1960—2020年淮河流域不同等级降水日数时空变化特征

基于淮河流域40个气象站点1960—2020年逐日降水数据,采用Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法,对淮河流域不同等级降雨日数及雨日概率时空分布特征进行分析.结果表明,1960—2020年淮河流域年总雨日均值为101.13 d,小雨日数占总降雨日数的75.08%,对流域总降水日数起重要作用.近61年来淮河流域小雨、大雨、暴雨和总降水日数均呈减少趋势,小雨日数对淮河流域年总降水日数的减少起决定性作用;总雨日气候概率在0.088~0.536之间,各等级降水年内雨日概率分布表现为平缓型和单峰型.流域各等级降水日数和雨日概率整体呈由南向北递减的分布特征,东南部和西南部降雨日数和雨日概率较高,流域北部沂源-兖州-开封-郑州一线较低.流域各等级降水存在28 a和22 a左右的长周期变化,以及8 a和4 a左右的短周期变化.

1969—2017年拉萨强降水日数变化特征

根据1969—2017年拉萨站汛期(5—9月)地面和探空观测资料,通过统计诊断方法分析了强降水日数的气候变化特征,并探讨了强降水日数和其他气象要素之间的相互关系。结果表明:(1)拉萨近49a强降水日数存在显著增多趋势(增多率为0.6d/10a),其中在1989年出现了显著的气候突变,普遍存在3a的周期震荡;(2)强降水日数与大气整层水汽含量呈现正相关关系,与两个时次(08:00和20:00)(北京时,下同)大气水汽含量的相关系数分别达到了0.42和0.41,均通过了0.01的显著水平,强降水日数与K指数也呈现正相关关系,其中与20:00K指数之间的相关系数高于08:00且通过了0.05的显著水平;(3)强降水日数与日最低气温呈现显著的正相关关系(相关系数为0.27),与气温日较差呈现显著的负相关关系(相关系数为-0.34),与地面最高气温相关性不明显。

基于连续无有效降水日数指标的中国南方作物干旱时空特征

利用中国南方15个省(市、区)气象台站1959-2009年逐日降水资料,以连续无有效降水日数(Dnp)为干旱指标,完善了指标中有效降水临界值和干旱分级标准,利用改进后的连续无有效降水日数干旱指标计算了南方地区春播夏收作物、春播秋收作物、夏播秋收作物、越冬作物近50a的干旱指数,得到干旱频率和干旱持续天数的空间分布特征,并分析其年际变化;同时引入逐日干旱频率,研究作物生育期内逐日干旱动态变化。研究结果表明:春播夏收作物在西南地区西部和淮北地区常发生春旱;春播秋收作物在长江中下游地区多发夏秋旱,在华南东北部多发秋旱,在西南地区东部伏旱明显;夏播秋收作物在长江中下游地区秋旱多发、华南东部秋旱高发;越冬作物在西南地区西部秋冬春旱高发且持续时间长,江北和华南地区也多秋旱和春旱。从年际变化趋势看,春播秋收作物干旱范围略有增大,夏播秋收作物干旱范围显著增大、强度略有增强,越冬作物干旱范围呈较明显增大;其他各作物干旱范围和强度呈不同程度减少、减弱的趋势。

青藏高原强降水日数的时空分布特征

根据青海和西藏48个气象台站近48 a(1961-2008年)的逐日降水和气温资料,分别以日降水量超过5 mm和25 mm作为冬半年(11月～翌年3月)和夏半年(5～9月)强降水的临界值,分析了青藏高原冬、夏半年强降水日数的时空分布特征。结果表明:(1)高原强降水日数与总降水量的空间分布型非常相似,夏半年均表现为由东南向西北递减,而冬半年则为由高原腹地向四周递减。(2)夏(冬)半年强降水主要集中在7月上旬～8月中旬(11月上旬和3月中下旬)。(3)夏(冬)半年强降水存在准6 a(5～6 a)的年际振荡以及准10～11 a(15 a)的年代际振荡。(4)强降水日数变化趋势的空间差异较大,夏半年高原北(南)部强降水日数普遍以增加(减少)趋势为主,而冬半年除雅鲁藏布江流域呈减少趋势外,高原大多数地区均表现出显著增加趋势。

