广义帕雷托分布在重庆暴雨强降水研究中的应用

引进广义帕雷托分布(GPD),借助于现代L-矩估计方法,模拟重庆地区极端降水事件,推算一定重现期的极端降水量分位数。模拟试验表明,基于超门限峰值法(POT)的GPD不但计算简便,而且基本不受原始序列样本量的影响,具有全部取值域的高精度稳定拟合(包括高端厚尾部),与GEV模拟结果相比,GPD具有更高精度和稳定性,更为实用。

重庆地区太阳总辐射的气候学计算方法研究

根据重庆市沙坪坝日射站1988-2007年逐日太阳总辐射、日照百分率、低云量和水汽压等资料,采用常规统计方法分析了重庆市地面总辐射的时间变化;由太阳总辐射气候学计算原理,采用线性回归方法建立月总辐射计算公式;通过相关系数检验和回归误差分析,确定了适用于重庆地区太阳总辐射月总量的气候学推算公式;进而根据所得推算公式分别计算了各站点逐月太阳总辐射总量,分析了重庆地区四季和年太阳总辐射的空间分布特征.结果表明:日照百分率的单因子线性拟合整体效果较好,但冬季月份拟合误差较大;采用日照百分率和低云量的双因子拟合,使得冬季月份的拟合误差明显减小,显著提高了整体拟合效果.分析认为,日照百分率是重庆地区地面总辐射的主要影响因子,冬季雾日数和低云量对地面总辐射具有重要影响.重庆太阳总辐射有逐年增大的趋势,与该地区实际日照时数逐年增大而低云量逐年减少等因素有关.四季及全年太阳总辐射的区域分布以重庆地区东北部最高,东南部和西部边缘一带为低值区.

非正态分布的天气气候序列极值特征诊断方法研究

推广了非正态假设下的交叉理论 ,且将其用于极值特征的诊断 ,并从理论上导出了适用性更广的基于Gamma分布和负指数分布的极值特征量诊断公式及其样本估计式。以有关降水要素的时间序列为例 ,说明了这种方法在天气气候诊断与气候影响研究中的应用前景。

全球变暖对区域极端气温出现概率的影响

在适当的概率分布模式基础上,考察冬夏极端气温出现概率对全球气候变暖的敏感率,以上海、南京、东台、徐州站为试验实例。分析结果表明,无论是冬季逐日最低(极端)或平均最低气温或夏季逐日最高(极端)或平均最高气温的概率分布的敏感率几乎都呈现出气温方差变化的影响大于气温均值变化的影响。

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 。

三峡库区高温气候特征及其预测试验

根据三峡库区及其周围35个气象站1961—2008年的逐日最高气温资料,分析了库区高温的时空变化特征;采用经验模态分解方法,探讨了近48年来三峡库区年均高温日数和日平均最高气温序列的振荡模态结构特征;利用均生函数模型作均值生成函数延拓,借助BP神经网络构建了一个新的预测模型,对三峡库区高温日数和最高气温进行了预测。结果表明,过去48年间,三峡库区年均高温日数为24.07天,高温日的平均最高气温为36.69℃,以3～5a和16a为显著振荡周期,在20世纪80、90年代为弱负距平,而在其他时期都为正距平。三峡库区高温日数分布呈北部多、东南部少的特征,高温日的平均最高气温以东南部较低,东北部较高。模型预测值与实际值的对比分析表明,该预测模型具有一定的实用性,不仅能够较好地拟合三峡库区高温的历史实况,而且对未来5～10年的演变趋势也具有一定的预报能力;对偶发极端气候事件的预测尚有待进一步提高。

中国日降水量与其占有面积的函数关系

根据中国近40年逐日降水观测资料,分析了大范围空间域上不同等级日降水量与其占有面积的函数关系。研究表明,几乎每一年任何一天中国区域的不同等级日降水量场的统计分布都呈明显的左偏态型。利用负指数分布和Weibull分布的概率密度函数(PDF)拟合实测降水资料的结果表明,后者拟合效果优于前者。负指数分布型可能仅适用于同一天气系统控制下的一次降水过程或较小的区域范围,在更大的区域内(如中国区域),由于构成降水的多种天气系统在同一日相互叠加,可能用Weibull分布更适合。

