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。     

新疆极端降水事件时空变化特征研究

基于新疆1960—2011年的日降水量数据,选取持续干燥指数、持续湿润指数、年总降水量、强降水天数、强降水量、1 d最大降水量、5 d最大降水量和普通日降水强度8个极端降水指标,采用线性倾向率、Mann-Kendall突变检验及主成分分析法研究新疆极端降水的时空分布特征及演变趋势。结果表明:时间变化上,新疆极端降水的持续湿润指数均呈上升趋势,持续干燥指数呈下降趋势,表明新疆降水量总体呈增加趋势;空间变化上,南疆、北疆极端降水指标的年际变化表现出明显差异,北疆湿润指数大、年际变化率大,南疆湿润指数小、年际变化率小;极端降水指标基本上在1986年、1987年发生突变,各指标突变前后的变化率存在明显差异;时间上的主成分分析表明降水量整体增加,干燥程度下降;空间上的主成分分析表明,北疆降水量多于南疆,南疆较北疆干旱。     

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。     

1960—2018年嫩江流域极端降水事件时空变化特征

本文选取嫩江流域12个站点1960—2018年逐日降水资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验、小波分析、R/S分析等方法,分析了该流域极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势.结果表明:流域平均年降水量、大雨日数、日最大降水量、强降水量等4个极端降水指数均表现出上升趋势,但趋势不显著;各极端降水指数时间序列均存在3个明显的周期变化;流域年降水量与强降水量空间分布趋势均为由上游至下游逐渐递减,暴雨中心出现在嫩江右岸支流雅鲁河上,各极端降水指数在流域内的多数地区均表现为正增长;未来流域多数地区各极端降水指数的变化趋势仍将以上升为主.     

1960-2016年三峡库区极端降水事件时空变化特征

利用三峡库区20个气象站1960-2016年的逐日降水资料,应用线性倾向估计、Mann-Kendall 突变分析法、小波分析法和克里金插值法,分析库区极端降水事件的时空变化特征。结果表明：1960-2016年,三峡库区极端降水事件总体上呈现减少的趋势,其中Rx5day、CWD减少趋势显著,而SDII、Rx1day、R99p等指数表现为不显著增加趋势,这可能是由于PRCPTOT减少速率小于CWD而造成了雨量再分配;极端降水指数突变多发生于1990年前后;PRCPTOT、R10、R95p的气候倾向率在三峡库区中部地区均表现为明显下降趋势,而CWD则在东北和西南部呈增加趋势,表明三峡库区极端降水存在均化的趋势;三峡库区极端降水指数的变化主周期相似,大多数为4~6 a的短周期,仅R10与R25存在12~16 a的中周期,表明三峡库区极端降水事件正在向强度大、周期短的方向演化;气候因子均对极端降水指数有较大影响,太阳黑子相对数与极端降水指数呈正相关关系,其他则为负相关,在时序性上,表现为PRCPTOT滞后于大多数气候因子。该研究可为三峡库区极端气候变化的模拟预测及防灾减灾提供参考。     

嘉陵江流域极端连续性降水时空变化及其驱动因素研究

针对嘉陵江流域极端连续性降水气候驱动因素复杂且主控因素尚不明确的问题,利用1960—2019年逐日降水资料,采用Sen’s斜率、Mann-Kendall检验和随机森林等方法,分析流域连续干旱日数(CDD)和连续湿润日数(CWD)的时空变化特征,探究其气候驱动因素。结果表明：流域CDD和CWD多年趋势分别为-3.8～4.8 d/10a和-0.42～0 d/10a,分别有2个(3.3%)和10个(15.9%)气象站点的趋势达0.05显著性。局地气候驱动因子方面,CWD与年降水量存在较强正相关,共34个(54%)站相关系数达到0.05显著性;气候环流驱动因子方面,单、多因子分析均表明Nino3.4和SOI(southern oscillation index)是流域极端连续性降水的主控气候因子,CDD和CWD各有28个(44.4%)和15个(23.8%)气象站点的相关系数达0.05显著性,而SASMI(south Asian summer monsoon index)和PDO(Pacific decadal oscillation)分别为流域CDD和CWD的次要气候驱动因子。     

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。     

1961－2012年贵州省极端降水时空变化特征

利用贵州省1961-2012年日值降水资料,选取并计算了6个极端降水指数,结合Arc GIS空间分析工具与Mann-kendall非参数检验、滑动T检验、小波理论以及R/S分析等方法,就贵州省极端降水的时空变化规律进行了分析。结果表明:1贵州省近52年以来,连续湿日(CWD)呈显著下降趋势,年最大1日降水量(RX1day)和降水强度(SDII)增多但不显著,年最大5日降水量(RX5day)、强降水量(R95)和年极强降水日数(R20mm)表现为不显著的下降趋势;2RX1day、RX5day、SDII和R20mm分别在1973、1972、1981和1992年发生明显的突变现象;3极端降水普遍存在6~7a的主周期和10~12a的次周期;4极端降水的高值区位于黔西南和黔东南地区,而低值区集中在黔西北地区;5各极端降水指数与年总降水量之间存在显著的正相关性;6极端降水在未来变化趋势中具有长期记忆性。极端降水的变化对贵州当地农业生产和水资源利用造成负面影响,增加了自然灾害发生的风险。     

