西北各省季节降水变化及其贡献的差异分析

利用中国西北地区124个气象台站1951?2015年逐日降水资料,通过计算各季节降水量及降水日数贡献率,解析西北五省（区）不同季节各等级降水量及降水日数贡献率差异,明确不同季节降水量和降水日数变化对年降水量和降水日数变化,以及同季节内不同等级降水量和降水日数变化对当季降水量和降水日数变化的作用,以探究西北地区降水的时空变化特征。结果表明：（1）1951-2015年,西北地区年降水日数以0.1d·10a-1（P＜0.01）的速率极显著减少,各站点年平均降水日数及线性变化趋势差异较大;（2）1951-2015年,西北地区年平均降水量以3.9mm·10a-1（P＜0.01）的速率极显著增加,变化显著区域主要分布在新疆及青海地区;（3）研究区域降水季节分布不均,主要集中在夏季,其中各省（区）夏季降水量贡献率在50%～63%,降水日数贡献率在35%～48%,春秋两季降水接近,冬季降水最少;各季节降水均以小雨和中雨为主,各省（区）两者降水日数累计贡献率均在90%以上,暴雨仅发生在夏季且降水日数贡献率低于1%,秋季各等级降水分布与春季基本一致;（4）夏、秋季节降水量和降水日数变化是年降水和降水日数变化的主要原因,小雨至中雨降水量和日数变化是导致季节总降水量和降水日数变化的最主要原因,而春、冬季降水在年降水、大雨至暴雨在当季（年）降水中不占优势,故其作用不明显。     

1960—2011年福建省不同等级降水时空变化特征

基于1960—2011年福建省17个气象站点逐日降水资料,运用线性趋势、Mann-Kendall非参数检验和R/S方法分析福建省不同等级降水量和降水时间的时空变化特征。结果表明:1960—2011年期间福建省年均降水量增加,年均降水时间明显减少;各季节小雨、中雨降水量和降水时间呈现减少趋势,大雨、暴雨降水量和降水时间有增加趋势;各季节不同等级降水的降水量和降水时间的空间分布差异较大,中部屏南—九仙山一线为小雨降水量和降水时间的高值区,东南沿海为暴雨的高值区。春夏冬3季的大雨、暴雨降水量和降水时间将持续增加,极端降水概率增大,小雨和中雨的降水量和降水时间将持续减少,发生阶段性干旱的可能性增大。     

近30年闽北地区不同等级降水时空分布特征

基于闽北地区1980~2009年17个气象站点逐日降水数据资料,运用线性倾向估计、滑动平均法、MannKendall突变性分析法、反距离加权插值法,分析近30年来闽北地区降水的时空变化特征。结果表明:(1)时间上,闽北地区近30年降水量和降水天数变化呈略微下降趋势,其中2~4月降水量呈现显著的减小趋势,6、8、12月降水量呈现显著的增加趋势。降水量突变发生时间在1988年、2007年。(2)春季小雨、中雨、大雨和夏季小雨、中雨以及秋季小雨等级降水量表现出明显的减少趋势,而夏季暴雨有明显增大趋势。闽北地区四季降水总时间和四季小雨以及春季、夏季中雨等级降水天数均出现明显减小趋势,而夏季暴雨天数呈现明显增加趋势。(3)空间上,闽北地区多年降水量及降水天数空间分布存在明显区域差异。各等级降水量及降水天数高值区位于该地区东北部的七步、寿宁、柘荣、光泽、浦城等地,低值区位于闽北地区东南部的洋中坂等地。     

