近60 a来汉江上游极端降水变化研究

基于安康地区近60 a的逐日降水和历年最大洪峰流量资料，采用Mann Kendall检验、百分位阈值、滑动平均、相关性分析以及趋势分析方法，并结合世界气象组织（WMO）提供的降水指数，对安康地区1953-2011年极端降水的时序特征、突变特点以及降水与洪涝灾害的相关性进行了分析。结果表明：近60 a来，安康地区年最大日降水量、极端降水日数、极端降水量以及极端降水强度都呈波动上升趋势。其中，年最大日降水量在1974年发生了增多突变，1983年达到显著增多水平；极端降水日数在2002年发生了增多突变，2011年达到显著增多水平；极端降水量和极端降水强度在1997年之后一直呈上升趋势，但没有发生突变现象。1997年后，尤其是进入21世纪以来，安康地区极端降水日数、极端降水量、极端降水强度明显上升，在总降水量减少的情况下，降水时间分布更加不均匀，降水集中度增加，极端降水事件增多。因此，必需高度重视汉江上游安康地区潜在的洪涝灾害，增强应对和抵御灾害的能力，确保人民生命财产安全和南水北调工程的顺利实施。     

1967-2018年托木尔峰国家级自然保护区降水时空变化特征

本文选取1967—2018年托木尔峰国家级自然保护区周围6个气象站点的降水数据,对其降水量、降水日数、降水强度进行线性回归分析以及可信度检验。采用Mann-Kendall突变检验法对其降水量进行突变分析,检测降水发生变化的年份。结果显示:①托木尔峰国家级自然保护区多年的降水量、降水日数、降水强度均呈波动增长的趋势。年降水量、降水日数与降水强度均通过显著性水平(α=0. 05)检验。②托木尔峰国家级自然保护区的降水季节性差异明显,降水主要集中在夏季,增湿主要集中在夏季与秋季。各季节降水量均呈波动增长趋势,通过对各个季节降水量与降水强度增加趋势的可信度检验,发现在0. 05水平下春、夏、秋季降水量增加趋势明显,冬季降水强度增加趋势明显。③通过对年降水量的突变分析发现突变年份为1997年,并通过显著性水平(α=0. 05)检验。     

近51年河西走廊西部极端强降水事件变化研究

利用河西走廊西部8个气象站1960～2010年的逐日有效降水(日降水量≥0.1mm)资料,研究了河西走廊西部近51a极端降水事件变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明:在河西走廊西部只要出现中～大雨或以上降水就算极端强降水;在空间分布上,河西走廊西部极端强降水阈值自西南向东北逐渐减小,极端降水总量分布与该区域年降水量的空间分布相似,极端降水指数倾向率空间分布很不均匀;在时间分布上近51年来河西走廊西部年极端降水总量和年极端降水强度均呈显著增加的趋势,极端降水频数增加趋势不明显,极端降水指数在3～5a和10～13a周期上反映明显,在60年代极端降水指数均发生了突变。     

1961-2010年北方半干旱区极端降水时空变化

采用49个气象站点1961--2010年逐日降水量资料,运用Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和R/S等方法,分析了近50 a来北方半干旱区极端降水事件的时空变化特征.结果表明:近50 a北方半干旱区极端降水指数最大5日降水量(RX5day)、强降水量(R95p)、降水强度(SDII)、连续湿日数(CWD)、连续干旱日数(CDD)、大雨日数(R20)和年总降水量(PRCPTOT)都表现出减少趋势.其中,RX5day和R95p减少趋势通过了0.1以上的显著性水平检验.Hurst指数分析表明,研究区各极端降水指数未来都呈现出减少趋势,其中CWD表现得尤为明显.近50 a来北方半干旱区CDD在1985年和1995年发生突变,而其他极端降水指数在1999-2000年出现了减少的突变.研究区各极端降水指数多年平均值的空间分布格局较为一致,除CDD外其他极端降水指数基本呈现出从西北向东南逐渐减少的趋势.各极端降水指数变化趋势在空间上表现出一定的区域差异性,研究区极端降水指数在东部地区以减少趋势为主,而中部局部地区表现出增加趋势.近50 a来北方半干旱区各极端降水指数(除CDD外)与年总降水量呈极显著正相关关系,极端降水指数对年降水量具有很好的指示作用.     

