1970—2019年济南市极端降水事件时空变化特征

为了研究济南市极端降水事件时空变化特征,采用线性趋势、Mann-Kendall突变分析、小波分析等方法,基于济南市1970—2019年49个雨量站50 a的逐日降水资料,选用12个极端降水指数进行研究。结果表明:年降水量(PRCRTOT)呈显著增加趋势(p<0.05),增加速率为31.04 mm/10 a; 连续干旱日数(CDD)呈大幅下降趋势(p<0.05),下降速率为16.51 d/10 a,雨日日数(RD)、极端降水日数(R95)、极端降水总量(R95P)呈明显上升趋势(p<0.05),年降水强度呈下降趋势(p<0.05),其余指数呈不显著增加趋势; 研究区雨日日数、极端降水日数、极端降水总量、连续干旱日数及年降水量发生明显突变,其他指数突变不明显; 在周期变化上,多数指数存在22～27 a,17～17 a,7～10 a,4～5 a的主振荡周期; 从空间分布看,极端降水指数的空间差异明显,大雨日数、1日最大降雨量、5日最大降雨量及年降水量高值区基本集中在原济南市中心城区、东南部山区和莱芜附近,低值区集中在北部郊区。总体而言,济南市极端降水事件频发,应重视城市排水,减少内涝风险。     

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。     

近60年福建省极端降水的时空变化特征

[目的]探究我国东南沿海地区极端降水变化的新特征,对该地区防灾减灾具有重要意义。[方法]以福建省为例,基于1960—2019年67个气象站点逐日降水数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了极端降水量(R95P)、极端降水频次(R95D)、极端降水强度(R95I)和极端降水贡献率(R95C)4个极端降水指数的时空变化特征,并阐明了极端降水指数与大气环流指数的相关性。[结果](1)近60年来福建省R95P,R95D,R95I和R95C呈现出增加趋势,变化率分别为24.90 mm/10 a, 0.34 d/10 a, 0.25(mm/d)/10 a和0.84%/10 a。(2) R95P,R95I和R95C均在1994年以后转为偏多(强)期,而R95D的突变点出现在1993年,由降水日数偏少期转变为偏多期。(3)西太平洋副高强度指数、南海副高强度指数和北半球极涡强度指数与极端降水指数之间有显著的相关性(p<0.05),特别是南海副高强度指数对转折后时段的R95D有显著影响。[结论]研究结果对该地区开展极端降水的生态风险评估提供重要参考。     

喀斯特流域极端气候变化特征及对NDVI的影响

为了解贵州省极端气候时空变化及其对植被NDVI的影响,结合箱型图、相关分析、Sen+MK等方法对1961—2020年贵州省极端气候指数进行分析。结果表明:(1)贵州省夜指数的变化幅度大于昼指数的变幅,极端高温指数呈上升趋势,极端低温指数在下降,气候整体呈变暖趋势。除赤水河流域SU25(夏日日数)以-0.08 d/a显著下降外,其余流域高温指数均显著上升,而低温指数均显著下降。(2)量级指数的变化幅度大于强度指数的变幅,年总降水量在减少,但强降水和极强降水事件呈增加趋势;强度指数中南盘江流域均未通过显著性检验,量级指数在沅江流域的变化速率最大。(3)气温及降水持续指数中,低值集中在牛栏江横江流域;其中CSDI(冷持续指数)、WSDI(热持续指数)、CDD(持续干燥指数)未通过显著性检验;GSL(作物成长期)以0.26 d/a显著上升。(4)近21年,极端高温指数对植被生长以促进作用为主,且受TN90P(暖夜日数)的影响最大;极端低温指数以抑制为主,且受TN10P(冷夜日数)的影响最大;气温持续指数以促进为主,且受WSDI的影响最大。极端降水指数中,降水强度、量级指数以促进为主,且受R25 mm(大雨以上日数)和R99P(极强降水量)的影响最大,降水持续指数以抑制为主且,受CDD(持续干燥指数)的影响较大。     