1961-2013年东北地区夏季降水变化趋势分析

选取东北地区84个气象站1961—2013年逐日降水资料,利用Mann-Kendall统计检验方法、线性回归、气候倾向率和变异系数方法分析了近50年东北地区夏季降水日数、降水量和降水强度的时空变化特征,讨论了夏季不同等级降水日数和降水强度变化趋势和变异场特征。结果表明:近53年,东北地区夏季降水日数呈显著的下降趋势,其变化总体呈现出60年代 > 70年代≈80年代 > 90年代 > 21世纪前13年（2001—2013年）的特征,而降水量和降水强度的升降变化并不显著。东北地区夏季小雨雨日总体呈下降趋势,其中,东北地区东南部降幅最大,平均为-2.5～-1 d/10 a;中雨雨日倾向率也以下降为主;大雨、暴雨雨日倾向率的下降区域位于黑龙江中部、吉林西北部和辽东半岛,而在辽宁中部、黑龙江西部和内蒙东北部为大雨和暴雨雨日上升区。东北地区夏季小雨雨强倾向率在东北地区东南部以上升为主,升幅为0～0.1 mm/10 a,而西北部主要以下降为主,降幅为-0.1～0 mm/10 a;东北地区夏季大雨和暴雨日数波动较大,尤以暴雨日数的波动最为显著,相比于大雨和暴雨,小雨、中雨雨日和雨强的变化都要更稳定。     

近50年黄土高原马莲河流域降水变化特征分析

不同等级降水与侵蚀性降水对水土保持有重要意义,为了更好地建设黄土高原生态屏障,亟须对马莲河流域降水特征进行详细分析.收集到马莲河流域1961-2010年西峰国家基准站、环县国家基本站和华池、庆城、合水、宁县、正宁5个国家一般站的日降水观测数据,使用PMF方法,对数据进行均一化检验,确保数据质量.采用基本气象水文统计方法,研究流域降水统计特征.运用气候倾向率、Mann-Kendall检验、滑动T检验、累积距平和Morlet小波变换等方法,分析流域降水趋势、突变点和周期等特征,同时分析侵蚀性降水、不同等级降水日数和降水强度的变化特征.结果表明:1)马莲河流域多年平均降水482 mm,四季降水分别占年降水量的18％、53％、27％和2％,侵蚀性降水占年降水57％,降水变异系数为0.19,流域降水＞400 mm的保证率为72％,＞500 mm的保证率为38％;2)1961-2010年马莲河流域降水与侵蚀性降水均呈减少趋势,春、秋季降水呈减少趋势,冬季降水呈增加趋势;3)降水的突变点不明显,1992年之后,降水呈减少的趋势,年和四季降水有19、11、4和2a左右的主周期;4)中雨和小雨是马莲河流域主要降水形式,1961-2010年,降水减少是中雨和小雨显著减少引起的,降水强度与侵蚀性降水强度呈增强趋势,降水日数的减少对降水强度的增加有重要影响.马莲河流域侵蚀强度并未随雨量的减少而减弱,降水侵蚀风险没有减小,水土保持工作需要持续深入,水土保持与荒漠化治理刻不容缓.     

宏观坡向对不同等级降水的影响

降水的大小与空间分布在迎风坡与背风坡处具有显著的差异。为分析宏观坡向对不同等级降水的影响,应用主次降水方位算法,利用地面降水观测资料,结合空间分辨率1km×1km的DEM数据,计算得到全国气象站点1961—2000年不同等级降水的主次方位降水日数差/总量差,并通过坡向影响系数、显著性检验、主次方位降水日数差/总量差绝对值三个指标进行对比分析。结果表明:坡向对不同等级降水的相对影响程度为暴雨大雨中雨小雨。此外,坡向对不同等级降水的影响受地貌和干湿条件的共同作用,山地地区的影响最为显著,丘陵次之,平原最小,且坡向对不同山体的影响在降水日数与总量上具有不同的体现;在不同的干湿条件下,随着降水等级的减弱,最显著区由湿润区逐渐向半湿润区、半干旱区、干旱区移动。     

黄土高原不同气候区降水时空变化特征

充分认识黄土高原不同气候区降水时空分布特征,对于揭示该区域水土保持及自然环境变化的驱动因素至关重要.以黄土高原73个气象站点、1961-2014年的降水日值数据为基础,通过变差系数、集中度与集中期、Mann-Kendall检验和Kriging空间插值等研究方法,探讨黄土高原全区和4个气候分区的降水时空变化特征.结果显示:近50年间,黄土高原及各个气候区的年际降水量均呈波动下降趋势,年内降水均集中于夏秋季节,且存在集中度逐渐升高和集中期逐渐推后的现象.空间上降水由东南半湿润区向西北干旱区呈阶梯状递减,变差系数恰与之相反;集中度表现为由南向北递增,集中期则受地形影响显著,体现为平原和谷地地区早于高原和山地地区.因地理位置和季风强度的差异,各气候区年降水量及其波动幅度和集中性差异较大.该研究旨在揭示黄土高原降水的时空分布规律,为合理利用配置水资源、规划部署水土保持工作等,提供一定的参考.     

