21世纪全球变暖背景下江淮流域夏季旱涝急转特征分析

江淮流域旱涝异常经常发生,一直是国内外关注和研究的热点。本文利用国际耦合模式比较计划(CMIP5)21世纪最强变暖背景(rcp85)下5个模式的模拟数据资料,对2006—2100年江淮流域夏季降水的时空分布特征、典型旱涝年降水特征及旱涝急转特征进行了分析。结果表明,江淮流域降水量空间分布整体表现一致,但南北区域和东西区域略有差异。时间分布上表现为夏初降水多于夏末且有明显的年际变化特征,尤其是在2060年之后,全球变暖会对降水量造成很大的影响,旱涝急转事件频发。2060年之前,江淮流域LDFAI指数较小且基本处于旱转涝的阶段,2060年之后,LDFAI指数变率增大,可能会出现几次较严重的旱涝急转事件。     

6套格点数据中洞庭湖流域旱涝特征分析

基于1979—2015年洞庭湖流域27个气象站点的实测降水数据(CMD),采用降水Z指数、小波分析和线性倾向估计等研究方法,比较了美国环境预报中心的再分析降水数据(CFSR)和融合降水数据(CMAP)、欧洲中期天气预报中心数据(ERA–Interim)、全球降水气候学项目数据(GPCP)、英国East Anglia大学气候研究中心降水数据(CRU)和全球陆地降水重建数据(PREC/L) 6套格点降水数据中洞庭湖流域的旱涝时空变化特征。结果表明:研究时段内洞庭湖流域的旱涝具有明显的年际变化特征,GPCP的总体再现能力较强;洞庭湖流域整体呈变旱趋势,ERA–Interim中旱涝趋势与CMD的较为一致;流域旱涝具有明显的准18年、准3年和准5年的周期变化,GPCP中旱涝变化周期与CMD的较为接近;洞庭湖流域旱涝频率和变化趋势的空间分布存在区域差异,格点数据中,仅部分区域的旱涝频率和变化趋势与CMD的一致。总体上,GPCP对洞庭湖流域旱涝特征的再现较好。     

1961～2006年江淮流域极端降水事件变化特征

利用1961~2006年江淮流域降水资料,计算了6种极端降水指数,分析了江淮流域极端降水的时空变化特征。极端降水指数除了大于10 mm天数呈微弱下降趋势外,其他极端降水指数均为上升趋势,其中非常湿天降水量和极端湿天降水量上升趋势最明显。在年代际变化方面,极端降水出现了气候变得更加湿润的特点,但是这种增加趋势并不明显。在极端降水指数空间分布方面,极端降水指数在不同地区的变化情况并不相同,日最大降水日量和连续5 d最大降水量在江淮流域中部和西南部为增加趋势,在江浙的沿海和西北地区为减少趋势。降水日数在江淮流域的北部和西部地区均为减少趋势,而在长江中下游及以南地区为增加趋势。非常湿天降水量和极端湿天降水量则除了在河南和陕西部分地区是减少趋势外,其他地区呈一致的上升趋势。     

IPCC AR5模式对中国地区极端降水指数模拟能力的评估

在全球变暖的背景下,对极端降水事件的模拟一直是全球的热点问题。该文利用中国区域550个站点的1961—2000年逐日降水量资料,考察了参与政府间气候变化委员会第五次评估报告(IPCC AR5)的新一代全球模式UKMO-Had CM3在现代气候情景下(20C3M)对中国区域4个极端降水指数的模拟能力。结果表明:最新的UKMO-Had CM3全球模式能较好地模拟出极端降水指数气候平均场的空间分布特征,但在青藏高原东部、南部依然存在虚假的极端降水高值区。     

基于阈值分析法的江淮流域汛期极端强降水变化特征分析

利用1951～2004年江淮流域91个测站汛期(5～9月)的逐日降水资料,采用阈值分析方法来确定强降水的阈值,对强降水阈值和日数的空间分布特征进行分析。结果表明,江淮流域中西部地区强降水阈值总体呈南高北低的分布特征,东部地区呈南高-中低-北高的分布特征;54年间江淮流域有4个年际变化突出的区域;强降水日数总体上呈南高北低的趋势,且54年的年际变化不明显。     

