河南省汛期极端降水事件分析

利用河南1961～2006年50个气象站台站汛期（6～8月份）逐日降水量资料，定义95％降水分位数为极端降水事件的阈值，建立不同站近46年汛期极端降水事件发生频次的时间序列。在此基础上采用趋势分析、最大熵谱分析等统计技术方法，对河南降水事件发生频次的空间分布及年际变化特点进行了分析。结果表明：空间变化上总体具有北多南少的特点，而且汛期降水量的比重与极端降水事件发生频次的高低存在着很好的一致性；空间分布上主要有全省一致型、西北-东南型、南阳盆地型和中部分布型等4种类型，其中全省一致分布型为最主要的空间模态；年际变化趋势各地有所不同，豫西、豫南区为减少趋势，而豫中、豫北、豫东和豫西南区表现为增加趋势，而且在振荡形态上各有同异，以2～8年和10年左右的年代际变化最为普遍。

1961-2020年商丘市高温时空分布特征及其对农作物的影响

基于商丘市8个气象站1961—2020年逐日高温等观测资料,采用线性回归、相关分析、M-K检验等方法,分析了商丘市高温时空分布特征及影响。结果表明:1961—2020年商丘市高温平均始期以1.08天/10年的速率显著推迟,终期以1.86天/10年的速率显著提前;平均高温最长连续日数呈减少趋势,年平均高温最长连续日数为4.9天,高温最长连续日数为12.7天;年平均高温日数、高温最长连续日数总体呈自东南向西北逐渐减少。年平均高温日数以-0.59天/10年的速率减少;夏季高温日数占年高温日数的93.1%,6—7月的占77.3%。高温导致夏玉米卡脖旱风险加大。1981—2020年夏玉米开花期遭遇高温平均为4年1次,近10年平均为5年2次,夏玉米开花日期以-1.65天/10年的速率显著提前。

河南旱涝灾害的演变特征分析

本文利用河南1949～2003年的逐年旱涝灾害成灾面积的统计数据，采用年旱涝成灾面积的相对大小进行了旱涝年型等级划分，分析了旱涝灾害演变的基本特征；同时运用小波分析的方法探讨了旱涝灾害的转折突变特征，结果表明：河南干旱灾害发生的频率与影响高于雨涝灾害，并具有日益严重的趋势；旱、涝阶段的转折突变具有12年左右的周期，下一个旱、涝转折突变点可能出现在2015年左右。

河南省干旱灾害的变化特征和成因分析

利用河南省历史干旱灾害统计资料和NCEP再分析资料,统计分析了河南旱灾变化特点,从气候背景角度对河南旱灾产生的原因进行了初步研究,以期能对提高气候预测水平和指导农业生产有一定帮助。分析结果表明:(1)河南省旱灾发生频率较高,局部旱灾几乎年年出现,大范围、全省性的大旱也时有发生,同时旱灾也具有明显的年代变化特征;(2)年内降水分配不均,无降水日数多是造成河南干旱频发的成因之一;(3)对大尺度环流特征分析表明,冷、暖空气均偏弱,导致冷、暖空气无法在黄淮流域交汇,也是造成河南省干旱频发的另一原因。

基于分段三次样条函数逐时气象资料模拟方法研究

精细化的逐时气象资料是气候可行性论证的基础,本文利用河南省5个气象观测站逐日4次定时气温观测资料及日最高气温和日最低气温观测资料,基于分段三次样条函数插值法模拟计算逐时气温,并以2006—2015年郑州气象观测站气温观测资料为例分析观测气温与模拟气温之间的差异。结果表明:分段三次样条函数插值法可以有效模拟实际气温的变化特征,但考虑日最高气温和日最低气温后,"六点"插值法模拟效果优于"四点"插值法,2006—2015年郑州气象观测站模拟气温与观测气温之间呈极显著的正相关关系(R^2=0.99,n=73 040);特别是在气温要素没有连续跃变时,利用分段三次样条函数插值法可以使4次气温观测资料有效转换为逐时气温资料,三次样条函数插值法也适宜于其他连续性变化的气象要素(如水汽压、相对湿度和风速等)的逐时模拟,且模拟效果基本不受地域影响;从郑州气象观测站模拟气温与观测气温之间的偏差及其变化幅度来看,计算结果可以满足气候可行性论证对气象要素时间精度的要求和气候应用服务的需求。

