松辽流域1961-2017年极端降水变化特征

为了在气候变暖的背景下有的放矢地防御流域洪涝灾害,根据1961—2017年松辽流域逐日降水资料,采用百分位数、距平累积、Mann-Kendall、变差系数等方法分析了松辽流域极端降水变化特征。结果表明:松辽流域极端降水阈值呈西北小、南部大的分布;松辽流域极端降水量和降水频率都是由西北向东南升高,极端降水强度呈中南部大、其他地方小的分布,极端降水比率则由西北向东南降低;极端降水指数呈西南部低东北部高的趋势。极端降水主要发生在夏季;20世纪60年代初期开始极端降水指数存在由强转弱的突变,80年代中期以后开始增强,目前处于偏强阶段;1961—2017年及突变前极端降水量及频率呈上升的趋势,极端降水强度和比率则呈下降的趋势,气温突变后极端降水指数都呈下降的趋势,变差系数增大。目前松辽流域处于极端降水偏强阶段,极端降水量大,频率高,强度大,且变差系数增大,不稳定增强,极端降水发生的几率增加,因此应引起高度重视,加强相关研究,提高对极端降水灾害的防范和应对能力。     

1960-2009年青海省极端降水事件的变化特征

利用1960-2009年青海省26个气象台站的降水资料,采用线性倾向估计法、反距离加权法、M—K突变检测等方法,研究了青海省50a来极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征。结果发现,近50a来,青海省极端降水天数、最大的1d和5d降水总量、中雨天数和逐年平均降水强度均表现为增加(强)趋势,只有极端降水天数通过了0.05的置信度检验;各极端降水指数变化趋势存在空间差异,祁连山地区极端降水天数、最大的1d和5d降水总量、中雨天数和逐年平均降水强度增加趋势明显,青海省东部地区增加不明显或呈微弱减少趋势;青海省极端降水事件在0.05的置信度下发生了明显的突变现象,且各极端降水指标与年降水总量有很好的相关性。     

增暖背景下华北平原极端降水事件时空变化特征

利用1961-2010年华北平原53个气象站的逐日降水资料,采用百分位值法定义极端降水事件的阈值,统计极端降水事件的降水量、频次和强度,重点分析华北平原近50 a极端降水事件时空变化特征.结果表明:(1)在气候暖化背景下,近50 a华北平原极端降水事件整体呈现下降趋势;(2)在空间格局上,极端总降水量、发生频率和强度空间格局具有一致性;(3)华北平原极端降水呈现下降趋势的区域主要分布于河北省及山东省东南沿海一带,而河南省大部呈上升趋势;(4)从时间上看各指标均呈波动变化,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,且90年代中后期波动变化剧烈,并开始呈现上升趋势.除极端降水强度外,极端总降水量及频次均发生了突变,时间在1965年左右.     

近58年河西地区降水事件的连续性特征

利用河西地区经过严格质量控制的13个站点1958—2015年的日降水资料,从年度和季节尺度,定义分析了最大连续降水事件的日数、降水量和降水强度的9个指标,应用标准化序列法描述指标随时间的演变情况,使用Mann-Kendall趋势分析法在95%置信水平下进行了趋势的显著性检验,以研究该地区最大连续降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)河西地区最大连续降水日数发生以1～2 d为主,近年来,夏季日数增长,秋季日数减短,但整体来看,年、夏和秋季最大连续降水日数均有增长,但中西部更加明显。(2)最大连续降水量在夏季略有下降,秋季增多明显,且河西中西部地区夏秋分化更明显,东南部地区以下降为主。(3)年、夏和秋季4～6 d的最大连续降水强度最大,降水强度随着最大连续降水日数的增加略有上升。总体上近年来河西地区最大连续降水日数增加,降水强度上升,表明河西地区具有湿润化趋势,而秋季湿润趋势更明显。研究结果有助于进一步了解西北干旱区的极端降水变化特征和区域气候变化应对情况。     

近60年山西省极端降水时空变化特征

气候变化背景下,极端降水事件发生频率与强度的增加直接影响区域生态安全,分析极端降水时空变化特征对于区域风险评估具有重要意义.基于山西省1960-2019年22个气象站点的逐日降水数据,选取12个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验与突变分析、Morlet小波分析和反距离权重插值等方法,对山西...     

