澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

黄河中游流域极端降水与气温的关系

为研究黄河中游流域极端降水与气温间的关系,采用气温等距法分别提取了不同气温样方内75%、90%、95%、99%分位数下的极端降水阈值,进而分析了极端降水随气温变化的特性,并探究年极端降水事件数量的时空变化规律。结果表明,极端降水强度随气温上升呈峰型形态,峰值出现于16～18℃;在不同格点间,极端降水峰型形态的峰值差异性明显高于其峰值所对应气温的差异性;整体而言,1961～2019年,年极端降水事件数量在较高的气温区间(>16℃)和较低的气温区间(<16℃)内分别呈上升、下降趋势;黄河流域中游年极端降水事件数量在1961～2019年整体呈先下降后上升的趋势;黄河中游流域极端降水事件数量空间分布在不同百分位数间差异较小,整体上呈西多东少的现象;就年际变化趋势而言,极端降水事件数量在北部增多、南部减少。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

黄河流域水质时空变化特征与原因分析

为探究黄河流域水质时空分布规律及污染成因，系统收集了2015～2019年黄河干流8个省界站点7项基本水质指标逐月监测数据，采用季节性Kendall趋势检验法等统计方法系统分析了黄河水质时空分布和趋势变化特征，基于现行地表水环境质量标准评价了水质状况确定了主要污染指标，并应用线性回归模型探究了污染成因。结果表明，多数水质指标浓度空间分布特征表现为中游>下游>上游，潼关站各项水质指标浓度显著高于其他站。趋势检验结果显示，多数站点水质指标浓度呈(高度)显著下降或无明显趋势，中下游河段部分站点TP浓度则为(高度)显著上升趋势，尤以高村、利津站上升速率最为显著；从空间差异性来看，潼关站水质较差与该断面多条污染严重的支流汇聚有关。从季节差异性来看，TP浓度季节分布特征表现为非汛期<汛期，在汛期降雨冲刷作用下，支流携带的农业含磷元素随降雨形成的地表径流入河，导致TP浓度增加。NH₃-N浓度汛期<非汛期，其季节性变化与气温相关性较强，汛期较高的流速和气温有助于促进NH₃-N稀释降解。     

海河流域极端降水事件时空变化特征分析

为研究气候变化背景下海河流域的极端降水事件变化规律,基于流域内30个气象台站1960~2008年的逐日降水资料,选取不同的降水指标,应用M-K趋势检验和滑动t检验方法分析了海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明,海河流域的极端降水事件的发生频率和强度在年际变化中均呈减小趋势;在空间大部分范围内,降水频率和强度指标也均呈负趋势,仅滦河上游山区、子牙河山区和胶东沿海部分地区呈微弱上升趋势,但趋势并不显著。总体而言,海河流域趋向于干旱化,流域内洪涝灾害发生的概率有所减小。     

ERA-5降水数据在澜沧江流域高山峡谷地区的适用性研究

以澜沧江流域典型高山峡谷地区为例,首先对最新发布的ERA-5再分析降水产品进行不同时空尺度下的精度评估,发现ERA-5数据与站点数据之间的相关性较高,可较好反映流域降水分布空间变化趋势,但高估了实测降水,存在着较大的系统误差,且误差有明显的时空变异特性,需经校正才可投入实际应用;然后使用比率偏差校正法对ERA-5进行校...     

淮河流域汛期极端降水时空演变规律分析

研究淮河流域极端降水时空演变规律对流域防洪减灾、水资源规划等意义重大。基于淮河流域24个气象站1961~2011年汛期逐日降水资料,建立极端降水序列,并对极端降水频度和强度的趋势、突变及周期变化特征进行了年尺度和年代尺度的时空变化分析。结果表明,极端降水频度和强度均呈较显著的上升趋势,且均在2000年代出现大幅提高,时间变化的第一主周期为4年;频度和强度的空间分布基本符合右岸强、左岸弱,南部强、北部弱,从上游内陆至下游沿海逐渐增加的分布规律;各年代极端降水空间分布发生变化,沿海与内陆的频度差异逐渐缩小,左右岸的强度差异越来越显著。研究成果可为水资源规划管理工作提供参考。     

海河流域极端降水时空变化规律及其与大气环流的关系

为了解海河流域极端降水时空变化规律,基于海河流域40个气象站1960～2016年逐日降水资料,采用线性回归、M-K趋势检验法、Pearson相关性分析法,分析了海河流域近57年来10个极端降水指数的时空变化及其与大气环流的相关性。结果表明,除了持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外,大多数极端降水指数多年平均值在空间上呈自东南向西北减少的分布规律,CDD呈现自北向南减少的规律,CWD呈现自东南向西北增加的规律;在时间变化上,所有极端降水指数均呈下降趋势,只有最大一日降水量(RX1day)的下降趋势显著;在空间变化上,除中雨日数(R10mm)和降水强度(SDII)呈上升趋势的站点与呈下降趋势的站点个数相同外,多数站点各极端降水指数呈下降趋势;除CDD与其他极端降水指数相关性较弱外,各极端降水指数的变化具有较好的一致性;除CWD外,极端降水指数与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)现象关系密切,而AO(北极涛动)和NAO(北大西洋涛动)是CWD变化的重要因素。研究成果对于海河流域水灾害防治及水资源配置有重要意义。     

