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.     

巢湖流域极端降水事件的时空变化趋势分析

采用国家气候中心发布的1961—2010年气象台站观测资料插值格点化数据集(CN05.1),选取巢湖流域及其周边的29个格点站降水量资料,运用Mann-Kendall以及反距离加权插值法,分析研究巢湖流域极端降水事件的频率、降水量、强度、年最大日降水量和严重干旱事件的频率等多个指标的时间变化和空间分布特征。结果表明:①巢湖流域极端降水频率与极端降水量的变化趋势一致,变化幅度相当,在空间分布上两者呈现出由西南向东北方向的增加趋势;②极端降水事件的频率、降水量、强度、年最大日降水量都趋于波动性升高,唯独严重干旱事件的次数明显减少;③极端降水强度和严重干旱事件的空间分布变化相当明显,很有可能与所处的特殊地形、地貌、气象条件、土地利用方式和全球变暖等有关;④近50 a巢湖流域极端降水事件的增加、严重干旱事件的显著减少以及空间分布差异性和巢湖流域本身易受侵蚀的地质构造条件,导致巢湖流域洪涝灾害事件发生的可能性非常大。     

延安市近60年降水时空特征分析

为提高对延安市降水时空特征的认识,利用延安市境内15个雨量站1956-2015年的降水资料,运用滑动平均法、累计距平法、R/S分析法、Mann-Kendall检验法和小波分析法分析了研究区降水的年内空间分布特征和年际空间变化特征。结果表明:研究区降水年内分布极不均匀,主要集中在汛期(6-9月),汛期降水占全年降水的70%;年降水呈"增-减-增"的波动减少趋势,减少幅度约8 mm/10a,于1969年出现突变,且降水序列变化具有正持续性;降水序列具有31 a尺度的第一主周期,由15 a尺度的周期特征预计未来几年降水量呈减少趋势;降水空间分布不均,呈"东南多,西北少"的特征,年降水量差值超过130 mm;绝大部分地区降水量呈下降趋势,下降幅度最大的区域为志丹县西南部,南部黄龙山区降水量略微增长。     

1956—2018年太湖流域降水统计特征及演变趋势

基于太湖流域133个代表性雨量站1956—2018年实测日降水资料序列,采用P-Ш型频率曲线、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析等方法进行太湖流域及其水利分区降水演变趋势诊断及统计特征分析。结果表明：1956—2018年太湖流域年降水以0.557 mm/a的速率缓慢增长;太湖流域及其水利分区降水演变特征不一致,东南部平原区的降水波动大于西北部山丘区;各水利分区不同频率设计暴雨中百年一遇设计雨量空间分布差异性最大,其中最大7 d降水量表现最显著,最大3 d降水量次之,最大1 d降水量最弱;各水利分区年降水量的增长幅度不同,流域东北部变幅为每10 a 17.3～33.0 mm,西南部为每10 a 3.30～22.2 mm,整体呈自东向西逐渐减弱的趋势;太湖流域及其水利分区年降水呈现多尺度周期变化,35～62 a周期变化最显著。     

辽宁省辽南地区近40年降水时空变化特性分析

依据辽南地区22个雨量站1974~2013年降水资料分析辽南地区降水时空分布特性。采用滑动平均法(MA)、多项式回归法(PR)进行降水时间趋势性分析并采用秩次相关检验法(M-K)检验趋势一致性;采用方差分析法分析各时段降水周期变化规律;结合Arc GIS平台Geostatistical Analyst中的Kriging插值、Spatial Analyst分析辽南及各分区内降水空间分布特征。分析结果表明,辽南及各分区内降水量年内、年际变化较大,年内降水主要集中在夏季;除长海县年降水量有较显著上升趋势、长海县及普兰店市枯季降水量有显著上升趋势外,其余各区及辽南地区降水增减趋势不显著;辽南地区年降水及夏季降水约存在9 a变化周期,而枯季降水存在20 a的显著周期;辽南地区降水空间分布不均匀,总体呈东北向西南递减趋势。若降水稀少,大连是易发生旱灾的重点区域。     

