1961-2017年贵州降水时空变化特征

为研究贵州地区降水的时空演变规律,根据贵州省84个气象站1961-2017年的降水量资料,利用EOF和REOF方法、Mann-Kendall检验、Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验及Morlet小波分析法,对贵州地区57年来降水的空间分布、时间系数变化特征和时间序列的趋势性、突变性及周期性进行了分析。结果表明:EOF方法可以很好地解释降水场的时空分布特征,前2个特征向量累计贡献率达50.08%,揭示了两种典型的分布场,即全局型和东西反向型。分析特征向量所对应的时间系数,贵州省的降水场主要表现为全省多雨、全省少雨、东多西少、东少西多4种类型,REOF可将贵州降水场分为东西部两个区域,通过Mann-Kendall检验发现均存在降水减少的突变,并通过Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验对结果进行验证,发现Ⅱ区比Ⅰ区降水突变明显。Morlet小波分析表明,贵州地区降水存在着显著的28 a周期变化。     

赣江上游章水流域1955-2015年降雨量时空变化

为研究赣江上游降雨特征,以章水流域1955—2015年的22个雨量站日降雨资料为基础,对各站雨量及流域面雨量序列分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、Sen’s斜率估计等方法进行了研究。结果表明:章水流域多年平均降雨量为1 599.76 mm,其中春季最多,占全年的37.32%,冬季降雨最少,仅为13.05%。年降水量以0.17 mm/a速率缓慢增加;春、夏和冬季降水量呈现不显著的增加（α=0.10）,增加速率分别为0.65,0.60,0.86 mm/a;但秋季降水量表现为显著减少趋势,速率为1.94 mm/a。从空间上来看,年、春和夏3个时段只有零星站点有显著变化趋势和突变,绝大多数站点特征表现稳定,无显著变化趋势和突变发生;而在秋季22个站点中有16个站点有显著的减少趋势,其中有7个站点的显著性超过0.05,主要分布在流域中上游地区,涉及崇义、大余和上犹西部;有10个站点的降雨在冬季具有显著的增加趋势,其中3个站点的显著性超过了0.05,主要分布在流域的中游。仅有个别站点年降水量和春季降雨量发生了突变,夏、秋、冬3个季节降雨突变站点较多在整个流域零散分布,发生时间大多在1992年及前后。     

滇中地区降水特征与变化趋势研究

滇中地区是云南省政治、经济和文化与交通的中心,水资源短缺问题非常突出。以滇中地区1960—2011年13个气象站逐年降水量资料为基础,采用线性趋势、IDW空间插值、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,对滇中地区50 a来降水变化特征与趋势进行了研究,结果表明:（1）滇中地区多年平均降水量为955.65 mm/a,波动于638.30~1627.60 mm之间,年降水量在空间分布上存在显著的区域差异,降水量大致呈现出由滇中中部向两侧逐渐递增的趋势;（2）50 a来,滇中地区降水量呈现减少趋势,速率为7.67 mm/10 a,且年降水量在2008年前后出现突变;（3）滇中地区降水量存在27 a和16 a左右的周期性变化,其中27 a时间尺度上的周期变化最显著,16 a时间尺度上局部特征突出;（4）滇中地区本来就是水资源匮乏区,降水量的减少趋势应该引起相关部门的重视。     

内蒙古50余年降水量分布演变特征及趋势

为研究内蒙古自治区降水量随时间分布演变特征及趋势,利用内蒙古50个测站1960—2011年共52a的年平均降水量,通过线性倾向估计、滑动平均、累积距平、谐波分析、Mann-Kendall法、滑动t检验法等方法,按东、中、西部分区及全区平均,分析了降水量随时间的演变特征及趋势。结果表明:1)52a来内蒙古降水量没有显著的变化趋势。但区域、东中部地区年降水量在1998年前39a为显著上升趋势,之后13a为下降趋势。2)内蒙古全区的降水主要集中在夏季,占全年的60%~70%。降水量从东到西逐渐减少,但季节分配规律相似。3)内蒙古降水量年代际和年际分量都存在减少趋势,区域和东中部共经历了3个比较明显的年代际变化;西部存在15a左右的旱涝交替周期。4)内蒙古区域和东部地区平均降水量突变点在1999年,降水量由增加趋势变为减少趋势。中部和西部变化不显著,没有发生突变。     

