近50年来山东省极端降水指数变化特征分析

利用山东省117个气象站1961—2013年逐日降水观测数据,根据选取的9个极端降水指数,分析了区域内各极端降水指数的时间变化趋势和空间分布规律,并探讨了各极端降水指数与总降水量之间的关系。结果表明:长时段(1961—2013年)中一日最大降水量(RX1d)、最大连续五日降水量(RX5d)、降水强度(SDⅡ)、最长连续无雨日数(CDD)增大趋势不明显,其他各指数均有减小趋势,短时段(1991—2013年)除RX1d,CDD呈减小趋势,其他各指数均有增大趋势。不同地区两时段各极端降水指数变化趋势并不相同,短时段变幅更大同时变化显著的站点更多。除CDD和总降水量有近三分之一的站点为不显著的负相关外,其他指数和总降水量多为显著正相关。     

气候变化背景下中国北方干湿区降水资源变化特征分析

中国北方地区降水资源空间差异较大且种植结构迥异,细致分析北方不同干湿区降水资源的变化规律和分布特征,可为北方地区合理利用降水资源,调节种植结构,适应气候变化提供科学参考。该文利用中国北方15个省市308个气象站点1961-2010年逐日降水资料,以1981年为时间节点,将过去50 a分为1961-1980年和1981-2010年两个时段,基于干旱区、半干旱区和半湿润区划分标准,明确了与1961-1980年相比,1981年以来北方干旱区、半干旱区和半湿润区空间变化特征;依据中国气象局降水量等级标准及春夏秋冬四季划分标准,系统分析了北方三大区域内小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例,以及降水在一年四季中的分配特征。研究结果表明:气候变化背景下,1981年以来西北地区的干旱区面积减少,东北地区的半湿润区面积减少,而半干旱区面积扩大明显。研究时段内干旱区年降水量呈显著增加趋势,最近30a各等级降水量和降水日数均高于1980年之前的20a,其中小雨、中雨等级增加幅度最大;季节变化中,尤以冬季最明显。半干旱区和半湿润区年降水日数均呈显著下降趋势,最近30 a小雨等级降水量和降水日数均有明显下降;夏季和秋季降水量和降水日数均减少,半干旱区夏季降水减少更明显,半湿润区则以秋季减少最为显著。北方地区年内发生的降水事件95%以上是小雨和中雨,小雨和中雨量总计占全年降水量的75%;研究时段内北方地区的小雨频率有不同程度下降,而中雨频率呈升高趋势,干旱区表现尤其明显,其对作物生长季内降水有效利用影响较小。各季节降水分配的变化中,干旱区和半干旱区春季降水贡献率升高,半湿润区秋季降水贡献率降低;干旱区仅夏季降水频率有下降;半干旱区各季节降水频率指标变动最突出,春冬季节降水频率有增加而夏秋季节降水频率在下降;半湿润区春季和冬季降水频率有所增加,而秋季降水频率下降;研究区域内各降水指标极大值主要集中南北两端;干旱区与半干旱区内北疆地区及内蒙古东北部的强降水量、强降水日数大于区域内青海、甘肃、宁夏的中部和南部。所得结论可为明确中国北方地区不同干湿区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考。     

气候变化情景下黄淮海冬麦区降水量及其适宜度变化分析

采用双线性插值法将RegCM3模式模拟的A1B情景下该区域1951-2100年0.25°×0.25°的格点数据插值到各站点位置,然后利用黄淮海冬麦区1971-2000年83个站点逐日气象资料对其进行误差订正,再将情景数据分为1951-1980年、1981-2010年、2011-2040年、2041-2070年和2071-2100年共5个阶段,计算各阶段冬小麦主要生育期降水量及其适宜度,并分析相应的时空变化特点。结果表明：黄淮海冬麦区在暖湿化的气候情景下,冬小麦各主要生育期降水量和降水适宜度总体上呈现南方多北方少的分布特点,返青-拔节期降水量最少,抽穗-成熟期降水量最多,相应各主要生育期的降水适宜度表现为返青-拔节期和抽穗-成熟期较高、拔节-抽穗期较低的特点。分时段分析结果显示,随着时间推延,各主要生育期内降水适宜度与降水量基本呈正相位的变化关系,即降水量越大,适宜度也相应增大。返青-拔节期的降水量和降水适宜度均呈现北部增加、南部明显减少的趋势,拔节-抽穗期降水量和降水适宜度均呈减少-增加-减少-增加的波动变化趋势,抽穗-成熟期降水量和降水适宜度均呈先减少后相对稳定的变化趋势,全生育期内降水量和降水适宜度均呈先减少后增加的趋势。未来全球气候变暖情景下,黄淮海冬麦区北部可以考虑根据实际情况小幅扩大种植规模;南部可以考虑保持现有种植规模或小幅减小种植规模。     