1960—2019年珠江流域多尺度旱涝特征研究

珠江流域旱涝灾害对生态环境和社会经济造成巨大影响,认识其旱涝时空演变特征对及时制定减灾策略具有重要意义。基于1960—2019年43个气象站点逐月降水资料和标准化降水指数(SPI),采用ANUSPLIN气象插值方法、Sen-Median趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数和经验正交函数分析法(EOF),研究了珠江流域降水量及多尺度旱涝时空变化特征。结果表明:1)年均降水量总体呈不显著上升趋势(P0.05),呈东北部高、西南部低的空间分布格局。2)年际SPI整体呈不显著上升趋势(P0.05);季节SPI变化趋势空间差异显著,大部分区域变化趋势不显著(P0.05)。3)Hurst指数呈持续性变化的区域占90.98%,β-Z-H耦合结果中显著减少-强持续的区域属于旱涝灾害的重点监测地区。4)EOF分解得到的前3个特征向量累计方差贡献率达到58.02%,第一模态反映了全流域一致分布特征,第二、三模态分别反映了研究区东部-西部和北部-南部的反向分布特征,3个模态的时间系数变化趋势不显著(P0.05),无显著突变点。综上所述,基于SPI揭示了珠江流域多尺度旱涝的时空演变基本规律,明确了旱涝的时空模态特征,研究结果可为该区的干旱预警提供科学依据。     

1981-2014年南四湖流域极端降水阈值及极端降水日数变化特征*

为研究南四湖流域的极端降水特征,本研究利用1981—2014年南四湖流域9个气象站的逐日降水资料,研究分析了该流域降水阈值、极端降水日数等变化特征.结果表明:(1)对于第90、95和99百分位的极端降水事件,平均降水阈值分别为24.7、40.0、80.2 mm;(2)南四湖地区北部降水阈值较南部偏大,东部较西部偏大,极端强降水阈值的空间分布与年降水量的分布相似;(3)南四湖地区年平均极端降水量东北部以及北部较强,南部和西南部较小,这种分布和南四湖流域的降水气候平均态分布较为类似,反映了极端降水对于降水的贡献非常大;(4)南四湖地区极端降水日数平均为每年3.08~3.56天,表现出极端降水阀值大的站点,其极端降水日数较少,其相关系数达-0.893;(5)南四湖地区极端降水量对总降水量的贡献为34.2%~37.7%,且多年平均年极端降水强度分布与极端降水阈值分布相似,说明阈值大的地方,其降水强度也大,形成灾害的风险也大;(6)南四湖地区极端降水多年平均日数为23.5天,且以4.5 d/10 a的速率上升;(7)南四湖地区20世纪80年代中后期年总极端降水日数发生突变,且存在2年和16年左右的振荡周期.     

汉江上游安康市近50年旱涝特征分析

根据1961~2009年汉江上游安康市逐月降水资料,利用Z指数旱涝指标划分了7个旱涝等级,并对旱涝发生的时间演变规律及成因进行了初步分析。分析结果表明:Z指数能较好地反映本区的旱涝变化情况,近50年安康市由偏涝向偏旱发展,与降水量以4.9 mm/10 a的速率呈减少趋势一致。四季的Z指数变化趋势表现出明显不同,春、秋季略呈下降趋势,为干旱增强趋势;夏、冬季呈上升趋势,为洪涝增强趋势。在1982~1986年间,安康市发生了明显的降水趋势转型,春秋季降水减少,夏冬季降水增多。且从1998年之后,降水表现出波动大、不稳定的特征,四季Z指数年际间波动幅度都较大,旱涝灾害明显增多。进入21世纪以后,旱涝灾害发生频率明显增加。     