近40 a西藏怒江流域极端降水事件的时空变化

利用西藏怒江流域1971-2010年9个台站逐日降水量资料,采用第99个百分位值确定了不同台站的极端降水阈值,对流域极端降水事件的时空特征进行分析。结果表明：西藏怒江流域极端降水阈值为20.6～33.8 mm,分布与年降水量的走向基本一致。近30 a那曲地区大部、八宿和察隅最大日降水量为增加趋势,尤其是察隅,增加了5.2 mm•(10a)^-1;极端降水频数丁青、八宿和察隅趋于增多,其他各站倾向于减少(-0.06～-0.41 d•(10a)^-1;年极端降水量察隅以29.4 mm•(10a)^-1的速度明显增加,左贡变化不大,其他站点呈减少趋势,为-1.0～-27.2 mm•(10a)^-1;年极端降水强度那曲、索县、左贡和察隅为增强趋势,为0.6～6.2 mm•d^-1•(10a)^-1,比如、洛隆和八宿无变化,安多和丁青呈减小趋势。极端降水频数、极端降水量、日最大降水量、极端降水强度在20世纪90年代前均存在4～5 a的显著周期,在2000年以后均存在2～4 a的显著周期。     

1960—2019年黄河源区气候变化时空规律研究

黄河源区是气候变化敏感区及生态环境脆弱区,也是黄河的主要产流区,其气候变化问题备受关注。利用黄河源区均一化气温和降水观测数据,系统分析了近60 a黄河源区平均气候与极端气候事件的变化特征。结果表明:1960—2019年黄河源区年平均气温、平均最高及最低气温表现出增温趋势的一致性,且源区东部增温幅度高于西部;黄河源区年均气温在2000年前后发生突变转折,转折后升温速率达0.61℃·(10a)^-1,高于1960—2019年的增温率0.37℃·(10a)^-1。1960—2019年黄河源区年降水量总体呈微弱增加趋势[7.6 mm·(10a)^-1],2003年后进入降水偏多阶段,近10 a(2010—2019年)源区平均年降水量达到610 mm;春、夏、冬季降水增多,秋季降水减少;其中源区东部夏、秋季降水减少明显,阶段性干旱风险加剧。近10 a源区平均气温、降水量均为60 a来最高值,总体处于最暖湿阶段。受持续暖湿化影响,1960—2019年黄河源区平均极端气温阈值呈显著的增大趋势,而霜冻日数减少;年最大3日降水量和强降水日数增多,降水强度增大,其中尤以夏季最为显著,对源区生态保护和水资源利用乃至黄河全流域高质量发展均可能带来风险挑战。     

近50 a甘肃省夏季日极端降水频数与强度变化特征

基于甘肃省近50 a夏季日降水量数据,借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析及Mann kendall检验法,分析甘肃省夏季日极端降水频数和强度的周期及空间分布特征。结果表明：① 极端降水频数主要存在19 a和8 a周期,极端降水强度主要存在11 a和19 a周期;② 夏季极端降水量与夏季降水量的空间分布在东南部地区有明显的差异;③ 极端降水频数呈减少趋势,而极端降水强度呈增加趋势。     

近60 a来内蒙古极端降水时空变化及其影响

基于内蒙古地区41个气象站点1958-2017年的逐日降水数据,采用世界气象组织等推荐的9个极端降水指数,运用线性趋势分析、克里金插值法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析和主成分分析等方法研究了内蒙古地区近60a来极端降水时空变化、周期规律和气象灾害效应。结果表明:内蒙古地区近60a来出现了干燥化趋势,即伴随着降水量的减少,各极端降水指数出现不同程度的下降趋势,以20世纪60年代和21世纪初下降最为明显。各极端降水指数倾向率在空间上大体呈现出从东西部向中部递减的规律,大都以集宁、呼和浩特、通辽和新巴尔虎右旗为低值中心。各极端降水指数的最大概率突变年为1995年,此后出现了不显著下降的趋势。各极端降水指数均存在3~5 a、14~17 a、20 a左右的周期变化。除连续无雨日数外,各极端降水指数与年降水量之间均存在较好的相关性。内蒙古极端降水变化导致该区旱灾与风灾增多加重,草原沙漠化加强,洪灾与低温冻害减少减轻,应有针对性地采取措施加强旱灾与风灾预防。     