香溪河流域近60年来降雨量变化趋势及突变分析

为研究香溪河流域多年降雨特征,以流域1952—2011年10个雨量站日降雨资料为基础,得到流域面雨量序列。分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、M-K突变检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,对流域60 a来降水量的年、季变化趋势和突变进行了检验。结果表明:香溪河流域年降水量以0.66 mm/a速率减少;春、秋季节降水量呈下降趋势,下降速率分别为0.33,0.81 mm/a,冬季降水量轻微下降趋势,夏季降水量呈上升趋势,速率为0.5 mm/a;年均和四季变化均未通过5%的显著性检验。研究时段内,年降水量发生了三次突变,分别在1954年,1989年,2006年。夏季降雨突变发生时间与年突变发生时间一致;春、秋、冬三季降雨在60 a内发生突变的时间分散、多变。     

新疆东部地区气候变化及对生态环境的影响

采用线性回归分析以及Mann-Kendall和累积距平等突变检验方法对新疆东部地区1961—2011年的气温和降水两个指标进行研究,从而揭示该地区气候变化的事实及趋势,探讨了其对区域生态环境的影响。研究显示新疆东部地区及各站点年平均和四季平均气温在过去50多年内均呈上升趋势,达0.42℃/10 a,增温率是IPCC第四次报告中全球近50 a增温率的三倍多,高于中国和西北干旱区的增温率,并且在1993年发生增温速度的突变。四季气温中,冬季气温升高对年气温上升贡献最大。新疆东部地区各站点年降水量在研究时段内有增有减,巴里坤站呈较为明显增加趋势,增幅为9.77 mm/10 a,而十三间房站年降水量呈微弱的下降趋势,下降了1.97 mm/10 a,其余各站均有增加趋势,但趋势不显著,并且在1976年发生了增湿突变。新疆东部地区温度升高,降水量增加,总体向暖湿化发展,这种变化对该地区水资源和沙尘暴天气事件等生态环境有重要的影响,具体的影响评估需要进一步研究。     

新疆天山山区近51年来降水变化特征

利用1959-2009年天山山区11个站点的降水量数据,通过累积距平、回归分析、EOF、Mann-Kendall(MK)检验、最大熵谱分析等,分析了近51a来天山山区降水的时空分布特征.结果表明:山区降水量呈增加趋势(降水气候倾向率为1.134mm/a),且以20世纪90年代和21世纪初前10a尤为明显,增湿趋势在逐渐增大;山区年降水量的变化表现出一致性增加的趋势,降水气候倾向率具有很强的区域特点,其中天山中部和南部的变化趋势均大于西部;降水空间分布主要以山区一致型和东西反相位变化为主;在95％的置信概率下,山区降水分别在1992年、1978年和2006年发生突变,3个主分量场分别表现出2.1,2.8,2.6,5.6a的周期;山区年降水和冬季降水在不同海拔高度上没有明显的一致变化,夏季降水幅度随海拔高度的增加而增大.     

雅砻江流域REOF分区的降水特征及其未来趋势分析

研究区域降水对保障生态环境、发展有效灌溉面积、农业生产以及优化水库调度具有重要意义。以雅砻江流域为研究对象,利用该流域13个气象站1961—2018年的降水资料,使用旋转经验正交函数分解(REOF)划分为6个地理区并结合Daniel趋势分析、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验和R/S重标极差法分析了雅砻江流域6个区1961—2018年的降水变化特征和未来降水趋势。结果表明:(1)每个区的降水量年代际变化特征明显,年际变化特征不明显,与流域整体降水特征一致; Ⅰ区的降水量整体在持续减少,Ⅱ—Ⅵ区的降水量整体呈上升趋势,流域整体降水呈上升趋势。(2)Ⅰ—Ⅵ区的降水量突变年份依次为1981年、2002年; 1981年; 2005年、2014年; 1978年、1997年、2001年、2011年; 1980年、2000年; 1980年、1998年、2001年。(3)6个分区在未来一段时间内,Ⅳ区的降水量与过去趋势相比将会下降; Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅴ区及Ⅵ区的降水量与过去趋势相同并呈强持续性,其中Ⅲ区的降水量上升趋势时间长、持续性最强,与过去趋势变化最相符; 6个区的降水量受过去趋势影响的未来趋势时间长度依次为12 a,10 a,8 a,10 a,6 a,13 a。以上研究表明,雅砻江流域中下游的降水量上升幅度最大,而下游西南部(Ⅰ区)的降水量在显著持续减少,该现象会对水力发电、生态治理和农业生产带来一定的负面影响; 6个区降水量的显著年代际变化增加了局部旱涝发生的不确定性,降水量过去总体趋势对未来趋势的影响时间较长,这对于合理治理植被生态、做好水土保持工作、优化水库调度、发展有效灌溉面积和农业生产具有科学指导意义。     

六安地区近50年来降水量的变化特征

采用寿县、六安和霍山1956-2005年的降水量资料,运用离差系数、变化趋势、突变分析和功率谱分析等方法分析了六安地区50a来降水量的变化特征,初步探讨降水变化对农业生产的影响.结果表明:三站近50a来的降水量均呈正态分布,变异等级为中级;年降水量均随时间进程呈减少趋势,且减少速率顺序为六安＞寿县＞霍山;通过诊断发现三站50a来年降水量的变化过程均可以分为偏干、偏湿、干湿交替3个阶段,寿县和六安站的降水突变点在1992年,霍山在1965年;通过功率谱分析发现,寿县、六安和霍山站的年降水量分别有7～8a、2～3a和2a的明显周期性变化规律.     

