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。     

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。     

1960年-2012年长三角地区极端气温时空变化特征

利用1960年-2012年长三角地区34个气象站逐日气温资料,采用趋势分析、小波分析、Mann-Kendall检验、样条插值等方法,分析了长三角地区的极端气温时空变化特征。结果表明:近53年,冷指数均呈显著上升趋势,且均通过了0.01的信度检验,气候倾向率分别达-2.8d/(10a)、-4.1d/(10a)和0.45℃/(10a),暖指数虽也有上升趋势但趋势较为不显著,仅有暖昼指数与极端最高气温通过了0.05的信度检验。空间分布上,高温日数和极端最高气温呈北低南高、东低西高、沿海低内陆高的分布规律,低温日数和极端最低气温与之相反。变化趋势上,极端气温指数基本均表现为上升趋势,其中极端低温和极端高温上升趋势最明显的地区为上海、南京、杭州等大城市及其周边区域。     

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。     

黄河流域未来极端气候事件变化趋势评估

极端气候事件会对陆地生态系统服务功能以及人类社会生活造成严重影响。针对GFDL、FGOALS和CCSM4这3种CMIP5气候模式，对RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5未来情景下的黄河流域极端气候时空变化特征进行研究。结果表明：RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5情景下流域日最高气温的上升速率分别为0.052、0.170、0.470℃/10 a,日最低气温的上升速率分别为0.029、0.170、0.460℃/10 a。日最高气温和日最低气温的空间分布规律呈现出一致性，从黄河上游河源区向中下游呈上升趋势。未来情景下黄河流域整体年降水量呈弱增加趋势，到21世纪后期，高温室气体排放情景下年降水量的增幅变大。     

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。     

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。     

长江与黄河流域复合高温干旱事件时空演变特征

利用1961—2014年月降水与日最高气温数据,定义了3d/90%型和5d/90%型两类复合高温干旱事件,比较分析了长江流域和黄河流域夏季复合高温干旱事件的分布特征与时空变化规律,量化了复合高温干旱事件与单独热浪事件的温度差异。研究结果表明：复合高温干旱事件在长江流域中下游地区发生频率较高,在黄河流域空间差异不大;两流域复合高温干旱事件频率均呈增加趋势,长江流域3 d/90%型和5 d/90%型复合高温干旱事件日数增加趋势分别为每10 a 0.19 d和0.14 d,黄河流域的增加趋势分别为每10 a 0.29 d和0.096 d;长江流域复合高温干旱日数在西北部与南部地区增加较多,下游东北部地区有所减少,黄河流域在中部和西部增加较多;两流域1988—2014年复合高温干旱事件影响范围总体上比1961—1987年增加,黄河流域影响范围占比大于长江流域;相比于单独热浪事件,复合高温干旱事件的平均温度更高,长江流域和黄河流域3 d/90%(5 d/90%)型复合高温干旱事件与单独热浪事件平均气温差值分别为0.65℃和0.64℃(0.54℃和1.21℃)。     

海河流域1961年-2010年极端气温与降水变化趋势分析

以海河流域30个气象基准站1956年-2010年气温和降水日值资料为基础,选取12个表征极端气候变化指标,分析了该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明:海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势;极端低温的强度、频度显著降低,反映出流域整体增温的气候变化背景;流域短历时极端降水强度有增大趋势,年极端降水的发生频次降低,连续湿日表现出一定的减少趋势,而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势,区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看,20世纪90年代以来,年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁,而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势,将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响,同时,短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。     

黄河流域应对气候变化的需求分析

黄河流域气温呈波动上升趋势,与全球气温变化趋势一致,1961～2000年黄河流域年平均温度升高了0.6℃,其中河源区变化幅度最大,导致河源区径流量锐减和流域水资源减少.气候变化对黄河流域水资源影响的研究结果存在很大不确定性,原因是全球气候模式分辨率很粗,很难直接用于流域尺度.过去关于气候与水资源关系的研究主要集中在气候变化对流域径流平均变化的影响上,而气象水文事件中,平均事件和极端事件之间的关系并非线性的,平均事件和极端事件的变化并不是同步的.为了增强黄河流域管理对气候变化的适应能力,应加强近百年黄河流域气候变化对水资源的影响、流域尺度的气候影响评价模型、旱涝灾害等极端事件(气象水文要素平均值变化与极端事件之间的非线性关系)、应对气候变化影响的黄河流域管理对策等方面的研究.     