1961-2011年秦巴山区极端降水事件的时空特征分析

利用1961—2011年秦巴山区及其周边36个站点的逐日降水数据,应用百分位阈值定义法、线性倾向估计法和Morlet小波周期和小波方差分析,通过区域划分探讨秦巴山区极端降水事件的时空特征。分析表明:秦巴山区极端降水阈值在空间上自东南向西北递减;极端降水发生频数与年均降水日数分布情况相似,自东向西依次增大;年均降水量、年均极端降水量空间分布特征相似,中部值最高,而西部地区的极端降水比重最高,达到44%。极端降水的发生频数受降水日数多少的制约,受地形影响更加显著。极端降水事件发生频数在东部、中部和全区呈不显著上升趋势;西部地区为不显著下降趋势;在20世纪80年代中期有一个明显的峰值,90年代中后期上升幅度较大,而西部地区变化幅度最小。通过Morlet小波和小波方差分析得出,整个秦巴山地区的准周期相似,在32 a左右振荡最强,为第1准周期,还有12 a和17 a的第2准周期。此外,秦巴山地区极端降水事件的发生可能受西南季风影响较大。     

基于SPEI的中国西北地区气象干旱变化趋势分析

中国西北地区深居欧亚大陆腹地,是同纬度最干旱的地区之一,如果持续干旱,将对该地区社会经济发展产生严重的影响。因此,深入研究西北地区的干旱特征,为制定改善生态环境,促进西北经济发展有着重要的意义。标准化降水蒸散指数(SPEI)将温度对蒸散的影响融合在内,是全球气候变暖背景下研究干旱的新理想指标。采用1959-2011年西北地区149个具有代表性的气象站点的资料,对西北地区近53 a干旱时空变化进行分析。结果表明,西北地区普遍存在干旱现象。从年际变化来看,该区呈变干趋势,1996年发生突变。从季节的变化来看,春、夏、秋明显变干,冬季有变湿趋势,变湿趋势不明显。春、夏、秋季发生突变,冬季突变不明显。从空间变化来看,春、夏秋大部分地区呈变干趋势,冬季大部分呈变湿趋势。与年鉴资料对比的结果进一步证明SPEI指数在西北地区具有较好的适用性。     

渭河流域极端降水特性指标分析

为研究渭河流域极端降水特性指标及极端降水事件发生频率,基于渭河流域1961—2016年41个气象台站的逐日降水数据和流域历史洪水资料,选定极端降水量(R95P)、极端降水频数(RD95)、极端降水强度(RI95)和极端降水贡献率(RC95)4个极端降水特性指标,采用线性趋势法、相关分析法、Mann-Kendall突变检验法、普通克里金插值等方法,对各指标时空变化特征以及不同子流域极端降水事件的发生频率进行了分析。结果表明:(1)渭河流域极端降水阈值介于16.40～26.29 mm,流域中17%以上的气象台站极端降水阈值超过25 mm。(2)空间分布上,R95P介于127.81～201.41 mm,随纬度升高而减少; RD95干流和泾河流域较高。RI95介于24.37～39.81 mm/d,与R95P空间分布相关性较好,干流东部和下游较高,综上,渭河流域极端降水量越大的区域极端降水强度越高,未来应考虑多区域极端降水对干流及下游河道的叠加作用,降低灾害风险。(3)年际变化上,R95P和RD95变化不显著,RI95和RC95呈轻微增加趋势,2000年后增加显著。(4)渭河流域几次大洪灾均伴随着极端降水,渭河下游极端降水事件发生频率最高,主要发生于20世纪80年代初期和21世纪初期。     

