海河北系1956年-2012年降水时序演变特征

采用海河流域北系20个气象站1956年-2012年降水时间序列,从趋势、周期、突变和空间差异四个方面分析了该地区降水时空变化特征。结果显示:海河北系年降水以14.9mm/(10a)的速度减少;降水具有多时间尺度下的显著差异特征:月尺度较平稳,仅10月、11月发生显著下降,5月、6月发生显著增加;季尺度上,春、秋季较平稳,夏、冬季呈现下降趋势;年降雨呈现28年显著周期,并且在20世纪80年代前后转入枯水期。地区差异上,山区较平原区降水变化幅度更大,但周期平稳,突变时间更早。     

淮河流域降水集中度和集中指数年际变化分析

利用定义的年降水集中度和时段集中指数,研究了淮河流域1961—2015年降水年内分布非均匀性的年际变化特征。分析发现,淮河流域年内降水分布不均,且降水季节较为集中;年降水集中度呈增大趋势,自1990年后波动性明显增大。对季节和月份的降水集中指数的变化进行MK趋势检验分析,发现多数平均集中指数为正的月份(5—8月份)仍然呈增大趋势,多数平均集中指数为负的月份(4月份和10月份)仍然呈减小趋势,只有1个月(11月份)变化趋势相反。季节集中指数的变化和月份类似,平均为负的春季和秋季集中指数呈减小趋势,平均为正的夏季集中指数呈明显的增大趋势,冬季集中指数相对稳定。总体而言,淮河流域年内月和季节的降水集中指数变化趋势加剧了降水分布的两极化,表现出“干愈干,湿愈湿”的时相变化特征。     

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。     

Climatology of Large Sediment Resuspension Events in Southern Lake Michigan

Lake Michigan, particularly the southern basin, is subject to recurrent episodes of massive sediment resuspension by storm-induced waves and currents. The purpose of this paper is to investigate the climatology of these events for Lake Michigan, including an analysis of associated meteorological conditions. This paper begins by examining turbidity records from two water treatment plants (Chicago, IL and St. Joseph, MI) for which long-term records are available. The turbidity records from the two plants show significant differences indicating that turbidity measurements from a single location would probably not be representative of a basin-wide climatology. A one-dimensional sediment resuspension and deposition model for fine-grained sediments is then developed and calibrated with data from the water treatment plants. The one-dimensional model is applied at 15 points around the southern basin for a 45-year period for which Lake Michigan wave climatology is available and the results are averaged to obtain a basin-wide turbidity index (Southern Lake Michigan Turbidity Index, SLMTI). A frequency distribution of the turbidity index is presented and meteorological conditions associated with the largest events are examined. Our analysis indicates that significant resuspension events in southern Lake Michigan are usually caused by a strong cyclone passing to the east of the lake. The most likely time of the year for this to occur is October to April. There is an average of 1 event per year with SLMTI above 25 mg/L and each event typically lasts about 3 days. Our analysis indicates that events have occurred more frequently since the late 1980s as the number of winter storms has increased and ice cover has decreased.     

TRMM 数据在区域同期降水趋势特征分析中的应用

TRMM卫星降水数据较地面站点数据具有空间连续分布的技术优势。当前,利用TRMM时间序列数据开展区域同期降水趋势特征分析的研究还相对较少。本文以TRMM 3B43月降水时间序列数据为数据源,选取洞庭湖流域为实验区,采用气候倾向率的方法,对流域1998—2010年间10月份降水量的变化趋势进行分析。结果显示:在过去的10余年间,洞庭湖流域10月份降水总体呈现出一定程度的下降趋势,气候倾向率主要介于-101.09~32.67mm/10a之间,除岳阳、南县、常德一带降水表现为增加趋势外,其它地区则沿岳阳—常德—吉首—铜仁一线向两侧呈现出递减的趋势,其中流域东南部地区减少最为突出。经F检验,流域内大部分地区10月份的降水趋势显著性不高,并未通过显著性检验;只是在中南部地区,分别有0.22%、9.64%和16.59%的流域面积通过了α=0.01、0.05和0.1水平下的显著性检验。总体上,洞庭湖流域的实例应用表明,TRMM数据结合气候倾向率法可以对区域的同期降水变化趋势特征进行刻画,具有广泛的应用前景。     

