基于TRMM卫星数据的蒙古高原降水精度评估与季节分布特征

采用蒙古高原134个气象站点的降水量数据作为地面验证数据,对新一代TRMM卫星降水产品(3B43V7)进行了精度评估,并分析了最近19 a蒙古高原降水的空间和季节分布特征。结果表明:月尺度TRMM 3B43数据与站点数据之间呈显著正相关,拟合优度R~2达到0.88(P0.01),具有较好的一致性;近19 a,基于TRMM的年均降水量总体上呈显著上升趋势,上升速率为32.1 mm·(10a)~(-1)(P0.05),但存在一定的空间差异,其中,高原东北部、中北部和西南地区降水量呈增加趋势,高原西部、东北部大兴安岭以西和东南部降水量呈减少趋势;季节分布上,除了冬季呈略微减少趋势外,其他季节都呈增加趋势,且四季降水量的年际变化也具有明显的空间分异。     

ITPCAS和CMORPH两种遥感降水产品在陕西地区的适用性

与气象站观测数据相比,遥感降水产品能够更好地反映降水的空间分布特征。利用36个国家标准气象站点以及23个区域气象站点的观测数据,通过对降水事件的探测能力、不同降水量级的捕捉率和不同时空尺度的降水量误差等指标的分析,评估ITPCAS和CMORPH两种高时空分辨率的遥感降水产品在陕西地区的适用性。结果表明:ITPCAS在多年平均日降水误差、空报率、漏报率、中雨及以上降水等级的捕捉率、多年平均年降水的空间分布及站点误差等方面,均显著好于CMORPH,能够较好地体现陕西地区降水的空间分布特征和变化趋势。     

ITPCAS和CMORPH两种遥感降水产品在陕西地区的适用性北大核心CSCD

与气象站观测数据相比,遥感降水产品能够更好地反映降水的空间分布特征。利用36个国家标准气象站点以及23个区域气象站点的观测数据,通过对降水事件的探测能力、不同降水量级的捕捉率和不同时空尺度的降水量误差等指标的分析,评估ITPCAS和CMORPH两种高时空分辨率的遥感降水产品在陕西地区的适用性。结果表明：ITPCAS在多年平均日降水误差、空报率、漏报率、中雨及以上降水等级的捕捉率、多年平均年降水的空间分布及站点误差等方面,均显著好于CMORPH,能够较好地体现陕西地区降水的空间分布特征和变化趋势。     

基于TRMM/TMI与实测站点的降水垂直分布差异性探讨

山区降水垂直分布受多种因素的影响较复杂,由于现有水文气象站点一般都设置在高程2000m以下的中低山带,限制了对山区降水垂直分布规律的研究。考虑到TRMM卫星降水资料对天山西部山区降水有一定的探测能力,结合研究区实测水文气象站点降水数据,在考虑地形和水汽来源方向因素下探讨两种数据源在降水垂直分布过程中的差异性。通过对比发现,用TRMM卫星降水资料分析得到的降水在垂直方向上的递增或递减率普遍比实测水文气象站点降水数据小,其中TRMM卫星降水资料直减率为-1.3～33mm/100m,而实测站点在-5.03～675.63mm/100m,但局部地区也出现异常增大现象。对实测降水数据在考虑与不考虑水汽来源方向的情况下,降水在垂直方向上的递增或递减率有一定的差异,不考虑水汽方向的比考虑水汽方向的要大,不考虑水汽方向最大直减率为160.7mm/100m,而考虑水汽方向最大为675.63mm/100m。天山西部山区降水在垂直方向上的分布根据地形走势的不同有多种形式,并不是简单的随海拔高度的增加而增加,迎风坡上降水并不总是增加的,而背风坡上降水并不一定减少,不同地形下降水在垂直方向上的递增率或递减率并不是均一的,主要的影响因素是地形,还可能受到风速大小和风向的影响。     

TIGGE降水预报在中国干旱半干旱地区的适用性评估

TIGGE降水产品作为目前中短期集合预报最权威的数据集合的重要组成部分,其在中国干旱半干旱地区的适用性如何,还需要进一步探讨.基于中国干旱半干旱地区2015—2017年实测降水数据,采用平均绝对偏差、均方根误差、TS评分等指标,从降水量预报、降水分级预报、降水探测能力和空间预报精度等多角度出发,综合评估了TIGGE数据...     

