近60年三峡库区极端降水变化及其与环流指数遥相关分析

分析大尺度气候环流与极端降水相关性,对区域洪旱灾害预警和极端天气管理意义重大。现有研究较好揭示了单一环流指数的影响,而多种环流的影响特点尚不明确。基于三峡库区1960—2019年21个气象站的逐日降水数据,从降水持续性、绝对性等方面构建8个极端降水指数(CDD、CWD、R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p),运用Mann-Kendall趋势检验、Spearman相关分析和多元线性回归(MLR)等方法,分析了库区极端降水的时空变化,从单因子和多因子两方面揭示了气候环流与极端降水的相关性。结果表明：(1)近60年,库区R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p在空间上均呈西北向东南递减状态,与多年平均降水空间趋势相同;(2)CWD、CDD、R10、Rx5d总体呈下降趋势,而R20、Rx1d、R95p和R99p则表现为上升趋势,三峡库区持续降水事件的持续时间有所降低,但短期强降水事件发生的频次和强度均有所增加;(3)从极端降水与环流指数的遥相关分析来看,多因子回归分析对极端降水指数的解释程度优于单因子,其中EASMI和SASMI组合为最强解释因子组合。该研究成果...     

1960—2013年昭通市极端降雨时空演变规律研究

气候变化引起的极端降雨量级和频次变化已经引起了广泛的关注,极端降雨演变规律的研究对于区域防洪减灾和水资源管理具有重要意义。基于昭通市及其周边的16个气象站点1960—2013年共54 a的降雨数据,选取世界气象组织推荐的6个极端降雨指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendll法和滑动T检验等方法分析了昭通市的极端降雨时间演变规律,并基于ArcGIS10.2采用反距离插值法(IDW)分析了昭通市极端降雨指数的空间分布格局。结果表明:在趋势演变方面,昭通市的总降雨量PRCPTOT有下降趋势;而反映极端降雨量级的3项指数SDII,RX5day,R95p均呈上升趋势,其中RX5day上升趋势显著;而R10mm和CWD这2项反映极端降雨频率的指数均呈下降趋势,其中R10mm下降趋势显著。在空间分布方面,昭通市6项极端降雨指数具有较高的空间异质性,东北部降雨量级和频率较高,中部趋缓,而西南部总体上相对较低。相关分析的结果表明昭通地区极端降雨指数与高程呈现负相关关系,极端降雨主要发生在低海拔地区。研究成果有助于加深对该区域极端降雨发生规律的认识,为区域防洪减灾和水资源管理提供参考。     

1961-2020年沂蒙山区极端降水时空变化特征

基于1961-2020年20个国家级气象站日降水数据,通过选取9个极端降水指数,利用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法和累积距平法、Morlet小波变换法、泰森多边形法及克里金空间插值等方法,分析了研究区极端降水的时空变化特征。结果表明：研究区1 d最大降水量、5 d最大降水量和降水强度呈上升趋势,大雨日数、年降水量、强降水量、极强降水量、连续干旱日数及连续湿润日数呈不显著下降趋势;年降水量与大雨日数的突变情况类似,1980年后下降趋势明显,降水强度在1998年发生突变,突变之后变为增强趋势;各极端降水指数基本存在20 a左右的第一主周期;空间分布上,除连续干旱日数与降水强度外,其他7个指数空间分布相似,基本呈现从东南向西北减少的分布格局,连续干旱日数整体呈现从东到西递减的趋势,降水强度整体呈现南高北低的趋势;1980-2000年为降水异常年份多发时段,1964、2003和2020年为降水量典型异常偏高年份。研究结果可为沂蒙山区水资源规划、防灾减灾等提供理论和数据支撑。     

西江流域极端降水演变规律及其对洪水径流的影响

为探究西江流域水文气象要素演变规律,分析极端降水对洪水径流的影响,基于西江流域1956—2019年水文气象资料,综合利用趋势分析、突变检验等方法剖析了西江流域极端降水、年均径流和年最大日平均流量的演变规律,并采用Pearson相关系数与双累积曲线法评估了极端降水指标与年均径流、年最大日平均流量的相关性,探讨了极端降水对洪涝灾害损失的影响。结果表明：相较于上游高海拔地区,西江流域中下游低海拔地区极端降水的变化更为明显,表现为极端降水频率增大以及降水强度增大;Rx1day、R99p和SDⅡ呈现显著上升趋势,极端降水指标多在1992年发生突变,年均径流和年最大日平均流量均呈现不显著的上升趋势,且均有两个突变点;PRCPTOT、R25、R10、R95p与年均径流呈显著相关关系,R95p、R99p、CDD和R25对洪涝灾害指标的影响相对较大;2002年后极端降水指标同洪涝灾害指标的相关关系发生了显著改变。     

