域,运用线性趋势和小波分析法,分析了云南省不同流域不同等级降水日数和强度的时空变化特征。结果表明:(1)云南省微量降水、小雨、中雨和大雨降水日数和强度整体呈减小趋势,暴雨呈增加趋势,其中微量降水日数和强度、小雨降水日数呈极显著减小趋势;(2)各等级降水强度平均贡献率呈现出中雨大雨小雨暴雨微量降水;(3)各等级降水强度普遍存在22 a和29 a的长周期变化特征;(4)微量降水日数和强度呈现出东北多西南少的分布特征,小雨、中雨、大雨和暴雨降水日数和强度呈现出西南多东北少的分布特征,微量降水日数和强度减少幅度呈现出由东南向西北递增的趋势,小雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在中西部,减小幅度较小区域主要集中在长江流域中部和澜沧江流域南部,中雨降水日数和强度减小幅度呈现出由中部向东北和西南递减的趋势,大雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在西北和东南部,减小幅度较小的区域主要集中在中南部,暴雨降水日数和强度上升幅度较大区域均集中在西南和东部。研究结果可为区域农业生产和农业用水提供基础性参考。     

鄱阳湖流域1961—2010年极端降水变化分析

基于鄱阳湖流域14个国家气象站1961—2010年的日降水量数据,采用百分位法定义阈值,识别极端降水事件;采用线性回归方法进行趋势检验,进而对鄱阳湖流域1961—2010年极端降水的时空变化特征进行分析。结果表明,相比年降水,流域极端降水的变化趋势更为明显;1961—2010年鄱阳湖流域极端强降水强度呈显著增大趋势而极端强降水天数显著减小;极端降水强度增大的区域主要分布在赣江流域和抚河流域。1961—2010年鄱阳湖流域大部分站点极端降水不存在突变,降水在时间上有分布更加集中的趋势。鄱阳湖流域极端降水的上述变化,对流域水资源管理提出了更加严峻的挑战。     

珠江三角洲地区汛期降水时空演变特征

科学认识降水时空演变特征对区域防洪减灾及水资源管理具有重要科学意义。利用珠江三角洲地区58个气象站点1961—2017年日降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验和空间地统计分析方法,探讨珠三角地区前、后汛期不同等级降水特征(降水量、降水日数及降水强度)时空演变规律。研究结果表明:(1)50多年来,珠三角地区前、后汛期降水量和降水强度均呈增加趋势,而降水日数则呈减少趋势;(2)除大暴雨外,前、后汛期各等级降水特征时间变化趋势相同,但存在明显的空间分布差异,珠江口附近、西南沿海及北部近山区是降水变化的敏感区;(3)前、后汛期降水事件均以小雨为主(占比60%),而降水量主要来源于大雨事件(占比分别为28.7%和27.1%),但暴雨(5.6%和4.6%的降水日数贡献,25%和22.2%的降水量贡献)与大暴雨(1.3%和1.3%的降水日数贡献,12.6%和12.6%的降水量贡献)的相对贡献更为明显;(4)前、后汛期降水量的增加由大雨和暴雨降水量增加引起,降水日数减少是由于小雨降水日数减少,降水强度的增加来源于大暴雨以下等级降水强度增加。     

巢湖流域极端降水事件的时空变化趋势分析

采用国家气候中心发布的1961—2010年气象台站观测资料插值格点化数据集(CN05.1),选取巢湖流域及其周边的29个格点站降水量资料,运用Mann-Kendall以及反距离加权插值法,分析研究巢湖流域极端降水事件的频率、降水量、强度、年最大日降水量和严重干旱事件的频率等多个指标的时间变化和空间分布特征。结果表明:①巢湖流域极端降水频率与极端降水量的变化趋势一致,变化幅度相当,在空间分布上两者呈现出由西南向东北方向的增加趋势;②极端降水事件的频率、降水量、强度、年最大日降水量都趋于波动性升高,唯独严重干旱事件的次数明显减少;③极端降水强度和严重干旱事件的空间分布变化相当明显,很有可能与所处的特殊地形、地貌、气象条件、土地利用方式和全球变暖等有关;④近50 a巢湖流域极端降水事件的增加、严重干旱事件的显著减少以及空间分布差异性和巢湖流域本身易受侵蚀的地质构造条件,导致巢湖流域洪涝灾害事件发生的可能性非常大。     