贵州不同等级降水日数气候特征及其与降水量的关系

利用1963 2011年贵州81个测站逐日降水资料,分析了近49年贵州不同等级降水日数的气候特征,探讨了不同等级降水日数在降水变化中的作用。结果表明,随着降水等级的上升,对应该等级的雨日迅速减少;贵州总雨日及小雨日呈西多东少的分布,而中雨日、大雨日及暴雨日则呈南多北少分布;近49年贵州总雨日、小雨日、中雨日、大雨日整体上都呈减少趋势,而暴雨日却呈一定的增加趋势;小雨日与总雨日都是在20世纪80年代初期之后逐步减少,21世纪初期之后降幅更加明显,而中雨日在20世纪60 80年代初多波动,在21世纪初后迅速下降,大雨日和暴雨日均经历了两次较明显的波动;随着降水等级的上升,雨日与降水量的相关系数迅速增大,小雨日与降水量的相关性最差,暴雨日与降水量的相关性最好;降水偏多年各个等级的降水日数明显偏多,小雨日、中雨日及大雨日变化较为显著,暴雨日变化不显著,降水偏少年各个等级雨日则明显减少,中雨日变化最为显著,其次为大雨日、暴雨日,小雨日变化不显著,因此,贵州地区总降水量增加主要是由于小雨日、中雨日、大雨日的增加引起的,降水量减少则主要是由于中雨日、大雨日及暴雨日的减少引起的,比较各个等级的降水日数,无论是在降水偏多年还是偏少年,中雨日和大雨日的变化都较显著。

西北地区东部夏季降水日数的变化趋势及其气候特征

以西北地区东部(95°E～112°E,32°N～41°N)104个测站1960～2000历年夏季(6～8月)降水日数资料为基础,通过EOF和REOF等分析方法,研究夏季降水日数时空分布的异常特征。结果表明西北地区东部夏季多年平均降水日数的地区分布特点是西部多、东部少,沿祁连山山脉存在一个降水日数较多中心区域,并且降水量和降水日数均呈增多趋势。降水日数的空间异常主要表现为一致性异常和南北相反异常两种类型。根据REOF方法可将西北区东部分为5个不同降水日数气候区,即甘肃中东部及河套区、渭水流域区、河西走廊区、青海高原北部区、青海南部区和四川北部区。20世纪80年代以来,西北地区东部大部分地区降水日数呈现减少的趋势。冬季(或夏季)青藏高原地面加热场强度偏强,甘肃河西及祁连山地区、宁夏南部等地夏季降水偏多(或少),青海东南部-甘肃南部-渭水流域夏季降水日数偏少(或偏多)。

基于DERF的SD方法预测月降水和极端降水日数

针对动力气候模式对区域或更小空间尺度内的日降水预测技巧偏低的问题,应用最优子集回归(OSR)方法对国家气候中心业务化的月动力气候模式(DERF)输出的高度场、风场和海平面气压场进行降尺度处理用于降水预测,旨在提高预测准确率。1982—2006年交叉检验结果表明:OSR方法能显著提高降水预测技巧,其中11～40 d改善效果最为显著。在此基础上,应用一步法和两步法两种统计降尺度方法预测极端降水日数,交叉检验结果表明:两种方法均优于随机预测,冬季两步法预测技巧略高于一步法,夏季一步法略优于两步法。综合认为OSR,OSR结合随机天气发生器(WG)两种统计降尺度方法对月尺度降水或极端降水日数的预测均具有较高的技巧,可作为短期气候预测的重要参考信息。

