白龙江流域极端降水年际变化及对气候变化的响应

受极端降水的影响,白龙江流域极易发生地质灾害,严重威胁当地的经济发展与生命安全。为此,根据白龙江流域1965~2011年5个气象站点的逐日降水资料,计算极端降水指数,采用Mann-Kendall检验法分析白龙江流域极端降水的年际变化特征及对气候变化的响应。结果表明,1970年代初期到1980年代中期白龙江流域极端降水指数均显著增加,1990年代中期之后显著减少,其中大雨日数发生了减少突变;各站点强降水次数变化特征差异显著,强降水次数的线性拟合减少率为0.002~0.280次/10a,迭部和武都长期减少趋势最明显,文县和武都发生了减少突变;极端降水指数与年平均气温呈显著负相关,相关系数为-0.46~-0.36(P0.05),与年平均降水量呈显著正相关,相关系数为0.77~0.82(P0.01)。     

降水和温度极端事件的季节性变化趋势分析

针对基于气候指标的水文极端事件季节性变化趋势,采用洞庭湖地区岳阳气象站1961~2009年气象资料,应用Mann Kendall秩次检验法及R/S检验法对日平均降水量和日最高、最低气温的季节性极端事件进行趋势变化分析。结果表明,近50 年来该站各季度降水极端事件总体随时间呈上升趋势;温度极端事件除二季度极端高温日数呈微弱下降趋势外均呈上升趋势,与全球气候变暖趋势一致;各季度降水和温度极端事件未来变化趋势均与原趋势相反。     

沙颍河上游区降水序列变化趋势分析

分析降水序列变化趋势对于流域内气候预测及水资源管理利用等具有重要作用。根据沙颍河上游区1951~2010年降水量观测数据,采用一元线性回归法和Mann Kendall检验法对降水量的变化趋势进行了分析检验,并引入R/S分析法估算了降水序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势。结果显示,沙颍河流域年降水量呈微弱上升趋势,未来年降水序列表现出反持续性,但因其Hurst值接近0.5,故随机性较大;流域北部的北汝河区域年降水表现出下降趋势,而中南部的沙河和澧河年降水均呈微弱上升趋势;38个雨量站中,雨量呈上升趋势的站点多集中在流域南部,呈下降趋势的站点多集中在北部,且大多表现出持续性特征。     

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。     

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。     

澄碧河流域极端降水变化分析

根据广西岩溶区澄碧河流域1963～2014年逐日降水资料,结合百分位计算法定义极端降水阈值,在此基础上,采用线性趋势、Mann-Kendall、Morlet小波分析及Pearson相关系数等方法分析了极端降水指数演变规律及其与年径流的关系。结果表明,极端降水量、极端降水日数和极端降水比率呈上升趋势,10年上升率分别为2.3mm、0.034d、0.7%,极端降水强度呈下降趋势,下降率为-0.02mm/(d·10a),经Mann-Kendall趋势检验,上升和下降趋势均不显著;经过多种突变检验法综合诊断,极端降水量和极端降水强度的突变年份为2009年,极端降水日数和极端降水比率的突变年份为1976年;各极端降水指数周期演变特征基本一致,第一、二主周期分别为28、15年,且丰枯交替明显;极端降水量与年径流的相关性最强,极端降水强度与年径流的相关性最弱。     

黄河中游流域极端降水与气温的关系

为研究黄河中游流域极端降水与气温间的关系,采用气温等距法分别提取了不同气温样方内75%、90%、95%、99%分位数下的极端降水阈值,进而分析了极端降水随气温变化的特性,并探究年极端降水事件数量的时空变化规律。结果表明,极端降水强度随气温上升呈峰型形态,峰值出现于16～18℃;在不同格点间,极端降水峰型形态的峰值差异性明显高于其峰值所对应气温的差异性;整体而言,1961～2019年,年极端降水事件数量在较高的气温区间(>16℃)和较低的气温区间(<16℃)内分别呈上升、下降趋势;黄河流域中游年极端降水事件数量在1961～2019年整体呈先下降后上升的趋势;黄河中游流域极端降水事件数量空间分布在不同百分位数间差异较小,整体上呈西多东少的现象;就年际变化趋势而言,极端降水事件数量在北部增多、南部减少。     

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。     

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。     

怒江中上游流域降水趋势和周期变化分析

基于怒江贡山水文站以上流域1958～2008年降水资料,运用M-K检验法及Morlet小波函数方法,分别对该流域的年降水和四季降水序列进行了趋势和周期分析,揭示了该流域各降水系列均有增加的趋势,其中年降水系列和春季、冬季降水系列增加趋势明显,并确定了各降水系列的震荡主周期。由此预测未来3～5年内怒江中上游流域年降水和夏季、秋季降水处于偏枯期,春季、冬季降水处于偏丰期。     

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。     

吉林省西部52年降水量分布演变特征及趋势分析

基于吉林省西部7个测站1960~2011年共52年的年平均降水量资料,采用线性倾向估计、滑动平均、累积距平、谐波分析、Mann-Kendall法、滑动t检验法等方法,分析了吉林省西部降水量随时间分布的演变特征及趋势。结果表明,吉林省西部年平均降水量突变点在1992年,降水量趋势由增加转为减少,但总体呈下降趋势,降水量下降程度由大到小为长岭站双辽站大安站通榆站白城站乾安站前郭站;降水主要集中在夏季,降水量年代际、年际分量有减少趋势,存在2~3年的年际变化周期,共经历了3个比较明显的年代际变化,且降水量丰枯强度和时间对称出现。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。     

近59年石家庄市降水变化特征分析

为了解石家庄市的降水变化规律,选取石家庄站1955~2013年的年降水量、降水频率、降水强度、极端降水频率和年最大日降水量共5个降水统计指标,利用气候倾斜率、Mann-Kendall(M-K)气候突变检测法和Morlet小波分析法研究了石家庄市降水统计指标的趋势变化、突变特征和周期性特征。结果表明,石家庄市年降水统计指标均呈现不同程度的下降趋势,近59年来石家庄市降水特征未发生明显突变,年降水量大致呈现出6、10、25年的周期性。     

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。