应用降水周期进行嫩江流域汛期降水预报的探讨

本文通过嫩江流域10个水文站的降水资料对1989年(6～8月)降水的周期分析,预测本流域未来3年的汛期降水。     

北京地区降水结构时空演变特征

利用北京地区42个雨量站1980—2012年的小时降水数据,采用降水发生率和降水贡献率两个指标,分析不同降水历时和不同降水等级的时空演变规律以及北京地区降水日变化特征。利用非参数的Mann-Kendall检验法探讨降水结构的变化趋势,结合地形特征和城市化发展情况,本文将研究区域经验性地划分为6个子区域,评估降水历时和降水等级的空间变化特征。研究结果表明:(1)北京地区各历时降水发生率随降水历时的增加而呈幂指数递减趋势,贡献率则先降低后增加;(2)北京地区各等级降水发生率也随着等级提高而减小,而贡献率则呈现增加趋势;(3)1~3 h超短历时降水发生率在1990年代开始下降,而其他历时降水发生率则呈增加趋势,6 h以内短历时降水贡献率存在增加趋势,特别是4~6 h历时的降水贡献率变化更为显著;(4)小雨发生率存在下降趋势,其他等级降水发生率则呈增加趋势,大雨及以下等级的降水贡献率先降后升,而暴雨和大暴雨的降水贡献率则先升后降;(5)降水历时和降水等级的空间分布受地形特征的影响,短历时降水和暴雨及其以上等级降水贡献率的峰值一般位于平原地区与山区的边缘地带及城市区域。     

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。     

河北省汛期降水集中度和集中期时空特征分析

基于河北省1965—2015年25个典型气象站汛期(6—9月)逐日降水资料,利用小波分析、Mann-Kendall法和合成分析法对降水集中度(PCD)和集中期(PCP)时空变化特征进行分析。结果表明:①PCD值为0.18~0.56,PCP值为47.26°~194.70°,汛期最大降水集中在7月上旬和中旬;PCD和PCP均存在35 a左右的主周期和20 a左右的次周期;近50年,PCD和PCP均不存在突变年份。②PCD由东南向西北方向递减;河北南部PCP由东北向西南逐渐推迟,河北北部PCP由承德地区向东西两个方向逐渐推迟。③多水年和少水年PCD的空间分布均由东南向西北递减,但多水年的PCD高值区多于少水年;多水年和少水年PCP空间分布较一致,河北南部PCP由中部地区向南北两侧逐渐推迟,河北北部PCP由丰宁和围场向东西两侧逐渐推迟,但少水年比多水年PCP时间范围更长,空间差异更大。④从相关分析来看,汛期降水量与全省PCD具有较好的正相关性,仅与承德、涉县、清河和馆陶的PCP存在较好的负相关性。     

气候变化背景下山东省气温与降水时空变化特征分析

【目的】为了探讨气候变化背景下山东省气温与降水的时空变化特征,【方法】根据山东省25个国家级气象观测站1981年1月—2021年2月逐月气温和降水资料,通过线性趋势、Mann-Kendall检验、小波分析、重标极差分析法等方法研究山东省气温、降水的时空变化特征,并预测未来变化趋势。【结果】结果显示：(1)山东省年均气温呈显著上升趋势,倾向率为0.4℃·(10 a)^-1,年均气温在1986年发生较明显突变,鲁南东部和西部、鲁西北东部及半岛西部增温最快。山东省年降水量呈不显著增加趋势,倾向率为26.5 mm·(10 a)^-1,未发生明显突变,鲁西北东部和鲁南东部降水增加最明显。(2)山东省四季平均气温均呈显著上升趋势,倾向率分别为春季0.5℃·(10 a)^-1、夏季<0.3℃·(10 a)^-1、秋季0.3℃·(10 a)^-1和冬季0.4℃·(10 a)^-1;春季、夏季、冬季降水量呈不显著增加趋势,倾向率分别为5.5 mm·(10 a)^-1     