山东省农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系

【目的】探明山东地区农作物旱涝灾害时空分布特征与降水变化的关系,为建立健全气象灾害风险防范体系提供参考。【方法】利用1980—2020年山东省农作物的旱涝受灾、成灾面积资料和降水观测数据,分析主要农作物旱涝灾害面积的时空分布特征,研究农作物旱涝灾害发生特征与降水变化的关系。【结果】1980—2020年山东省农作物平均受灾和成灾面积分别占农作物总面积的25.34%和11.70%,旱灾对农作物的影响较大,占总灾害面积6成以上;旱涝灾害面积呈明显的年际和年代际波动,旱灾面积2003年之后显著减少。干旱灾害区域影响较大的农作物主要是小麦、玉米、棉花和果树,涝灾区域的主要农作物是花生、蔬菜和果树。山东省年降水量由东南向西北逐渐递减,全省多年平均降水量647.6 mm,夏季降水最多,占全年降水的62.1%。全省平均年降水量呈显著增加趋势,速率为28.1 mm/10a,降水偏少和偏多年与农作物旱涝灾害年份基本对应。【结论】山东中部、西部和山东半岛东北部区域,农作物干旱成灾面积与年降水相关系数超过-0.4,涝灾面积与年降水相关程度和显著相关区域范围均小于旱灾。     

气候变暖背景下丰满流域汛期降雨天数的变化特征分析

利用1951~2010年丰满流域逐日降水资料、NCEP再分析资料、吉林省探空资料,对该流域气候变暖背景下6~9月降水进行分析。结果表明:流域汛期降水量具有随着气候变暖降水量减少的特点,6~9月降水量减少38.8毫米,年降水量减少45.9毫米。气候变暖后大雨以下降雨天数减少,暴雨天数增加;还分析丰满流域出现区域暴雨次数及影响系统,气温变暖前平均每年出现1次,以气旋类和台风暴雨为主;气温变暖后暴雨平均每年出现1.5次,以气旋类和倒槽类为主。分析吉林省对流层各标准等压面温度变化,在850百帕高度以下温度是增温趋势,500百帕以上温度呈下降趋势,且有随高度增加下降趋势越明显的特征。     

标准化降水指数在干湿条件分析及旱涝监测中的应用——以衡邵干旱走廊为例

文章基于标准化降水指数(SPI)和M-K检验方法,研究了如何将标准化降水指数应用到衡邵干旱走廊地区干湿条件分析及旱涝监测中。研究结果表明:衡邵干旱走廊地区的降水量整体上呈增加趋势,且2008年之后增加趋势明显;径流序列的变化总体上呈下降趋势,径流突变特征较为明显,特别是2000年之后由于人类活动增强,水库调度和下垫面变化对径流变化影响显著,改变了自然状态下的水文响应关系,降低了地表径流量;洪水的月际分布特征显示,湘江干流和支流的洪峰时间及洪水期存在较长时间的延迟;资水流域的月际变化较为平缓,月际差异小;衡邵干旱走廊的气象干旱整体上处于缓解趋势。     

赣江流域近59年极端降水时空特征分析

基于1959—2017年赣江流域13个站点逐日降水量数据,采用线性趋势分析、Morlet小波分析、克里金插值法等方法,分析了赣江流域7个极端降水指数的时间和空间变化特征.结果表明:在时间上,大雨日数(R25)均呈下降趋势,暴雨日数(R50)、日最大降水量(Rx1day)、极端降水量(P95)、极端强降水量(P99)、极端降水强度(I95)、极端降水强度(I99)均呈上升趋势.说明近59年来赣江流域虽然大雨发生的频率逐渐减少,但极端降水的强度逐渐增加;赣江流域极端降水事件含有16年和3年2个主振荡周期,且连续性较强;在空间上,赣江流域自西向东,自南向北,极端降水发生的频率在逐渐增加,但其降水强度逐渐减小.     