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。     

1960-2014年祁连山南坡及其附近地区降水时空变化特征

祁连山区的生态是国家当前与今后重点保护的对象,该区域是“丝绸之路经济带”重要的水源涵养功能区,降水的多少直接影响生态环境的好坏,所以在新形势下,研究祁连山地区降水的变化具有重要的理论与现实意义。利用1960—2014年祁连山南坡及其附近19个气象站的降水日数与降水强度数据,使用线性趋势法、相关分析法、多项式趋势法、5年滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验、ArcGIS方法对其时间变化与空间分布进行了详细研究。多年降水日数与降水强度整体上表现为缓慢波动增长趋势,增长率分别为0.030 d/a与0.009 mm/a;除了冬季降水日数为增加趋势,其余季节均变化不大,夏季降水强度对全年贡献最大;20世纪90年代降水日数的变化趋势为负增长（-0.326 d/a）,降水强度增长最大（0.381 mm/10 a）,年代际变化波动较大。多年平均降水日数与降水量由于受东南季风与地形影响,整体上呈现出由东南向西北递减的趋势,南坡降水明显多于北坡的特点;降水日数与降水强度正负增长站点比例分别为:10∶9与17∶2;四季降水强度正增长所占比例比降水日数正增长所占比例大,除了秋季突变不明显,春、夏、冬均发生了突变;各站点年代际变化的空间分布存在差异。     

近56年巢湖流域降水特征及其对旱涝灾害的影响

通过1957—2012年巢湖流域56a间的9个气象站的降水数据,基于趋势分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析和标准化降水指数分析等方法,对巢湖流域降水特征和降水趋势进行了研究。结果表明:56a间巢湖流域年降水量呈显著增加的趋势,线性增加率为28.09mm/10a。春季和秋季的降水略有递增,夏季和冬季降水量呈递减的趋势。年降水量在1963年、1969年、1976年、1978年存在4个降水突变点,并且在1990—1993年降水量趋势显著增加。56a间年降水量主要存在3~5,6~10,12~18,22~28a的周期变化规律。通过对巢湖流域年降水量标准化降水指数进行旱涝等级划分,并对其突变前后的变化分析可知巢湖流域在降水灾变后,洪涝灾害发生更加频繁,巢湖流域降水趋势逐渐向洪涝状态变化。     

天山北麓近50年气温和降水的变化特征

根据天山北麓8个气象站1961—2010年气温和降水资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了天山北麓气温和降水的变化特征。结果表明:（1）50 a来,天山北麓年平均气温和年降水量均呈增加趋势,其变化率分别为0.26 ℃/10 a、15.67 mm/10 a;冬季增温最为明显,升温幅度达0.49℃/10 a左右,降水倾向率表现为夏季最大,为5.44 mm/10 a;（2）年平均气温和年降水量的突变年份分别在1996年和1983年;未来两者整体上呈增加趋势;（3）极端高（低）温指数在近50 a呈现增加（减少）趋势;极端降水指数中零降水日数和最长连续无降水日数呈不同程度的递减趋势,1日最大降水量和极端强降水日数以1.36 mm/10 a和1.81 d/10 a的速率递增,各极端气候指数空间差异明显;极端气温指数与年平均气温、极端降水指数与年降水量均有很好的相关性。     

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。     

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。     

2011-2050年贵州省极端气候指数时空变化特征

为探究未来贵州省极端气候变化发生趋势与空间格局,在利用中国天气发生器NCC/GU-WG Version 2.0模型对2011-2050年逐日降水量、日最高温和日最低温进行预测的基础上,运用ArcGIS软件和变化趋势分析法,分析了贵州省2011-2050年极端气候指数时空变化特征。结果表明:40年间,日最高温气温（TXx）、日最低气温（TNn）、暖日指数（TX90p）和持续暖期（WSDI）每10 a分别增加0.1℃,0.03℃,0.23 d和0.4 d;冷日指数（TX10p）和持续冷期（CSDI）每10 a分别下降0.1 d和0.26 d。最大日降水量（RX1day）、5日最大降水量（R5D）、强降水量（R95T）、日降水量强度（SDⅡ）和连续湿日（CDD）每10 a分别增加1.02 mm,1.31 mm,5.63 mm,0.01 mm/d和0.05 d,连续干日（CWD）每10 a下降0.11 d。极端气候指数及其变化趋势的空间格局异质性突出。气候变暖和地形是影响贵州省极端气候指数变化的主要因素。     