广东北江流域降水集中度和集中期的时空变化特征

基于广东北江流域分布较均匀的18雨量站1965年-2009年日降水资料,统计出各站各年份降水集中度(PCD)和集中期(PCP)指标,然后基于该指标分析流域降水集中度和集中期多年均值、变化趋势、与年降水量相关性、丰水年枯水年合成分析的空间分布情况,以期研究流域降水年内非均匀分布的时空变化特征。结果表明:(1)降水集中度总体表现为从南向北递减;降水集中期主要表现为中北部的大部分区域较为提前,南部区域较为滞后。(2)大部分区域表现为年降水量随着降水集中度的下降而增加;南部区域年降水量随着降水集中期的滞后而减少,北部区域反之。(3)MK趋势检验表明,流域降水集中度、集中期均主要表现为上升,但不显著。(4)降水集中度空间分布上,丰水年与枯水年比较一致,但枯水年降水集中度更高;丰水年降水集中期差别较大,从流域平均来看,丰水年集中期较枯水年约滞后20天。     

1948～2003年全球陆地年降水量变化特征

研究了1948-2003年全球陆地年降水量的长期变化。研究表明,全球陆地降水量在近56年内平均减少为0．43 mm／a。全球陆地降水量的第一经验正交函数(EOF-1)解释了97．9％的总方差, 它的空间分布与全球年降水量的空间平均图非常相似,EOF-1的时间系数表现为明显的负趋势,趋势系数为一0．37,达到0．0l的显著性,表明全球年降水量明显减少了。此外,研究了全球陆地季、月降水场变化的近期特征,计算了全球36个纬度带平均年降水量的长期趋势,指出有12个纬圈的年平均降水量趋势达到0．05的信度的显著性,其中只有1个纬度带(75°N-80°N)是正趋势。     

黑龙江省水文水资源特性

黑龙江省地处祖国东北边疆,总面积45.4万km~2。受特定的气候和下垫面条件影响,加之人类活动因素的制约,使我省水文水资源特性与其他省(区)存在较大的差异。(一)降水全省多年平均年降水量为531.4mm,折     

IMERG系列产品在大汶河流域的降水监测能力评价

为探究高分辨率多卫星联合反演IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)卫星降水产品在大汶河流域的监测精度与适用性,以2001～2019年较长系列地面雨量站实测数据为基准,采用探测率、虚报率等11个指标,对IMERG系列Early、Late、Final产品在研究区的降水监测能力进行评价。结果表明：(1)日、月、年尺度下,Final产品的精度最好,Early、Late两个产品的精度基本一致,在时间上,IMERG系列产品均能较好反映流域降水的年际变化与年内分配;在空间上,表现为整体高估研究区降水量,低估泰山区域降水量(相对偏差小于-20%)。(2)在不同强度日降水探测能力方面,IMERG系列产品间差异不大,仅对小雨有较好的命中率(探测率>0.6)。各产品探测能力一般,整体表现为误报率较高(误报率>0.7)、探测率与关键成功率较低,同时,随着降水强度的增大,各产品探测能力呈下降趋势。(3) IMERG系列产品均具有一定的极端降水监测能力,Final产品评价结果更优、表现更为稳定,在参与评价的5个指数中,Final产品有4...     

粤东地区降水量空间插值方法研究

以粤东地区70个雨量站40 a(1980—2019年)降水资料和DEM数据为基础,结合GIS技术,采用反距离权重插值法(IDW)、径向基函数插值法(RBF)、普通克里金插值法(OK)、回归克里金法(RK),分别对年平均降水量和月平均降水量进行空间插值,选取58个为插值站点,12个为检验站点,通过平均绝对误差(MAE)、...     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。     

新疆多时间尺度干湿变化特征分析

使用1963-2018年CRU TS v4.0.3逐月格点数据,通过计算新疆月、季、年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)对干湿变化情况进行量化,并使用Mann-Kendall非参数检验、小波功率谱等方法对干湿指标的变化趋势与周期特征进行分析.结果表明:新疆在1988年前后表现出了干旱向湿润的转变;SPEI变化...     

