日最大降水量与时最大降水量于台湾地区频率分析适用性之研究

在台湾地区地形、环境特殊的情况下,再加上气候等因素,导致灾害频仍,而发生灾害之主因以降雨为主,故针对日最大降水量及时最大降水量进行频率分析,依气象站所设21个气象站分北、中、南、东4区域为分析对象,分析采用常态分布法、对数常态分布法、极端值第1类分布、皮尔逊第3类分布及对数皮尔逊第3类分布5种分布。以5种不同之频率分析方式求得各频率年（5,10,50,100,200 a）之分析数值,再利用标准差检定法,寻求标准偏差最小之数值。由研究结果得知:无论是以日最大降雨量或时最大降雨量而言,台湾全区皆建议采用对数皮尔逊第3类分布作为频率分析之推估。     

台湾中部地区短延时降雨强度初步探讨

台湾地区在经历1999年的921地震后,山坡地土体松动严重,仅仅短延时的降雨即有机会引起土石流的发生,而近年微小的降雨条件下即有可能触动土石流发生,因此将台湾中部地区14个测站所测得的台风降雨资料,依照台风降雨强度进行水文频率分析,分析方法采用对数常态分布法、极端值第一类分布法、皮尔逊第三类分布法及对数皮尔逊第三类分布法等4种方法,计算短延时重现期距并绘成降雨强度-延时-频率之分析曲线,再整合各区域土石流潜势溪流的分布情况,分析台风降雨对台湾中部地区所造成之影响.     

新疆地区年降水量的空间插值方法研究

为提高新疆地区年降水量的空间插值效果,通过增设模拟气象站点、补充实测站点数据空间变异性信息,采用确定性函数和地统计学的综合插值方法进行新疆地区年降水量的空间插值与比较验证分析。结果表明：（1）利用地统计方法分析多年平均降水量的最佳抽样间距,确定气象站点影响区,建立降水量与经纬度、高程、坡度、坡向、NDVI间的多元回归方程,增设模拟气象站点,可以有效增加降水量空间变异信息,显著提高降水量空间插值效果。（2）通过对比发现,反距离加权法（IDW）、复二次径向基函数法（MRBF）和普通克里格法（OK）3种空间插值方法中,MRBF的插值效果最好,是该地区降水空间分布的最适插值方法。（3）在新疆地区采用逐步综合的方法,即以多元回归方法增设模拟气象站点和MRBF进行年降水量空间插值,全面考虑影响因子与空间变异性,去除了多元回归带来的＂边界效应＂,弥补了实测降水量空间信息,得到了具有较高精度的年降水量数据集。     

降雨特性的模糊理论分析

台湾雨量站的密度高居全世界前3名,然而雨量站往往由于设站时间不一致,或因天灾人祸而导致数据遗失;因此各水文观测站之降雨数据具模糊特性。降雨事件的特性,大致可区分为3个重要因子;降雨量、降雨时间及形状因子。常用之统计值为总降雨量、平均降雨量、最大降雨量、最小降雨量、中值降雨量、降雨延时、尖峰达到时间、偏态指标及峰态指标等9个物理量。研究以统计量及模糊理论为基础,分析屏东县气象局1992-2007年31个雨量站之总降雨量大于100mm,降雨延时3h以上之降雨事件(1177场)。研究结果显示:屏东县大于100mm之降雨,具长延时、高狭峰之特性;就气象站而言,气象站C0R38之暴雨事件,最接近整体降雨特性。     

近50年安徽淮北平原降水变化特征分析

选取淮北平原6个典型代表气象站的逐年降水观测资料,采用数理统计方法、趋势拟合和R／S分析等方法,分析了年降水量、主汛期降水量和暴雨日数的变化特征。结果表明,淮北平原年降水量和主汛期降水量增加并不明显,但年际间波动较大,年降水平均变异系数0．26,最大极差在1150mm以上;主汛期降水量变异系数0．39,极比达到5．07,导致旱涝频繁发生。趋势分析表明,20世纪90年代以来,淮北平原多雨年和少雨年都呈增加的趋势,暴雨日数也呈明显增多的趋势。R／S分析得出,未来淮北平原的降水仍呈宽幅震荡的趋势,旱涝灾害仍是制约当地农业生产的主导因素。     