近50年黄淮海平原气温变化趋势和突变特征

利用黄淮海平原40个气象站点1961-2010年近50a气象资料,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall突变特征统计检验方法,分析黄淮海平原地区年平均最高、平均和最低气温的变化趋势、区域差异和突变特征。结果表明,(1)黄淮海平原地区年平均最高、最低气温在时间变化上表现为非对称性升高,年平均最高气温变化倾向率0.174℃/10a(P<0.01),年平均最低气温变化倾向率0.399℃/10a(P<0.01),年平均最低气温发生突变年份最早(1989年),其次是平均气温(1991年),年平均最高气温发生突变年份最晚(1993年);(2)年平均最高、平均和最低气温均为2月显著升高的站点最多,冬季最高和最低气温显著升高站点最多,冬季增温较明显,平均最高、平均和最低气温变化趋势区域分布不尽相同,但均表现为北部增温幅度高于南部;(3)全区域年平均最高、年平均和最低气温由低到高发生突变的时间和空间分布有差异,最早发生分别为1981年河北秦皇岛、河南郑州和1974年山东朝阳,最迟发生分别是2002年山东济南、朝阳、河南开封以及江苏盱眙地区,2003年河北廊坊、山东惠民、河南开封和江苏盱眙地区,2003年河北石家庄、唐山和江苏盱眙地区。     

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。     

重庆市参考作物蒸散量及湿润指数变化研究

利用1960—2008年重庆市34个气象站点的逐日降水、气温、气压、空气相对湿度、日照时数等气象要素资料,采用FAO推荐的彭曼—孟蒂斯公式,以日为单位,计算出各站点近49 a的参考作物蒸散量和湿润指数;采用线性趋势法、ArcGIS反距离权重空间插值法、Mann-Kendall突变检验法和相关分析法等方法,分析了1960—2008年重庆市的参考作物蒸散量和湿润指数的时空分布和变化趋势。结果表明:（1）重庆市年均参考作物蒸散量的空间分布差异显著,表现为由渝东南地区向渝东北地区和渝中西部地区增加的趋势。时间上,1960—2008年总体呈现下降趋势,但有阶段性的差异;（2）年均湿润指数空间分布差异较大,以渝东南的酉阳湿润指数最高,并由渝东南地区向渝东北地区和渝中西部地区递减。年均湿润指数时间分布总体呈现上升趋势,但阶段性有差异,突变年为1979年;（3）重庆市地表湿润指数与降水量、相对湿度呈现显著的正相关关系,与平均气温、最高气温、平均风速、日照时数以及参考作物蒸散量呈负相关。     

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明：近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的＂东-西＂向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。     

黔东南冰雹集中度与集中期的时空变化特征

基于贵州省黔东南地区1961-2008年1-12月16个台站的冰雹观测资料,引入表征冰雹事件时间分配特征的新参数——冰雹事件集中度和集中期,在此基础上分析了黔东南冰雹事件的基本时空分配特征,并利用Morlet小波分析方法、Mann-Kendall突变检验方法和线性倾向估计方法。结果表明:黔东南冰雹事件集中度和集中期的平均和异常空间分布存在很大区域差异,根据地形划分为东西南北4个关键区域;从时间演变来看,各区冰雹事件集中度和集中期均存在较长周期变化,其长周期中又包含短周期,均表现出显著的年代际周期振荡;另一方面,冰雹事件变得越来越不集中,除南区和东北区冰雹事件集中期有推迟趋势外,其余大部地区提前趋势明显。     