川渝地区降水变化与Nino3区SST的关系及其稳定性分析

根据1960—2006年我国川渝地区120个观测站的月降水资料,分析了降水的空间分布特征,利用相关分析、小波分析和小波凝聚谱等方法,探讨了川渝地区降水与Nino3区SST的关系及其稳定性。结果表明:一致性异常分布是川渝地区降水变化的最主要空间模态,第一模态时间系数与Nino3区SST有着较好的相关关系。这种关系表明,在Nino3区SST暖状态,川渝地区降水偏少;在Nino3区SST冷状态时则情况相反。川渝地区降水和Nino3区SST关系的稳定性分析表明,降水和SST之间在准2 a,4～6 a变化周期上存着较好的相关关系,但这种相关关系并不稳定,存在着年代际变化:1960—1986年呈正相关关系,1987—2006年呈负相关关系。

基于全球气候系统模式结果的重庆21世纪气候变化预估分析

利用政府间气候变化委员会（IPCC）第4次评估报告提供的13个新一代气候系统模式的模拟结果，分析了不同情景下（高排放SRESA2、中等排放SRESA1B和低排放SRESB1）重庆地区21世纪的气候变化。结果表明：21世纪重庆气候总体有显著变暖、变湿趋势，年平均气温变暖趋势为每100年2．3～4．2℃，年降水增加趋势为每100年5．9％～8．8％。冬季变暖最明显，春季降水增加较显著、秋季减少较明显。在A2、A1B和B1情景下，21世纪后期气温分别比常年偏高3．68、3．28、2．26℃，年降水分别比常年偏多5．24％、5．77％和3．43％。

降水概率模型在旱涝监测评价中的应用研究

选择正态、准正态和偏态Gamma多种理论概率分布模型对河南年、月、旬不同统计时段降水概率进行了模型拟合试验,推求了准正态概率分布密度函数的通用公式,提出了二参数Gam-ma分布参数Thom估计方法的修正方案,并对旱涝监测评价分析中有关概率特征量的数值计算方法进行了试验研究。

重庆地区夏季高温的气候特征与环流形势分析

利用重庆地区23个气象站1960-2007年逐日最高气温观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料探讨重庆夏季高温天气的气候特征,选取2006年和三个有代表性的高温天气过程进行环流场特征分析.结果表明:重庆地区的夏季高温事件具有显著的年代际变化和区域差异,20世纪80年代发生频次最少,70年代最多,沿长江、乌江为高温天气多发带;南亚高压位置偏东,西太平洋副热带高压偏西,南亚高压与西太平洋副高的上下叠加是重庆地区夏季高温天气过程的主要环流特征.分析认为,100 hPa等压面上的南亚高压、300 hPa等压面上的暖中心和500 hPa等压面上的副热带高压脊控制着四川东部及重庆地区上空,对流层中上下层暖高压中心相对应、中心位置基本一致是出现大范围、持续性异常高温天气的重要原因.

河南省月平均气温变化的时频分析

根据河南省 5 0个站 195 1～ 2 0 0 0年的月平均气温资料 ,采用小波变换等方法分析了近 5 0年来河南省气温变化的时频特征。结果表明 ,河南省气温变化包含不同时间尺度的多层次演变特征 ,具有准 2年、4年、6～ 8年、16年和 2 8年左右的周期振荡 ,其中尤以 16年和 8年左右的周期最为显著 ;长期变化规律为 5 0、6 0年代气温较低 ,70、80年代变化平缓 ,90年代以来气温明显升高且强度较大。

热带海表温度及北大西洋涛动与ENSO事件的相关分析

采用交叉小波变换方法分析了热带SST、NAO与ENSO事件之间的多时间尺度相关特征.结果表明,热带SST与ENSO事件在2～7年和30年以上尺度的周期振荡上存在着显著的同位相正相关,其中以4年尺度周期的方差贡献最大,时域中热带SST冷暖变化的时间与ENSO冷暖交替的时间一一对应;北大西洋SST与ENSO事件在4年和15年尺度周期振荡上表现为方差贡献较大的正相关;NAO与ENSO事件相关较弱,在2～7年和10～24年尺度上表现为负相关,而25年以上尺度为正相关,时域中NAO强弱变化与ENSO冷暖交替的对应关系并不完全一致.