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。     

布哈河流域水资源的气候演变特征

布哈河是青海湖最重要的径流补给河流,其流域水资源气候演变分析对于青海湖生态安全有重要意义。通过天骏、刚察、茶卡气象站长系列气温、降水数据分析布哈河流域气候变化特征。结果表明,近50年来,流域内气温均显著升高,海拔越高升温越明显,冬季升温较其它季节明显。采用Mann-Kendall趋势分析法和累计距平曲线对各时段的升温趋势变化进行了分析,升温自1986年开始至1997年有一个10年左右的波动期,随后在1997出现显著的突变过程,在与青藏高原整体趋势一致的基础上表现出区域自身的增温特点。降水呈增加趋势,但不如温度明显。海拔越高降水增加越明显,夏季降水增加较其它季节明显。根据气温和可利用降水变化特征,流域20世纪80年代开始进入增温增湿期,在20世纪90年代进入相对暖干期,21世纪前10年复转为暖湿期。     

GPM卫星降水产品在长江流域应用的精度估算

为评价GPM卫星降水产品在长江流域的探测精度,利用长江流域224个气象站点2014年4月1日至2017年12月31日的逐日实测降水数据和GPM卫星遥感探测数据,通过相关系数R、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE、相对偏差RB四种指标评价了GPM卫星降水产品在长江流域年、月、日尺度上的探测精度,并运用探测率POD、误报率FAR、偏差率BIAS、公正先兆评分ETS四种指标衡量了GPM对不同量级降水的捕捉能力。结果表明:①年尺度上,GPM卫星与实测降水的R、MAE、RMSE和RB值分别为0.92,0.44,0.57 mm/d和5.68%,表现出较高的探测精度;②月尺度上,GPM卫星在冬夏两季月份与实测值的一致性较差,并明显低估了冬季月份的降水,且对夏季月份的降水估计存在较高误差;③日尺度上,GPM对弱降水的捕捉能力较强,对强降水探测能力较差;④总体而言,GPM在年月尺度上通过表现出较高的相关系数R和较低的MAE和RMSE误差值,显示出比日尺度上更高的探测精度。     

60年来渭河关中地区气温与降水变化及其原因

基于渭河关中地区1951年-2013年气温和降水资料,运用线性回归、Mann-Kendall检验、集中度和集中期等方法分析了60年来气温和降水的变化趋势、突变特征,并探讨了变化原因。结果表明:(1)渭河关中地区平均气温呈显著上升趋势,增幅为0.206℃/(10a),冬季对流域平均气温的变暖贡献最大。全年及各季平均气温的突变时间均为20世纪90年代中期。(2)降水呈不显著减少趋势,每年约减少0.5775 mm,春季和秋季对下降趋势贡献较大。降水量突变点较为复杂,在许多年份都有不同程度的突变。降水年内分配较为稳定,集中度基本维持在0.5~0.6,集中期为7月。(3)渭河关中地区气温、降水变化的原因有自然因素和人为因素。自然因素主要有太阳活动、大气环流、季风影响,人为因素主要是温室气体排放以及土地覆被类型改变。     

基于TRMM卫星产品的长江流域降水精度评估

卫星降水产品在降水空间格局分析中扮演着重要角色。为分析卫星降水产品在长江流域的应用精度,利用2003~2010年长江流域175个雨量站实测降水资料检验了同期TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)降水产品3B42 RTV7及V7的精度。结果显示:(1)长江流域年平均降水总量从东南向西北呈现明显的梯度变化,年降水量从2 000 mm/a减少到400 mm/a,降水空间差异极大,时间分布也不均。(2)RTV7和V7降水产品能够捕捉到长江流域降水空间分布格局,尤其是V7在长江流域有较高的精度,对59.85%流域面积的估算偏差在-10%~10%之间;实时产品RTV7在长江上游存在明显的高估现象,偏差大于50%的流域面积高达33.51%。(3)长江中下游RTV7和V7日降水数据与对应的实测数据相关系数都大于长江上游地区,偏差更小。(4)RTV7和V7降水产品在丰水期的估算精度整体优于枯水期。     