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。     

珠江三角洲地区极端降水时空演变特征

研究区域极端降水演变对科学应对变化环境下区域水资源利用及防灾减灾具有重要意义。选取气候变化检测指数专家组（ETCCDI）定义的6个极端降水指数（最大持续干旱日数、最大持续降水日数、极端降水日数、极端降水总量、最大日降水量和日降水强度）,采用线性趋势法和克里金插值法对珠江三角洲地区极端降水变化进行时空演变分析,并采用交叉小波识别大气环流异常因子（厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子）与极端降水的相关关系。结果显示:（1）除最大持续降水日数外,各极端降水指数均有不同程度增加,表明珠江三角洲地区极端降水正在增加,但变化不显著;（2）极端降水增加的站点主要集中在区域中部和北部,其中变化显著站点主要位于珠江口北部和区域北部;（3）不同气候态下各极端降水指数总体空间分布相似,但变化趋势空间差异较大,且变化幅度有所增加,表明随着年代际的推移极端降水越来越明显;（4）印度洋偶极子对最大持续干旱日数的影响最显著,而厄尔尼诺-南方涛动对其他极端降水指标的影响最显著。     

黄河流域极端降水特征分析

利用黄河流域1965-2012年252个观测站日降水资料,分析了黄河流域年极端降水、汛期日极端降水的时空分布特征。研究结果表明:黄河流域年极端降水在空间分布上呈现出从东南向西北递减的特点,不同区域的年极端降水强度有显著空间差异,下游大汶河年极端降水强度最大,内蒙杭锦后旗临河一带年极端降水强度最小。极端降水站数偏多的年份,该年黄河流域总降水量也趋于偏多。汛期日极端降水强度从黄河上游到下游逐渐增强,主要发生在7-8月。     

长江流域降水集中突变特征及其遥相关因子分析

降水时域集中特征研究对流域抗旱防涝至关重要。基于长江流域1960～2020年气象站点降水数据计算降水集中度(PCD)与集中期(PCP)指数,采用滑动t检验、交叉小波变换与小波相干分析等方法,检测降水集中指数序列突变点,分析突变前后降水集中程度时空变化特征,并揭示降水集中指数对遥相关因子的响应。结果表明：(1) PCD与PCP突变节点约为1988年,突变前后PCD和PCP空间上皆大致呈由东南向西北递增的趋势,突变后流域年内降水分配趋向于均匀坦化且集中期提前。(2) PCD、PCP与太平洋年代际振荡(PDO)、北极涛动(AO)、厄尔尼诺(ENSO)、太阳黑子(SS)存在共振周期,其中PDO和ENSO与PCD和PCP共振相互作用更加显著,表明该遥相关因子可能是导致长江流域降水特征突变的重要因素之一。研究成果可为长江流域灾害防治、生态保护、水资源管理等工作提供技术支撑。     

云南高原岩溶区极端降水变化规律研究

利用云南高原岩溶区9个气象站1960-2017年逐日降水量数据,通过MATLAB软件计算了6个极端降水指数,基于反距离加权插值、线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验以及Morlet连续小波变换等技术方法,探讨了云南高原岩溶区极端降水的演化规律。结果表明:云南高原岩溶区1960-2017年各极端降水指数中,CDD、RX1day、RX5day、SDII主要呈缓慢的上升趋势,CWD呈显著的下降趋势,PRCPTOT整体减少趋势不显著;1960-2017年间仅有CDD和PRCPTOT发生了显著突变,突变年份分别为2006年以及2000年,其余4个指数CWD、RX1day、RX5day、SDII无明显突变现象;各极端降水指数周期性震荡较为明显,CDD、CWD、RX1day、RX5day分别存在28~30a、26~30a、27~30a、27~30a的主周期,SDII与PRCPTOT在27~30a时间尺度上周期最为明显;1960-2017年云南高原岩溶区各极端降水指数空间差异较为明显,除CDD表现为由南向北逐渐递增趋势外,其余5个指数表现为由北向南逐渐递增的相反趋势;1960-2017年间,CDD、CWD、RX1day、RX5day以及SDII均与PRCPTOT呈一致的极显著正相关,相关系数均达0.98以上。极端降水的这些变化可为未来岩溶水资源管理、生态环境建设等方面提供参考。     