Drought variability and its connection with large-scale atmospheric circulations in Haihe River Basin

Drought is one of the most widespread and devastating extreme climate events when water availability is significantly below normal levels for a long period. In recent years, the Haihe River Basin has been threatened by intensified droughts. Therefore, characterization of droughts in the basin is of great importance for sustainable water resources management. In this study, two multi-scalar drought indices, the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) with potential evapotranspiration calculated by the Penmane Monteith equation and the standardized precipitation index(SPI), were used to evaluate the spatiotemporal variations of drought characteristics from 1961 to 2017 in the Haihe River Basin. In addition, the large-scale atmospheric circulation patterns were used to further explore the potential links between drought trends and climatic anomalies. An increasing tendency in drought duration was detected over the Haihe River Basin with frequent drought events occurring in the period from 1997 to 2003. The results derived from both SPEI and SPI demonstrated that summer droughts were significantly intensified. The analysis of large-scale atmospheric circulation patterns indicated that the intensified summer droughts could be attributed to the positive geopotential height anomalies in Asian mid-high latitudes and the insufficient water vapor fluxes transported from the south.     

Analysis of spatio-temporal evolution of droughts in Luanhe River Basin using different drought indices

Based on the monthly precipitation and air temperature from 1960 to 1989 in the Luanhe River Basin, the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) and standardized precipitation index(SPI) at three- and six-month time scales and the self-calibrating Palmer drought severity index(sc-PDSI) were calculated to evaluate droughts in the study area. Temporal variations of the drought severity from 1960 to1989 were analyzed and compared based on the results of different drought indices, and some typical drought events were identified. Spatial distributions of the drought severity according to the indices were also plotted and investigated. The results reveal the following: the performances of different drought indices are closely associated with the drought duration and the dominant factors of droughts; the SPEI is more accurate than the SPI when both evaporation and precipitation play important roles in drought events; the drought severity shown by the sc-PDSI is generally milder than the actual drought severity from 1960 to 1989; and the evolution of the droughts is usually delayed according to the scPDSI. This study provides valuable references for building drought early warning and mitigation systems in the Luanhe River Basin.     

不同干旱指数在唐山地区旱情评价中的应用

基于唐山地区1957—2011年的气象资料,比较分析标准化降水指数（S SPI）、标准化降水蒸散发指数（S SPEI）和帕默尔水文干旱指数（P PHDI）3种不同干旱指数的相关性,并评价了各个指数在唐山地区连旱期间的适用性。结果表明：各时间尺度（年、季、月）的S SPI和S SPEI均显著相关;P PHDI与年尺度的S SPI和S SPEI均显著相关。P PHDI对长期干旱判断效果明显优于短期干旱。年尺度S SPEI和S SPI对干旱事件识别效果比较接近,二者对长期干旱判断偏涝,对短期干旱判断效果明显优于P PHDI。在气温偏低的年份,季尺度的S SPI能很好地反映旱情的严重程度,在气候变暖的背景下,季尺度S SPEI比S SPI更能准确地判断和评价旱情。     

拉尼娜事件对长江中下游旱涝的影响

为研究不同强度拉尼娜事件下长江中下游旱涝差异,利用旋转经验正交函数方法,将长江中下游划分为4个区(西北部、中部、南部和东部);基于MEI指数,提取了1961—2014年的拉尼娜事件,并采用标准化降水蒸散指数来评估旱涝等级。结果表明:不同强度的拉尼娜事件可对各分区的旱涝频率、强度和时空分布产生不同的影响。在强事件持续期,一区易发严重干旱,二到四区易发生严重洪涝;在强事件结束后,一区可出现轻度洪涝,二到四区可出现中等以上干旱。在中等事件持续期,一区洪涝的频率和强度略大,二区到四区干旱的频率和强度略大;在中等事件结束后,一区洪涝的频率和强度非常大,二区到四区干旱的频率和强度非常大。弱事件对旱涝影响较小,且在南部和北部有反向变化特征,南旱北涝。旱涝频率、强度和分布差异与不同等级的拉尼娜事件影响水汽输送和垂直运动的强度有关。     