城镇化背景下太湖流域极端降雨时空演变特征

研究城镇化发展程度对极端降雨的影响对于指导高度城镇化地区防洪排涝工作意义重大。在太湖流域城镇化区域划分基础上,基于1965～2014年70个雨量站的日降雨数据,采用空间分析法、Mann-Kendall趋势检验法、线性回归法、滑动平均法等提取各站极端降雨特征,分析城镇化背景下太湖流域极端降雨时空演变规律。结果表明,太湖流域城镇化发展较快的区域主要集中在武澄锡虞区、阳澄淀泖区、浦东浦西区;浙西区年极端降雨量较大,武澄锡虞区、阳澄淀泖区、浦东浦西区极端降雨量则较其他地区呈显著增加趋势,分别上升34.5、38.2、31.7 mm/10a;全流域极端降雨事件增多、强度增大,其中城镇化发展高速地区由流域极端降雨频次低值区逐渐演变为高值区之一,极端降雨强度亦显著增加,表明其遭受洪涝灾害的风险增大。     

最新GSMap-gauged与GPM-IMERG卫星降水产品性能评估及其在长江流域中的应用

为提高卫星降水产品在区域尺度的应用性,通过长江流域量化分析两种最新GPM计划卫星降水产品(GSMap-gauged和GPM-IMERG)的性能,根据2014年4月至2016年3月时空分辨率为0.25°/天、0.25°/月的卫星降水数据,与地表观测数据进行对比分析。结果表明,两种卫星降水产品的总误差在空间尺度上显示出截然不同的分布特点。在时间尺度上,夏季降水观测效果明显优于冬季。同时,GSMap-gauged高估了不足8mm/d的降水,低估了超过16mm/d的降水;GPM-IMERG低估了4～32mm/d的降水,高估了超过64mm/d的降水。通过极端降水指数发现GSMap-gauged低估了RRR99P、RR20TOT;而GPM-IMERG则略有高估。通过对比子流域上相关系数、平均误差、检测概率和假报警比率四项指标,发现GSMap-gauged明显优于GPM-IMERG。     

变化环境下中国不同强度降雨的时空变化特征

受全球变暖和降水的空间异质性影响,局地极端降水事件呈现出广发和频发的态势,提取不同强度降雨变化的时空特征对科学开展防洪减灾布控具有重要的实际意义.为此,以中国大陆为例,采用Mann-Kendall检验方法对各流域不同强度降雨过程进行趋势性检验,利用95％置信水平对其进行显著性判断,并利用变标度极差分析方法(R/S)揭示...     

IMERG卫星降水产品实时监测黄河流域干旱效用分析

基于黄河流域2000年6月至2017年12月的地面栅格CPAP数据,选择多时间尺度的标准化降水指数(S_(PI)),运用统计指标评估IMERG Early Run V6降水产品在流域实时干旱监测的性能。结果表明,IMERG能较准确地捕捉黄河流域的降水量空间变化,相关系数高于0.8的区域占流域面积的73%,相对偏差绝对值低于25%的区域占54%;尤其在湿润地区表现出较好的稳定性和可靠性。IMERG、CPAP数据计算的SPI在中下游大部分地区相关性较好(C_C0.6)、命中率较高(0.5P_(OD)0.8)、虚警率较低(F_(AR) 0.5),而在黄河源区空间异质性较高;另外,随着时间尺度的增加,IMERG计算的SPI指数的适用性显著提高。IMERG实时监测干旱的方案明显高估了干旱特征,而在河套平原的效果相对较好,因此该方案适合黄河流域部分区域,但整体存在一定偏差,需谨慎使用。     

雅鲁藏布江流域GPM和TRMM遥感降水产品精度评估

分析雅鲁藏布江流域降水的时空变化规律,是高原地区水文研究的重要基础。以雅鲁藏布江流域为研究区,基于中国区域地面气象要素数据集,利用平均误差、相关系数、相对偏差、均方根误差等评价指标和误差分析方法,系统评估了GPM与TRMM降水产品数据在不同时空尺度的精度。结果表明,日、月尺度上两个产品数据平均相对误差值均与降水量呈正相关,出现西低东高现象,TRMM在高降水地区平均相对误差值更大,GPM冬季拟合效果不及TRMM产品;两种降水产品的精度在流域不同区域也有明显差异,西部区域TRMM产品数据误差更小;而中东部区域,GPM产品虽然相对偏差更大,但均方根误差更小,数据精度整体更高;另外,GPM对于强降水事件及其降水过程具有更好的监测能力;整体上,两个产品对于产生降雨均有较好的观测能力,GPM、TRMM产品对于连续无雨日的相关性拟合较差,观测精度一般,GPM相对于TRMM产品在雅鲁藏布江流域的提升并不明显。研究成果可为区域水资源管理与水文研究提供依据。     