基于标准化降水蒸散指数的中国干旱趋势研究

标准化降水蒸散指数(SPEI)通过标准化潜在蒸散与降水的差值表征一个地区干湿状况偏离常年的程度,是分析干旱演变趋势的新理想指标,目前已经广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。用SPEI和1951—2009年中国区域160个站的月降水量及月平均气温资料,对中国59年来干旱化的空间分布、四季干旱趋势变化和全国极端干旱事件发生频次进行了分析,并定性分析了干旱发生的原因。结果表明,我国普遍存在干旱化的事实,西部、华北和东北地区干旱化最为显著。我国四季均呈现干旱化趋势,其中春、秋季干旱化趋势明显,夏季最近15年都处于干旱状态,但干旱化趋势未通过0.05显著性检验;另外全国极端干旱事件发生频率明显增多。东北和华北地区的降水呈现轻微减少趋势,而温度升高趋势明显,降水和温度的共同作用导致了明显的干旱化。四川盆地温度升高趋势不显著,但降水减少显著,降水较少是导致四川盆地干旱化的主要原因。降水频率的减少和集中也导致近几年极端干旱事件明显增多。我国普遍的干旱化趋势和明显增多的极端干旱事件可能对我国经济发展产生阻碍。     

1901-2017年黄土高原地区气候干旱的时空变化

[目的] 分析1901-2017年和1981-2010年两个时间尺度黄土高原地区气候干旱的趋势变化和发生频率，为该区气候干旱应对策略的制定提供科学依据。[方法] 基于高空间分辨率长时间序列的气候数据，计算了黄土高原地区1901-2017年的标准化降水蒸散指数（SPEI），依次分析了该区气候干旱的趋势变化和发生频率。[结果] 1901-2017年，整个黄土高原的气候经历了"湿润-干旱-湿润-干旱"的交替过程，年SPEI变化趋势未达到显著性水平，且无显著突变年份。1981-2010年干旱呈显著加剧趋势的区域分布在黄土高原腹地以及中西部，面积比例为3.43%。1901-2017年干旱呈显著减轻趋势的区域主要分布在东、西部边缘区域，面积比例为1.05%；呈显著加剧趋势的区域分布在西北部，面积比例为4.16%。近30 a，黄土高原中部轻旱、重旱发生频率较高。在历史时期的两个时间段内，黄土高原西北部大部分地区重旱发生频率较低，未有极端干旱发生。[结论] 在黄土高原地区，随着干旱程度的不断加重，干旱频率的空间变异程度逐渐降低；不同等级干旱发生频率具有明显的空间变化特征。     

1960-2015年秦岭地区极端降水的时空变化特征

极端降水是气候变化的重要研究内容之一。在全球气候变化背景下,探究秦岭地区的极端降水变化,对于明确区域极端气候差异及探究其机理具有重要的意义。基于秦岭地区1960-2015年29个气象站点降水数据以及秦岭25 m×25 m分辨率的DEM数据集,选取6个极端降水指数,运用最小二乘回归法、Man-Kendall突变检验法、5年滑动趋势法和克里金插值法研究了56年来秦岭地区极端降水的时空变化特征。结果表明:（1）秦岭地区极端降水分布存在明显空间差异性,西北部是年均连续无雨日数高值区,中西部为连续降水日数高值区;强降水日数、强降水量、5日最大降水量和降水强度等指数呈"南高北低"的分布格局,位于秦岭最南端的紫阳县是各个极端降水指数极大值区。（2）56年来,秦岭地区极端降水的持续性整体呈减少趋势;强度呈增加趋势。秦岭山地降水时间短、强度大,尤其是在秦岭南部地区,应加强防备,以免引起洪水灾害造成的重大破坏。     

2008-2020年成都地区盛夏降水时空分布特征

为获得成都盛夏降水的时空分布特征,通过2008—2020年中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水资料,分析了成都地区盛夏7月、8月降水的时空分布特征。结果表明:(1)成都地区盛夏平均降水量总体呈西高东低的分布趋势。(2)成都盛夏以夜间降水为主,雨带明显向东传递,降水峰值主要出现在3:00—4:00,并且中东部在午后还存在一个次峰值。(3)小时强降水的降水量和降水频次的贡献率在空间上分布基本一致,最大值区均位于大邑和邛崃的交界处,低值区出现在西部高海拔地区和简阳地区。(4)2013年、2018年、2020年小时强降水的次数明显偏多,这是由于副高异常偏西偏北导致。(5)成都西部地区小时强降水的频次明显多于其他地区,但极值却偏小,成都地区极端强降水事件更容易出现在3:00左右。综上,通过对成都盛夏降水的研究,为该地区降水监测、城市防洪和防灾减灾等提供决策依据。     