近20年西南地区地表蒸散与干旱时空变化特征

利用西南5省161个气象站1996~2015年的气温、水汽压数据资料,以及MODIS产品数据,基于改进的混合型线性双源遥感蒸散模型拟合西南地区的地表蒸散状况,并定义蒸散干旱指数(EDI)分析该区干旱时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近20 a来实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%;春季由东南向西北递减,广西南部以及云南南部实际蒸散量较大;夏季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;秋季与冬季则呈现由南向北递减的规律。(2)潜在蒸散也呈现增加趋势,季节上存在一致性,春、夏两季蒸散量占全年总量的60.6%,空间上相比实际蒸散而言,变化存在一定规律,潜在蒸散量春季、秋季以及冬季呈现明显的由南向北递减的趋势,具有纬向分异规律,而夏季则表现为由东向西递减的经向分异规律。(3)年际间的EDI呈现波动趋势,且近20 a来明显下降,但各年EDI均值都大于0.5,说明整体干旱化程度相对严重。     

Drought Characterisation Based on Water Surplus Variability Index

Drought assessment, characterisation and monitoring increasingly requires considering not only precipitation but also the other meteorological parameters such as an evapotranspiration. Thus, some new drought indices based on precipitation and evapotranspiration have been developed. This study introduces a new drought index named the water surplus variability index (WSVI). The procedure to estimate the index involves accumulation water surplus at different time scales. To approve the proposed procedure, the WSVI is compared with the standardized precipitation index (SPI), the reconnaissance drought index (RDI) and the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) based on 1-, 3-, 6- and 12-month timescales using data from several weather stations located in regions with different aridity index. Near perfect agreement (d?~?1) between WSVI and SPI, RDI and SPEI was indicated in humid and sub-humid locations. The results also showed that the correlation coefficients between WSVI and SPI, RDI and SPEI were higher for semi-arid stations than for arid ones.     

基于改进三维识别方法的西北地区干旱事件分析

以标准化降水蒸散指数(SPEI)为基础,基于改进的干旱三维识别方法,提取多个反映干旱空间动态演变过程的特征变量,对西北地区识别的气象干旱事件进行分类并分析其时空演变模式,揭示季节干旱发展规律。结果表明：改进的干旱三维识别方法能够准确提取出时空连续的干旱事件,提高了干旱时空动态演变监测的可视化程度;1960—2018年西北地区气象干旱事件以同向迁移规律为主,青海省北部和甘肃省中部为两个主干旱中心区域,且呈现出历时逐渐变短、大面积干旱事件占比逐渐降低的趋势;西北地区季节连旱事件多集中在青海省,春夏秋连旱事件由东南向西北方向迁移,夏秋冬连旱事件由西南向东北方向迁移,且两种季节连旱事件在发展后期的迁移速率相对较快。     

基于两种SPEI序列的淮河流域干湿特征变化

基于FAO56 Penman-Monteith和Hargreaves-Samani两种潜在蒸散发计算方法得到了12个月尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),研究了1960—2016年淮河流域干湿时空变化特征以及两种SPEI序列对相关气象要素的敏感性。结果表明:两种SPEI序列均显示流域呈变湿趋势,温度距平值与SPEI负相关,与潜在蒸散发距平值正相关;空间上,流域西北和东部地区呈显著变湿趋势,中部地区为不显著变干趋势; SPEI去趋势后,流域的干湿变化斜率减小,去趋势过程不改变SPEI的趋势变化分布,只影响流域的干湿变化幅度;气象要素的趋势变化可影响流域干湿变化趋势和干湿等级,淮河流域干湿变化影响因素由强到弱顺序依次为温度、日照时数、风速和相对湿度。