新疆北部汛期降水的变化特征

基于新疆北部1961-2007年43站逐日降水资料,分析汛期降水的变化特征。结果表明：小雨、中雨和大雨的降水日数和降水强度均呈增加和增强的趋势,大雨日数和强度变化显著,尤其在2000年以后。进一步的研究发现,湿时期（1987-2007年）相对干时期（1961-1986年）,新疆北部汛期的总降水量均是增多的,北疆西北部降水量的增多主要是由于小雨和中雨的增加所致,而天山山区及其北麓,伊犁河谷地区降水量的增多是由大雨增加主导。极端干旱事件呈减少趋势,尤其在近10 a处在低发期,极端湿润事件呈增多趋势。     

近60 a渭河流域降水特征

基于1952-2011年渭河流域天水、宝鸡、武功、西安4个气象站的逐日、逐月、逐年降水量资料,利用线性回归、5 a滑动平均法、Mann-Kendall法以及小波分析,对渭河流域近60 a降水量变化进行趋势、突变以及周期分析。结果显示：渭河流域降水季节分配不均,主要集中在夏、秋两季,春、秋两季降水量呈现明显减小趋势,夏、冬两季降水量变化趋势不明显;各季节降水量年际变化显著;流域内除夏季以外,其他季节均存在突变点;4个站点均存在年总降水量突变点;渭河流域降水量的震荡周期为28~30 a;降水天数呈现减少趋势;小雨降水强度有增加趋势;除西安站外,其余3个站点1976-1990年的暴雨天数最多,暴雨天数年际变化较大。     

新疆奇台县近42a气候变化特征分析

根据新疆奇台县气象站的气温及降水资料,利用线性趋势函数及M ann-kendall突变检测法分析了该地区近42年的气候变化。结果表明:年平均气温与极端最低气温均呈上升趋势,而极端最高气温呈下降趋势;年降水量呈上升趋势。从季节变化来看,除夏季平均气温呈下降趋势,其它各季平均气温均呈上升趋势,其中以冬季增幅最大,秋季次之;各季降水均呈上升趋势,其中以夏季增幅最大,冬季次之。年平均气温未发生突变,而年降水量在1984年发生由少向多的突变。对气温和降水的异常分析得出,暖温年多发生在上世纪80年代后,冷温年多发生在上世纪60、70年代;多雨年主要在近20年,少雨年则多在上世纪60、70年代。此外,该县近42 a来增暖幅度小于全疆和北疆;增湿幅度大于全疆,小于北疆。     

近50a锡林河流域极端天气事件及其与气候变化的联系

利用锡林河流域气象站1964-2013年逐日最高气温、最低气温、日平均气温以及日降水量资料,运用线性倾向估计法、Danile检验法、Mann-Kendall突变检验法对选定的8种极端天气指数进行分析与研究,并分析了极端天气事件与气候变化的相关关系。结果表明:近50a锡林河流域TXID、TNID都呈上升趋势,分别达到0.70℃/10a和-0.78℃/10a。其他极端气温指标(ID、FD、SU)和极端降水指标(R95P、RXID、R95T)为下降趋势。极端气温指数变化趋势比较明显,而极端降水指数下降趋势并不显著。从时间转折上看,极端天气的各项指标均有突变发生,且突变年主要发生在20世纪80年代中后期。极端天气事件的出现频率与锡林河流域区域气候变暖之间具有很高的相关性。     

近63 a安康地区降水与太阳黑子活动的相关性分析

依据安康气象局安康站1953—2015年逐日降水量和太阳黑子逐年相对数,利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,对安康地区近63 a降水变化特征及其与太阳黑子相对数关系进行了分析。结果显示:近63 a安康地区年降水量以及夏季降水整体呈增加趋势,增加量分别为0.99 mm·a~(-1)、1.65 mm·a~(-1),春季、秋季和冬季降水整体呈下降趋势,减少量分别为0.26 mm·a~(-1)、0.35 mm·a~(-1)、0.06 mm·a~(-1),降水集中分布在夏季和秋季。年降水距平极值与太阳黑子相对数峰谷值主要存在0~3 a滞后;近63 a安康地区年降水有显著3 a和28 a的变化周期,与太阳黑子相对数的9 a变化周期存在一定差异。     

新疆阿勒泰地区近50年来极端气温与降水变化

利用新疆阿勒泰地区六个气象代表站点1961～2008年的观测资料,研究了近50年来阿勒泰地区的极端气温与极端降水量的变化。结果表明：阿勒泰地区近50年以来极端最高与最低气温、月与年最大日降水量、年降水强度、冬与夏季降水强度及大雨和暴雨和热月都呈上升的趋势,冷月呈下降的趋势。其中平均极端最低气温60年代最低,80年代开始...     