莫拉克台风引发台湾南部之降雨与崩塌

为了解2009年8月莫拉克台风的强大降雨在台湾南部地区引发严重的崩塌,造成500多人死亡的灾害情况.采用ArcGIS判释卫星影像崩塌地,统计分析降雨条件包括降雨强度、累积降雨量、降雨延时及重现期距等,对高屏溪流域在莫拉克台风期间之降雨与崩塌进行探讨.结果表明:1)莫拉克台风的降雨特性为长降雨延时(平均为3.3d)、高累积降雨量(平均为1 677 mm)及高降雨强度(平均为80.5 mm/h);2)尾寮山雨量站在48 h之累积降雨量(2319 mm)接近台湾降雨量纪录(2361 mm);3)尾寮山、御油山与溪南雨量站降雨延时在10～72 h之间,降雨强度皆大于尾寮山雨量站200 a之重现期距;4)风灾后新增崩塌面积及新增崩塌率分别为141.24 km2及4.92％,当累积降雨量达500 mm或降雨强度达55 mm/h时,崩塌地明显增加,崩塌率随累积降雨量及降雨强度的增加而有上升的趋势.     

河西地区最大连续降水事件的时空变化特征

选取河西地区13个气象站点1960-2011年逐年日降水资料,采用线性趋势、反距离加权法、Mann—Kendall检验以及R/S分析法,选取4个极端降水指标,分析了河西地区极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势.结果表明,河西地区近52 a最大1d降水量和最大2～3 d连续降水量呈增加趋势,而最大4d连续降水量呈减少趋势,但变化都不显著.除最大4d连续降水量未来表现为持续性外,其它不同天数最大连续降水未来变化趋势与过去相反.最大ld降水量和最大2d连续降水量与降水总量有很好的相关性,可见最大1d和最大2d连续降水量对降水总量有很好的指示性.在空间分布上,不同天数最大连续降水表现出明显的空间差异,且不同区域的过去和未来变化趋势也不尽相同.研究还发现,在0.05的置信度下,河西地区不同天数最大连续降水发生了明显的突变现象,但突变年份不尽相同.     

黄土高原地区50年降水时空动态与趋势分析

基于黄土高原及周边地区74个气象站1952-2001年降水量数据,计算各站年降水量线性趋势系数,利用ArcGIS地统计模块普通Kriging插值法生成黄土高原地区1952-2001年年降水量和年降水量线性趋势表面,分析年降水量、年降水量线性趋势表面时空分布特征与10年尺度降水量带动态变化.结果表明,黄土高原地区1952-2001年平均年降水量(426.69±67.85)mm.年降水量和年降水量线性趋势存在显著时空分异;年降水量由西向东线性增加,从南到北二次曲线递减.总体上东南西北方向递减;10年尺度平均年降水量减少趋势明显,递减率-10.019 mm/10 a,期间累计减少1 227,33 mm 1200,400,600 mm降水线南移,干旱半干旱区面积不显著扩大,湿润半湿润区显著缩小,气候呈干旱化趋势;年降水量线性趋势系数从-4.10 mm/a到4.46 mm/a,平均-0.98 mm/a,降水量呈增加趋势地区面积16.36万km~2.呈减少趋势地区面积46.27万km~2,分占黄土高原地区总面积26.12%和73.88%.     

台风灾害之水文因子之探讨-以台北市为例

台湾位于西太平洋台风行径之要冲，根据中央气象局统计，每年平均有3．5个台风侵台。台北市处于台北盆地内，地势低洼，每逢台风来袭或暴雨来临时便造成淹水或坡地灾害。本研究搜集台北地区之台北、竹子湖、鞍部等主要气象站，自1960至2008年间共计75起台风灾害降雨资料，针对台风特性与降雨重现期距频率分析进行探讨，结果显示，台风特性与测站地形因素对于总降雨量有一定程度影响；经分析重现期距与重大水文事件得知：受降雨延时长及瞬时暴雨而导致排水负荷不足为灾害发生之主因。     