淮河流域过去60年干旱趋势特征及其与极端降水的联系

利用淮河流域28个国家基本气象站建站（约1951—1958年）以来至2011年间的月值地面气象观测数据,分析了近60年来干旱的趋势特征以及极端降水特征对干旱特征的影响。对不同时间尺度（1月、3月、12月）的标准化降水指数SPI及湿润指数HI的变化特征分析表明,在1个月和3个月尺度上,春季（尤其是4月）有较一致的气象干旱化与湿润度下降倾向,而夏季（尤其是7—8月）有较一致的湿润化趋势;在12个月尺度上,流域中、西部没有显著的气象干湿变化趋势,但西部有普遍湿润化倾向,东部则同时存在气象干旱化与湿润度下降倾向。由于全流域总降水量无显著变化,而潜在蒸散发量呈减少趋势,使得淮河流域在过去60年间湿润指数（HI）总体有所增大。由于整个淮河流域的日降水量≥0.1mm日数总体呈显著下降趋势,导致降水总体有更加集中的趋势,而降水的集中程度与标准化降水指数（SPI）具有一定的负相关性,因而降水更集中使SPI趋于减小,加大发生气象干旱的可能性。     

大理地区极端气候事件长期变化特征研究

利用大理气象站的1960—2014年逐日降水和气温资料,计算出12个极端气候指数,采用线性趋势分析,M-K方法、Pettitt法相结合和谐波分析等方法对极端气候指数的趋势、周期和突变进行分析,得出如下结论:(1)整体来看,大理地区的极端降水指数中,最大1 d降水量、大雨日数、连续湿日、强降水量以及年降水量分别以1.278、0.211、0.1、6.987、15.25 mm/10a的趋势在减少,降水强度以0.03 mm·d-1·(10 a)-1的趋势增加;极端温度指数中,年平均温度以0.15℃/10a的趋势在增加,暖昼、暖夜、热持续天数的增加速率分别为43%、39%、2.56 d/10a,冷昼、冷夜、冷持续日数分别以5%、43%、0.8 d/10a的趋势在减少;(2)极端降水指数中存在4、6、20、27 a不同的主周期变化;极端温度指数中,冷夜、暖夜、暖昼、冷持续指数的主周期为27a,与年平均气温的周期变化一致;(3)热持续日数和暖昼的大幅变化对大理地区的增温现象产生一定影响;(4)年降水量在2011年发生突变,其它极端降水指数均未检测到显著性突变,年平均气温在2006年发生显著性突变,冷夜、暖夜、暖昼指数在90年代前后发生突变,并且均通过了0.01的显著性检验。     

1961—2017 年京津冀地区极端降水事件变化特征

为了给京津冀地区防洪减灾及水资源管理提供科学参考，有必要对该地区极端降水事件的变化特征进行探究。根据 25 个气象站 1961—2017 年的逐日降水资料，计算了京津冀地区 10 个极端降水指数。通过因子分析得到 4 个公因子，进而选取中雨日数( Ｒ10) 、1 日最大降水量( ＲX1day) 、连续无雨日数( CDD) 、连续降水日数( CWD) 等 4 个代表性极端降水指数，采用线性倾向率、滑动 T 检验、反距离权重插值( IDW) 、小波分析等方法进行研究。结果表明: ( 1) 近 57a 来，Ｒ10、ＲX1day、CWD分别以 － 0. 27 d、 － 1. 60 mm、 － 0. 29 d /10a 的速率减少，CDD 以 1. 50 d /10a 的速率增加。( 2) CWD 在 995 年由增加突变为减少，Ｒ10、ＲX1day、CDD 均未发生突变。( 3) Ｒ10、ＲX1day、CDD、CWD的第 1 主周期尺度介于 9 ～ 25a，相应的平均周期介于 4. 5 ～ 12. 8a。( 4) ＲX1day 空间差异最大，Ｒ10次之，CDD、CWD 分布较均。( 5) 近 57a 来，京津冀各地区 Ｒ10、CWD 的变化趋势增减不一，但变幅均很小，大部分地区 ＲX1day 呈减少趋势，减幅西北低、东南高，而 CDD 主要呈增加趋势，增幅北高南低。1961—2017 年，京津冀地区呈现干旱化趋势，而这种变化与综合 ENSO 指数( MEI) 总体上并无显著关联。     