新疆阿克苏河流域近40年来气温和降水变化

利用阿克苏河流域5个站1961-2000年的气温和降水资料,对近40年阿克苏河流域气候变化及趋势进行分析.结果表明:①阿克苏河流域近40年来气温逐渐上升,年平均气温的倾向率为0.2 ℃/10 a.②阿克苏河流域年降水量以10.8 mm/10 a趋势上升.③对降水量、气温进行相关分析,发现降水与年平均气温呈负相关.年平均气温与四季的相关性均比较显著,都通过了显著性水平检验.年降水与冬季降水的相关性不显著,春、夏、秋三季的降水与年降水均呈正相关,且通过了a=0.01显著性水平检验. ④年平均气温在1993年发生了由低向高的突变,降水在1987年发生由低向高的突变.     

1978-2010年北京地区不同等级降水空间特征

利用20个气象站1978-2010年逐日降水资料，分析北京地区近33 a降水变化空间分布特征。结果表明：北京地区总降水量的分布与总降水强度关系比与降水日数的关系更为密切。然而，对于不同等级的降水，其降水量与降水日数关系较降水强度的关系更为密切。降水量在不同季节的分布不一致，而降水日数在不同季节的分布有一定的相似性，如在北京的西北部，不论任何季节，降水日数都较其他地区高；西南部和北部地区春季、夏季和秋季降水日数均较高，而冬季则有明显不同。春季和夏季降水强度从东南向西北逐渐减小，秋季降水强度从东北部向西南部逐渐减小，冬季城区及其城区以北地区降水强度较大。从降水量、降水日数和降水强度的变化趋势来看，大多数站点呈下降趋势，降水量与降水强度的变化趋势分布较为一致。     

山西东南部气温和降水极值研究

为了了解山西省东南部地区天气气候的极端程度,掌握气象要素的变化范围和时空分布的离散特征,选取山西省东南部(长治市、晋城市)16个县市1976—2015年的逐日气温和降水资料,对该区域气温极值和降水极值时空变化规律加以分析。结果表明:(1)近40 a来气温极端值总体呈上升趋势。研究其空间分布发现:极端最高值出现在黎城县,极值为40.2℃;极端最低值出现在沁源县,为-27.7℃。从时间分布来看:极端最高气温主要出现在5月下旬到7月下旬,且6月下旬出现频率最高;气温极端最低值主要出现在12月下旬至次年1月中旬,1月出现气温极低值频率最高。(2)1976—2015年极端降水量强度最大值呈明显上升趋势。近40 a日降水量最大值出现在南部的晋城,为221.2 mm;从极端降水量空间分布来看:晋东南中部地区为低值区,西北部和南部分别为高值区;年极端降水量主要出现在7、8月,而7月的上旬和下旬是年极端降水量的高发期。(3)近40 a来气温极值和降水极值都存在一定的振荡周期。最高气温极值存在着准4 a振荡周期;极端最低气温存在准12 a的振荡周期;年极端降水量存在准15 a和8 a的振荡周期。(4)对气温和降水极值突变分析发现:气温极端最高值有明显突变,极端降水量和气温极端最低值有突变,但趋势不明显。极端降水和气温极值均具有明显的区域特征。     