干旱指标在典型草原的适用性分析

从天气、土壤、植被等角度筛选出5个在内蒙古典型草原区使用较多的干旱指标,按照其计算方法和干旱等级标准,计算了多个站点1981-2010年间生长季(4-9月)旬尺度的干旱情况,依据干旱资料验证各指标的准确性,最终确定指标适用的时空尺度。基于单站点指标的适用性分析结果,对应用较好的指标进一步做区域干旱评价的一致性分析。结果表明:在单站点的春秋季,土壤相对湿度指标最好用,降水距平百分率指标可以作为补充,但该指标在呼盟境内的鄂温克春季不可用;夏季以降水距平百分率和草地旱情指数两个指标对干旱的评价最好,但是由于草地旱情指数计算所需因子较多且复杂,在实际业务应用中应首选降水距平百分率。对降水距平百分率和相对蒸降差指标在典型草原干旱评价的一致性进一步做了分析,发现对干旱的评价存在明显的区域性。通过分区研究,在呼伦贝尔温凉半干旱牧业区降水距平百分率在夏秋季优用于相对蒸降差指标,锡林郭勒温凉半干旱牧业区对春夏季的干旱评价应优先使用降水距平百分率指标。     

祁连山南麓夏季不同降水云系雨滴谱特征及其Z-R关系

利用2019年8—9月激光雨滴谱仪观测数据,对祁连山南麓夏季不同降水云系(层状云和对流云)雨滴微物理特征、雨滴谱分布、粒子下落速度及Z-R关系进行分析。结果表明:(1)祁连山南麓夏季对流云降水雨滴各微物理参量均大于层状云降水,山区对流云发展不同阶段对雨强及雨滴微物理参量的影响较大;(2)Gamma分布更加接近祁连山区夏季实际雨滴谱分布,但M-P分布和Gamma分布均会造成雨滴数浓度的高估;(3)不同尺度雨滴粒子下落速度不同,对流云降水粒子落速范围略大于相同尺度上的层状云降水,传统粒子下落速度拟合在祁连山区存在明显的低估现象;(4)祁连山南麓夏季层状云降水Z-R关系为Z=445R~(1.50),对流云降水Z-R关系为Z=427R~(1.88),使用传统的雷达估测降水方法会造成该地区降水的低估。     

近50年来渭河流域降水变化特征分析

通过对渭河流域21个气象站1951~2005年降水观测资料统计分析,并运用累积距平曲线和信噪比法对渭河流域降水时空分布及变化进行了分析。结果表明:(1)渭河流域降水随海拔高度降低由西向东呈上升趋势,每下降100 m平均增幅约为15.1 mm;(2)自20世纪60年代以来,渭河流域年均降水呈下降趋势,10年平均减幅约为2 mm;(3)经降水变化的突变分析得出近50年渭河流域降水不存在突变年,1982、2003年为渭河流域大的降水转折年。     

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。     

酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关分析

运用主成分分析法对1951-2000年酒泉市月平均降水和气温资料进行了分析,并用X2检验的方法,对近50 a酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关性进行了分析.结果表明:(1)酒泉市夏季(6～8月)降水和气温对当地年降水和年气温起到决定性作用.(2)酒泉市夏季总体气候未来几年仍然将处于干旱少雨时段,降水量减少,温度升高.(3)ENSO暖事件对酒泉市夏季降水影响显著,ENSO暖事件年酒泉降水偏少占优,次年容易发生大量降水;但其与气温的相关性不明显.(4)ENSO冷事件对酒泉市夏季气温的影响接近显著水平,ENSO冷事件年酒泉市气温以偏低为主;对降水的影响不明显.     