中国北方夏半年最长连续无降水日数的变化特征

利用1951—2004年中国北方各气象台站夏半年逐日降水资料,建立最长连续无降水日数时间序列,采用经验模态分解(EMD)求出该序列的本征模态函数(IMF),分析原序列内在的多尺度振荡变化。用小波分析原序列的突变。结果表明,连续无降水日数的变化主要是由IMF1、IMF2和IMF3这3个本征模态构成,3—4a、8—10a尺度的振荡对整个变化起主要作用。近50年来,最长连续无降水日数呈线性增加趋势;显著增加的年份在1960年和1994年前后,与干旱现象的发生有紧密的联系。

辽宁省降水日数的气候变化特征

利用均匀分布在辽宁省39个测站1961-2005年的逐日降水量资料,分析了近45 a来辽宁省年、季、月降水日数,及连续降水日数和连续无降水日数的长期变化趋势以及空间分布状况。结果表明,近45 a来辽宁省年降水日数是明显减少的,平均每10 a减少1.8d,显著减少的区域在辽东半岛和部分沿海地区,显著减少的季节是夏季;连续降水日数在雨季以负趋势为主,而连续无降水日数则以正趋势为主,在辽河平原的西部以及辽西山区的大部两者趋势都很明显,说明这些地区干旱出现的几率在增大。

近50年长江流域降水日数的演变趋势

通过分析不同强度降水量（大于75百分位和大于95百分位降水,下同）对应降水日数,研究了长江流域1951～2000年逐年和年代际降水日数变化趋势。大于75百分位的降水日数在上游以及中游的北岸增加趋势最显著,四川盆地是唯一显示减少趋势的地区。同样,大于95百分位的降水日数在中游和下游也表现出十分明显的增加趋势,呈现减少趋势的仍然是四川盆地,并略向其北方延伸。详细分析每10年的平均降水日数的距平发现,大于75百分位降水日数最大的正距平集中在中游的1980s、1990s和下游的1980s。最大的负距平也是在中游地区,发生在1950～1979年。因此,中游的降水日数增加的幅度最大。对于大于95百分位降水日数,长江流域中游和下游的变化趋势也是一致的,在1960s和1970s的负距平后,都出现较大的正距平。上游降水日数的年际变化要小于中下游。比较不同百分位降水日数的变化趋势,可将长江流域1950～2000年降水日数的变化趋势分为3种类型：（1）在大于75百分位降水日数增加的同时,大于95百分位降水日数却有所减少;（2）大于75和大于95百分位降水日数同时呈减少的趋势;（3）大于75和大于95百分位降水日数同时呈增加趋势。

近50年来四川盆地降水日数的时空变化特征

利用1960—2010年四川盆地16个气象站逐日降水资料,采用距平统计法、线性趋势法、Mann—Kendall检验法及Kriging插值法对该区近50a降水日数及不同等级降水日数的时空分布特征进行了定量分析。结果表明:(1)四川盆地降水发生日数总体呈减少趋势,且从20世纪90年代开始出现以来延续至今;不同等级降水日数均呈减少趋势,其中小雨日数减少最明显,对降水日数减少的贡献最多。(2)四川盆地降水日数的减少是一种突变现象,突变年份为1994年。(3)四川盆地年均降水日数总体表现为西部、南部较多,东部、北部较少。(4)四川盆地西部、北部降水日数减少趋势较快,这种减少趋势可能是对全球变暖的区域响应;不同等级降水日数的趋势随地域的变化存在很大差异,其中东北部暴雨日数的小幅增加趋势使得地质灾害发生的可能性增加。