近59年来贵州省不同地貌类型的降水变化特征

为了解和分析贵州省气候变化的特征，以期为当地的生态旅游发展规划、环境保护和灾害防治提供参考，根据1960—2018年贵州省17个气象站的月降水数据，运用线性倾向估计法、滑动平均法及反距离权重插值的方法，对贵州省59年不同地貌类型降水的时空变化进行研究，并采用有序聚类法和Mann—Kendall法对降水量进行突变性检验。结果表明：贵州省59年降水趋势系数为-0.102，表明全省降水量总体呈下降趋势。岩溶峡谷和非喀斯特区的年均降水量虽递增，但增加的趋势并不显著。其他4个地貌区（岩溶槽谷、峰丛洼地、岩溶高原和岩溶盆地）的年降水量均呈下降趋势，其中下降趋势最显著的是岩溶盆地，其递减速率为-37.57 mm/10 a，是其他3个地区的1.37~2.25倍。全年降水倾向率为-16.50 mm/10 a，降水倾向率在空间上呈现由东北向西南逐渐减小的趋势。全省秋季、冬季的降水量呈波动上升，而春季、夏季的降水量呈下降趋势，年降水日数和最大日降水量均呈递减趋势，在20世纪80年代以后，平均最大日降水量下降至60年代的1/10左右。此外，非喀斯特区和岩溶高原年均降水量在1985—1986年左右发生突变，岩溶峡谷、岩溶槽谷、峰丛洼地的年平均降水量无突变现象，岩溶盆地约在2001年发生突变。     

新疆意大利蝗适生区的气候变化特征分析

选取新疆境内意大利蝗（Calliptamus italicus L.）适生区14个气象站1961-2013年月降水量及平均气温资料,采用线性回归和趋势分析方法,分南疆地区、天山山区和北疆地区3个气候区对近53a（1961-2013）降水量和气温变化特征进行分析.结果表明,（1）南、北疆地区年平均降水量均显著增加（P＜0.05）,南疆以夏季增加为主,北疆以冬季增加为主,天山山区年平均降水量高于南、北疆地区,但其53a来变化不显著;（2）3个区域年平均气温均极显著升高（P＜0.01）,南、北疆地区以冬季增温幅度最大,天山山区秋季增幅最大;（3）3个区域年平均最高气温均极显著升高（P＜0.01）,且均以秋季升幅最大;各区年平均最低气温均极显著升高（P＜0.01）,南北疆地区冬季增幅最大,天山山区夏季增幅最大,其最低气温增幅高于最高气温.在全球气候变暖背景下,意大利蝗适生区近53a气候总体呈暖湿趋势,气候格局的显著变化,会导致蝗虫地理分布格局及灾变规律的重大改变.     

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。     

基于Kriging插值的黄河流域降水时空分布格局

采用国家气象局整编的1960-2000年黄河流域97个气象站点的系列资料和Kriging插值方法,对黄河流域降水时空结构及其变化特征进行了分析.结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;就年际变化而言,20世纪60年代和80年代降水偏多,尤其是80年代黄河流域年平均降水与正常值相比要偏高许多,而70年代和90年代降水偏少,目前正处于降水偏少时期.黄河流域上游的降水增加趋势相当明显,而中游和下游降水则明显减少;就降水年内分配而言,降水高度集中在汛期（6-9月）,且上、中、下游降水均以7、8月最多,但下游7、8月降水较中、上游更为集中.研究结果和分析结论对了解黄河流域水资源演变具有十分重要的意义.     

新疆阿勒泰地区汛期降水集中度和集中期的时空变化特征

利用新疆阿勒泰地区7个台站1961-2007年5-9月（第25-54候）逐侯降水资料,分别讨论全区和各站汛期降水集中度和集中期在时间和空间上的分布特征和变化规律。结果表明：降水集中度（PCD）和集中期（PCP）能够定量表征降水量在时空场上的非均一性。阿勒泰全区汛期降水平均集中度为0.205,平均集中期为第38.12侯。平均集中度空间分布不均匀,东部比西部大;平均集中期基本一致,阿勒泰、福海站比其它站略偏晚。利用Morlet小波变换求出阿勒泰全区及各站PCD和PCP的变化周期,周期在空间分布上表现出较大的地域差异。通过降水距平与集中度和集中期的相关合成分析表明,大部分站的集中度和集中期与汛期降水距平呈负相关;多水年的集中度比少水年小,多水年的集中期比少水年早,但空间分布存在相同和不同之处。     