内蒙古1981-2010年干湿气候类型和净第一性生产力演变

为了更好服务于内蒙古地区生态建设,提供地区大气候背景的演变过程。运用徐文铎湿润指数划分了内蒙古地区的干湿气候类型,研究结果表明:1981—2010年内蒙古半干旱区、干旱区+极干旱区面积、亚湿润区+湿润区面积分别为343 090,388 035,411 819 km²;2001—2010年半干旱区+干旱区+极干旱区面积是20世纪90年代面积的1.3倍;半湿润区+湿润区面积减少了0.5倍,地区生态环境质量进一步下降。干湿气候类型与历年降水量分布图对比显示,干旱区和极干旱区面积与200 mm降水量分布线对应;湿润区在东北地区与400 mm分布线接近;分布最广的半干旱区受温度和降水综合影响较多,与雨量带分布无明显关系。1981—2010年,温度呈显著增加趋势,降水量下降趋势属正常气候波动。地区净第一性生产力（NPP）与降水量的相关系数达到显著水平,相关系数为0.930 0,而与温度的相关系数只有-0.270 0。年代际NPP在2001—2010年下降明显,从西北到东南阶梯式降低,受影响较大的地区主要分布在呼伦贝尔市西部的典型草原和温性草甸草原,赤峰市和通辽市也下降明显;总趋势是东部区下降明显,西部区波动变化,整体下降明显。     

西藏冬小麦需水关键期的降水变化趋势分析

利用1961～2000年西藏不同农业气候区旬降水量资料，分析了冬小麦生育期的降水特征及趋势变化。结果发现，半干旱农区冬小麦拔节-孕穗期、抽穗-乳熟期的降水变率较大，多数年份自然降水不能满足作物需水，水分亏缺严重。半湿润农区多数年份拔节-孕穗期的降水少于作物需水量，而抽穗-乳熟期相反，水分有盈余。过去40年冬小麦抽穗-乳熟期、全生育期的降水量，在半湿润农区呈较明显的增加趋势，而在半干旱农区1980年以前呈减少趋势，1981年以后表现为显著的增加趋势。     

近52年黑龙江省不同级别降水特征分析

利用黑龙江省28个气象站点1959—2010年逐日降水资料,采用气候倾向率、ArcGIS中的反距离加权插值等方法分析了黑龙江省不同级别降水日数、降水量和降水强度的气候特征及变化趋势。结果表明:近52a来,黑龙江省年平均降水量呈微弱的减少趋势,雨量的减少主要是由于夏季微雨和小雨雨量显著减少;降水强度呈显著减弱趋势,主要是源于微雨和小雨降水强度的减少;年雨日数及四季(夏季除外)的雨日数均呈增加趋势。雨日的增加主要是由于微雨、小雨及中雨日数显著增加;降水量空间分布特征总体表现为中部最多,南部其次,西部和北部相对较少。     

气候变化背景下淮河流域干旱演变特征

[目的]淮河流域是我国主要的粮食生产基地,明晰流域内干旱演变特征及其极端性对科学开展旱灾防御治理具有重要作用。[方法]基于淮河流域1971—2015年降水数据,计算3个月时间尺度的标准化降水指数(SPI),结合反距离权重空间插值法、气候倾向率、游程理论对干旱时空演变特征及其特征变量进行了分析。[结果](1)四季中,春、秋季呈干旱化发展趋势,且秋季速率明显大于春季,夏、冬季呈湿润化趋势,夏季速率大于冬季。(2)全区各季平均干旱频率均在30%左右。空间上,春季流域北部湿润化,南部干旱化;夏季流域北部干旱化,南部湿润化;秋季大部分地区气候倾向率为负值,正值区仅在江苏北部出现;冬季大部分地区呈湿润化趋势。(3)干旱特征变量中,干旱历时与干旱次数的空间分布特征相反;烈度峰值高值区与干旱历时、干旱烈度在流域东北部空间分布较为一致;流域东南部烈度峰值高值区较干旱历时和干旱烈度向东南部略有偏移。[结论]流域内秋季干旱化趋势明显,冬季呈湿润化发展,春夏季干旱演变存在地区差异,区域内干旱呈现极端化发展趋势。     