近50年贵州不同强度降水日数时空变化分析

利用1961年-2010年贵州省81个气象站的逐日降水量资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和GIS空间分析,探讨了贵州省不同强度降水日数的时空演变规律和突变特征,结果表明:近50年,不同强度降水日数呈先增加后减小的态势,总降水日数表现为明显下降趋势,下降速率为1.93d/(10a),其中小雨日数对总降水日数变化趋势的贡献最大,两者均在2006年发生突变,转为急剧下降趋势。在空间分布上,总降水日数和小雨日数总体分布态势由西南向东北递减,黔西南的大方、纳雍、水城等地为高值区,黔东南以及东北局部地区为低值区;中雨日数和大雨以上日数则由东南向西北递减。不同地区降水日数以减少为主,其中总降水日数和小雨日数在黔南地区减少比较明显,中雨日数呈减少趋势的比例高达90.1%,而大雨以上日数为增加趋势的比例较大(44.5%),呈条带状分布,主要在黔西、黔东北以及黔中南等地。

石家庄市不同等级降水日数的时空分布特征

利用1972—2007年石家庄市17个测站逐日降水资料,采用线性趋势法和Mann-Kendall突变检验法,分析了近36 a石家庄市不同等级降水日数时空分布特征和变化规律。结果表明:石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数均呈减少趋势,暴雨日数减少趋势最不明显;年总雨日数发生了突变,突变年份为1992年;20世纪90年代后,降水有向极端化发展的趋势。在空间分布上,石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数自西北、东南向中部地区逐渐减少,西北部山区和东南部平原存在两个多雨日中心和多暴雨中心;各站年总雨日数和小雨日均呈显著减少趋势,北部、西北部和东南部地区减少趋势相对更显著,其他等级降水事件日数大多数观测站也呈减少趋势,但减少速率相对较小。

1958—2007年天津降水量和降水日数变化特征

采用1958—2007年天津逐日降水观测数据,探讨降水变化特征。结果表明:近50 a来天津年降水量和年降水日数总体减少,二者每10 a分别减少8.9 mm和4.1 d,其中年降水日数的减少比年降水量的减少显著;四季中,夏冬季降水量明显减少而春秋季呈增加趋势,四季的降水日数均减少;年降水日数在1980年前后有一次明显突变,夏季降水量和春夏秋的降水日数在20世纪70年代和80年代均存在一次明显突变。降水日数和降水量的不同步变化反映发生极端降水事件的概率增加,这对农业生产和生态环境不利。

1961—2012年京津冀地区不同等级降水日数时空演变特征

利用1961—2012年京津冀地区78个气象站逐日降水资料,采用趋势分析、Morlet小波和经验正交函数(EOF)等方法,分析京津冀地区不同等级降水日数的时空演变特征。结果表明:近52 a来,京津冀地区各等级降水日数的变化趋势不明显。空间分布上,降雨日总数和小雨日数呈自西北向东南递减的特征;中雨日数和大雨日数分别存在两个大值中心,二者大值中心的位置相似,一个位于京津冀地区东北部,另一个位于西部太行山区;暴雨日数的空间分布特征不明显,具有随机性。降雨日总数和小雨日数存在准13 a和准6 a两个尺度的振荡周期;中雨日数、大雨日数及暴雨日数存在15—18 a和8—11 a两个尺度的振荡周期。EOF第一模态分析表明,降京津冀地区各等级降水日数在全区具有较好的一致性;第二模态分析表明,降雨日总数、小雨日数、中雨日数和大雨日数具有南北反位相的特征,暴雨日数具有西北部和东部多(少)、中部和西部少(多)的分布特征。

拉萨5mm以上降水日数与旱涝的关系

运用Ｚ指数法对拉萨历年汛期（６～９月）的旱涝等级进行划分；并分析了实际日降水量≥５ｍｍ日数、相当日降水量≥５ｍｍ日数与旱涝等级的关系。结果表明：Ｚ指数法所划分的旱涝等级与实际情况吻合；相当日降水量≥５ｍｍ日数不仅对汛期雨水的丰欠具有决定性的作用，而且与旱涝等级有着极好的相关性。

