两类 ENSO 事件对长江中下游地区季节降水的影响

使用1966-2015年长江中下游地区91个气象站月降水资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、距平分析等方法分析了长江中下游地区近50年降水变化特征及其对两类ENSO事件的响应。结果表明,近50年来长江中下游地区夏季降水量以2.04mm/a的倾向率呈显著增加趋势,年降水量在区域内呈东增西减的分布特征。厄尔尼诺事件易造成长江中下游冬、春季降水异常偏多,而拉尼娜事件发生时夏季降水大幅偏多。东部型厄尔尼诺发生当年长江沿岸一带附近夏季降雨偏少,中部型事件当年呈现南多北少的响应特征,次年则转变为相反的空间分布。中、东部型拉尼娜事件发生当年,秋季降水分别显著偏多和偏少。东部型拉尼娜次年夏季降水普遍偏多,以长江中下游东部最为显著,而中部型事件次年夏季降水则呈现东南多西北少的分布格局。     

新疆塔河流域气温、降水和径流变化特征

通过对新疆塔河流域26个气象观测站的气温、降水及5个水文站的径流水文数据的分析,得到气温、降水和径流多年变化规律以及径流与气温、降水的相互关系。塔河流域平均气温线性趋势具有0.004℃/a的正向倾向率,1980年前后对比,升幅为4.1%。流域内1980年前的多年平均年降水量为75.76 mm,而1980年之后的多年平均年降水量为101.22 mm,增幅达33.6%,最大年降水量为135.5 mm,最小年降水量仅为32.5 mm。1980年前后的平均年径流量分别为225.25亿m3和253.81亿m3,1980年后增幅为12.7%。气温、降水量和径流量在年内均呈先增大、后减小的变化规律,且均在7月份达到最大值,径流和降水量主要集中在5—9月,均占全年的78%。     

TRMM数据在贵州乌江流域的适用性分析

以年、季、月尺度对1998年～2017年研究区域5个气象站点和TRMM(热带降雨测量任务)卫星的降水数据准确性进行验证的结果表明,在年度尺度上,TRMM降水数据与实测降水量的相关系数R=0. 83,略高于实际测量的降水量;季节尺度TRMM季降水数据与实测降水的相关系数均在0. 80以上,其中R在春季最高,冬季最低;月尺度TRMM降水数据与实测降水的相关系数最高,达到0. 93,斜率为0. 97,TRMM降水量略高于同一站点实测降水量。总体看,TRMM数据在贵州乌江流域具有良好的适用性。     

南小河沟流域降水特性及趋势分析

应用降水倾向率法和M ann—kendall检验法等方法对南小河沟流域1989~2004年雨量和雨日分布特征及其变化规律进行了分析。结果表明:降水主要集中在5~10月份,其中夏季降水量占全年降水量50.2%,年平均降水日数为89 d,其中降水量大于等于1.0 mm的降水日数占全年的66.9%,大于等于10.0 mm的降水日数全部集中在3~11月份,大于等于25 mm、50 mm主要集中在5~10月份。相对于年平均降水量520 mm而言,本地区正常降水年份占38%,异常降水占62%。90%的最长干旱持续期出现在冬季,但春末夏初也会出现10~20天的干旱天气。从年际变化看,流域年降雨量、汛期雨量均呈增加的趋势,旱期雨量呈减少的趋势。     

澜沧江-湄公河流域温度和降水变化趋势分析

利用澜沧江-湄公河流域7个代表气象站1980—2009年的温度和降水观测资料,采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall检验方法对流域年、季温度和降水变化趋势进行分析。结果表明:流域年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.02℃/a;流域北部高海拔地区温度增加趋势比南部明显,而温度季节增加趋势不明显。流域年平均降水呈增加趋势,线性倾向率为10.49mm/a,不同地区降水增减趋势不同;雨季降水增加趋势明显,而旱季降水增加趋势不明显。     

织金河流域降水径流变化分析

利用织金河流域2016～2017年的逐日降水、每日1h最大降水、日均流量、日均水位等气象、水文资料,运用变异系数法研究了织金河流域的降水、径流变化并分析其变化原因。结果表明,织金河流域全年有一半天数处于无降水,冬、夏半年的降水天数有微小差别。同时,各个季节的降水日数也比较均衡。但流域内各月份降水量波动较大,尤其6～7月份降水强度大、多暴雨,2016,2017年6～7月份的降水量分别占全年降水量的55.02%和44.9%。2016～2017年最大径流量和最高水位都出现在6月份,与强降水出现时间相吻合。此外,径流量对水位变化的影响显著,两者变化趋势具有高度一致性。     