嘉陵江流域近50年降水量演变规律分析

利用嘉陵江流域12个气象站点的1960—2009年降雨实测资料,采用地统计学和时间序列等方法,分析了嘉陵江流域近50a降水量时空变化特征,为旱涝、泥石流等自然灾害的防治提供依据。结果表明:流域内年平均降水量910.5mm,降水量由东南到西北逐渐递减;近50a来降水量总体上呈减少趋势,流域整体处于一个丰—平—枯的降水阶段;降水量的周期性比较明显,存在35a、21a尺度的周期;年内降水量具有季节性变化,降水量主要集中在5—9月,占全年降水量的80%左右,春、秋季降水量有减少趋势,流域夏季降水量除渠江有增加趋势外都有减少趋势,冬季变化趋势不明显;近50a来降水量以正常年份居多,降水偏多年份多于偏少年份。通过分析虽年降水量有减少的趋势,但年内降水量却相对集中于夏秋季,因此仍要做好汛期的洪涝、水土流失等灾害的防治,以及春冬季的抗旱工作。     

基于连续无有效降水日数指标的中国南方作物干旱时空特征

利用中国南方15个省(市、区)气象台站1959-2009年逐日降水资料,以连续无有效降水日数(Dnp)为干旱指标,完善了指标中有效降水临界值和干旱分级标准,利用改进后的连续无有效降水日数干旱指标计算了南方地区春播夏收作物、春播秋收作物、夏播秋收作物、越冬作物近50a的干旱指数,得到干旱频率和干旱持续天数的空间分布特征,并分析其年际变化;同时引入逐日干旱频率,研究作物生育期内逐日干旱动态变化。研究结果表明:春播夏收作物在西南地区西部和淮北地区常发生春旱;春播秋收作物在长江中下游地区多发夏秋旱,在华南东北部多发秋旱,在西南地区东部伏旱明显;夏播秋收作物在长江中下游地区秋旱多发、华南东部秋旱高发;越冬作物在西南地区西部秋冬春旱高发且持续时间长,江北和华南地区也多秋旱和春旱。从年际变化趋势看,春播秋收作物干旱范围略有增大,夏播秋收作物干旱范围显著增大、强度略有增强,越冬作物干旱范围呈较明显增大;其他各作物干旱范围和强度呈不同程度减少、减弱的趋势。     

山东降水时空分布变化及其影响因素

基于山东省18个气象台站1981-2010年30年逐日降水资料,利用反距离加权、Mann-Kendall非参数检验法、皮尔逊相关系数和小波分析等方法,综合起来对30 a来山东地区降水的时空分布特征及其影响进行了研究。结果表明:空间分布上,泰山、日照和石岛地区为多雨区,年降水量达740 mm以上;莘县、惠民县和东营等地为少雨区,年降水量500~550 mm。降水量沿海大于内陆,山区大于平原。时间分布上,年降水量呈现上升趋势,沿海地区降水上升幅度普遍大于内陆地区,其中威海上升幅度最大,高达9.71 mm/a。分季节来看,春夏季和全年保持一致,降水呈上升趋势,秋冬季部分站点呈现下降趋势,其中秋季最为明显,东南沿海和鲁南地区出现大面积负值区。突变检验可以看出,在1997年左右山东年降水量有一次显著的突然上升的过程。分析表明,山东地区降水变化与南方涛动和东亚夏季风之间有相似的震荡周期,在空间上存在一定的响应关系,但存在明显的区域差异。     

