陕北黄土高原地区降水时空变化特征

以位于陕北黄土高原地区的6个气象站点1959-2011年逐日降水数据为基础,选择降水量、降水强度、日最大降水、有降水日数、中雨日数和大雨日数6个降水指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法及IDW空间插值方法,分析了陕北黄土高原地区近53 a降水时空变化特征。结果表明:1陕北黄土高原地区有降水日数减少趋势显著,降水强度增加趋势显著,其它指数均呈不显著的减少趋势。1960-1969年为陕北黄土高原地区降水多发期,而1990-1999年为匮乏期。2陕北黄土高原地区降水强度于1984年发生增加突变,有降水日数于1980年发生减少突变。3陕北黄土高原地区降水强度以延安地区为高值中心,吴起为低值中心;其它指数均以洛川为高值中心,横山为低值中心,呈自南而北的递减规律,表现出对季风气候过程的响应。有降水日数持续减少和降水强度持续增加将会导致陕北黄土高原地区土壤侵蚀加剧,应予以重视。     

近30年来云南省不同等级降水时空变化特征分析

利用1987—2016年云南省29个气象站点逐日降水资料,将云南省划分为6个流域,运用线性趋势和小波分析法,分析了云南省不同流域不同等级降水日数和强度的时空变化特征。结果表明:(1)云南省微量降水、小雨、中雨和大雨降水日数和强度整体呈减小趋势,暴雨呈增加趋势,其中微量降水日数和强度、小雨降水日数呈极显著减小趋势;(2)各等级降水强度平均贡献率呈现出中雨大雨小雨暴雨微量降水;(3)各等级降水强度普遍存在22 a和29 a的长周期变化特征;(4)微量降水日数和强度呈现出东北多西南少的分布特征,小雨、中雨、大雨和暴雨降水日数和强度呈现出西南多东北少的分布特征,微量降水日数和强度减少幅度呈现出由东南向西北递增的趋势,小雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在中西部,减小幅度较小区域主要集中在长江流域中部和澜沧江流域南部,中雨降水日数和强度减小幅度呈现出由中部向东北和西南递减的趋势,大雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在西北和东南部,减小幅度较小的区域主要集中在中南部,暴雨降水日数和强度上升幅度较大区域均集中在西南和东部。研究结果可为区域农业生产和农业用水提供基础性参考。     

1971-2018年汉江流域陕西段降水时空特征分析

基于1971-2018年汉江流域陕西段 27个气象站点的逐日降水数据,选择了年降水量、降水强度、最大日降水量、年降水日数、中雨日数和大雨日数6个降水指数分析其降水时空特征,分析方法包括线性估计法、小波分析法、滑动均值法、IDW 空间插值法及Mann-Kendall检验法。结果表明：在研究时段内,汉江流域陕西段降水强度有缓慢增加趋势,其余5个降水指数均呈缓慢减小趋势,且6个降水指数的变化趋势均不显著;研究区域仅年降水日数无突变点,且在1995年后呈现显著减小趋势,其余降水指数均有突变点;年降水量有7 a的副周期和27 a左右的主周期,主周期有3个循环交替,且丰、枯交替突变点在1983和2000年。汛期降水量与年降水量周期基本一致,而非汛期有4和16 a两个副周期和1个28 a的主周期;年降水量空间分布呈现由北到南逐渐增大的趋势,除了年降水日数的高值中心在宁强县外,其余5个降水指数的高值中心均在镇巴县,而低值中心除了降水强度在太白县外其余的均在商县。在研究时段内各年代际降水指数的比较中,1971-2018年的年降水量、降水强度和年降水日数均仅次于最大值,预计未来极端降水事件可能更加频繁,严重的情况下会影响水生态、水环境、水安全等的健康发展。     

1961-2011年深圳市降水变化趋势分析

基于深圳市雨量站1961-2011年逐日降水资料,利用Mann-Kendall法对深圳市年降水量、降水日数、降水强度、汛期降水量和非汛期降水量作趋势分析,并采用有序聚类法对年降水量和降水强度进行突变检验,采用小波分析法对年降水量和降水强度进行周期分析。结果表明:年降水量、降水日数、降水强度、汛期降水量和非汛期降水量均为增加的趋势,其中降水日数增加显著;年降水量在1963年和2008年均发生了突变,而降水强度突变时间发生在1993年;年降水量和降水强度周期变化基本一致,存在6a和11a左右的震荡周期,且1990年后两者的周期变化更为明显。深圳市降水趋势的变化与该地区的城市高速发展有关,准确认识深圳市降水趋势对该地区的城市发展意义重大。     

近50年陕南地区降水时空变化特征

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、曼-肯德尔等方法研究陕南地区53 a降水量及降水日数的趋势和特征。结果表明:陕南地区降水年际变化大,年内分布不均匀,整体呈减少趋势;该区域南部及东南部降水呈现增加趋势,其余地区降水呈现减少趋势,特别是西部地区降水减少明显;陕南地区近年的降水量减少主要以春季和秋季的显著减少为主;总降水日数、小雨日数、中雨均呈现减少趋势,大雨日数和暴雨日数变化不明显;大雨以上日数与年均降水量存显著正相关,是影响年均降水量的重要因素。21世纪以来,夏季降水量和大雨以上日数呈增加趋势,应引起相关部门重视。     