华东地区夏季极端高温特征及其对植被的影响

基于中国华东地区79个气象站1971-2006年夏季逐日地面最高气温和1981-2006年先进超高分辨率辐射计(AVHRR)的归一化植被指数(NDVI)资料,分析华东地区夏季极端高温热浪频次和平均持续时间的空间分布特征,并利用Morlet小波变换分析极端高温次数的周期性变化规律,同时采用奇异值分解(SVD)研究华东地区极端高温次数与植被指数之间的联系。结果表明:(1)华东地区夏季极端高温热浪频次的空间分布主要以北低南高,东低西高,平原高山区低为主。平均持续时间相对于频次,其高值区更靠近沿海。(2)华东地区夏季极端高温次数主要受22a、9a、4a左右的尺度波动影响。其中22a左右的时间尺度为第一主周期,周期振荡在整个时域中表现较稳定。第二主周期为9a左右,周期振荡的振幅从1994年开始逐渐由小增大,将对未来产生重要影响。(3)华东地区夏季极端高温次数与NDVI存在显著相关。当华东中南部地区夏季极端高温次数偏高时,江苏东部地区的夏季植被覆盖度偏低,而山东北部地区和江西西南及西北地区的夏季植被覆盖度偏高;当山东中部地区夏季极端高温次数偏低时,山东东北地区的夏季植被覆盖度偏高,而江苏东部、福建南部和江西北部的夏季植被覆盖度偏低。     

葡萄主产区春霜冻风险分析

选取中国607个气象站1958−2019年逐日最低气温观测资料,运用统计和空间分析方法,从气候致灾的角度,对葡萄主产区春霜冻灾害发生日数、频率、站次比以及致灾危险性进行分析,以了解葡萄主产区春霜冻的分布特征和风险区域,为葡萄主产区灾害防御工作提供依据。结果表明,60a来,各葡萄产区春霜冻平均发生日数和频率差异较大,春霜冻发生频率和平均发生日数最高在西北产区和西南高山产区,最低在南方产区;研究期内葡萄主产区春霜冻发生范围呈缩小趋势,且轻霜冻发生范围大于中度和重度春霜冻;春霜冻发生强度区域性明显,其中,轻霜冻强度指数自北向南呈逐渐偏小的趋势,中霜冻和重霜冻强度指数普遍偏小;葡萄主产区致灾因子危险性指数空间分布特征表现为中北部普遍高于南部区域,其中高风险区域主要分布在西北产区和东北中北部产区,无风险区域主要分布在南方产区。     

渠江流域降水时空分布特征

基于1961-2020年渠江流域13个气象站点降水数据,运用累积距平、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging插值等方法研究分析了流域降水量及暴雨事件的时空分布特征。结果表明:渠江流域60年年均降水量1 126.17 mm,年降水量整体呈缓慢上升趋势,降水倾向率为6.9 mm/10 a。年降水量波动剧烈,存在27年、15年的周期性变化。年均降水量呈现由西部向东北部递增的趋势,降水量高值区位于流域东北部万源地区,低值区位于西部巴中地区。年降水量倾向率呈现由西北部向东南部递增的趋势,东部及南部降水倾向率为10~15 mm/10 a。渠江流域降水呈季节性变化,春季、秋季降水量呈下降趋势,夏季、冬季降水量呈上升趋势。5年滑动平均数据表明,夏季降水倾向率为16.9 mm/10 a,秋季降水倾向率为-7.7 mm/10 a。季节降水量波动明显,突变点较多,春、夏、秋季突变点主要集中于1961-1980年和2010-2020年间,冬季突变点集中于1985-2005年间。渠江流域春、夏、秋、冬四季降水倾向率最高值分别位于流域南部、东北部、东南部和西部。渠江流域汛期暴雨年均日数为4.28日,暴雨日数整体呈上升趋势,60年内暴雨日数以0.21 d/10 a的速率增加。汛期暴雨日数年际波动明显,1965年、1983年、1984年呈显著增加趋势。汛期暴雨日数存在14年、21年的周期性变化。渠江流域多年平均暴雨日数呈现由西南部向东北部递增的趋势,流域南部达川地区的上升趋势最快,较流域整体上升趋势高0.15 d/10 a。     