利用树轮宽度重建准噶尔盆地西南缘降水日数

利用新疆北部准噶尔盆地西南缘阿拉套山南坡4个采样点的雪岭云杉树木年轮宽度资料,建立了树轮宽度年表。树轮宽度指数与气候要素的相关分析结果表明:该区域的树轮径向生长主要受水分条件限制,与当年生长季及其前期的降水量和降水日数呈显著正相关,与温度呈负相关。其中小青稞与哈拉吐鲁克苏河两个点组成的树轮宽度年表(HXC)与阿拉山口气象站2-8月降水日数的相关系数达到了0.724。采用线性回归方法建立了树轮宽度指数与降水日数之间的回归方程,方差解释量为52.4%,交叉检验表明转换方程稳定可信。由于采样点坡度大、土层薄、土壤蓄水能力弱,树轮宽度与降水日数的相关系数高于降水。1685-2008年重建降水日数序列与区域干旱灾害文献记录的14次旱灾对比发现,树轮资料重建降水日数序列较好地捕捉了区域极端干旱事件。本文的序列与天山北坡山区和天山南坡阿克苏河流域降水序列的干湿阶段是对应的,特别是与天山山区降水序列的干湿阶段(特别是干旱阶段)更为一致。

邯郸地区不同等级降水日数气候特征分析

全球气候变暖导致极端降水事件频发,给农作物生长、生态环境和社会经济等发展造成严重的影响。本文利用1974—2015年5—9月邯郸地区16个气象观测站逐日降水资料,分析了邯郸地区不同等级降水日数的变化,并探讨了不同等级降水日数与相应降水量的关系。结果表明:1974—2015年5—9月邯郸地区各等级降水日数存在一定的区域差异,西部山区小到中雨多、大到暴雨少,东部平原则正好相反。随着降水等级增大,对应的降雨日数迅速减少;邯郸地区总雨日数、小雨日数及暴雨日数均呈明显减少的趋势,中雨日数和大雨日数均呈明显增加的趋势,峰峰矿区为邯郸地区各等级降水日数变化趋势最显著的区域。进入21世纪后,邯郸地区中雨日数呈明显波动增加趋势,各等级降水日数与相应降水量的时间变化特征较一致;总雨日数的贡献率主要来源于小雨日数、中雨日数及大雨的日数,尤其是小雨日数的贡献较大;总降水量的贡献率主要来源于暴雨降水量。近42 a邯郸地区总降水量与不同等级降水量的相关性随降水等级的增大而迅速增高,相关性最高(最差)的为总降水量与暴雨(小雨)降水量。

辽宁人工增雨试验区最长连续降水日数变化分析

利用辽宁省1961～2008年5～9月人工增雨作业季节的日降水资料,从48年的降水资料中选出5～9月各月中最长连续降水日数作为基础,以人工增雨试验区平均值作为研究对象。结果表明,人工增雨试验区48年的最长连续降水日数各月的平均变化趋势率5、6月呈上升趋势,增幅分别为0.120和0.123d/10年;7、8、9月的趋势率呈下降趋势,分别为-0.236、-0.034和-0.079d/10年。由此体现出辽宁省在5月的人工增雨作业对于试验区最长连续降水日数的影响起到了积极作用。

大凌河流域朝阳区域降水日数变化特征

为了服务＂三农＂发展农村经济,建立防灾减灾服务平台,利用1957～2012年大凌河流域朝阳区域气候监测站降水资料,分析了不同量级降水日数的时空变化特征。结果表明：降水日数总体呈减少趋势,尤其≥0.0 mm、≥5.0 mm降水日数减少显著。全年降水日数减少主要在夏季,而夏季降水日数的减少主要出现在7～8月。7～8月≥0.0 mm降水日数气候倾向率为-1.382 d/10年,线性减少约8 d;≥5.0 mm降水日数气候倾向率为-0.719 d/10年,线性减少约4 d;≥10.0 mm降水日数气候倾向率为-0.389 d/10年,线性减少约2 d。近20年（1993～2012年）由于7～8月降水日数的减少,伏旱的发生几率达到35.0%。