长江流域NDVI对气候变化响应的时滞效应

利用1982-2006年GIMMS NDVI数据和气象站点资料,结合中国地形的三大阶梯分布,分析长江流域植被NDVI时空变化特征及其对气候变化响应的时滞效应.结果表明,长江流域植被覆盖变化空间差异显著,其中显著增加区域占总面积的18.22％,主要分布在“第一阶梯”和“第二阶梯”;显著减少的区域占总面积的8.72％,主要分布在“第二阶梯”和“第三阶梯”.在时间上,长江流域植被总体上对气温变化的响应程度大于降水,植被对气温变化最大响应无滞后,对降水变化的最大响应滞后1个月.春季植被对气温变化响应最大,秋季植被对降水变化响应最大,夏季植被对气温和降水的最大响应滞后期较长.在空间上,植被对气温和降水的最大响应表现为“第一阶梯”最显著,对应的最长滞后期则分别出现在“第一阶梯”和“第三阶梯”.另外,由于山脉的阻隔作用,导致在地形阶梯间高程突变线左右两侧,NDVI对气温和降水变化的最大响应程度存在高处明显大于低处的现象.     

不同降水年型下播期对晋南旱地小麦产量和水分利用率的影响

根据近54年来山西省临汾市逐日降水量,将7个试验年份分为丰水年型、平水年型和枯水年型,研究了不同年型不同播期对旱地小麦关键生育期持续时间、降水、积温、日照时数、小麦产量及籽粒水分利用效率的影响,并进行相关、多元回归和通径分析,为旱地小麦稳产高产提供理论依据和技术支撑。结果表明,播期对小麦生育期持续时间的影响主要表现在苗期、分蘖期和起身拔节期,而对抽穗期和成熟期影响最多仅相差1 d。旱地小麦全生育期持续时间与积温显著正相关。降水年型显著影响旱地小麦产量及其构成因素,相同降水年型下降水分布不同小麦产量也有较大差异,丰水年型旱地小麦产量较平水年型和枯水年型分别提高100.0%和135.9%。籽粒水分利用率为丰水年型枯水年型平水年型,丰水年型和枯水年型下,籽粒水分利用率随播期推迟而升高,平水年型下,籽粒水分利用率随播期推迟先升高后降低。在拔节—抽穗期,小麦产量与积温显著负相关,与日照时数极显著负相关,与降水量极显著正相关;在抽穗—成熟期,产量与积温、日照时数均呈极显著正相关。年降水量及其分布是影响旱地小麦稳产高产的关键,丰水年型适播期在10月4日左右,产量构成因素协调,可获得高产,同时生育期耗水量最少,水分利用率较高;平水年型和枯水年型适播期应在9月28日左右,产量最高,水分利用率也较高。随播期推迟,应适当加大播量。     

近50年黄河流域气温和降水量变化特征分析

利用黄河流域54个气象站点1961-2010年气象数据,探讨近50a黄河流域气温和降水量的变化趋势特征。结果表明:(1)黄河流域年降水量变化具有明显的空间差异,总体表现为上游地区增多、中游地区减少的特点。春季上游降水量呈显著增加趋势,秋季中游显著减少,冬季全流域降水量均呈显著增加趋势,其中下游增幅最大。年内降水量显著增加的时段主要集中在1-3月和12月;(2)黄河流域气温变化呈显著升高趋势,平均最高气温和最低气温变化具有明显的不对称性,平均最低气温变化对平均气温升高的贡献率大于平均最高气温。平均最高气温、平均气温和平均最低气温全流域均表现为冬季增幅最大,夏季和秋季则为流域上游增幅最大。月平均气温显著增加的站点比例最高,月最高气温显著增加的站点比例最小,且均集中在2月。(3)全流域冬季出现暖湿化趋势,春季上游出现暖湿化趋势,而秋季中游出现暖干化趋势。     

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。     

关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。