甘肃黄土高原区潜在蒸散量时空变化与成因研究

基于甘肃黄土高原区12个气象站点1960—2008年逐日气温、降水、风速、日照时数、太阳总辐射和相对湿度数据,应用Penman—Monteith模型和Kriging插值法,分析了其潜在蒸散量的时空变化及其影响因子。结果表明:近49a来,陇中北部冷温带半干旱区和陇中南部冷温带半湿润区的潜在蒸散量均呈上升趋势。在四季中,潜在蒸散量的值夏季最大,春秋季次之,冬季最小。潜在蒸散量空间差异显著,潜在蒸散量的值表现为自北向南递减,其中最大值在景泰为1 105.82mm,最小值在岷县为772.31mm。相关分析表明,研究区年均潜在蒸散量所受气候因子的影响不尽相同,其中,陇中北部冷温带半干旱区为太阳总辐射和日照时数,而陇中南部冷温带半湿润区为太阳总辐射和最高气温。辐射项主要受太阳总辐射和最高气温影响,动力项主要受风速影响,辐射项的值都远大于动力项。不同气候区辐射项均呈上升趋势,但动力项有所不同,在陇中北部冷温带半干旱区呈下降趋势,斜率为-0.631mm/a,在陇中南部冷温带半湿润区呈上升趋势,斜率为0.415mm/a。     

中国西北地区降水相态分离及其变化分析

降水相态的转变会对中国西北地区水资源、生态环境和农业生产活动产生非常重要的影响。为明确中国西北地区降水相态转变规律，该研究基于西北地区1961—2017年国家气象站观测的日降水、气温、相对湿度、大气压以及站点高程数据，利用湿球温度动态阈值模型对降雪和降雨进行分离，并对分离结果精度进行验证；基于此分析了区域不同相态降水的时空变化特征，探讨了雨雪分离阈值变化及降水相态的影响因素。结果表明：1961—2017年西北地区不同相态的降水量均呈显著增加趋势，降雨量的增加速率为9.80 mm/10 a，降雪量的增加速率为1.07 mm/10 a，雪雨比呈不显著减少趋势，减少速率为0.07%/10 a。但空间变化趋势具有区域差异性，总体表现为“西增东减”。西北地区极端降雪量的显著增加导致了降雪量的显著增加，而总降雪日数趋势变化不显著，主因是小雪日数的显著减少和极端降雪日数的显著增加共同所致，小雪日数的下降速率为0.25 d/10 a，极端降雪日数的增加速率为0.12 d/10 a。雨雪分离的阈值温度在年内波动较大，年际总体呈现不显著的下降趋势，临界高温和临界低温的下降速率分别为6×10^-4<...     

辽宁省近50年旱涝灾害的时空特征分析

基于1960—2009年辽宁省49站的逐日降水资料,从单站旱涝Z指数出发,根据Z指数的划分等级定义了辽宁省的区域旱涝指标,以此讨论了辽宁省年度旱涝灾害和季节性旱涝灾害的时间变化趋势和空间分布特征。结果表明:50a来,年度干旱、夏旱、秋旱指标呈上升趋势,春旱指标的时间变化趋势特征不明显,年度洪涝和夏涝指标呈下降趋势;从空间分布来看无论是年度干旱还是季节性干旱,发生频率最高的地区都在辽宁省西部及西北部地区;辽宁东北地区的年度干旱、春旱、夏旱出现频率较低,秋旱出现频率最低的地区在辽宁省南部。年度洪涝和夏季洪涝的空间分布特征比较相似,发生频率最高的地区在辽宁省东部及东南部地区,西部地区发生洪涝的频率是最低的。旱涝灾害的严重程度与降水集中度的大小具有一定的相关性     

三江源区近50年降水量变化特征分析

利用三江源同德地区1961—2010年的逐月降水资料,采用线性回归、滑动平均、距平分析等方法,分析了该地区降水的变化特征。结果表明:三江源同德地区年降水量总体呈不显著减少趋势,具体表现为20世纪60—80年代和21世纪10年代降水量偏多,80年代明显偏高,2000年以后显著增多;从季节变化来看,秋、冬季降水量呈不显著增多趋势,春、夏季降水量呈不显著减少趋势。降水量年内分配十分不均,主要集中在5—9月。年降水量在1985年发生了由多到少的一个跃变;春季在1970年附近,夏季在1990年附近,秋季在1983年附近发生了由多到少转折;冬季降水量在1962年发生了由少到多的突变。