近58年马鞍山市降水量变化规律分析

利用马鞍山市及周边的四个气象站近58年的降水资料,采用Morlet小波分析方法研究了流域降水序列的多时间尺度。探讨马鞍山地区降水强弱时间周期、分析极端降水的分布特征。结果表明:(1)马鞍山7月、8月是暴雨频发时期,占全年暴雨次数的63%～68%,9月中旬后逐渐减少;(2)降水演变过程中有3 a～8 a、13 a～20 a及22 a～32 a的三个尺度周期变化,其中22 a～32 a尺度的周期变化最明显,地区降水存在着32 a、26 a和16 a,3个时间尺度,其中32年为流域年均降水变化第一主周期;(3)马鞍山春、秋季平均降水变化率为负,夏、冬季平均降水变化率为正,且降水量整体呈增长趋势。     

1960—2019年关中平原极端降水时空变化及非平稳性分析

【目的】为探究极端降水的时空变化及其非平稳性特征,【方法】选取位于关中平原范围内1960—2019年长时间降水序列,利用极点对称模态分解(ESMD)方法分析了区域极端降水的时间变化特征,并采用Sen斜率估计+Mann-Kendall(Sen+MK)方法对5d最大降水量(Rx5)进行空间分析,最后利用广义可加模型(GAMLSS)对极端降水序列的非平稳性特征进行分析。【结果】研究发现：在时间变化趋势上,持续湿润指数(CWD)、年降雨量(PRCPTOT)、5 d最大降水量(Rx5)呈现出先下降后上升的趋势,整体为下降趋势,极强降水量(R99P)和降水强度(SDII)呈上升趋势;大雨日数(R25)呈现出下降趋势;在空间分布上,其中春、秋两季下降明显,降雨主要集中在夏季,趋势系数最高达到0.17 a^-1,冬季降雨有一定程度的增加;关中平原极端降水指数基本为平稳序列,个别站点非平稳性较为明显。【结论】关中平原极端降水量和不确定性变化较为稳定,未来突发性强降水事件出现概率较低,但是个别区域会遭到较为严重的灾害风险,研究结果可为将来关中平原相关洪涝预防措施提供一定指导。     

大沽河流域近60年降水量时空变化特征分析

以大沽河流域内及周边的28个雨量站1952-2011共60年的逐日降水资料,采用常规统计、变差系数、Arc GIS软件的IDM空间差值方法,分析了大沽河流域降水量的时间和空间分布特征。流域降雨时间分布特征主要表现为:汛期多年平均降雨量占全年的73.7%,而7、8两个月份降水占全年的51.8%;年降水量连丰、连枯年多以连续2年出现,降水量总体变化的倾向率为-21.0 mm/10a,下降趋势明显。年最大1 d降水量总体变化的倾向率为0.34 mm/10a,有上升趋势。空间分布特征主要表现为:大沽河流域的年降水量、雨量站≥50 mm暴雨日数分布均与流域内的地势有着密切的关系,高值区主要分布在丘陵、山区;低值区主要分布在流域内的平原区。     

乌江中上游地区极端降水特征及未来预估

选取乌江中上游地区1961-2019年的逐日降水数据,采用趋势分析、EOF、小波分析等方法,研究极端降水在时空上的变化特征,同时为了使研究具有整体性,利用CMIP6中5个GCMs下的3种情景数据(SSP126、SSP245、SSP585),在降尺度处理后预估未来(2020-2100年)极端降水的变化。结果表明：1961-2019年整个流域地区极端降水事件虽然有增有减,但无显著性变化;在变化周期上,信号强烈的周期主要在23～30 a的时间尺度上,且贯穿整个时序;5个极端降水指数的第1模态表明其在空间变化上具有一致性,第2模态则有差异;未来极端降水事件整体上随SSPs情景的升高而愈发显著,且多以正趋势为主。研究结果可为乌江流域地区水安全管控、规划建设、防灾减灾等提供参考。     