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。     

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。     

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。     

1980-2015年贵州省不同等级降雨日数时空变化特征

使用贵州省19个气象站1980-2015年的36年逐日降水观测数据,通过计算气候态、倾向率、雨日概率、线性系数,运用样条函数插值法、Mann-Kendall突变检验等现代统计诊断方法,研究了贵州省不同地貌各等级降雨日数的时空分布特征和不同等级降雨日数的趋势变化。得到以下结论:1980-2015年,贵州省各地降雨日数多年平均值在130～200 d之间,全省年总雨日平均值为171 d,小雨日数占总雨日数的81. 31%,对降雨日数的贡献最高,总雨日时空分布由小雨型决定,空间分布上,总体表现为西多东少,中部多南北少;暴雨和大雨日数在空间上呈带状分布,南多北少;中雨日数出现两个大值中心,一个位于东部,另一个位于西南部的岩溶盆地;暴雨和大雨日整体呈微弱上升趋势,而中雨、小雨、总雨日数呈下降趋势,总雨日下降趋势最显著;岩溶峡谷的雨日数最多,非喀斯特区和岩溶槽谷的雨日数最少。暴雨、大雨、中雨日数高值区在岩溶盆地,低值区在岩溶峡谷;降雨日数冬半年少于夏半年,冬季是全年中降雨日数最少的季节,以南部地区较少;贵州省总雨日年内分布可分为3类:平缓型、单峰型、双峰型,岩溶槽谷、非喀斯特区和岩溶高原地区属于平缓型;峰丛洼地地区为单峰型;岩溶峡谷和岩溶盆地为双峰型;小雨日、总雨日数在1997-1998年发生突变,呈显著的下降趋势,暴雨、大雨、中雨日数没有发生突变。     

近50年佛坪县降水变化特征分析

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、滑动t检验,有序聚类等方法分析了佛坪近50年降水趋势及特征。结果表明:佛坪降水年际变化大,年内分布很不均匀;年总降水日数、小雨日数、中雨日数均呈现减少趋势;降水量整体呈现在波动中减少的趋势;年降水量的突变点出现在上世纪90年代初;降水量减少主要是以春季和秋季降水的减少为主;大雨以上日数与年降水量存在显著正相关关系。近年实测数据显示该区域暴雨频发,夏季降水量和大雨以上日数有增多的趋势,应引起相关部门重视。     

肃南裕固族自治县天然草地植被生态需水研究

针对内陆干旱草原区水资源日益短缺,开展区内草地生态需水的研究,可为区域草原生态建设规划和水资源配置提供参考。选取肃南裕固族自治县作为内陆干旱草原区的典型代表区,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的干旱区受破坏非完全覆盖的天然植被生态需水计算方法,研究了区域植被生长季(3月-10月)参考作物蒸散发量随时间的趋势性变化及其空间分布特征,分析了不同草地类型生态需水定额和有效降雨量的特征关系,并通过对各乡镇天然草地生态需水量与生态缺水量计算发现:肃南县在不同水文年均存在一定的生态缺水现象,明花乡表现最为严重,生态环境脆弱,应积极改变牧区发展模式,保护草地生态系统的和谐与稳定。     

云南石林典型植被类型的降水垂直分配及水平汇聚规律观测研究

变化环境下的水资源管理及植被恢复是岩溶区亟待解决的现实问题。以云南石林岩溶区典型植被类型为对象,设置实验样地并开展了2018-2019年两个雨季的野外观测,分别对不同植被类型的降雨分配及汇聚规律进行了探索。结果表明:石林地区受到亚洲季风的控制,降水量的年内变化具有显著的季风区特征,即高度集中于湿季,特别是5-8月,降雨类型以小雨和中雨占主导,两者在全年降水场次中的比例分别为70%、15%;各实验观测植被类型的穿透雨量、树干径流量以及截留量均随着林外降雨量的增加而增大,降雨量的分配特征为降雨量>穿透雨量>截留量>树干径流量;各植被类型的径流系数差别明显,变化范围为0.01%~0.36%,石漠化裸地区径流系数最大而坡耕地最小,但整体来看都非常小;产流的降雨量阈值差别较大,其范围为2.0~6.4 mm,随着林外降雨量的增多,各观测样地的地表产流量也呈现增大的态势。本观测研究结果可以为岩溶区水资源管理与生态环境恢复保育提供科学依据。     

基于Mann—Kendall检验的嘎呀河流域降水变化趋势及突变分析

基于Mann—Kendall检验方法,时嘎呀河流域降水量数据进行分析,发现年降水量总体呈现下降趋势,在研究时段内年径流量各雨量站均存在突变点,就流域而言．1985年为整个流域降水量的突变点。汛期降水量整体呈现下降趋势,非汛期降水量整体呈现上升趋势,老庙、天桥岭、汪清、仲坪和西大坡站汛期降水量变化对年降水量变化具有决定性作用。该流域汛期降水量突变点为1982年,非汛期无明显突变点。     