梅州市气候变化及其对水资源的影响

利用梅州市1953—2006年气温、降水的各季及年平均资料以及梅江干流有关水文测站的径流、水资源资料,分析了梅州市近半个世纪以来气候的变化及其对径流、水资源变化的影响。分析结果表明:50年来梅州市各季和年平均气温均呈上升趋势,冬季平均气温增暖速率最为显著;近50年来梅州市年降水量有增多的趋势,春、夏以及冬季降水量也处于增多的趋势,而夏季降水的变化倾向率最大。对应于气候的变化,梅州水资源总量与降水的变化具有明显的一致性。     

金沙江流域降水空间分布特征及变化趋势分析

依据金沙江流域25个气象站点1961~2010年的降水观测数据,采用Mann-Kendall非参数检验及经验模态(EMD)趋势拟合等方法,分析了流域降水时空分布特征及其近期变化趋势。结果表明,金沙江流域年季降水量存在明显的区域差异。高程4 000 m以上的区域降水总体呈显著增加趋势,面平均年降水量变幅达1.68 mm/a;高程4 000~3 000 m的区域降水量总体呈不显著增加趋势,面平均年降水量变幅为0.8 mm/a;高程3 000 m以下的区域降水量总体表现为不显著下降趋势,面平均年降水量降幅为-0.59 mm/a。年降水量变化主要体现在夏秋季降水量变化上;高程4 000 m以上和3 000 m以下两个区域降水集中性和降水强度存在增加趋势,其干旱现象也愈发严重;近期流域极端降水可能存在增加趋势。     

江汉平原区域降水与气温长期变化趋势分析

挑选江汉平原区域内具有代表性的5个气象站52年间（1957-2008年）的逐月降水量和月平均气温观测资料,取显著性水平α=0.05,运用Mann-Kendall检验对年季降水量和年平均气温时间序列进行统计分析。结果发现：区域年降水量没有明显的变化趋势。从季节变化来看,春秋两季降水呈缓和的下降变化趋势,夏季降水呈上升趋势,但变化趋势不显著,冬季降水有显著的上升变化趋势;区域年平均气温有显著的上升变化趋势,特别是最近20年来上升幅度明显增大。年平均气温时间序列从1994年开始发生了突变,突变以后上升变化趋势更加强烈。     

澜沧江-湄公河流域温度和降水变化趋势分析

利用澜沧江-湄公河流域7个代表气象站1980－2009年的温度和降水观测资料,采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall检验方法对流域年、季温度和降水变化趋势进行分析。结果表明：流域年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.02℃/a;流域北部高海拔地区温度增加趋势比南部明显,而温度季节增加趋势不明显。流域年平均降水呈增加趋势,线性倾向率为10.49mm/a,不同地区降水增减趋势不同;雨季降水增加趋势明显,而旱季降水增加趋势不明显,导致流域局部地区季节性洪水和干旱的发生。     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。     

The Spatiotemporal Characteristics of Extreme Precipitation Events in the Western United States

Changes in the frequency or intensity of extreme precipitation events would have profound impacts on both human society and the natural environment. In this paper, we present the results of a comprehensive analysis of the spatiotemporal changes of extreme precipitation in the western United States. The analyses explore the spatial characterization of the El Nino-Southern Oscillation (ENSO)-extreme precipitation response pattern and identify the multi-scale temporal variability in precipitation extremes in the western United States. Results indicate: (1) Extreme precipitation expressed in indices such as seasonal count of days when precipitation is large than 10 mm (R10), seasonal maximum 5-day precipitation (R5D), maximum length of dry spell (CDD), and seasonal total precipitation exceeding 95 percentile (R95) have a dipolar pattern and a transition zone which separates the west into two main dipolar centers regarded as Pacific Northwest and Desert Southwest. The simple precipitation intensity index (SDII) has little correlation with large scale natural oscillations over most of the west. (2) The spatial distributions of annual trend of R10, R5D, SDII, and R95 have seasonal variability in southern California and Lower Colorado River Basin. (3) There are consistent multi-year bands ranging from 2 to 20 years in the R10, R5D, CDD, and R95 winter time series which may be caused by the inter-decadal or multi-decadal modulation of ENSO effects on precipitation extremes. The results can provide beneficial reference to the prediction of precipitation extremes in the west.

     

基于最优分割和大尺度天气系统分析的宿州降水阶段划分

为科学划分降水阶段，有效利用降水时空特征划分水库汛期和确定干旱识别时段起讫日期，克服以日、月、季降水量为指标进行划分的不足，采用最优分割法和大尺度天气系统分析相结合的方法，对宿州多年平均日降水序列进行阶段划分。 识别出 6 个阶段日均降水量分别为 2.09，4.72，8.13，6.05，2.66，0.97 mm，阶段降水量具有显著差异。 该方法划分的降水阶段可为宿州市区域水库汛期划分、干旱识别中的时段起讫日期确定提供科学依据，为类似地区的水库汛期划分和干旱识别提供一种新思路。     

