1957—2019年山西省暴雨时空分布特征与暴雨灾害风险评估

利用1957—2019年山西省27个气象站点逐日降水数据,使用小波分析等方法对山西省暴雨时空分布特征进行分析,并基于自然灾害理论使用决策分析法(AHP)进行暴雨灾害风险评估。结果表明:(1)从时间尺度上看,山西省暴雨发生时间呈现周期性和季节性;暴雨年际变化存在4 a、9 a、14~15 a和27~28 a 4个时间尺度震荡,且震荡周期在缩短,暴雨发生的频次呈增加趋势;暴雨季节分配不均匀,多集中在夏季且形成暴雨灾害的几率较大,每年6—8月期间累积暴雨日数占全年比重高达85.23%,其中7月占比最大,达到45.18%。(2)从空间尺度上看,暴雨多发生在山西省中南部和海拔较高的山区,整体呈现出由东南向西北递减的规律,地区差异明显;以恒山为界,以南区域强降水发生的概率以及暴雨量普遍要高于北部区域,其中垣曲、五台山、阳城年平均暴雨量在65 mm以上,累积暴雨日数超过60 d。(3)通过对山西省暴雨灾害风险进行评估,发现山西省暴雨灾害综合风险等级空间上呈现出由南向北逐渐递减的趋势,运城盆地东北部属于高风险区,而山西省东北、西北地区则属于低风险区,其余大部分地区属于中风险区和次高风险区。

FY-4A地表太阳入射辐射产品在山西高原的适用性研究

以山西高原为研究区域,利用区域内3个国家级气象站的逐分钟辐射观测数据,对FY-4A的地表太阳入射辐射产品质量进行对比检验。结果表明:该产品与地面观测数据的相关性很高,能够较好地反映气象因素变化对太阳辐射的影响;但总辐照度数值总体偏高,相对误差随地面观测总辐照度的升高而降低,早晚误差大,中午误差小;3个站横向对比来看,年总辐射曝辐量越高,相对误差越小;由于FY-4A地表太阳入射辐射反演算法中太阳天顶角的临界值设为70°,导致全年白天无观测时次约占1/3,且冬季多于夏季,使得冬季的月总辐射曝辐量偏低而夏季偏高。FY-4A地表太阳入射辐射的上述特点基本都源自其反演算法或参数设置,因此具有普适性;由于相对误差呈现出较强的规律性,使得下一步对该产品进行订正、大幅降低误差水平成为可能。

1951-2015年太原市极端降水事件变化特征研究

根据太原市1951-2015年的逐日降水数据,选取8个极端气候指标,使用趋势分析法对太原市极端降水事件进行分析.结果表明:(1)1951-2015年太原市无降水天数、有效降水间隔频数、极端日降水量和极端降水频数指标呈增加趋势,其中无降水天数增速为5.5 d/10 a,有效降水间隔频数最近30 a增幅明显,极端日降水量和极端降水频数20世纪80年代后波动趋于平缓;(2)有效降水间隔年内最大值(降幅为-9.3 d/10 a)、日最大降水量指标呈下降趋势;(3)太原市首次有效降水出现日期与日最大降水量出现日期均有提前的趋势,其中首次有效降水出现日期的年际倾向率为-7.6 d/10 a,而末次有效降水出现日期略微推迟,年际倾向率为1.7 d/10 a,日最大降水量出现日期有集中于8月初(第210天到第220天)的变化趋势.

山西省1981—2018年农业霜冻危险性时空变化特征

根据1981—2018年山西省108个气象站逐日最低气温资料,采用Mann-Kendall突变检验法、霜冻频率等级及强度指数、致灾因子危险性指数、霜冻站次比等方法和指标对山西省低温霜冻发生频率及危险指数进行时空变化分析。结果表明:1981—2018年山西省农业霜冻发生频率差异较大,农业霜冻发生频率波动降低,低频率农业霜冻占主导。山西省农业霜冻站次比呈波动下降趋势(下降速率为-8.8%/10a),农业霜冻发生范围逐步减少。根据Mann-Kendall分析,霜冻总次数减少从1998年开始。农业霜冻危险性具有明显的空间异质性,南部危险指数为0,中部地区为0~0.2,北部地区为0.4~0.9,呈现由南向北增加的趋势,高危险区域主要集中在吕梁山北部。

供暖期城郊不同位置温湿环境日变化特征——以太原市为例

为探究供暖期城市不同位置温湿环境日变化差异,本研究以近年来城市化进程较快的太原市为例,选取位于市中心、近郊区域及郊区三个不同观测点,用以分析供暖期典型天气过程(雾霾、大风)条件下距地面1.5 m高空气温度、相对湿度日变化特征.结果表明:各观测点气温与太阳高度呈正相关,14时左右气温达到最高值,气温降温速率较增温速率小.相对湿度表现为规律性的昼低夜高.当大气层结稳定、无明显天气过程影响时,气温值表现为:市中心>近郊区域>郊区.相对湿度表现为:郊区>近郊区域>市中心.雾霾天气条件下,三个观测点气温均有提升,相对湿度却有下降,降幅具体表现为:市中心>近郊区域>郊区,此外雾霾还可延缓温度的下降速度并降低相对湿度.大风降温天气条件下,三个观测点气温、相对湿度迅速降低,差异变小,基本趋于一致.本研究通过实测研究,定量分析城市不同位置温湿环境的日变化特征,可为区域人居环境及城市化进程中的合理规划提供参考.

1981-2018年山西北部地区降水时空变化与旱涝趋势预测

基于山西北部地区20个气象站1981-2018年降水数据,采用Mann-Kendall突变检验法、经验正交函数(EOF)以及马尔科夫模型等对降水时空分布格局进行研究和预测.结果表明:从时间变化看,年和四季降水,除春季外均呈上升趋势,但仅有秋季降水趋势达到显著性水平;Mann-Kendall突变分析表明,秋季降水在2006年开始发生由少变多的显著性突变;年和四季降水具有6~14 a主周期变化.从空间分布看,年均降水量具有东南及西部山区降水多,中北部盆地降水少的特征;降水空间格局以全域一致偏旱或偏涝型以及南北旱涝相反型为主.用马尔科夫模型预测未来5 a降水类型,主要以"正常"状态出现.