东北近60年盛夏降水特征及其与不同类型厄尔尼诺的联系

为了探讨东北地区盛夏降水的特征及其与不同ENSO的联系,利用1961—2019年国家气象信息中心整编的东北地区204个站日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料和国家气候中心ENSO监测结果进行研究分析。结果表明:(1)盛夏降水20世纪90年代到21世纪初进入枯水期,21世纪10年代降水有所增加。1961—2019年降水以5.386 mm/10 a的速率减少,其主要原因是小雨和中雨减少,且近年来降水减少速率变缓;(2)空间上,降水整体呈减少趋势。小雨呈减少趋势,辽宁降水减少最显著,50个站均呈下降趋势,37个站通过显著性检验。中雨和大雨均呈减少趋势,但不显著。暴雨有超过60%的站呈上升趋势,黑龙江以上升趋势为主;(3)厄尔尼诺次年盛夏,中部型(CP型)降水量整体多于东部型(EP型)。EP型辽宁降水偏多,吉林呈西北—东南降水反相分布,内蒙古降水整体偏多,黑龙江整体偏少,且局部地区显著偏少。CP型辽宁降水亦偏多,且多于EP型,吉林为南北反相分布,黑龙江整体偏多,内蒙古整体偏少,且局部显著偏少。由此可以得出,厄尔尼诺可以作为次年东北地区盛夏降水的一个预测因子。     

吉林省农作物生长季降水资源的时空分布特征

将5—9月作为吉林省农作物的生长季，利用吉林省47个气象站1961—2001年实测月降水数据，采用滑动平均、累计距平、EOF、REOF、Man—Kendall趋势分析和R／S分析等方法，研究生长季降水的时间序列、空间分布以及趋势性、持续性特征。结果表明：41a中，吉林省生长季降水表现为减少趋势（0．969mm／a）；从空间上看，生长季降水存在4个相关性大的次区域；全省大部地区的变化趋势都与过去相同，即未来生长季降水变化趋势仍为减少趋势。     

海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征

利用1960-2013年海河流域30个气象站点的日降水量资料,采用一元线性趋势、5a滑动趋势、MannKendall检验、Morlet小波分析、反距离空间插值(IDW)等方法,对海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征进行研究。结果表明,(1)与东南部地区相比,海河流域西北部地区大雨以上级别雨日少,强度小,而小雨雨日相对更多,强度相对更大,暴雨以上级别雨日表现出由东南向西北递减的趋势。(2)小雨是海河流域主要降水形式,近54a来小雨日数呈极显著减少趋势(P0.01),小雨强度呈极显著增大趋势(P0.01),其它量级雨日和强度的线性变化趋势均不显著;不同等级降水强度和雨日的M-K检验结果显示,小雨日数发生减少突变,小雨强度发生由弱向强的转折变化,但未出现突变,其它雨量等级未发生突变。(3)不同等级降水日数的变化周期集中在10a、17a左右,各等级降水强度的变化周期均集中在17a左右。     

黔东南地区各季节极端干期的变化特征分析

利用贵州省黔东南地区16个地面气象观测站1961-2009年逐日降水资料,分别统计四季最大连续无雨日数（日降水量〈0.1mm）的时间序列,采用正交函数分解（EOF）、Mann-Kendall突变检验、线性倾向估计等方法,分析各季极端干期日数的空间结构和时间演变规律。结果表明：黔东南各季节极端干期日数的时空分布存在较大差异,极端干期日数最多出现在秋季,最少是春季,夏季北部多,春、秋季南部多,冬季南北部多,西部四季相对较少,年内非均匀性特征非常显著;在大尺度天气系统控制下,各季节极端干期日数事件的步调基本一致,而中东部发生异常的频次较高,不同季节的天气系统对黔东南各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近49a中各季节出现极端干期日数典型多的年份比典型少的年份多;进入21世纪以后,春、秋、冬季的极端干期日数均表现为显著的增多趋势,而夏季的变化不明显。     

湖南气象干旱日数的时空变化特征

利用湖南88个地面气象站点1960-2009年逐日资料,按照国家标准《气象干旱等级GB/T 20481-2006》中推荐使用的综合气象干旱指数（CI）,采用EOF、REOF和Morlet小波分析等方法,统计分析了1960-2009年湖南气象干旱日数的时空变化特征。结果表明：湖南年平均气象干旱日数呈南多北少的分布特点,高值区位于湘江中上游地区。湘江中上游、常德西北部至怀化一带为轻旱日数相对高值区;中旱日数偏多中心为湘中、湘南北部、湘北部分地区;湘中以南、湘北、湘西为重旱日数偏多区域;湘中衡邵盆地为特旱日数大值中心。EOF和REOF分析表明,湖南气象干旱日数空间分布既有全区一致性,也存在南部与北部、东北与西南相反变化的差异,空间分布大致可分为湘南、湘东北、湘西北、湘西和湘中5个气候区。近50a各气候区气象干旱日数变化趋势均不显著,气象干旱日数的年际变化幅度均较大,但进入21世纪后,除湘西区气象干旱日数有减少趋势外,其余4个气候区均呈增多趋势。Morlet小波功率谱分析表明,气象干旱日数存在2~3a、4~6a的显著性周期变化。研究结果可为湖南制定合理的抗旱对策提供科学依据。