山东省近55年来极端降水的时空变化与灾害效应研究

基于山东省1963～2017年22个气象站点的逐日降水数据,选取9个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验联合滑动t检验、Morlet小波分析和克里金空间插值等方法,研究了山东省近55年来极端降水的时间变化趋势、突变特性、周期变化、空间分布规律以及气象灾害效应。结果表明:(1)1963～2017年山东省极端降水指数存在变化,但是变化趋势不显著,只有持续湿期呈显著下降趋势。(2)持续湿期和年降水量在1975年发生突变,强降水量在2002年发生突变,大雨日数在1975年、2002年发生突变,极端强降水量和降水强度在1993年发生突变,持续干期、日最大降水量、5 d最大降水量突变年份不明显。(3)各极端降水指数存在2～5 a、6～9 a、15～18 a的周期变化。(4)极端降水指数变化趋势空间差异显著,除持续干期和持续湿期外,其余7个极端降水指数呈下降趋势的区域主要分布在鲁东南地区及胶东半岛南部,呈增加趋势的区域主要分布于鲁中及鲁西北的部分地区。(5)旱涝灾害变化空间分布与相关的极端降水指数变化趋势基本一致:西北部和胶东半岛持续干期明显增加,旱灾也呈增加趋势;西北部及中部山区极端降水量和降水强度增加,洪涝灾害也在加剧。极端降水导致该区干热风灾害总体减少,但是该区部分地区未来发生干热风灾害的可能性增加。山东省应该有针对性地采取有效的防灾减灾措施,减少灾害损失。     

山东省近55年来极端降水的时空变化与灾害效应研究

基于山东省1963～2017年22个气象站点的逐日降水数据,选取9个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验联合滑动t检验、Morlet小波分析和克里金空间插值等方法,研究了山东省近55年来极端降水的时间变化趋势、突变特性、周期变化、空间分布规律以及气象灾害效应。结果表明:(1)1963～2017年山东省极端降水指数存在变化,但是变化趋势不显著,只有持续湿期呈显著下降趋势。(2)持续湿期和年降水量在1975年发生突变,强降水量在2002年发生突变,大雨日数在1975年、2002年发生突变,极端强降水量和降水强度在1993年发生突变,持续干期、日最大降水量、5 d最大降水量突变年份不明显。(3)各极端降水指数存在2～5 a、6～9 a、15～18 a的周期变化。(4)极端降水指数变化趋势空间差异显著,除持续干期和持续湿期外,其余7个极端降水指数呈下降趋势的区域主要分布在鲁东南地区及胶东半岛南部,呈增加趋势的区域主要分布于鲁中及鲁西北的部分地区。(5)旱涝灾害变化空间分布与相关的极端降水指数变化趋势基本一致:西北部和胶东半岛持续干期明显增加,旱灾也呈增加趋势;西北部及中部山区极端降水量和降水强度增加,洪涝灾害也在加剧。极端降水导致该区干热风灾害总体减少,但是该区部分地区未来发生干热风灾害的可能性增加。山东省应该有针对性地采取有效的防灾减灾措施,减少灾害损失。     

近50年延安市汛期极端降水事件变化研究

利用1961～2010年延安市的降水日值资料,对延安市的汛期极端降水事件变化进行统计分析。结果表明,延安市汛期(5～9月)降水量对当地年降水起决定性作用。延安市汛期极端强降水日阈值为32.6 mm,极端强降水量以10.65 mm/10a的趋势下降;延安汛期相对阈值(R95p和R90p)表现出相近的变化,呈弱减小趋势;绝对阈值(R25mm和R50mm)两者的变化与R95p和R90p相近。进入21世纪后,汛期降水量有所回升,极端强降水量、极端降水强度呈弱增加趋势,但极端降水日数、暴雨日数趋于减少,表明在气候变暖的背景下,延安市汛期降水越来越集中,旱涝灾害有增加趋势。     

韩江流域近50年极端气候事件的时空变化特征

为掌握南方湿热山区典型流域(韩江)的极端气候事件变化规律和趋势,利用中国气象数据服务共享网和广东省气象局提供的韩江流域及附近13个台站1965—2014年最高气温、最低气温、降水量的日数据资料,通过RClimDex极端气候指数计算软件、IDW空间插值、R/S分析等方法,计算分析了与植被生长水热条件、寒旱灾害直接相关的极端气候指标。结果表明:1)韩江流域极端高温事件增多,极端低温事件减少,气温存在变暖趋势,极端持续指数与极端气温指数呈现出很好的一致性;2)过去50年极端降水指数均有所增加但变化趋势不显著,极端降水表征量级的指数相对表征强度的指数增加速率更快;3)各极端降水指数表现出一定的空间分布差异,但整体上呈现"自东北向西南逐渐递减"的分布格局;4)R/S分析表明流域未来气候究竟存在"暖干化"还是"暖湿化"的倾向具有不确定性。根据极端气候的变化适时调整农业生产布局和结构,积极应对可能出现的情况是十分必要的。     