Compound extreme events in Yarlung Zangbo River Basin from 1977 to 2018

Extreme climate events threaten human health, economic development, and ecosystems. Many studies have been conducted on extreme precipitation and temperature changes in the Yarlung Zangbo River Basin (YZRB). However, little attention has been paid to compound climate extremes. In this study, the variations of wet/warm compound extreme events in summer and dry/cold compound extreme events in winter over the past 42 years in the YZRB were investigated using eight extreme climate indices that were estimated using monthly temperature and precipitation observations. The results showed that the numbers of frost days and ice days tended to decrease on the spatiotemporal scale, while the maximum values of daily maximum temperature and daily minimum temperature exhibited increasing trends. The frequency of wet/warm compound extreme events was significantly higher from 1998 to 2018 than from 1977 to 1997. Dry/cold compound extreme events became less frequent from 1998 to 2018 than from 1977 to 1997. The rate of increase of wet/warm compound extreme events was about ten times the absolute rate of decrease of dry/cold compound extreme events. With regard to the spatial pattern, the frequency of wet/warm compound extreme events increased significantly in almost all parts of the YZRB, while that of dry/cold compound extreme events decreased across the basin. This study helps to improve our understanding of the changes in compound precipitation and temperature extremes in the YZRB from a multivariable perspective.     

梅州市冬季降水异常的环流对比分析

利用1960—2016年逐年冬季的NCEP再分析资料资料,以及国家气候中心公布的气候指数资料对梅州冬季降水异常事件进行分析。结果表明:梅州冬季降水与同期500 hPa高度场、850 hPa风场及海温场的特征存在显著的相关。冬季降水异常偏多年,500 hPa位势高度上,乌拉尔山高压脊偏强,北亚高纬度地区纬向环流显著,副高强度偏强,高原槽活跃,低纬度存在较大的位势高度正距平,中低纬的南支西风气流风速较大,南支西风带低槽活跃,锋区降水偏多。850 hPa风场上,菲律宾上空为距平反气旋环流,有利于低纬的暖湿气流从南海北部输送至华南上空。海温场上,赤道中东太平洋海域为大范围的正值区,是典型的El Nino型。冬季降水异常偏少年则反之。     

广东北江流域降水集中度和集中期的时空变化特征

基于广东北江流域分布较均匀的18雨量站1965年-2009年日降水资料,统计出各站各年份降水集中度(PCD)和集中期(PCP)指标,然后基于该指标分析流域降水集中度和集中期多年均值、变化趋势、与年降水量相关性、丰水年枯水年合成分析的空间分布情况,以期研究流域降水年内非均匀分布的时空变化特征。结果表明:(1)降水集中度总体表现为从南向北递减;降水集中期主要表现为中北部的大部分区域较为提前,南部区域较为滞后。(2)大部分区域表现为年降水量随着降水集中度的下降而增加;南部区域年降水量随着降水集中期的滞后而减少,北部区域反之。(3)MK趋势检验表明,流域降水集中度、集中期均主要表现为上升,但不显著。(4)降水集中度空间分布上,丰水年与枯水年比较一致,但枯水年降水集中度更高;丰水年降水集中期差别较大,从流域平均来看,丰水年集中期较枯水年约滞后20天。     

基于梅雨监测指标的安徽江淮地区梅雨过程识别

据国标《梅雨监测指标》规定的入梅和出梅条件,识别了安徽省江淮地区1957—2020的梅雨过程及其特征量,对比分析了国标与其发布前其他研究在雨日、出梅条件等方面的异同及其对梅雨过程识别和特征量的影响。结果表明:据国标识别的安徽江淮地区梅雨过程和特征量与其他现有研究方法的识别结果基本一致,以日降水量大于气候平均6—7月日降水量的1/2为雨日,比据国标规定的雨日识别的空梅年增多,识别的部分年份入梅偏晚;1957—2020年中有13个空梅年,约占1/5,非空梅年平均于6月19日入梅,7月13日出梅,梅雨期长23.7 d,梅雨期和降水集中期的降水量分别为270.7和263.0 mm,约占年降水量的1/4,占6—7月降水量的3/4;当研究区域较小时,应据环流和雨日条件确定区域的出梅日,不宜以最后一个雨期结束日的次日为出梅日;安徽江淮地区在空、枯梅容易出现较重旱情,尤其是连续的空、枯梅年,而梅雨量大且集中的年份易发生洪涝,尤其是梅雨量大于400 mm的年份（如2020年）。     