降水对安徽省长江以北地区旱情演变趋势的影响

利用安徽省长江以北地区干旱时段降水量和土壤墒情资料，分析在不同的地区、季节、干旱程度状况下各降水量等级对土壤水分变化的影响。根据安徽省的实际情况调整了干旱判别标准，分别建立了相应的土壤墒情变化模型，并对典型干旱年进行了实况分析，得出了降水对我省江北地区土壤水分演变趋势影响的一些规律。     

1960—2011年福建省不同等级降水时空变化特征

基于1960—2011年福建省17个气象站点逐日降水资料,运用线性趋势、Mann-Kendall非参数检验和R/S方法分析福建省不同等级降水量和降水时间的时空变化特征。结果表明:1960—2011年期间福建省年均降水量增加,年均降水时间明显减少;各季节小雨、中雨降水量和降水时间呈现减少趋势,大雨、暴雨降水量和降水时间有增加趋势;各季节不同等级降水的降水量和降水时间的空间分布差异较大,中部屏南—九仙山一线为小雨降水量和降水时间的高值区,东南沿海为暴雨的高值区。春夏冬3季的大雨、暴雨降水量和降水时间将持续增加,极端降水概率增大,小雨和中雨的降水量和降水时间将持续减少,发生阶段性干旱的可能性增大。     

北京地区旱稻作物需水与降水的耦合分析

基于4a的田间试验资料，采用农田水分平衡法确定了旱稻出苗后各生育阶段的需水量；利用1971年-2000年北京地区逐日降水资料，计算了旱稻各生育阶段在不同降水保证率下的降水量，并选取25％、50％、75％和95％保证率作为典型的湿润年、平水年、干旱年和极枯水年，进行旱稻各生育阶段降水与作物需水的耦合度分析和补灌量估算。结果表明：旱稻出苗后总需水量平均为596.1 mm，需水强度平均为4.3 mm/d，需水强度峰值出现在孕穗-抽穗阶段。4种降水年型下旱稻出苗后降水和旱稻需水的耦合度分别为0.82、0.71、0.50和0.39，所需的补灌量分别为106.6、171.1、296.0和363.9 mm。     

降水变化和人类活动对纸坊沟小流域年径流的影响

为在小流域尺度上深入认识并定量区分人类活动和降水变化对黄土高原年径流变化的影响,统计了甘肃省平凉市纸坊沟小流域49a间(1955—2003年)的年降水量和径流量实测数据。结果发现,年降水量虽无明显变化,但年径流深却呈显著减少趋势。从20世纪50年代的59.1 mm降到21世纪初的12.2mm,相对降幅高达72.4%。根据年降水量—年径流深双累积曲线,划分出了5个降水—径流关系变化时段(1955—1964,1965—1976,1977—1985,1986—1995,1996—2003年),然后以1955—1964时段为基准期,定量估算了各时段内人类活动和降水变化对年径流变化的贡献。结果表明,除在干旱时段内降水对年径流减少有明显贡献外,其他时段的径流变化主要是由人类活动引起的,并且其绝对贡献量呈逐渐增大趋势。合理规划人类活动是解决黄土高原水问题的重要途径。     