1951—2013年山东省极端降水特征分析

基于山东省24个气象站点1951—2013年逐日降水资料,分析了极端最大日降水量、极端最大日降水量阈值、极端最大过程降水量和年代际最大过程降水量4个极端降水指标的时空变化特征。利用广义极值分布、对数正态分布、Gamma分布、逆高斯分布对极大日降水量进行了概率分布拟合,在采用Kolmogorov Smirnov方法检验拟合优度的基础上,利用各站点最适概率分布模型估算了极端最大日重现期降水量。结果表明:在空间分布上,4个极端降水指标的变化趋势一致,不同年代极端最大过程降水量差异明显;极端最大日降水量重现值与重现期呈非线性关系。     

近55年京津冀地区降水多尺度分析

以京津冀地区25个气象站点1964—2018年的逐日降水数据为基础资料,采用距平法、Mann-Kendall检验法、线性拟合及空间插值分析等方法,从多年平均降水、年内降水分配和极端降水3个尺度分析京津冀地区降水的变化特征。结果表明:（1）京津冀地区年平均降水呈不显著减小的趋势,降水变差系数为0.14~0.41。年平均降水空间上表现为“东多西少、南多北少”的特点,其中燕山山地和海河平原降水离散程度相对较高。（2）京津冀地区年内降水呈现出集中化趋势,降水主要集中在7月下旬,并呈不显著提前化趋势。降水集中度在空间上表现为由东北向西南方向逐渐减少;降水集中期在空间上呈现出由北向南逐渐增强的趋势。（3）京津冀地区极端降水在129.57~252.68 mm之间波动,约占总降水的28.6%~47.9%。极端降水与年均降水的空间分布大致相同,仅有其中7个气象站点的变化趋势稳定。     

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。     

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。     

基于云模型的降雨时空分布特性分析

本文将云模型引入到降雨量时空分布特性的研究中,并对广东省东江流域内57个1956-2000年的降雨量在时间和空间分布上的特性进行了研究,结果表明：（1）广东省东江流域降雨量在汛期的降雨最为稳定,枯季次之,而年降雨量的稳定性最小;（2）降雨量在空间上的分布比时间上分布更为离散、更具有不稳定性,且在1956-2000年间空间分布除极端（极大和极小）年份外总体上呈现出离散度逐渐减少、稳定性逐渐增强的趋势;（3）基于云模型的降雨时空分布特性分析可有效、直观地研究降雨量在时空上的变化特点,这为探求降雨等水文要素在时空分布上的特性提供了一种新的方法与途径,从而为保障水资源的合理利用和管理提供支持。     

近53年长三角地区极端降水时空变化分析

近年来,全球气候变暖趋势越来越明显,极端降水加剧了长江流域的旱涝灾害风险。利用长三角地区34个气象站1960—2012年逐日降水资料,以百分位定义极端降水事件阈值,采用趋势分析、Mann-Kendall检验、GIS空间分析等方法,在资料均一性检验和资料质量控制后,对长三角地区近53 a的极端降水的时空演变特征进行了详细分析,结果表明①长三角极端降水阈值分布在30.7~46.7之间且都在大雨范围内,部分站点接近暴雨级别,分布呈现带状分布,苏北、浙西南和浙东南沿海部分站点极端降水阈值较大,而苏南、浙北以及上海一带较小;②极端降水频次和强度存在明显的年代际差异,表现为前期明显下降而后期缓慢上升的趋势,长三角降水变得更为异常,极端降水突变主要发生在1987年;③浙江西南部和东南沿海岛屿的极端降水频次和总量均较高, R_95T大值区主要分布在苏北以及浙江东南沿海;④极端降水频次的四季变化体现了一年中雨带的南北移动,同时也体现了沿海与内陆的降水差异;苏北赣榆站、浙江东部沿海及岛屿站点的降水变得较为极端,未来易发生暴雨和洪涝,而射阳及周围地区发生干旱的几率增大。     