周村水库大气湿沉降氮磷及溶解性有机物特征

为揭示周村水库大气湿沉降中污染物的污染特征,通过收集周村水库2016年3月至2017年2月大气湿沉降样品,测定了大气湿沉降中氮磷以及溶解性有机物的质量浓度,分析了污染物的污染特征及大气湿沉降量的变化规律。结果表明:周村水库的降水主要集中在夏秋季,占全年的68.50%;降水中总氮质量浓度在1.67~7.63 mg/L之间,氨氮和硝氮是其主要组分,分别占总氮的52.91%和28.49%;降水中的硝氮和氨氮年湿沉降通量分别为772.45mg/m^2和1411.99 mg/m^2,且与降水量呈显著正相关关系(P<0.01);单因子水质评价法和综合污染指数法评价得出大气湿沉降中的降水大多为劣Ⅴ类的重度污染水体;总磷和有机物的湿沉降通量最大值出现在夏季,与降水量也呈显著正相关关系(P<0.01);大气湿沉降中的溶解性有机物以富里酸为主,呈现较强的自生源特征。     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素,探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法,分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明：GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好,流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm,呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183～708 mm,空间差异显著,呈现从东南向西北方向递减的趋势,季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系,与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显,气温显著升高,NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。     

淮河流域大气降水氢氧稳定同位素变化规律及其气候意义

淮河流域位于我国南北气候过渡带,其复杂多变的降水过程及水汽来源是导致流域洪旱灾害易发、多发的重要因素。以全球降水同位素监测网络(Global Network of Isotope in Precipitation, GNIP)监测的多年降水氢氧稳定同位素数据为基础,探讨了淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成时空变化的驱动因素及其气候指示意义;通过分析氢氧稳定同位素组成(δ¹⁸O、δ²H、氘盈余)、大气降水线特征与流域气温、降水量的响应关系,解析流域不同季节大气降水水汽来源及气团移动路径。结果表明：(1)淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成能够指示南北气候过渡带特征;(2)同位素时空变化及异常低的大气降水线斜率、截距与局地降水环境关系不大,主要是由水汽来源差异及降水气团在移动过程中同位素分馏造成的。氘盈余示踪和HYSPLIT模型模拟结果进一步表明流域降水水汽来源及变化受季风活动的控制,冬季风和夏季风的交替进退使得淮河流域的降水氘盈余变化具有明显的“V”型特征。研究成果可为水资源调度管理、极端气候应对决策等提供科学依据。     

气候变化对海河流域降水量影响机理分析

气候的形成和变化受多种因子的影响和制约.人类活动既能影响大气和下垫面从而使气候发生变化,又能直接影响气候.温室效应引起的气候变化,是通过大气环流和水汽输送等因素影响降水,同时也和海河流域地理位置、地形地貌有关.通过对海河流域降雨形成过程的机理分析,研究气候变化对海河流域降水量影响,对进一步认识该区水资源状况有非常重要的作用.     

城市化对趵突泉泉域降水入渗补给的影响

为研究济南城市化发展对大气降水入渗补给的影响, 利用济南市 1980、1990、2000、2018 年的遥感数据和 Feflow 软件识别不同时段的趵突泉泉域大气降水入渗补给量, 分析城市化发展引起的土地利用类型变化对趵突泉泉 域降水入渗补给量的影响。结果表明: 1980- 2018 年, 研究区耕地和林地面积显著减少, 建设用地面积大幅增加; 2000- 2018 年, 研究区不透水面积增加了 213.13 km2 , 大气降水入渗补给量减少了2 625万 m3。研究成果可为济 南市未来的城区规划提供科学的参考, 也为济南保泉供水工作提供有效的数据支撑。     

宝鸡地区降水特征分析及降水量预测

基于宝鸡气象站1961年-2015年降水实测数据,利用线性拟合、模比系数积差曲线、Mann-Kendall检验法、云模型和滑动平均-马尔可夫模型对该地区降水变化特征和降水量预测进行了全面分析。结果表明:宝鸡地区年降水量、丰水期和枯水期降水量的线性变化率分别为-11.9mm/(10a)、2.6mm/(10a)和-14.5mm/(10a),且枯水期降水量的减少趋势显著。宝鸡地区年际与年内降水量分配极不均匀,不均匀性为全年丰水期枯水期;降水量不均匀性的稳定程度为丰水期全年枯水期。丰、枯期滑动平均降水量预测值的总和较年尺度的预测值更为准确,且2016年-2020年的年降水量预测值分别为613.1mm、727.0mm、632.0mm、457.2mm和876.7mm。研究结果可为该地区旱涝灾害的防治提供科学依据。