珠江流域非平稳性降雨极值时空变化特征及其成因

受全球气候变化和人类活动影响,珠江流域极端降雨事件发生的频次和强度均发生变化,变化环境导致极端降雨样本存在非平稳性。本文以珠江流域43个站点1960—2012年的日降雨数据为基础资料,通过分析广义帕累托分布(GPD)的参数时变特性及其空间分布规律,探索珠江流域非平稳性极端降雨的时空变化特征及其成因。结果表明:珠江流域极端降雨序列的极值指数呈从东到西逐渐减小特点,表征强降雨之间的相关性由东向西减弱;极端降雨变化程度大的区域其变化程度呈减弱趋势,而变化程度小的区域其变化程度呈加强趋势;珠江三角洲和东江流域南部、柳江流域东北部地区50/100年一遇的日降雨量级较大,而南盘江西部地区则较小。7个影响因子中,厄尔尼诺指标(SMEI)对流域的极端降雨影响最明显。非平稳时变超定量(POT)模型与平稳POT模型的结果比较表明,本文提出的时变POT模型较好地处理了珠江流域部分区域降雨存在的非平稳性特征。     

深圳市1953-2012年极端气候事件变化分析

全球气候变化导致极端气候事件频发,选择描述极端气候事件的相关指标,利用Mann-Kendall趋势检验法等对深圳市1953-2012年极端气候指标进行分析。结果表明:总体上深圳市降水频次与极端降水量均呈现起伏不定的变化规律,四季极端降水量主要集中在夏季,全年和四季降水量均没有明显的变化趋势。深圳市极端气温总体呈现较为显著稳定的变化状况;极端高温事件不断增加,极端低温事件不断减少,且趋势显著,同一季节的气温差异性较大,且差异性呈现出比较显著的加大趋势。     

近50年辽宁省极端气候事件的趋势变化及空间特征

为明确辽宁省近50年极端气候事件的趋势变化特征以及时空分布情况,本文以辽宁省1964—2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温以及降水数据为基础,选取省域范围内的23个气象站点,依据世界气象组织(WMO)确定的"气候变化检测和指标",选取适用于研究区的8个极端气温指数和4个降水指数,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法及反距离加权插值法,分析近50年来辽宁省极端气温和降水事件的时空演变特征。结果表明:时间尺度上,表征极端高温事件的极端最高温、夏日日数、暖昼、暖夜日数逐渐增多且在未来一段时间具有持续上升趋势;极端低温事件指数如霜冻日数、冷昼数、冷夜数均表现为下降趋势变化;极端降水指数除普通日降水强度较为平稳外均呈上升趋势,辽宁省极端降水事件增加。空间尺度上,极端最高温、最低温、霜冻日数、夏日日数呈由北向南递减的规律,冷夜、冷昼、暖夜、暖昼数呈不规律分布。与降水量相关的极端降水指数呈南高北低,东高西低的格局。     

楚雄站近50年极端气候数据变化分析

研究采用楚雄站点1961年-2010年每日降水量、日均温以及最高和最低气温数据,通过STARDEX Diagnostic Extremes Indices Software得到站点的57个极端气候指数,并对其近50年极端气候变化进行线性趋势分析,用Mann-Kendall进行突变检验。结果表明:楚雄地区近50年内气温总体呈上升趋势,年日较差降低;降水总量不减,季节性更明显。     