鄱阳湖区分级雨日及雨量变化特征分析

为了分析鄱阳湖区降雨量的变化特征,按照相关标准对年降雨日数和降雨量进行分级,深入研究各级雨日(量)的年际变化特征和年内分配规律。利用鄱阳湖区都昌站1953—2012年逐日降雨资料,采用趋势突变检验、Hurst指数、集中度和集中期等方法对鄱阳湖区年和季节分级雨日(量)的变化特征进行分析。研究结果表明:①鄱阳湖区年平均降雨日数为134 d,其中,小雨日数、中雨日数、大雨日数和暴雨日数所占雨日的比例分别为70.9%,18.66%,8.2%,2.98%;过去几十年,年总雨日数、小雨日数和暴雨日数均呈现显著减少的趋势并可能持续减少,年总雨日数在1978年发生突变,突变后雨日数减少了14 d;季节性降雨中,春、夏2季以大雨暴雨为主,秋、冬2季以小雨、中雨为主。②鄱阳湖区年平均降雨量为1 335.66 mm,小雨、中雨、大雨和暴雨占年降雨的比例分别为20.74%,29.50%,27.35%,22.41%;过去几十年,年降雨量呈显著减少趋势并可能继续减少,并在1976年发生突变,突变后年平均降雨量减少了301.26 mm。③鄱阳湖区降雨集中度平均为0.4,但受降雨年内分配的影响,降雨集中度年际差异较大;降雨集中期主要集中在3月中旬—6月中旬,其中,4月中旬—5月中旬占了71.43%。鄱阳湖区降雨日数的减少主要是由小雨日数减少引起的,降雨量的减少是各级雨量共同减少造成的;降雨集中度的大小与大雨和暴雨量所占年降雨量的比例密切相关,且与降雨不均匀系数显著正相关。研究结果可为进一步认识鄱阳湖湿地水文情势变化特征提供依据。     

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。     

深圳市降水变化特征及其未来变化情况预测

基于1998—2018年深圳市日降水资料,采用降水相对变率、集中度及集中期分析了月尺度、年尺度降水稳定性及其年内分配特征,运用Mann-Kendall非参数法和相关函数法对深圳市年降水量、降水稳定性和分配特征参数的变化趋势、突变特征及其未来降水变化特征进行分析与预估。结果表明:深圳市汛期降水稳定性比非汛期更好,年际降水分布稳定性较差,降水集中期为每年6—8月份,降水集中度处于0.23~0.72;降水量和降水分布特征参数均在2011—2013年发生突变,在发生突变后降水相对变率和集中度呈下降趋势,而年降水量和集中期呈上升趋势;深圳市未来降水序列变化趋势受过去变化特征的影响,其中未来年降水量有减少的趋势,降水集中程度逐渐增强,降水稳定性逐渐变差,年内降水分配均匀性变差,降水集中期持续向后推迟。研究成果为深圳市合理蓄水和用水提供科学依据,对水资源调度、利用以及防汛抗旱具有实际指导意义和重要的学术价值。     

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。     

降雨量空间分布对山洪临界雨量的影响

山洪临界雨量是山洪灾害预报预警的重要基础,受降雨、土壤含水量以及下垫面的影响,其中降雨量空间分布是重要的影响因素之一。以湖北省崇阳县高堤河流域为例,采用HEC-HMS分布式水文模型计算设计洪水,试算法计算临界雨量,提出了降雨量空间分布系数,分析了降雨量空间分布系数与临界雨量的关系,探讨了降雨空间分布对临界雨量的影响。结果表明:当降雨从上游到下游逐渐减少时,达到相同成灾流量对应的临界雨量最大,暴雨中心在下游时临界雨量最小,说明降雨量空间分布对临界雨量影响显著。由分析可知,在山洪灾害预警实践中应根据实际的降雨空间分布对预警指标适当修正,对山洪进行动态雨量预警。     

近50年辽宁省大雨与暴雨时空变化特征分析

选取1965—2014年辽宁省23个气象站的逐日降水量资料,利用趋势分析法、小波分析法和普通克里金空间插值法对研究区大雨与暴雨事件进行时空变化特征分析,结果表明:① 辽宁省大雨天数在20世纪60至70年代以增大趋势为主,80年代起转为减少趋势。大雨强度在20世纪60年代中后期和21世纪初主要呈现增大趋势,中间时段以减少趋势为主。暴雨天数和暴雨强度在1984年以后均呈现稳定的增加趋势。② 大雨与暴雨事件的周期变化具有一致性特征,均存在34年左右的主周期和19年左右的次周期。③ 大雨与暴雨事件的空间分布均呈现出由辽东南(丹东为中心)向辽西北(朝阳为中心)逐渐减少的变化特征。此外,从空间趋势变化来讲,除大雨天数外的其他指标在全省范围内均以增加为主,辽宁省西北部地区洪涝灾害风险较小,防洪减灾工作应重点集中在中东部地区。