洞庭湖流域极端降水变化特征分析

随着极端降水事件变率增强,洞庭湖流域频繁的极端洪旱事件严重威胁了地区人水和谐。基于洞庭湖流域28个国家气象站1961-2015年的逐日降水资料,采用RClim Dex模型定义阈值来识别极端降水事件,利用线性倾向估计法和集合经验模态分解(EEMD)组合的方法进一步分析了洞庭湖流域极端降水变化特征,由EEMD方法分解得到的各类极端降水指数的3个固有模态函数分量分别表现出3~6a、8~15a和21~27a的准周期。结果表明:洞庭湖流域极端降水频次峰值出现在6月,4-10月份极端降水频次之和占全年的82.7%,南岳和安化为极端降水高发带。洞庭湖流域除持续湿润日数CWD略有减小外,各项极端降水指数均表现出小幅上升趋势。在空间分布上,该流域东南部受山区地形地貌的影响,极端降水呈明显上升趋势。洞庭湖流域极端降水时空格局变化特征分析对流域水资源开发利用和水安全预警具有重要参考价值。     

1960-2019年成都地区极端降水时空演变特征分析

基于成都市域及周边21个国家级地面气象观测站逐日降水观测资料,通过构建极端降水指标体系,采用去趋势预置白处理(TFPW-MK)方法、经验正交函数分解法(EOF)等,从时程变化和空间变化角度解析1960—2019年成都地区极端降水时空演变特征。结果表明：成都地区极端降水呈下降趋势,尤以湿日降水量、强降水量两个指标下降趋势最为显著,这一特征与我国西南、南方城镇化地区极端降水变化特征有显著区别;成都地区不同极端降水指标具有相似的分布模态,呈“南北型”“东西型”“辐射型”3种分布形式,“南北型”模态是主要分布态势,极端降水由20世纪60年代以北部为中心逐渐在2000年后转移至南部和东南部,“东西型”和“辐射型”模态则反映了地形和城镇化对该地区极端降水的影响;城镇化进程对成都地区极端降水具有一定的增雨效应,2005年为增雨效应突变点,2005年后城区发生极端降水的概率和等级均超过郊区,增加了城区洪涝风险概率。     

广东省极端降水时空分布特征研究

广东省是极端降水多发区,为分析广东省极端降水的时空分布的主要特征,选取2013年1月1日至2017年3月16日之间共1 553 d的3 370个站点逐时降水量资料,并运用统计学、热点和泛克里金方法进行分析计算。研究结果显示,极端降水量主要集中在4—10月,约占全年降水的78%,广东省的极端降水量与极端降水场次的空间分布基本一致。从不同区域看,广东省极端降水空间分布不均匀,粤东汕尾—汕头—揭阳、粤西阳江—茂名、粤北韶关南部、珠三角江门—惠州北部等地区发生极端降水的总场次达57 756场,占比达到71%,韶关—清远北部、梅州西部—河源北部、云浮东北部和肇庆西部等地区发生极端降水的总场次达23 590场,占比只达到29%,沿海地区发生极端降水的总场次为55 315场,占比达到68%。极端降水由沿海到内陆呈现递减趋势,沿海发生极端降水远远多于内陆地区。极端降水在空间上大致呈现东、西、北部少,中、南部多的格局,极端降水由南向北呈带状递减。研究成果可为制定适应气候变化的水资源管理及防洪策略提供参考。     

云南省昭通市多尺度极端降水时空特征分析

为分析云南省昭通市多尺度极端降水时空特征,收集整理昭通市19个雨量站1969—2014年分时段逐年降水数据,并计算不同时间尺度(1,6,24 h)的年极端最大降水量,采用反距离加权法(IDW)插值展示其空间分布特性。在此基础上,对3个典型雨量站(鱼洞、新华、牛街)的极端最大降水进行深入分析,采用Mann-Kendall趋势检验及小波变换方法的趋势与周期分析,量化极端降水事件的时间分布特征。结果表明:昭通地区极端降水事件的空间分布规律为从北向南逐渐减少,且南北极端降水量相差较大,空间分布差异明显;3个典型雨量站多尺度极端降水变化趋势不显著(p0.05),其序列变化存在30,15,5~7 a 3个明显变化周期。     

昆明市极端降水事件演变特征及城市效应

为探究昆明市极端降水事件在城市化进程中的演变规律,基于百分位法、Mann-Kendall检验及R/S分析等方法,对1960-2017年昆明市极端降水事件时空演变特征、严重程度及城市效应进行了定量分析.结果 表明:1960-2017年昆明市极端降水量呈不显著增加趋势,速率为0.24 mm/a,且其发生率、贡献率及强度均呈...     