滇中地区极端降水事件的时空变化特征分析

近年来,极端降水事件频发,对社会经济发展带来一定损失。为探讨云南省滇中地区极端降水事件的变化规律,根据1964~2013年滇中地区49个气象站点逐日的降水数据,采用M-K秩次检验方法,结合线性趋势和5 a滑动平均法,分析滇中地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)在时间尺度上,强降水日数和最多连续雨日天数呈显著减少趋势,普通日降水强度呈弱减少趋势,最多连续无雨日天数呈显著上升趋势,极端降水事件突变多发生在2002~2008年间;(2)在空间尺度上,普通日降水强度整体上表现出中部高,东北和西北部低的趋势;强降水日数和最多连续无雨日天数整体呈现出中西部低,东南和西北部高的趋势,并出现了明显的低值区,而最多连续雨日天数基本呈现出相反的空间分布特征;(3)在空间变化趋势方面,近50 a滇中地区降水呈减少的趋势,中东部地区降水减少趋势最为显著,且普通日降水强度呈显著减少趋势,而西南部最多连续无雨日数则呈现显著上升趋势。由分析结果可知,滇中地区干旱趋势明显加剧,尤其是中东部。     

贵州省近55年降水事件变化特征

为了更深入地了解贵州省气候变化的特征,运用19个气象站1959—2013年降水观测数据,分析了贵州省近55 a来的降水量、降水日数、降水强度的气候特征、变化趋势、空间分布和稳定性。结果表明:空间上,贵州省降水量南多北少,降水日数南少北多,二者呈空间负相关;时间上,近55 a贵州省降水大致可以分为1个平水期、2个丰水期和2个枯水期,降水增强区域面积逐渐缩小;季节差异性显著且随海拔高度增加而加剧;贵州省强降水日数和强度多年平均变化趋势不显著,空间上呈带状分布,最小值分布于威宁—毕节—遵义—三穗一带,但该区域暴雨强度变化率最大;贵州省大雨强度变异系数较小,但暴雨强度变异系数较大,且变异系数最大值分布于暴雨强度最弱的威宁—毕节—遵义—三穗一带。贵州省55 a间降水事件变化最突出的特征是:年均降水量、降水日数和强度相对较小的区域,其降水日数和强度的变化率最大、稳定性最差。针对这一特征应重点分析地形对贵州省降水的影响,加大对极端降水事件发生概率较大地区的降水动态及地质异动情况的观测。     

1971-2018年汉江流域陕西段降水时空特征分析

基于1971-2018年汉江流域陕西段 27个气象站点的逐日降水数据,选择了年降水量、降水强度、最大日降水量、年降水日数、中雨日数和大雨日数6个降水指数分析其降水时空特征,分析方法包括线性估计法、小波分析法、滑动均值法、IDW 空间插值法及Mann-Kendall检验法。结果表明：在研究时段内,汉江流域陕西段降水强度有缓慢增加趋势,其余5个降水指数均呈缓慢减小趋势,且6个降水指数的变化趋势均不显著;研究区域仅年降水日数无突变点,且在1995年后呈现显著减小趋势,其余降水指数均有突变点;年降水量有7 a的副周期和27 a左右的主周期,主周期有3个循环交替,且丰、枯交替突变点在1983和2000年。汛期降水量与年降水量周期基本一致,而非汛期有4和16 a两个副周期和1个28 a的主周期;年降水量空间分布呈现由北到南逐渐增大的趋势,除了年降水日数的高值中心在宁强县外,其余5个降水指数的高值中心均在镇巴县,而低值中心除了降水强度在太白县外其余的均在商县。在研究时段内各年代际降水指数的比较中,1971-2018年的年降水量、降水强度和年降水日数均仅次于最大值,预计未来极端降水事件可能更加频繁,严重的情况下会影响水生态、水环境、水安全等的健康发展。     

海河流域1961年-2010年极端气温与降水变化趋势分析

以海河流域30个气象基准站1956年-2010年气温和降水日值资料为基础,选取12个表征极端气候变化指标,分析了该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明:海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势;极端低温的强度、频度显著降低,反映出流域整体增温的气候变化背景;流域短历时极端降水强度有增大趋势,年极端降水的发生频次降低,连续湿日表现出一定的减少趋势,而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势,区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看,20世纪90年代以来,年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁,而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势,将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响,同时,短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。     

贵州省1960～2017年降水时空变化特征

针对近年来区域降水异常事件频发的问题,选取了贵州省32个气象站近57 a（1960～2017年）来的逐日降水数据,利用降水发生率和贡献率,分析该地区不同历时和等级降水条件下的时空变化规律,并运用Mann-Kendall法探讨了不同历时降水和不同降水等级的变化趋势。结果表明：① 降水发生率随着降水历时增加呈逐渐减少的趋势;而贡献率则呈先增加后减少的趋势。桐梓、正安、仁怀、余庆、思南、铜仁、贵阳、罗甸和榕江2～4 d的降水贡献率较大;威宁、普安、盘县、织金、兴仁和兴义大于10 d的降水贡献率较大。② 降水发生率随着降水等级的增加呈减少趋势,而贡献率则呈先增加后减少趋势。其中望谟、织金、都匀和安顺暴雨贡献率较高。③ 各历时降水贡献率和发生率变化趋势基本类似,表现为短历时呈增加趋势的站点较多,多数历时发生率呈增加趋势的站点较多。各等级的降水贡献率和发生率的变化趋势也基本类似,大雨和暴雨呈增加趋势,小雨呈减少趋势,中雨发生率呈增加趋势,贡献率则反之。研究成果可为贵州地区防灾减灾工作提供一定科学依据。     