老哈河流域降水变化特征分析

在降水变化趋势分析基础上,结合模比离差系数累积曲线及统计学方法分析了流域降水的时空变化特征.结果表明,老哈河流域降水存在较大的时空变异性,流域降水量有逐年增加趋势,雨日有逐年减少趋势,降水量和雨日呈正相关性;流域降水量由西南往东北明显递减,雨日分布为上下游偏大、中游偏少;流域降水量随地面高程的增加而显著增加,高程每增加1 km降水量平均增加116 mm.     

基于RClimDex模型的四川省极端降水时空变化特征分析

基于1980～2017年四川省40个气象站逐日降水、最高温度和最低温度数据,利用RclimDex模型定量计算了9个极端降水指数(C_(DD)、C_(WD)、R_(10mm)、R_(20mm)、R_(95p)、R_(99p)、Rx1day、R_(x5day)、S_(DII)),分析了四川省极端降水的年际变化。同时,通过绘制极端降水指数的等值线图,结合川西北高原、川西南山地和四川盆地的极端降水指数平均值,分析了四川省极端降水的空间分布特征。结果表明,四川省过去38年中极端降水量逐渐减少,但极端降水事件频率增多,雨季延长。1994～1998、2014～2017年极端降水量波动较大,极端降水事件发生频率差异较大,极端现象发生概率不稳定。在空间分布上,四川省西部比东部更易发生干旱,极端降水量和概率都较小,雨季短。川西北高原的连续降水事件较多,但也易发生干旱;川西南山地发生强降水较频繁;四川盆地的极端强降水量和事件更多,湿润期更长。     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

基于GsMAP的尼洋河流域降水时空分布特征研究

鉴于尼洋河地区实测降雨资料缺乏,卫星降雨产品具有显著优势,基于GsMAP降雨产品数据和地面观测站点数据,利用降雨量年内分配特征的δ方法建立卫星降雨校正公式,分析流域降雨量的时空分布特征。结果表明,实测站点月降雨量校正结果较好,相关系数达0.954,年尺度的站点降雨相关系数为0.54,降雨量空间分布呈现出自西向东递增的特点。卫星降雨观测在西部地区存在低估,东部地区有一定程度的高估,在降雨梯度分布上,流域在3500~4000m高程段降雨量呈上升趋势,其他高程段均为显著下降,整体变化率为-104mm/km。流域的年均面平均降雨量为699mm,降雨多集中于夏季,且有逐年增加趋势。     

五种降水数据产品在元江—红河流域的适应性评估

红河作为重要的国际河流,研究不同降水产品在红河流域的适用性,对于丰富区域水资源数据有重要意义。基于红河流域及其附近的29个气象站点实测降水数据,从时间和空间两个角度评估CRU、GPCC、GPCP、PREC/L、APHRO五种产品的降水数据。结果表明,总体上来看,这五种产品均能较好地反映红河流域降水的时空分布特征,综合分析GPCP表现最佳。从年降水量的对比来看,CRU、GPCC、PREC/L、APHRO存在对降水的低估,GPCP存在对降水高估;五种降水数据在旱季的降水精度比雨季表现好,夏季表现最差。在年降水量的空间分布上,五种降水数据整体上均表现出较为一致的空间分布特征;通过计算五种降水数据的降水空间分布图与实测降水空间分布图的Kappa系数,GPCC与实测降水空间分布表现为显著一致,其他降水产品表现为基本一致,且多数格点数据的降水精度与实测气象站点的高程呈正比。评估红河流域多源降水数据集的适用性,极大地丰富了红河流域的降水资料,为资料匮乏地区水资源研究提供了更多可能。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

海南岛极端暴雨事件时空演变规律分析

为分析海南岛极端暴雨事件长期时空演变趋势,基于海南岛7个观测站近53年逐日降雨资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall方法和稳定性分析探讨了海南岛极端暴雨事件时空演变规律。结果表明,近53年来海南岛极端降雨指标均显示出上升趋势,但极端降雨日数增加趋势较弱,短历时暴雨强度增加;海南岛极端降雨指标变化趋势整体上不是很显著,且大部分地区各指标的变化趋势均较不稳定,但三亚市大部分指标均呈稳定增加趋势,应更加注重该地区的防洪排涝建设。