基于CMORPH CRT产品的太行山区降水时空格局

为有效利用太行山区降水资源,实现科学的水资源管理和生态建设,本研究利用1998—2017年CMORPHCRT卫星降水产品数据探究山区降水的时空格局和变化趋势,并通过18个地面雨量站的数据验证山区多年来降水趋势变化。结果表明:在年尺度上, 1998—2017年太行山区年均降水量和各季节降水量无明显变化趋势,太行山区南坡和东坡降水量高于北坡和西坡;在月尺度上,7月是全年降水的主要贡献时段,占全年总降水量的7.2%～32.4%,其次是8月和6月。太行山区南部和西北部降水呈现下降趋势,年均降水量减少2～6mm;山区西部和北部降水呈现增长趋势,年均增加量大于8mm;7月是山区降水趋势差异最大的月份,趋势变化范围在-8.6～8 mm·a~(-1)。根据地面实测数据验证降水变化趋势,在年尺度上,两者数据计算得到的降水趋势呈现极显著相关(P0.01);在季节尺度上,冬季(干季)和夏季(湿季)降水趋势变化与地面实测数据的降水趋势具有极显著相关性(R=0.902,P0.001;R=0.550,P=0.018),但在春季和秋季相关性不显著。根据1998—2017年降水趋势的空间分布栅格图,提取每一栅格的像元值,再将提取所得的降水趋势(PT)划分为6个区间(PT≤-5 mm·a~(-1)、-5 mm·a~(-1)PT≤0 mm·a~(-1)、0 mm·a~(-1)PT≤5 mm·a~(-1)、5 mm·a~(-1)PT≤10 mm·a~(-1)、10 mm·a~(-1)PT≤15mm·a~(-1)和PT15mm·a~(-1)),在不同的趋势区间探索20年来的降水趋势变化特征,研究发现在降水趋势5mm·a~(-1)的区间,降水量从1998年到2017年呈现显著增加的趋势。基于高分辨率卫星数据阐明太行山区降水时空格局和变化趋势,能够为该区域水资源合理利用和生态恢复提供建议和支持。     

江汉平原四湖流域降水特征分析

通过对四湖流域5个试验站1958—2000年降水资料的统计分析,探讨了四湖流域降水特征。结果表明,四湖流域降水在区内差异不明显,但降水量年际年内分配不均匀,年际间标准差、变异系数分别为204．9、0．19,春、夏两季降水量占总降水量的70．49％。采用Z指数法分析该区域多年降水旱涝情况,结果表明出现雨涝和干旱年的概率相当（分别为25．58％、27．91％）;采用降水量模比差积曲线法及游程理论分析四湖流域降水多年丰枯变化趋势和连丰、连枯情况,结果表明四湖流域多年降水存在3个明显的连丰时段、5个明显的连枯时段。     

西北地区夏季降水的气候特征分析

利用西北地区119站1961-2000年夏季（6-8月）降水资料，统计分析了各站历年夏季降水的平均场、方差场和各年代际平均值分布特征与整体总量逐年平均值的年际和周期变化特点，结果表明：西北地区夏季降水可划分为3个基本气候分区，即北疆区、中西部盆地沙漠区和东部季风影响区。中西部盆地沙漠区降水量和降水量方差均最小，处于稳定的干旱状态；东部季风影响区降水量的方差变化较大，降水的不稳定性增加，干旱频率增大；北疆区降水量较大，变差处于另外两区之间，表明旱涝影响微弱。各区的降水量在不同年代际间也具有不同的特点，降水量的变化会直接影响到当地主要旱地作物的产量。     

滑动平均-马尔可夫模型在降水预测中的应用

中长期降水量的预测是气象科学的一个难点问题,也是水文学中的一个重要问题.根据降水过程存在大量不确定性的特点,通过聚类分析建立降水序列的分级标准,采用规范化的各阶自相关系数为权重,用滑动平均的马尔可夫链模型,通过状态转移概率矩阵预测未来时段的降水状态,并根据模糊集理论中的级别特征值计算具体的降水量,最后以隆德县水文站54年的降水资料为实例,对该方法进行了具体的应用,预测精度较高,为提高中长期降水量预报的精度提供了一条值得探索的途径.     