Compound extreme events in Yarlung Zangbo River Basin from 1977 to 2018

Extreme climate events threaten human health, economic development, and ecosystems. Many studies have been conducted on extreme precipitation and temperature changes in the Yarlung Zangbo River Basin (YZRB). However, little attention has been paid to compound climate extremes. In this study, the variations of wet/warm compound extreme events in summer and dry/cold compound extreme events in winter over the past 42 years in the YZRB were investigated using eight extreme climate indices that were estimated using monthly temperature and precipitation observations. The results showed that the numbers of frost days and ice days tended to decrease on the spatiotemporal scale, while the maximum values of daily maximum temperature and daily minimum temperature exhibited increasing trends. The frequency of wet/warm compound extreme events was significantly higher from 1998 to 2018 than from 1977 to 1997. Dry/cold compound extreme events became less frequent from 1998 to 2018 than from 1977 to 1997. The rate of increase of wet/warm compound extreme events was about ten times the absolute rate of decrease of dry/cold compound extreme events. With regard to the spatial pattern, the frequency of wet/warm compound extreme events increased significantly in almost all parts of the YZRB, while that of dry/cold compound extreme events decreased across the basin. This study helps to improve our understanding of the changes in compound precipitation and temperature extremes in the YZRB from a multivariable perspective.     

Climate change characteristics of Amur River

Unusually severe weather is occurring more frequently due to global climate change. Heat waves, rainstorms, snowstorms, and droughts are becoming increasingly common all over the world, threatening human lives and property. Both temperature and precipitation are representative variables usually used to directly reflect and forecast the influences of climate change. In this study, daily data (from 1953 to 1995) and monthly data (from 1950 to 2010) of temperature and precipitation in five regions of the Amur River were examined. The significance of changes in temperature and precipitation was tested using the Mann-Kendall test method. The amplitudes were computed using the linear least-squares regression model, and the extreme temperature and precipitation were analyzed using hydrological statistical methods. The results show the following: the mean annual temperature increased significantly from 1950 to 2010 in the five regions, mainly due to the warming in spring and winter; the annual precipitation changed significantly from 1950 to 2010 only in the lower mainstream of the Amur River; the frequency of extremely low temperature events decreased from 1953 to 1995 in the mainstream of the Amur River; the frequency of high temperature events increased from 1953 to 1995 in the mainstream of the Amur River; and the frequency of extreme precipitation events did not change significantly from 1953 to 1995 in the mainstream of the Amur River. This study provides a valuable theoretical basis for settling disputes between China and Russia on sustainable development and utilization of water resources of the Amur River.     

近50年来西藏极端降水时空变化特征

利用1961~2010年西藏地区9个气象站点逐日降水资料,结合百分位方法定义的极端降水阈值,分析了该地区极端雨日及其平均降水强度、不同持续时间的极端降水事件、气候变化对极端降水的时空变化特征的影响。结果表明:(1)92°E以西的地区,极端雨日平均降水强度呈现出增加的趋势,而在92°E以东的地区,呈现出减小的趋势;(2)极端降水事件以持续1 d为主,其频率一般在4.3次/年以上,强度一般在20 mm/d以上,林芝站和波密站为频率和强度高值区;(3)气候变化背景下,极端降水的频率、强度表现出西移的态势。     

长江流域极端降雨事件时空分布特征

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961～2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。     

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。     

Generation of Daily and Hourly Weather Variables for use in Climate Change Vulnerability Assessment

This paper evaluates the impact of climate change, as projected by two Global Climate Models (GCMs) on the occurrence of extreme precipitation events in the Upper Thames River Basin in the Canadian province of Ontario. The modelling approach presented herein involves a two-stage process of generating daily weather data followed by disaggregation to an hourly time step of select variables for some events. Monthly change fields for three weather variables (maximum temperature, minimum temperature, and precipitation) were obtained from the output of two GCMs. The historical data set is modified by applying change fields to the weather variables simultaneously and then using this as the driving data set for an improved K-nearest neighbour weather-generating model. Weather sequences representative of climatic conditions in 2050 were simulated. Disaggregation of precipitation data is carried out using a new method that is a hybrid key site approach. A distinct practical advantage of the approach presented here is that extreme wet and dry spells are simulated, which is crucial for evaluation of effective flood and drought management policies for the basin.