基于FY-4A QPE的中亚五国降水时空分布特征北大核心CSCD

FY-4A定量降水估计产品(Quantitative PrecipitationEstimation,QPE)为深入研究中亚五国降水的时空分布特征提供了数据源。本文首先采用全球降水观测(Global PrecipitationMeasurement,GPM)多星集成降水终级产品IMERG-F(Integrated Multi-satellite RetrievalsforGPM Final run)评估FY-4A QPE,然后利用FY-4A QPE分析中亚五国的降水特点及时空分布特征,结果表明:(1)FY-4A QPE能够精细地反映中亚五国降水的空间分布差异,降水估计结果比较合理且与IMERG-F的时序变化具有较好的一致性。(2)中亚五国年平均降水量的空间分布差异大,且与海拔高度有关,高海拔地区的年平均降水量超过500 mm,但面积占比不足10%;低海拔地区的年平均降水量不足350 mm,但面积占比却超过90%。(3)中亚五国降水的空间分布有明显的季节性,夏季降水范围最广,平均降水量超过50 mm;秋季平均降水量最小,绝大部分地区平均降水量不足40 mm。吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦四季降水相对充足,部分区域季节平均降水量超过480 mm;哈萨克斯坦中西部、乌兹别克斯坦中西部和土库曼斯坦北部季节平均降水量不足40 mm。(4)根据月平均降水量超过40 mm区域的聚集度,中亚五国月平均降水的空间分布可以大致分为点状离散分布型、干旱型、半干半湿型和三明治型四种分布形态。(5)中亚五国夏季降水多发区的逐小时平均降水量具有“准三小时”周期性日变化特征,午后至前半夜是降水多发时段之一,降水类型以小雨为主,其次是少量的中雨。     

青藏高原地区FY-3B微波遥感土壤水分产品适用性研究

土壤水分是气象、水文、生态环境等科学研究领域的重要因子和过程参数,准确的监测土壤水分的时空变化具有重要意义。文中基于青藏高原那曲地区土壤水分观测网的地面实测数据,选择2011年下半年以及2012全年的FY-3B卫星土壤水分产品,评价了FY-3B土壤水分产品在青藏高原地区的精度,并分析了青藏高原地区的土壤水分时空分布特征。结果表明:FY-3B的土壤水分产品在青藏高原地区具有较高的精度,2011年下半年,实测土壤水分数据与升轨反演土壤水分产品的相关系数为0.7709,均方根误差(RMSE)为0.101,2012年相关系数为0.7546,均方根误差(RMSE)为0.085。在降水较多季节,FY-3B土壤水分产品的反演结果明显偏大。从空间分布上看,FY-3B土壤水分产品基本上满足青藏高原降水由东至西降水逐渐降低的特点。     

乌鲁木齐降水分布型及其40多年来的变化

使用乌鲁木齐站1961-2003年的月降水值,分析了降水的年分布型及其随时间的变化.年降水距平数据经过标准化处理并计算了对应于R 1.17σ、R 0.33σ,R-0.33σ和R-1.17σ的值,以分析该年份是否为很干、干、正常、湿和很湿的年份.对年内暖半年和冷半年的降水分布型及其趋势也作了分析.结果表明,年降水显示出了增加趋势,尤其是20世纪80年代初期以来最为明显;冷暖2个半年的降水也都呈增加趋势.60年代和70年代早中期,干旱和很干旱年份出现频率很高,此后湿润和很湿润年份的数量显著增加.过去40多年里,冷暖2个半年可能出现的25种降水分布型中出现了20种.其中,以下7种出现频率最高:(a) 干旱冷半年-很干暖半年的年份;(b) 干旱冷半年-干旱暖半年的年份;(c) 干旱冷半年-正常暖半年的年份;(d) 正常冷半年和正常暖半年的年份;(e) 湿润冷半年和干旱暖半年的年份;(f) 湿润冷半年和湿润暖半年的年份;(g)很湿润冷半年和湿润暖半年的年份.分布型(a),(c),(d),(g)具有相同的频率(9.3%),而分布型(b),(e),(f)具有约7%的频率.降水的增多和分布型转向湿润对区域环境建设会产生明显的正面影响.     