西北各省季节降水变化及其贡献的差异分析

利用中国西北地区124个气象台站1951?2015年逐日降水资料,通过计算各季节降水量及降水日数贡献率,解析西北五省（区）不同季节各等级降水量及降水日数贡献率差异,明确不同季节降水量和降水日数变化对年降水量和降水日数变化,以及同季节内不同等级降水量和降水日数变化对当季降水量和降水日数变化的作用,以探究西北地区降水的时空变化特征。结果表明：（1）1951-2015年,西北地区年降水日数以0.1d·10a-1（P＜0.01）的速率极显著减少,各站点年平均降水日数及线性变化趋势差异较大;（2）1951-2015年,西北地区年平均降水量以3.9mm·10a-1（P＜0.01）的速率极显著增加,变化显著区域主要分布在新疆及青海地区;（3）研究区域降水季节分布不均,主要集中在夏季,其中各省（区）夏季降水量贡献率在50%～63%,降水日数贡献率在35%～48%,春秋两季降水接近,冬季降水最少;各季节降水均以小雨和中雨为主,各省（区）两者降水日数累计贡献率均在90%以上,暴雨仅发生在夏季且降水日数贡献率低于1%,秋季各等级降水分布与春季基本一致;（4）夏、秋季节降水量和降水日数变化是年降水和降水日数变化的主要原因,小雨至中雨降水量和日数变化是导致季节总降水量和降水日数变化的最主要原因,而春、冬季降水在年降水、大雨至暴雨在当季（年）降水中不占优势,故其作用不明显。     

基于空间插值逐日降水格点数据的福建省降水时空变化分析

构建可靠的高时空分辨率降水数据集,揭示全球变暖背景下的降水时空变化特征,对于水资源管理与水土流失预防与治理至关重要。利用组合空间插值方法,以福建省1979—2018年400余个站点观测逐日降水数据为原始数据源,得到研究区0.05°×0.05°高空间分辨率逐日降水格点数据集。以此数据集为基础,计算8个极端降水指数和3个降水集中程度指标,分析福建省降水时空变化特征。结果表明：提出的组合空间插值方法可以有效提高逐日降水插值精度,并且数据精度高于目前常用的再分析与卫星遥感降水数据产品;福建沿海地区、闽江下游1日最大降水量、5日最大降水量、强降水量、降水总量、降水强度5个极端降水指标有大面积显著上升趋势;全区域降水集中期以鹫峰山脉-闽江下游-戴云山脉一线为界,西北地区早于6月11日,东南地区则晚于6月11日,与福建省前后汛期时段基本相符;西北地区前汛期雨季有后推趋势,东南地区后汛期雨量有增多趋势。     

地形因素对降水分布影响的研究

在有限降水资料的基础上，研究影响降水的因素，建立降水量与各因素之间的关系，为流域内的水资源和水环境研究提供了良好的基础。以数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）为出发点，计算出高程、坡度、坡向，直接或间接用DEM和有限的降水资料来推求无资料地区的降水状况。将该方法和系统应用于石羊河流域，用该区域内的20个雨量站的降水资料建立模型，另外6个站点的降水资料做校核，并用模型模拟该区域内均匀分布的230个点的降水量，结果表明所建立的模型取得了理想的模拟效果。     

复州河流域径流趋势性变化

利用复州河流域1956～2008年径流量和降水量资料,通过一元线性回归、Speaman秩次相关检验法、Man-Kendall秩次相关检验法,进行流域径流与降水比对分析,检验径流变化的趋势性。根据径流总体下降速率大于降水的检验结果,利用径流与降水Man-Kendall趋势线对比结果,采取分时段径流系数与降水变化比对分析,探讨径流趋势的演变过程,揭示了流域产汇流形成机制的改变和水资源蜕化这一深层次问题。     

隆德县降水空间分布式模型研究

降水是隆德县水资源的主要补给来源,降水资源评价在区域水资源评价工作中占有至关重要的地位。研究利用距离倒数加权法对隆德县降水量进行空间插值,并借助Region Manager软件,在建立研究区降水、高程及地理位置数据库的前提下,绘制了区域降水量等值线图,对隆德县区域降水的空间分布式模型进行研究,为区域水资源评价提供依据。     

塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征分析

[目的]探究塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征,为该区生态环境建设提供支持。[方法]利用塔中气象站2005—2014年4—10月的逐小时降水量资料,通过对雨强、降水量、雨日等综合分析塔中地区近10a降雨特征。[结果]研究区逐小时降水量和降水频次在时次分布上具有较好的一致性,23:00至翌日8:00时为高值区,17:00到22:00为低值区;1h雨强(用R1表示),降水频次最多是R1≤0.5mm的降水,占总频次的64.5%,其次是0.6mm≤R1≤1.5mm,但从对降水的贡献率来看0.6mm≤R1≤1.5mm的贡献率最高,占总降水量的26.4%,其次是R1≥4.6mm;不同量级降水过程(用R表示),0.1mm≤R≤2mm的降水过程发生频次最多,R≥6.1mm降水过程对降水量贡献率最大,占总降水量的52.6%;夜间为降水的易发时段;R≥6.1mm的降水过程主要集中在5—7月,尤其多发生在6月,且有1/2发生在前半夜;5h以下的降水占了降水总数的85.5%。[结论]研究区的降水主要以短时夜雨为主,近年来≥6.1mm雨日呈增加且稳定趋势,因此沙漠地区有出现大降水的可能性。     

无定河流域基流变化特征及其对降水的响应

基流是干旱区河流水资源的重要组成部分，在维持河川径流和维护流域生态安全等方面具有重要作用。探究无定河流域基流变化特征及其对降水的响应，对优化黄土高原水资源配置意义重大。基于无定河流域1960—2019年逐日降水量、径流量数据，利用数字滤波法、小波变换、双累积曲线及弹性系数法等，分析了降水量与基流深年际和年内变化特征，探讨了降水量与基流深的时频域关系及基流对降水的时滞效应，并明确了降水—基流关系的变化方向。结果表明：无定河流域年基流深和年基流指数分别呈极显著下降趋势(p<0.001)和不显著增大趋势(p<0.1),多年平均值分别为23.83 mm和0.67。基流深和基流指数值在春秋两季较大，夏冬两季较小；夏秋季降水对基流的控制能力在高能量和低能量区均明显强于春冬季；基流对降水的年均时滞时长为3.2天，月均(5—10月)时滞时长均在7天内。在过去60年间，流域基流储量增加7倍以上；降水量与基流深的关系发生2次变化，变化点分别为1971年和2000年；2000年后基流对降水的敏感性减弱，二者关系变化的方向更加稳定。研究结果以期为黄河中游地区水资源可持续开发利用提供理论支撑。     

江西省降水集中程度的变化特征

根据《江西省双季稻气象灾害指标》中降水集中期的定义,从降水集中期、降水集中期内的站次和平均单站雨量三个角度,探讨江西省83个气象站1971-2008年历年4-9月降水集中程度的变化特征。结果表明:江西省降水集中期的时空分布比较集中,赣西北地区的降水集中期平均每年只有赣东北地区的50%,6月中旬-7月上旬是降水集中期的主要时段;出现降水集中期的站次和平均单站雨量随年份变化均呈增多趋势,年倾向率分别为8.2站/10a和3.7mm/10a;20世纪90年代的降水集中期站次和平均单站雨量多于其他年代,而每年出现在6月中旬-7月上旬的降水集中期站次和平均单站雨量均多于其余时段。     

谢儿渠小流域天然降水利用研究

本文以谢儿渠流域１９８３～１９９５年１３年的降水实测资料为基础，分析了流域降水在时间上的分布特点和一次降水量特点以及拦蓄利用的可能性，预测了可利用的降水量、径流量以及可发展窖灌农业的潜力．提出了流域利用水窖蓄水发展窖灌农业的方案。发展窖灌农业是雨育农业区小流域水土保持综合治理的一项重要内容，是农业种植从粗放经营向集约化经营转变的一种方式，是实现小流域经济持续发展的关键。