河南省粮食单产变化的小波分析

利用1951—2004年河南粮食单产资料和小波分析的方法探讨了气候产量的多时间尺度变化特征。得出：河南省粮食单产总体呈增加趋势，但气候单产的振荡加剧，气候单产的变化周期与河南历史旱涝的演变大体一致，存在2～4a和20a左右的周期变化特征，其中以2a的变化特征为主。

河南大气稳定度的分布特征

利用河南16个代表气象站1971-2009年逐日4时次气象资料,运用修正的Pasquill稳定度分类方法,计算逐日4时次的大气稳定度等级,进而统计分析不同地形下稳定度的频率分布特征和年、月、日演变规律。分析结果表明:河南各地稳定度出现的频率以中性类为主;近40 a来不稳定类和稳定类有缓慢上升的趋势,而中性类有显著的下降趋势;中性类各月变化幅度较小,稳定类和不稳定类有较明显的季节变化特征,分别呈现上、下抛物线型;大气稳定度有明显的日变化趋势,夜间大气多属于稳定类,而中午时刻大气湍流运动最为旺盛;不同地形下的稳定度类型一般都以中性类和稳定类为主,而不同地形下稳定度类型又略有差异。

黄河三花间降水量年内分配变化规律分析

根据三花间21个气象站1961-2007年降水量资料，采用降水集中度和集中期等指标分析了该地区的降水变化特征，结果表明：①降水分布很大程度上与该地区的地形特点有关，西南部明显多于东北部，同时降水有两个相对高值区；②年内降水集中度和集中期均存在南北差异，北部的降水较南部更为集中；③气候旱涝与降水集中度有明显关系。

降水Z指数在河南旱涝监测中的应用

利用河南50个站1951-2004年逐月降水量资料，对降水Z指数方法进行了分析，提出了Z指数的修改和订正方法，并进一步对区域旱涝指标进行了讨论。

基于分段函数法计算湿球温度研究

核电厂冷却塔设计气象条件中,湿球温度是重要的设计气象参数之一。近年来,由于实行自动观测,相对湿度值由仪器自动测定,因此不少气象站已经停止了湿球温度的观测,这给电厂气象参数的分析计算造成了一定困难。为此,根据气压分布型特点和分段函数,提出利用干球温度和相对湿度来计算湿球温度的新方法,经河南省郑州、南阳和商丘3站的应用,效果良好。

河南省大风气候特征分析

利用 196 1～ 1999年河南平均风速资料 ,统计分析了河南大风时空分布特征。结果表明 :大风日数集中分布于太行山东南侧 ,豫西、豫中的部分丘陵区和永城一带 ;各地大风主要出现在冬、春两季 ,集中于春季 ,春季大风出现频率占全年的 40 %以上 ,秋季大风出现频率最低 ,只占全年的 2 2 %以下 ;各地大风日数 6 0年代最多 ,70年代明显减少 ,80年代更少 ,90年代最少。

近40年郑州冬夏气温突变的诊断分析

采用Mann -Kendall方法 ,分析了郑州市南郊气象观测站近 4 0年来冬季和夏季气温突变的特点 ,并进一步分析了其与北郊城市站的温差序列的突变特点 ,结果表明 ,冬季和夏季的气温均存在突变 ,且在 2 0世纪 90年代后期冬季气温增温较快。

河南气候灾害监测预警系统

介绍了河南气候中心“气候灾害监测预警系统”各模块的基本功能及其特点 。

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明:1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明:冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。

河南省参考作物蒸散量变化特征及其气候影响分析

基于河南省111个气象站1971-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、风速和日照时数等气候要素资料,应用Penman-Monteith模型计算各站点逐日参考作物蒸散量(ET0),结合数理统计方法,分析近40a来河南省年ET0的时空变化特征,并对其主要影响因子进行探讨。结果表明,Penman-Monteith模型对河南省ET0的模拟能力较强,模拟值与同期小型蒸发皿蒸发量的相关系数r=0.84(P<0.01)。近40a,河南省年ET0平均值为796.1mm(±102.2mm,n=4169),在空间分布上,总体表现出北高南低的特征,并以24.7mm.10a-1(P<0.01)的线性倾向率减少,呈明显减少的站点主要分布在34°N以北地区。偏相关分析表明,全省各地(市)年ET0与各气象要素关系密切,除济源外,年ET0均表现出与风速呈负相关且相关系数最大。逐步回归分析显示,年ET0与平均气温、日照时数、风速和相对湿度的关系密切;风速、日照时数和平均气温对年ET0的贡献为正效应,而相对湿度为负效应。近40a,风速减小是导致河南省年ET0呈显著减小的主要原因;但从综合影响看,这是各气象因素综合作用的效果,且各因子的贡献存在区域差异。