基于SPI的京津冀地区旱涝时空 变化特征分析

以京津唐地区及周边地区37个气象站点1961~2010年逐月降水为基础资料,以地理信息系统技术为处理平台,结合滑动t检验、SPI指数（SPI, standard precipitation index） 方法和空间插值IDW（inverse distance weighting）等,分析京津冀地区年降水量趋势性、突变性、以及各地区旱涝发生等级、发生频率、旱涝发生频率的空间分布特征、降水突变点前后时段各地区旱涝特性的转变。结果表明：(1)近五十年,京津冀地区北部降水减少,南部降水增加,整体呈减少趋势,降水在1996年前后两时段变化剧烈;(2)北京、承德、唐山为旱涝交替高发区,秦皇岛、石家庄为洪涝高发区,张家口为干旱易发区;(3)变化期和基准期前后比较,各地区旱涝特征变化显著,整体的趋势是干旱形势加重,洪涝趋势减弱。     

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。     

西安及附近地区降水量时空变化规律分析

降水变化必然引起区域水资源变化,西安及附近地区降水量的分析对全面了解区域内水资源情况以及经济的发展、政策的制定有着非常重要的影响。运用西安地区18个站点的降水数据,对降水的空间分布图进行了分析,结果表明:东南部降水最多,中部偏北最少,降水量从南向北呈下降趋势,从西向东呈上升趋势。在时间上,除春季降水有明显的下降趋势外,夏、秋和冬季降水变化基本都不明显,西安地区降水未来的变化趋势与现有趋势是一致的。西安地区年及四季降水均存在着16 a和28 a左右的主周期。     

拉尼娜事件对长江中下游旱涝的影响

为研究不同强度拉尼娜事件下长江中下游旱涝差异,利用旋转经验正交函数方法,将长江中下游划分为4个区(西北部、中部、南部和东部);基于MEI指数,提取了1961—2014年的拉尼娜事件,并采用标准化降水蒸散指数来评估旱涝等级。结果表明:不同强度的拉尼娜事件可对各分区的旱涝频率、强度和时空分布产生不同的影响。在强事件持续期,一区易发严重干旱,二到四区易发生严重洪涝;在强事件结束后,一区可出现轻度洪涝,二到四区可出现中等以上干旱。在中等事件持续期,一区洪涝的频率和强度略大,二区到四区干旱的频率和强度略大;在中等事件结束后,一区洪涝的频率和强度非常大,二区到四区干旱的频率和强度非常大。弱事件对旱涝影响较小,且在南部和北部有反向变化特征,南旱北涝。旱涝频率、强度和分布差异与不同等级的拉尼娜事件影响水汽输送和垂直运动的强度有关。     

京津冀地区近 55 年气候演变特征分析

基于京津冀地区22个气象站1961-2015年的逐月气候资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检测、Morlet小波分析、反距离权重插值(IDW)等方法,研究了近55a来京津冀地区气象要素的时空演变规律。结果表明:(1)京津冀地区整体呈现出降水减少、气温上升、日照减少、相对湿度降低、风速下降的趋势。(2)各气候要素都在1979-1989年间发生了突变,年降水在1996年发生了第二次突变。(3)各气候要素均表现出多时间尺度耦合的复杂特性,其第一主周期尺度介于8~25a之间。(4)年均温由南向北递减,中、西部为升温速率的高值区;降水及其变率均自东向西递减;日照时数由南向北递增,而其变率则与之相反;相对湿度由东南向西北递减,其变率则由西南向东北递减;平均风速及其变率的高值中心均为张北和塘沽。     

区域水资源代谢效率时空变化及驱动因素

针对当前水资源短缺的重大问题和现有研究的薄弱环节,从异质性资源禀赋的角度揭示了1990—2015年中国京津冀、中部地区、西部地区9省(市、区)水资源代谢效率时空演变规律和驱动因素。结果表明:时间尺度上1990—1995年水资源代谢效率变化不大,自2000年以后总体呈明显提高的趋势;从空间分布看,在早期阶段,水资源代谢效率较低,空间分布区域差异不明显,2005年以后,京津冀和中部地区明显高于西部地区;综合京津冀、中部地区、西部地区来看,废弃虚拟水回用率、单位用水社会消费品零售额、森林覆盖率以及淡水回用率是影响区域水资源代谢效率的主要驱动因素。