塔什库尔干河流域河谷大气降水同位素特征与水汽输送路径

利用塔什库尔干河流域河谷2018年9月—2020年5月的降水事件的大气降水同位素数据,以及流域河谷代表性气象站点温度、降水、相对湿度等气象资料,分析降水中δ¹⁸O、δ²H和氘盈余(d-excess)变化特征,探讨影响因素,并基于拉格朗日后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪解析流域河谷大气降水的水汽输送路径。结果表明：(1)降水δ²H、δ¹⁸O值总体上呈现夏季富集、冬季贫化的季节变化特征,且具有显著的温度效应(1.33‰·℃-1),但未见显著雨量效应;(2)局地大气降水线方程为δ²H=7.63δ¹⁸O-3.55,呈现出显著的干旱气候特征;(3)HYSPLIT模拟结果表明研究流域降水水汽主要受西风环流和局地水汽再循环影响,其中夏半年局地水汽蒸发占比54.09%,冬半年西方路径中较长距离输送占比45.53%。8月源自印度洋的水汽可绕过青藏高原到达研究区域。成果可为塔什库尔干河流域水资源管理和气候应对提供参考依据。     

基于CRU格点数据集的近百年渭河流域降水变化

基于英国东安格利亚大学Climatic Research Unit(简称CRU)气象格点数据集CRU_TS3.24,分析得出1916~2015年渭河流域100年间年季降水的趋势、突变、周期等变化特征,也从侧面检验了CRU格点数据的应用效果。结果表明近百年来:(1)渭河流域夏季和全年降水呈现不显著减少趋势(-1.73mm/10a和-0.82mm/10a),时间上降水的减少主要发生在夏季,空间上降水的减少主要发生在流域西部;(2)春季降水2个突变点分别为1991年、2009年,夏季降水2个突变点分别为1933年、1961年,全年降水的两个突变点分别为1933年、1968年,秋冬两季各存在5个突变点;(3)夏季与全年降水序列突变点识别结果表明采用CRU格点数据对渭河流域降水变化进行分析更为全面;(4)秋季与冬季降水序列的周期性比其他时段更加明显,四季与全年降水序列的第1主周期分别为19年、3年、13年、5年和18年,第2主周期分别为6年、7年、42年、12年和24年。     

准噶尔盆地东南部降水中δ18O的温度与降水量效应

地区大气降水线(LMWL)和降水中δ18O的温度和降水量级效应是应用稳定同位素技术研究地区水文学过程与问题的基础.通过跟踪2012-2013年准噶尔盆地东南部44次降水事件,测定了降水中的δ18O和δD,同时收集降水过程的气温变化和降水量数据,在降水事件尺度上研究了降水中δ18O、温度和降水量三者之间的关系.降水中的稳定同位素δ18O和δD存在时间尺度效应,在不同的时间尺度上温度、降水量级效应与LMWL可能不同.在降水事件尺度上,准噶尔盆地东南部LMWL是δD=(7.53±0.22)·δ18O+(0.25 ±3.29).一年中受到水热同期变化的影响,降水量效应被强烈的气温季节动态所掩盖,因此,表面看来,处于欧亚大陆腹地的准噶尔盆地东南部只存在显著的温度效应,而不存在降水量效应,但是扣除气温的影响后,显著的降水量级效应仍然存在,降水量效应主要与云下二次蒸发有关.二元线性模型拟合结果表明:在降水事件尺度上,温度和降水量级效应分别为(0.70 ±0.03)‰·℃-1和(-0.14±0.07)‰·mm-1.     