疏勒河流域最高、最低气温变化规律

为探讨流域极端气候事件的演变规律,基于疏勒河流域瓜州站、玉门站和敦煌站1951—2018年月气温极值数据,采用线性倾向、滑动平均等方法分析了疏勒河流域气温年、季极值变化特征、突变特征以及周期特征。结果表明:(1)年极值气温变化均呈上升趋势,年最高和最低气温分别以0.06℃/10 a和0.27℃/10 a的速率上升,但年最低气温上升趋势较年最高气温显著;(2)季最高气温变化均呈上升趋势,倾向率排序表现为冬季(0.36℃/10 a)>春季(0.23℃/10 a)>夏季(0.07℃/10 a)>秋季(0.01℃/10 a),且各季呈现不同波动变化趋势;(3)季最低气温均呈现上升变暖趋势,倾向率排序表现为秋季(0.53℃/10 a)>春季(0.39℃/10 a)>冬季(0.24℃/10 a)>夏季(0.19℃/10 a),且各季呈现不同的波动变化趋势;(4)流域年最高气温和年最低气温突变时间分别为2011年和1961年。(5)年最高气温和年最低气温的第一主周期均为58 a。总的来说,疏勒河流域的气温在未来几年还会持续升高。研究成果对于全面认识疏勒河流域气候变化特征、合理开发利用水资源具有一定的现实意义。     

黄河流域极端气温指数的气候演变特征分析

利用黄河流域1963-2013年59个站点日最高和最低气温资料,结合线性拟合、M-K检验、Morlet小波分析、主成分分析及相关性分析等方法,研究了该流域极端气温的时空变化特征。结果表明：(1)整体上看,黄河流域冷日、冷夜、冰日、霜冻、冷持续日数分别以1.06、1.93、2.40、3.36、1.12d·10a-1 (P＜0.001)的趋势减少,而暖日、暖夜、夏日、热夜、暖持续日数、生物生长季分别以1.56、2.22、2.66、1.56、1.48、3.47d·10a-1 (P＜0.001)的趋势增加,日最低气温极小（大）值、日最高气温极小（大）值及气温日较差的变化率分别为0.25(0.4)、0.18(0.27)、-0.09℃·10a-1 (P＜0.05)。(2)研究区内6个子区域的极端气温指数的变化趋势相一致,宁夏中北部、内蒙古中南部极端气温事件变化趋势最为显著。(3)夜指数（暖夜、冷夜）变化幅度大于昼指数（暖日、冷日）,冷指数（极端最低、最高温度极小值）变化幅度小于暖指数（极端最低、最高温度极大值）。(4)黄河上中游比下游地区对极端气温变化更敏感。(5)WMO发布的16个指数均有3a、7a左右的短周期和26a左右的长周期,而暖（冷）持续日数、气温日较差、生物生长季还拥有一个16a左右的中长周期。(6)除日最低气温极小值、气温日较差、冷持续日数外,其余各项指数的突变年份均发生在20世纪90年代。     

渭河流域1850—2005年降水及蒸发量变化时空特征

为了探究渭河流域过去气候变化规律及其影响因素,基于CMIP5模式输出产品,采用双曲线插值方法获取渭河流域56个站点1850—2005年降水、蒸发及气温数据。采用最小二乘法、M-K突变检验、小波分析及ArcGIS空间插值方法分析了渭河流域气候要素的多尺度时空特征。结果表明:渭河流域近156 a来年均气温、降水为上升趋势,趋势率分别为0.028℃/10 a,0.09 mm/10 a,年蒸发量为减少趋势,趋势速率为-5.1mm/10 a,温度和降水季节变化与年变化基本趋于一致,蒸发量的减少主要发生在夏秋两季。渭河流域中游、下游与南部降水相对变率变化趋势基本一致,而上游与泾河及洛河支流降水相对变率趋势一致,相对变率在-2.8%～14.98%。整个流域温度、蒸发量相对变率为-2.3%～-3.47%及-2.35%～6.54%。各气候要素均存在5～20 a的短周期变化以及110 a长周期变化,气温及蒸发分别在1986年及1963年发生突变现象,降水无突变点出现。总体而言,渭河流域近156 a气候呈现暖湿化趋向,降水及蒸发存在明显的空间分异以及周期性规律。