近63年陕西宝鸡极端强降水事件变化特征诊断

为明确宝鸡市极端强降水事件变化特征,掌握极端降水事件发生规律,以1952-2014年宝鸡气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、Morlet小波函数、R/S分析法、Mann-Kendall非参数检验法对极端降水变化特征进行诊断分析。结果表明:宝鸡市近63 a来,除年降水总量、强降水量、中雨日数、大雨日数呈波动下降趋势外,其余指数呈现上升趋势,其中以极强降水量变化表现最为剧烈,变率超过1 mm/10a。强降水量和极强降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,二者仅存在弱突变;未来宝鸡强降水变化与过去变化趋势一致将呈减少态势,极强降水变化以反向趋势呈减少态势发展。此外,各极端强降水指数与年降水总量、降水强度呈现正相关,年降水的变化可以很好的反映极端降水指数的变化。     

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。     

赣江上游章水流域极端降水时空变化特征

以赣江上游章水流域内15个雨量站1957-2016年逐日降水资料为基础,获取了12个极端降水指数。分别采用线性趋势、Modified Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法、Pettitt突变检验法、小波分析、Hurst指数分析和克里金插值等方法对12个极端降水指数的时空变化特征进行探讨。结果表明:1957-2016年间,暴雨量及日数、强降水量及贡献率和最大湿润日数均呈现上升趋势,极强降水量及贡献率、最大干旱日数、年最大雨量、连续5日最大雨量呈现下降趋势,且其未来趋势均将得到加强;大雨量及日数呈现上升趋势,但未来趋势将可能减弱;所有极端降水指数的过去趋势均不具有显著性,同时未发生显著的突变,并且普遍存在以1988年为中间轴的33～34a主周期;大雨量及日数、暴雨量及日数、强降水量、最大湿润日数、年最大雨量、连续5日最大雨量的高值中心均在流域西南区域的内良站附近,并呈上升趋势,低值区域主要分布在流域的东部区域,并呈现下降趋势,且其整体空间分布大致相同,均为西南向东北递减;而强降水贡献率及极强降水贡献率为东南向西北递减,最大干旱日数是从东向西的递减趋势。未来章水流域极端降水的变化趋势可能还会增强,加强流域极端降水事情的预防对流域水旱灾害防治意义重大。     

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。     

新余市干旱特征及气象因子分析

基于新余市1960—2019年气象数据,计算标准化降水蒸散发指数SPEI,分析该地区气象因子及干旱特征。结果表明,新余市降水量、气温和水汽压呈上升趋势,日照时长、风速和相对湿度呈减小趋势;干旱情势趋向减弱,年干旱指数在1988年发生突变,呈显著增加趋势;干旱具有多个周期,第一主周期为17 a,SPEI指数的增加主要由于降水量的增多、日照时长和风速的减小。     

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。     

黄河源区近50a极端气候变化趋势分析

基于黄河源区及周边15个气象站1961—2012年的气象数据,运用极端气候指数法、距平分析法和Mann-Kendall趋势检验法分析了黄河源区52 a来降水和气温的时空变化趋势,剖析了极端气候指数的变化特点。结果表明:黄河源区各气象站年平均气温、极端高温和极端低温均呈一致性显著上升趋势;年降水量呈西部增大、东部减小的趋势;年最大5 d连续降水量和年无降水日数主要表现为西部减小、东部增大,且最大前十位的无降水日数在1990—2012年频繁出现,这说明近23 a来黄河源区西部湿润化趋势明显,而东部极端暴雨事件日趋严重,干旱化呈加剧趋势。     

昆明地区降水、气温及极端天气的长期变化趋势

利用昆明气象站1951年-2013年逐日气温和降水资料,采用线性趋势、Sen斜率估计、Mann-Kendall等方法分析昆明降水、气温和极端天气的变化特征与趋势,结果表明:1951年-2013年间,1994是年平均气温突变点;年平均气温和四季气温均呈升温趋势;年降水量和夏、秋两季降水量呈下降趋势,春、冬两季降水呈上升趋势,但趋势并不显著;在极端降水指数中,持续湿期呈下降趋势,持续干期和一日最大降水量呈上升趋势,趋势并不显著;在极端温度指数中,热日持续指数、暖夜指数及暖昼指数均呈显著上升趋势,冷日持续指数、冷夜指数及冷日指数均呈显著下降趋势。     

河南省近49a来降水变化特征分析

利用国家气象信息中心提供的河南省1961—2009年49 a的17个站的日降水资料,采用趋势分析、5a滑动分析和t检验等方法,分析了河南省降水量、降水日数和极端强降水事件变化特征。结果表明:近49 a来,河南省年降水量和降水日数呈减少趋势,年际间振幅较大,春秋季降水量和降水日数呈减少趋势,夏季和冬季呈增加趋势;年极端强降水事件呈增加趋势;降水量和极端强降水事件在空间上呈东增西减态势,降水日数整体呈减少趋势。