金沙江流域近55a降水时空分布特征及变化趋势

利用金沙江流域内44个气象站点的逐月降水数据资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法、克里金插值法以及空间分布格局法,研究了该流域近55 a降水时空分布特征及变化趋势。结果表明:流域年降水量和非汛期降水量均呈不显著的增加趋势,汛期则呈不显著的减少趋势;流域年内降水分布不均匀,主要集中在汛期5~10月,降水量约占全年的89%;流域降水空间分布特征主要表现为由上游向下游呈逐渐增加的趋势;流域降水的空间格局具有较大差异,主要呈现出流域河源及其中游地区降水量增加,下游地区降水量减少的变化特征。     

Impact of Spatial Data Availability on Climate Change Prediction in the Weyib River Basin in Ethiopia

Impact of spatial data availability on the temperature and precipitation prediction characteristics of Weyib River basin in Ethiopia has been investigated using CMIP5-CanESM2 model for the RCP8.5, RCP4.5 and RCP2.6 scenarios. The objective of the present study is to characterize how future temperatures and precipitation prediction under CMIP5-CanESM2 model output varies against diverse averaged arbitrary spatial weather stations found in the basin. The statistical downscaling model tested and verified using the observed daily data for twelve, six and three averaged arbitrary spatial weather stations as well as for a single weather station was used to predict the future climate scenarios. The results revealed that the mean annual daily maximum and minimum temperature and precipitation for twelve, six and three arbitrary spatial stations have revealed an increasing trend in the upcoming periods until the end of the century. In single station analysis, the trend itself has changed from increasing trend to decreasing trend in case of maximum and minimum temperature. In case of precipitation, no visible trend has been observed in case of single station analysis. Therefore, the variation in amount and distribution of precipitation and temperature among the four averaged spatial stations in the same study area might affect the water resources and agriculture of the basin and also instead of using a single weather station to predict future climate variables for a particular study basin, it is more reliable using averages of numerous spatial weather stations data.     

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。     

鄱阳湖流域1961—2010年极端降水变化分析

基于鄱阳湖流域14个国家气象站1961—2010年的日降水量数据,采用百分位法定义阈值,识别极端降水事件;采用线性回归方法进行趋势检验,进而对鄱阳湖流域1961—2010年极端降水的时空变化特征进行分析。结果表明,相比年降水,流域极端降水的变化趋势更为明显;1961—2010年鄱阳湖流域极端强降水强度呈显著增大趋势而极端强降水天数显著减小;极端降水强度增大的区域主要分布在赣江流域和抚河流域。1961—2010年鄱阳湖流域大部分站点极端降水不存在突变,降水在时间上有分布更加集中的趋势。鄱阳湖流域极端降水的上述变化,对流域水资源管理提出了更加严峻的挑战。     

山东省极端气候指数变化特征研究

为探究山东省极端气候指数的时空变化与特征，选取山东省1979—2020年95个气象站点的逐日气温和降水量实测数据，采用Mann-Kendall（M-K）检验方法和Sen斜率估计法计算时间变化特征，及Inverse Distance Weight（IDW）反距离权重法探究空间变化趋势。结果表明:（1）山东省境内低温极端气温指数（TN10p和FD0）呈下降趋势，下降速率分别为0.004 8和6.42 d/（10 a），高温极端气温指数（TX90p、TXx和SU25）呈上升趋势，上升速率分别为4.06 d/（10 a）、0.32 ℃/（10 a）和2.31 d/（10 a）；其内陆区域和沿海区域极端气温指数表现出了与山东省整体较好的一致性，空间趋势不明显。（2）极端降水指数均呈上升趋势，沿海区域多大于内陆区域。降水强度指数（R95p、R99p和RX5day）呈显著增加趋势，增加速率分别为22.16、10.83和10.55 mm/（10 a），空间分布上，高值区域多分布在东部沿海区域和南部部分区域，可能会增加洪涝灾害风险。