青藏高原草地植被秋季物候动态及其对极端降水的敏感性分析

[目的]草地植物物候是陆地生态系统对气候变化响应的最显著和最敏感的指标,研究其变化对于理解和预测陆地生态系统的显著变化非常重要。[方法]基于1986—2015年的GIMMS NDVI提取了草地生长季末期(end of growing season,EOS),探究了30年间青藏高原草地EOS时空动态及其对不同极端降水指标的敏感性情况。[结果]近30年青藏高原西北边缘草地EOS集中在9月底,西南边缘和东南边缘集中在11月上旬。喜马拉雅山脉和横断山脉是整个区域EOS最晚地区,昆仑山脉以北和柴达木盆地及周围地区是EOS最早区域。EOS以推迟趋势为主,推迟速率集中在0～1.5 d/a。EOS变化相对稳定,但在唐都拉山脉以东、横断山脉和喜马拉雅山脉东部地区波动性相对较大。未来一段时间内草地EOS变化趋势与过去30年变化趋势相反。降雨强度(SDII)对高山亚高山草甸植被EOS负影响最大,低强度降雨天数(R10MM)对其正影响最大。高山亚高山草原EOS主要受到SDII、中度强度降雨天数(R20MM)的负影响和最长连续湿润天数(CWD)的正影响。荒漠草原植被主要受到CWD的正影响和R20 MM,SDII的负影响。平地草原EOS对SDII的负敏感性较高。山地草甸EOS对最大1 d降雨量(RX1DAY)正敏感性最高。[结论] 青藏高原不同草地植被秋季物候对不同极端降水事件变化的响应呈显著的空间异质性,如较高海拔的高山亚高山草甸和高山亚高山草原的EOS受SDII和R20MM的负影响较大,而干旱区域的荒漠草原与SDII和R20MM呈正相关。研究提供了植物秋季物候如何在未来气候变暖的情况下,极端降水事件增加的情况下青藏高原草地植被秋季物候可能会呈何种变化,可为青藏高原植被草地生长监测、应对气候异常保护策略制定和构建稳定生态屏障提供指导意义。     

1960-2011年西南地区干旱时空格局分析

基于西南地区130个气象站1960-2011年气象资料,计算了各站不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),并采用Mann-Kendall趋势分析法和反距离加权插值等方法,分析了该区近52a以来干旱发生的时空变化特征。结果表明:(1)各区域干旱存在明显的年际变化波动且线性变化趋势较为显著,近12a来干旱次数明显增多。大部分区域干旱指数在春夏秋季均呈减少趋势,秋季最为明显,冬季反之。(2)空间分布方面,横断山地、广西丘陵、四川盆地东部和贵州高原南部春旱频率较高。夏旱主要发生在横断山地北部,若尔盖高原,四川盆地的西部和南部,云南高原中部和广西丘陵。云南高原南部,横断山地西南部,贵州高原和广西丘陵的秋旱频率较高。冬季干旱频率高值区主要集中在若尔盖高原、四川盆地西南部一带。     

气候变化背景下中国苹果适宜种植区北移西扩：基于高分辨率格点气象数据的区划分析

利用1981-2010年5km×5km格点气象数据,基于前人研究指标,采用气候倾向率、ArcGIS空间插值等方法,对影响苹果种植的气温、降水、相对湿度等主要气候指标分布特征进行分析。首先利用一票否决式指标剔除不能满足苹果生长基本要求的不可种植区域,然后结合苹果气候区划因子评分标准,对可种植区进行适宜性评价,并分析年际间适宜区的变化特征。结果表明,总体来看,苹果可种植区为华北、西北、西南以及华东、华南的部分地区。在可种植区中,适宜区主要位于黄土高原大部分地区和环渤海地区,次适宜区主要位于华北平原和黄土高原少部分地区以及塔里木盆地和云贵高原地区,不适宜区主要分布在东北地区、长江以南大部分地区、青藏高原地区以及新疆北部部分地区。与20世纪80年代相比,90年代、21世纪00年代山东半岛、黄土高原南部由适宜种植区转变为次适宜种植区,辽蒙交界地区、云贵川交界地区、黄土高原北部以及陕甘交界处由次适宜种植区转变为适宜种植区,苹果适宜种植区变化呈现明显北移西扩的特点。