极端降水对陕西省农业生产的影响

为探究变化环境下极端降水对陕西农业生产的影响,依据陕西省2010—2020年降水数据,结合地形、植被覆盖和社会经济等特征,将HEV（危险性指数、暴露度指数、脆弱性指数）风险评价体系应用于极端降水对陕西省农业生产的影响评价当中,形成风险分布图。研究表明：咸阳市南部、西安市北部以及汉中市中部地区由于地势较低,河网众多,受极端降水的影响较大,风险指数高于0.8,属于高风险地区;陕北的榆林地区由于农业经济密度较低（小于400万元/km2）,农业生产受极端降水影响较小,而汉中市北部则由于植被覆盖度高、地形坡度大,受极端降水影响较小,均属于低风险地区。分析极端降水对陕西省农业生产影响的空间分布特征以及原因,可为变化环境下陕西省农业生产防洪减灾提供理论依据。     

横断山区极端气候变化的时空格局

针对全球气候变化下不同区域极端气候事件显著增加问题,为了揭示横断山区极端气候变化的时空演变规律,基于横断山区129个气象站点1970—2019年的逐日降水和气温数据,分析了横断山区27个极端气候指数的时空变化特征,利用广义极值分布揭示了部分极端指数的频率特征,并对比分析与其他地区极端气候指数变化的规律。研究表明:(1)近50年来横断山区大部分区域的各极端降水指数变化趋势不明显,北部极端降水事件的发生频次和强度低于南部。横断山区南部和西部边缘地区发生极端降水事件的频次和强度较大。(2)横断山区内90%以上站点的极端气温暖指数显著上升,极端气温冷指数显著下降。南北气温差异显著,以青藏高原为界,北部气温日较差大,平均在13.83℃,几乎无热夜日数,南部气温日较差小,平均为11.38℃,南部平均的冰冻日数在1 d左右。极端高温较普遍的发生在南部和东部的干旱河谷中,且发生强度有增加的趋势。(3)随着重现期的增加,持续干燥期(CDD)大于110 d的区域逐渐由西部扩大到金沙江下游流域;在不同重现期下,持续降雨期(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)的高值区集中在西部和南部的边缘;北部的日最大降水...     

1978—2012年长江三角洲城市群极端小时降水时空变化特征

【目的】全球气侯变暖和快速城镇化背景下极端降水事件频发,严重影响社会经济可持续发展,特别是城市群或都市圈面临更大挑战。为准确评估长江三角洲城市群极端降水演变规律,【方法】利用135个气象站点1978—2012年小时降水资料,选取最大1小时降水量(Rx1hr)、超过95%和99%阈值小时降水量(R95pw1hr和R99pw1hr)、超过10 mm和20 mm小时降水频次(R1hr10 mm和R1hr20 mm)五个极端小时降水指标,采用滑动平均法、EOF分解法分析极端小时降水时空变化特征。【结果】结果表明：(1)除R1hr10 mm外,极端小时降水指标总体呈显著上升趋势;(2)空间上主要表现为东南多,西北少,且显著增加站点主要在江苏南部;(3)极端小时降水峰值主要集中在12—18时,占比68.1%～79.3%;(4)极端小时降水主要表现为区域一致型、正负反向型和中心型,其中第一模态以区域一致型为主,且表现出明显增长趋势。【结论】结果证实1978—2012年长江三角洲城市群极端小时降水呈现明显增加趋势,其空间格局受地形特征、城市化发展影响明显,且城市化对极端小时降水有一定促进作用。该研究有...     

海河流域1961-2010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,分析了海河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。;海河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。     

黄河流域近50a极端降水指数的时空变化

根据黄河流域80个气象站1957—2008年的逐日降水资料,利用Rclim Dex软件选用了10个极端降水指数,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归分析法,研究了极端降水指数在年和季节尺度上的时空变化特征。结果表明:极端降水指数中除了Rx5DAY呈显著下降趋势、SDII呈上升趋势外,其他8个指数均呈非显著下降趋势;从极端气候指数的四季变化来看,Rx1DAY和Rx5DAY在夏、秋季的空间分布相似,且数值大于春、冬季的;黄河流域降水量呈逐年减小趋势,极端降水指数的变化趋势不明显,但存在时空差异。