支持向量机方法在太阳辐射计算中的应用

利用郑州1961～2000年的逐月曝辐量和有关气象数据,分析了曝辐量与气象因子的相关关系,应用支持向量机(SVM)方法,确定了影响逐月曝辐量的主要气象因子,建立了月曝辐量的支持向量机计算模型,为太阳能资源的评估方法提供了一种新的技术方法。用1961～2000年的逐月资料对郑州气象站的逐月曝辐量进行训练建模,用2001～2006的资料做评估效果检验,研究结果证明该方法适用于曝辐量的计算和太阳能资源的评估,可应用于同一气候区内无辐射观测的气象台站曝辐量的计算和太阳能资源评估,也可根据月气候预测进行月曝辐量的预估。

郑州城市气候环境的观测研究

通过对郑州城市环境气候观测资料分析 ,揭示了郑州市区环境温度的季节分布、不同性质地面环境对温度分布的影响及郑州城市热岛强度的时空变化特点。结果表明 :郑州城市建设规模及其特殊的地面物理性质 ,对气候环境已产生较明显的影响 ,年、季环境温度分布都以市中心温度为高 ,向郊区逐渐降低 ,存在着明显的城市“热岛”现象 ;郑州城市热岛强度的年、季变化与我国北方城市的变化趋势比较一致 。

独立光伏发电系统的设计及应用研究

针对河南不同地区的太阳辐射资源和日照时数，设计了不同配置类型的户用独立光伏系统，并进行了性能分析。结果表明，光伏组件在豫北和豫东北地区发电量最大，豫南和豫西南地区发电量最小，全年平均发电量相差10．1％；冬季发电量小于夏季，最大值一般出现在5月和8月；秋季大部分地区10月发电量大于9月发电量。光伏组件功率990～1110W、蓄电池组容量400～480Ah的系统配置，可较好满足无电户的基本生活用电，系统运行稳定。

河南省冬小麦晚霜冻害风险区划

基于河南省冬小麦遥感种植面积数据、DEM数据和111个气象站1971-2010年逐日最低气温资料,采用基于GIS的逐日最低气温空间插值技术,根据冬小麦晚霜冻灾度指标及其等级划分标准,计算各空间单元轻霜冻、中霜冻和重霜冻日数,综合考虑霜冻害日数和冬小麦实际种植面积比例因素,构建冬小麦晚霜冻害风险评价指数,分析河南省冬小麦不同等级晚霜冻害日数及其风险的区域特征。结果表明:河南省冬小麦轻霜冻日数高值区主要分布在河南省北部、东部和西部丘陵山区,中霜冻和重霜冻高值区以分布在西部丘陵山区为主,霜冻日数最大值分别为67 d、48 d和120 d;轻霜冻风险较高的区域主要分布在河南省除郑州地区以外的驻马店和南阳盆地以北地区,中霜冻主要分布在东部和西部丘陵山区,重霜冻主要分布在河南省西部丘陵地区,风险指数最大值分别为28%、18%和17%。总体上看,河南省冬小麦晚霜冻害日数和风险空间分布特征明显;轻霜冻日数及其风险的覆盖面积最大,其次为中霜冻,重霜冻最小;河南省的东部、北部和西部丘陵山区为晚霜冻害的主要防御区域,各级霜冻之间以防御轻霜冻为主。

河南省气候变化与北极涛动的时频相关

利用交叉谱与小波变换分析方法,分析了北极涛动指数(AOI)距平和河南省月平均降水距平、月平均气温距平序列的时频变化特征及河南省气候变化与北极涛动之间的多时间尺度相关,结果表明,河南省降水和气温变化与AOI之间存在着多时间尺度的显著相关振荡,年代际尺度周期的互相关系数明显大于年际尺度周期的互相关系数,相关程度随耦合振荡频率的增大而减小,相关显著性取决于两者的时频域联合统计特征,时域中小波互相关系数、小波凝聚谱的分布具有明显的阶段性特征,说明北极涛动的年际和年代际异常对河南省气候变化具有显著影响。