长江上游降水特征及时空演变规律

基于长江上游1960年-2014年80个国家气象站的降水量资料,统计分析了长江上游降水量特征,并且通过绘制空间分布图,采用Mann-Kendall法、Pettitt法、Morlet小波分析法检验降水量时间序列,综合分析了长江上游降水量的时空演变特征。结果表明,长江上游1960年-2014年多年平均降水量为900.8mm,平均年降水总量为8 925.1m~3,降水量年际变化大,年降水量极值比为1.5,冬季极值比达3.9,降水量年内分布很不均匀,汛期占80%以上;空间上,长江上游降水量呈现东南部降水量大,西北部小的分布特征;时间上,长江上游年降水量总体上呈现显著的下降趋势,年降水量在1985年发生了突变,长江上游年降水量变化周期由强到弱依次为28a、13a、8a,各分区变化周期以28a为主。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

1982—2015年永定河山区植被变化及对天然径流的影响

采用归一化植被指数NDVI和气温、降水、径流等监测资料,在分析永定河山区NDVI时空变化的基础上,通过构建地理加权回归模型,研究了流域内NDVI和降水、平均气温的回归参数及残差的空间关系特征,定量估算了永定河山区NDVI变化对天然径流量衰减的影响。结果表明： 1982—2015年永定河山区在土地利用格局总体变化不大的情况下,年、季尺度的NDVI均显著增加,NDVI和降水、平均气温的空间回归参数及残差的均值、趋势均具有显著的空间异质性,降水、气温等气候因素和人类活动对NDVI均表现为促进作用,但各影响因素趋势变化的时空分布差异显著。永定河山区天然径流量具有显著的衰减趋势,结合Budyko方程发现流域天然径流量对植被变化具有高度敏感性,以植被变化为突出特征的下垫面变化对永定河天然径流衰减的贡献率达到了80%,流域植被保护和水土保持对天然径流量衰减的这种影响应给予高度重视。     

Evaluation of regional climate simulations over the Great Lakes region driven by three global data sets

The performance of regional climate simulations is evaluated for the Great Lakes region. Three 10-year (1990–1999) current-climate simulations are performed using the MM5 regional climate model (RCM) with 36-km horizontal resolution. The simulations employed identical configuration and physical parameterizations, but different lateral boundary conditions and sea-surface temperatures derived from the NCEP Global Reanalysis and output from the CCSM3 and GISS general circulation models (GCMs). The simulation results are compared to the North American Regional Reanalysis (NARR). The three RCM simulations appeared to be more accurate in winter and least accurate in summer, and more accurate aloft than near the surface. The reanalysis-constrained simulation adequately captured the spatial distribution and seasonal cycle of the observed surface-air temperature and precipitation, but it produced consistently across all seasons a cold bias that is generally larger over the lakes than over land and a wet bias due to an overestimation of non-convective precipitation. The simulated seasonal cycle of moisture–flux convergence over the region was in very good agreement with NARR. The two GCM-driven runs adequately simulated the spatial and seasonal variation of temperature, but overestimated cold-season precipitation and underestimated summer precipitation, reversing the observed annual precipitation cycle. The GISS-driven run failed to simulate the prevailing low-level flow and moisture convergence patterns. All three RCM simulations successfully captured the impact of the Great Lakes on the region's climate, especially on winter precipitation, a significant improvement over coarse-resolution GCM simulations over the region.     

区域气候模式RegCM3 初始和侧边界条件的敏感性分析

不同初始和侧边界条件的选取对区域气候模式的模拟结果有着直接影响。本文分别采用NNRP1和ERA40两套应用广泛的全球再分析资料作为区域气候模式RegCM3的初始场和侧边值,采用20km水平分辨率和An thes-Kuo积云对流参数化方案对海河流域1998年夏季(6—8月)降雨和温度进行了模拟。结果表明:两套资料驱动下模式都能够模拟出海河流域降雨和温度的大尺度空间分布特征。从降雨中心、高(低)温中心位置和分布范围上,使用ERA40资料要好于NNRP1资料;从不同时间(日、月、季)尺度站点降雨和温度模拟与观测值上,ERA40资料也好于NNRP1资料,但两套资料驱动下对降水极值过程模拟效果均不理想。就本次模拟而言,ERA40再分析资料的可信度更高,更适合海河流域气候变化的数值模拟研究。     

浏阳河流域降水时空演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了浏阳河流域1969~2013年的年、汛期和非汛期降水的演变规律。结果表明:(1)45 a来,年、汛期降水量呈非显著性下降趋势,非汛期降水量呈非显著性上升趋势。(2)年降水量的空间分布存在不均衡性,降水量总体从东北部向西南部逐渐减少。(3)年、汛期降水量均在1992年发生显著性均值突变,非汛期降水量突变不显著。(4)年降水量均存在27 a左右主周期,汛期和非汛期降水量在时间尺度上的相位变化与年降水大体一致。研究结果可为浏阳河流域气候分析和气候预测提供参考。