佳木斯市春季旱涝灾害统计特征及旱涝发生趋势预测

【目的】研究全球气候变化背景条件下佳木斯市旱涝灾害演变规律。【方法】以1951年以来佳木斯市春季逐日降水资料及国家气候中心74项环流指数实时资料为依据,用降水距平百分率Ri和Z指数法分析佳木斯市春季旱涝类型、出现频率及时空分布特点并建立春季降水预报方程。【结果】1961—2015年,佳木斯市所属县(市)出现大涝和大旱的频率在72%～96%,1996年以前出现大旱频率较高,而1996年以后出现大涝的概率更大;佳木斯市在年降水量减少的同时,春季3—5月降水变化呈上升趋势,在55年的线性变化趋势中,每10年增加约9.6%;从地域分布看,佳木斯西部地区比东部更易发生旱涝且转换更加频繁;佳木斯春季旱涝趋势主要受前一年春冬季大气环流的影响,以Minitab 16筛选的环流特征量为因子,建立春季降水量预报方程,其预测春季旱涝类型准确率为63.6%。【结论】研究结果可为佳木斯市春季旱涝灾害的短期气候预测提供参考依据。     

嫩江流域多年降水特征分析

[目的]探究嫩江流域降水及季节性降水变化特征。[方法]选取该流域内10个气象站，基于1969—2010年逐日降水数据，计算年降水量及冬夏季降水量，采用Mann-Kendall趋势检验法分析流域降水变化趋势，采用Theil-Sen estimator来计算趋势幅度，并利用Mann-Kendall突变检测法确定流域降水量发生突变的关键节点，综合分析嫩江流域降水的时间变化特征。[结果]近42年来嫩江流域年降水量以4.7 mm/10 a的幅度不显著下降，夏季降水量下降幅度(10.1 mm/10 a)高于年降水量，冬季降水量则表现为显著上升趋势，变化幅度为1.3 mm/10 a。嫩江流域年降水量为373.1～507.8 mm,夏季降水量为231.7～309.4 mm,冬季降水量为3.6～11.4 mm,中上游的降水量高于下游，10个站点年降水量主要以下降趋势为主，夏季降水量均表现为下降趋势，除乾安站降水量不显著下降外，其他站点冬季降水量均表现为上升趋势。夏季降水变化与年降水表现为较高的相似性，两者的Mann-Kendall突变检验结果也在形态上非常相近，均出现3个阶段的趋势变化，且波峰相近；在2...     

聊城地区降水变化及旱涝特征分析

依据1962-2015年的气象观测数据,采用线性分析、突变检验、标准化降水指数(SPI)等方法,探讨了聊城地区降水量的时空变化和旱涝灾害特征。结果表明:聊城地区年平均降水呈现不明显下降趋势,季节降水中,春季降水呈现增加趋势,其余各季呈现不明显的下降趋势。聊城市旱涝交替发生,变化具有阶段性特征,1962-1970年、1981-1990年、2011-2015年以干旱为主,1971-1981年、2001-2010年以雨涝为主,经历了旱-涝-旱涝-旱的变化过程。3个区域旱涝变化与全区总体上较为一致。     

降水温度指数及其在旱涝灾害监测中的应用

应用被动微波遥感热带降雨测量卫星(TRMM)降水量数据结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表温度产品,建立了降水温度指数模型,用于旱涝灾害的监测。该指数参考了地表温度与植被指数特征空间反演地表水分的方法,同时考虑了降水量和地表温度2个因素,并将旱灾和涝灾的监测结合起来。应用水系所在区域的降水温度指数的统计值,确定了涝灾的值域范围;应用AMSR-E土壤湿度数据,确定了旱灾的值域范围。结果表明,降水温度指数旱灾监测结果与条件温度指数监测结果一致,降水温度指数涝灾监测结果与标准化降水指数监测结果一致,且与历年相关的新闻报道相符。说明降水温度指数可以用来进行旱涝灾害监测。