北极涛动对河南省降水的可能影响

采用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了北极涛动指数和河南省月降水距平序列的时频变化特征,并讨论了近50多年来北极涛动对河南省降水的可能影响。结果表明,北极涛动指数和河南省降水距平序列中都存在着不同时间尺度的周期振荡,且时域中的分布特征和振荡强度也不尽相同;两者之间在6-8a、12-16a和25a以上尺度的周期振荡呈正相关,而在9-11a和16-24a尺度上表现为负相关关系。

重庆地区最高气温变化与南方涛动的相关分析

根据1960—2008年重庆地区29个测站的平均最高气温资料,分析了重庆地区最高气温的空间分布特征,利用相关分析、小波分析和小波凝聚谱等方法,探讨了重庆地区最高气温变化与SO（Southern Oscillation）的关系。结果表明,重庆地区最高气温变化与SO有较好的相关关系;在SO偏强时,重庆地区最高气温偏高,在SO偏弱时则相反。重庆地区最高气温和SOI变化之间在准2年、3~6年尺度周期变化上存在较好的相关关系,但这种相关关系并不稳定,存在年代际变化,1960—1974年和1988—2008年呈负相关关系,1975—1987年呈正相关关系。

厄尔尼诺事件对河南省降水的可能影响

本文采用小波变换方法分析了近 5 0年来赤道东太平洋月海温距平序列和河南省月降水量距平序列的多层次时间尺度结构 ,对厄尔尼诺事件和河南降水的周期变化规律进行了对比分析 ,并讨论了厄尔尼诺对河南降水的可能影响。结果表明 ,厄尔尼诺事件对河南降水有一定程度的影响 ;表现为厄尔尼诺年大多对应河南雨涝年 ,而反厄尔尼诺年大多对应干旱年 ;NINO海区SST的冷暖结构和河南降水的旱涝变化之间具有较好的对应关系 ,而且两者都存在准 2年和 4～

极端气候对平均气候变化的非线性响应及其敏感性试验

平均气候与极端气候两者发生的概率具有密切联系。从理论和观测事实两方面证明一地平均气候与其极端气候的对应概率存在着明显的非线性关系。假定气候变量有对称概率分布和非对称概率分布两种状况,从理论上证明,平均气候变化前后所对应的极端气候概率具有非线性变化;通过对若干个代表站及气候场资料的平均值与所对应极值概率计算结果,证明理论符合观测事实。进一步借助于数值试验考察了概率分布模式的各个参数之变化对极端气候概率的影响。根据观测事实的举例,也表明了不同概率分布条件下,基本上都有如此变化规律。

河南干旱指标的客观性研究

利用河南 195 1～ 1998年的降水资料及干旱灾害对农业影响的实况资料 ,分析评价了已有的干旱指标 ,结果表明 ,根据有限长样本资料序列研究建立的干旱指标 ,其应用客观性随着干旱灾害过程资料样本增大而降低。通过反复试验 ,确定了以降水Z指数为基础的干旱评价指标及监测预警指标。

郑州城市热岛特征及成因

利用郑州城市地面温度观测资料及低空探测获得的气温资料，分析了郑州城市热岛特征及其季节性变化、随高度变化的规律。

近50年河南干旱过程频率时空分布特征

利用河南１９５１～１９９８年的干旱灾害实况资料，统计分析了干旱灾害过程频率的季节、地理及年际变化特征。结果表明：河南干旱灾害过程的季节性特点明显，豫北地区以春旱为主，豫中、豫南地区以伏旱为主，豫东地区以秋旱为主，豫西地区以春、秋旱为主；二季连旱的频率豫北达５０％～６０％，豫东豫西地区为４２％，豫南地区不足３０％；干旱成灾面积大于６７万公顷的年份具有连续性，平均持续长度４年，最长的达７年。８０年代以来，河南干旱灾害影响呈严重发展趋势。