新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州大气降水时空变化特征

利用新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州气象观测基本(准)站1960—2011年的降水观测资料,采用线性回归分析、趋势分析、突变检验和小波分析等方法,对降水量变化特征进行分析。结果表明:近52 a克孜勒苏柯尔克孜自治州年降水量均呈现一致的增加趋势。就年际变化而言,平原区阿图什站的降水量自20世纪末增加较为明显;山区乌恰站和阿合奇站降水量呈现快速增加趋势,在进入90年代后各地多极端天气气候事件;阿图什和乌恰站的降水变率较大,阿克陶和阿合奇站降水变率较小,各个观测站四季降水变率均在0.3以下,表明降水稳定;平原站年降水量序列在20世纪80年代末和21世纪初发生了2次明显的突变,突变时间点分别为1987年和2000年,山区站年降水量序列在20世纪90年代初发生了由少到多的突变,突变时间点为1994年;小波分析结果显示:克孜勒苏柯尔克孜自治州平原地区降水存在着3 a、7 a和8 a左右的振荡周期,而山区存在着8 a和4 a左右的振荡周期。     

河西走廊东部的降水特征

利用河西走廊东部武威市5个气象站近48年逐日降水资料,运用统计学的方法对降水量和降水日数的地理分布、出现频率、持续性和强度进行分析。结果表明:河西走廊东部年降水量和年降水日数由北向南逐渐增加,南部降水量是北部的3倍多,南部降水日数是北部的2倍多。年代降水量总体呈增加趋势,年代降水量日数总体呈减少趋势。年降水量(除古浪外)总体呈增加趋势,年降水量日数(除古浪外)总体呈减少趋势。降水主要以小雨为主,出现的几率92.6%～96.9%。各量级降水日数的变率较大,随着降水量级的增加降水日数迅速减少。持续1h的降水过程平均降水强度相对较小,随着持续时间增加降水强度呈增强趋势,最大降水强度的分布没有明显的地域性,且与降水过程持续时间关系不大。降水持续时间一般很短,持续1～3h的降水过程占绝大部分,且随着持续时间的增加,出现的频次迅速下降。年降水量的多少与发生强降水的场次关系很大,强降水场次20世纪90年代最多,80年代最少,强降水只出现在5～9月,8月最多,5月最少,共出现局地暴雨3次。本研究将为逐步建立该地区精细化的气象预报体系奠定基础。     

近54年来晋陕蒙地区降水变化特征

以晋陕蒙地区60个气象站点1960—2013年逐日降水观测资料为基础,分析了晋陕蒙地区近54年来年均降水量和极端降水量的时空变化。研究发现,近54年来,晋陕蒙3个省(区):(1)年均降水量都在波动中呈缓慢的减少趋势,减少趋势均不显著,晋陕蒙三省(区)减少趋势分别为14.014、10.706 mm·10a-1和0.76 mm·10a-1;空间上内蒙古年均降水量呈现出明显的东西差异,由东部400~500 mm向西减少到200 mm以下,山西年均降水量由东南向西北递减,晋东南在500~800 mm,而晋西北在400~500 mm,陕西年均降水量表现为南多北少的特点,陕南地区大于800 mm,陕北下降到400~500 mm。(2)从变化趋势上来看,从东南向西北,降水出现由减少到增多的变化趋势,原来降水多的地区趋于减少,降水少的区域趋于增多,晋陕蒙地区内部降水量差异趋于减小。内蒙古东部减幅为0~1 mm·a-1,而西部增幅为0~1 mm·a-1。山西省南部最大减幅1~3 mm·a-1,而在晋东北减幅在3 mm·a-1以上。陕北和陕南地区减幅较小为0~1 mm·a-1,陕西中部大部分地区减幅较大为1~3 mm·a-1。(3)200 mm和400 mm降水等值线呈明显年代际波动,1970年代和1990年代偏西偏北,1980年代和2000年代偏东偏南。近年来夏季风影响范围缩小,内蒙古降水趋于减少,晋陕南部略有增加。(4)年均极端降水量呈不显著增加趋势,变化幅度大部分在0~1 mm·a-1,此时段内极端降水量未发生突变,极端降水量的增加,使本地区降水处于不稳定状态;极端降水强度方面,山西和陕西的极端降水强度明显大于内蒙古,山西和陕西极端降水强度由南向北依次递减,陕西南部大于50 mm·a-1,而北部降低到30~40 mm·a-1,山西省大部分地区在40~50mm·a-1,只有在北部为30~40 mm·a-1,内蒙古极端降水强度由东向西逐步减少,东部为30~40 mm·a-1,西部在20 mm·a-1以下,极端降水强度的变化趋势内部差异不大;极端降水日数呈弱增长,增长水平不显著,此时段内极端降水日数没有出现剧烈变化。