南疆和田地区气候变化特征分析——以北部绿洲区为例

应用和田地区六个代表气象站1960-2008年逐月平均气温、降水量和相对湿度资料,采用线性倾向估计、Mann-kendall、累计距平、Morlet小波等方法分析了49a来和田地区气温、降水、相对湿度三要素年及四季的时空变化、突变及周期特性,结果表明:(1)自西向东呈现出气温下降、降水减少、湿度减小的分布规律;(2)气温、降水、相对湿度呈线性增暖、增多、增大的变化趋势,尤以冬季气温增暖、相对湿度增大,夏季降水增多较为明显;(3)气温、降水、相对湿度均表现出明显的年代际和年际周期变化,年际周期尺度较年代际振荡复杂且时期性明显;(4)49a来气温、降水、相对湿度均有突变发生,各要素年、季突变点及突变性有差异;(5)三要素之间,气温与降水、气温与相对湿度成反相关关系,降水与相对湿度成正相关关系。     

渭河流域极端降水时空演变规律及其对大气环流因子的响应

基于渭河流域内及其周边28个气象站点1961—2017年逐日降水量数据,选取PRCPTOT、SDII、Rx1day、Rx5day、R95P和R99P共6种极端降水指数,采用Mann-Kendall趋势检验和小波变换方法综合分析了渭河流域极端降水时空演变规律,并进一步探究流域极端降水指数与6种大气环流异常因子之间的相关关系。研究表明:(1)在1961—2017年间,渭河流域极端降水指数整体呈减少的趋势。渭河流域极端降水指数由西北向东南地区逐渐增加,流域东南地区较西北地区湿润;(2)1990年以后,极端降水指数在年际间的波动性明显增大,流域发生极端降水事件的概率有上升趋势;(3)在所选择的大气环流异常因子中,渭河流域极端降水受南方涛动指数SOI影响最大。SOI越大,流域发生少雨现象的概率越大,反之,则发生多雨、洪涝现象的概率越大。本文结果对于理解气候变化对于极端降雨的影响机理和加强预防气候灾害的能力有重要意义。     

青海湖区域云、降水特征及降水效率的研究

根据1995-2004年5～9月青海湖区域刚察、共和、天峻、海晏4站地面观测资料,对该地区主要降水云状和降水特征进行统计分析.结果表明:混合云的降水频率最高,其次是积云,层云较低;降水特征有明显的差异,降水强度、降水次数南部明显小于北部,大降水东北部多于西南部;刚察、天峻混合性降水出现频率最高,共和阵性降水最高,海晏连续性降水最高,各站降水最高频数多出现在8月;降水概率各站之间有明显差异,降水最大值多出现在7月,其次为6,8两月,低云量进入统计后,部分站出现双峰型变化特征.对积云和层状云产生的降水效率估算结果表明,高层云降水效率较高,积雨云降水效率较低,混合云降水效率在两者之间.     

融合GPM降水数据的土壤干旱遥感监测

全球气候变暖导致干旱趋势加重,对西北干旱半干旱区农牧业生产造成严重威胁。考虑到陕西省神木市具有典型的黄土高原地貌特征,以及降水对复杂地貌背景区干旱的决定性作用,本研究应用高精度的GPM(Global Precipitation Measurement)降水数据,建立土壤干旱遥感监测模型,开展能够揭示土壤相对湿度的应用分析研究。结果表明:结合GPM降水数据建立的综合植被、温度和降水的土壤干旱遥感监测模型,能准确的揭示神木市土壤表层10 cm相对湿度,模型中温度和降水的权重较高,体现出温度和降水对区域干旱的主导作用;神木市作物生长季旱情整体处于轻旱强度,平均发生频率为64.44%,且中旱轻旱重旱特旱,干旱强度和发生频率均呈现出西北高东南低的空间分异特征;4—10月干旱强度整体由轻旱发展至重旱,最后干旱消失。季节上,神木市春旱现象严重,且以中旱发生频率最高。2001—2019年神木市旱情呈略微减轻趋势,但红碱淖湿地因年均气温和年蒸发量明显上升,干旱情况加剧。