基于Copula函数的广东北江流域极端降水指标概率分布特征

选用9种概率分布函数对广东北江流域18测站近50 a极端降水指标R1d(年内最大1日降水量)和R5d(年内最大连续5日降水量)进行拟合,采用线性矩法估计参数,根据拟合优度检验,确定出最佳的概率分布函数,并在此基础上对50 a、100 a一遇设计值进行空间分析。通过择优选取GH Copula作为联接函数,对流域R1d-R5d联合概率分布进行研究。结果表明:1)翁源、清远地区出现50 a、100 a一遇的R1d或R5d概率较大;中北部地区50 a、100 a一遇的R1d和R5d同时出现的概率较大。2)特定R1d设计频率条件下,随着R5d设计频率的减小,二者遭遇概率也随之迅速减小;反之,特定R5d设计频率随R1d条件频率的减小,二者遭遇概率随之明显增大。

扬州地区极端降水指标变化特征研究

极端降水是产生洪涝灾害的首要原因之一,对农业生产有着重要影响。本研究使用扬州地区日降水数据,研究了极端降水指标的年内、年际及周期性变化特征,探讨了降水频率及降水强度对总降水的影响,发现:在年内,一日暴雨、三日暴雨、五日暴雨、降水强度、中雨日数、大雨日数、暴雨日数、持续湿期、强降水量和特强降水量均呈现先增加后减小的趋势;持续干期表现为先减小后增加的趋势。在年尺度上,一日暴雨、三日暴雨、五日暴雨、降水强度、中雨日数、大雨日数、暴雨日数、强降水量、特强降水量及总降水量呈现增加的趋势;持续干期和持续湿期均呈现减小的趋势。一日暴雨存在3.8年的显著变化周期,三日暴雨、五日暴雨存在4年的显著变化周期,中雨日数、总降水量存在5.7年的显著变化周期,大雨日数、暴雨日数分别存在5.9年和5.8年的显著变化周期。降水频率变化对总降水量贡献均大于降水强度。研究结果可为扬州地区灌溉排水规划及防灾减灾提供参考依据。

1951～2014年哈尔滨市极端降水事件变化特征分析

为分析近年来哈尔滨市极端降水频发的原因,以哈尔滨气象站1951~2014年共64年的日降水资料为基础,选取世界气象组织推荐的10个极端降水指标,分析哈尔滨极端降水事件变化特征的趋势和周期性,采用Mann-Kendall法检测10个指标的倾向率及显著性,采用小波分析方法检验极端降水指标的周期性。结果表明,多种极端气象指标的多尺度周期叠加效应是近年哈尔滨市极端降水事件频发的主要原因。研究成果可为相关部门应对洪旱自然灾害提供参考。

未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。

近50年我国极端降水时空变化特征综述

全球变暖背景下,我国极端降水事件频发,引发严重水土流失事件,并造成重大损失;因此,开展极端降水及其时空变化特征研究对明晰极端降水变化规律、指导水土保持规划和治理等工作具有重要现实意义。目前,我国基于不同时空尺度的极端降水及其变化趋势的研究已取得丰富的成果,但对这些成果的总结和提炼不足,不利于正确认识我国极端降水规律。笔者通过搜集大量相关文献,对我国极端降水的时空变化特征进行分析,认为整体上我国极端降水事件呈增加趋势,但华北、东北和西北东部等地区呈减小趋势。研究表明,我国目前极端降水研究具有以下薄弱环节:1)气象站点密度普遍偏小;2)地形因素对极端降水的影响考虑不足;3)点状和面状降水数据结合不够紧密——从而造成不同学者在同一区域的研究结论往往不尽相同,一定程度上降低了研究结论的可靠性和可比性,也使得研究成果对实践工作的指导能力不足。建议后续研究应加密气象站点、充分考虑复杂地形条件对极端降水的影响以及加强点状和面状降雨数据的结合,以期获得更为准确的极端降水时空变化规律,增强对水土保持、防汛抗旱和水利工程防护等实践工作的指导作用。

塔里木盆地极端弱降水的时空变化特征

选用塔里木盆地40个气象站1961-2009年日降水资料,采用4种极端弱降水指标分析该地区极端弱降水的时空变化特征。利用M-K法和F检验的线性分析对各站点指标的变化趋势及变化率进行检验和计算,并利用Monte Carlo模拟进行区域显著性检验。结果表明:⑴年内CDD集中在80-100天,塔里木盆地的年最长连续无降水日数有明显的减少趋势,极端干旱情况有所缓解。0-10天的D25出现频率最高,这种极端弱降水日数有增加的趋势。⑵P25集中在0-1.5mm,介于2-3mm的P25基本上从2000年之后才开始出现。有超过一半站点的P25上升幅度达到0-0.16mm/10a。⑶0.1-0.3mm/d的I25出现的频率最高,I25超过0.4mm/d的频率极低。

概率调整法在气候模式模拟降水量订正中的应用

应用概率调整法订正区域气候模式系统PRECIS在SRES A1B情景下模拟的各季节全国日降水量。以第95百分位降水量为阈值,利用Γ分布分段拟合1962年12月-1972年11月的模拟值,构建传递函数,得到1991年12月-2001年11月的订正值。结果表明:全国平均日降水量空间分布的模拟改善明显,偏差百分率高于100%的格点比例从23.5%降低到1.0%;对各地区平均降水月循环的模拟结果改善,冷季降水较暖季更接近观测,提高拟合优度是改进订正方法的关键;多数地区连续干日数、连续5 d最大降水量及极端降水贡献率的空间强度、概率分布与空间相关性的订正效果显著。总体来说,该方法对模拟中国区域降水的平均态与极端降水均有明显改善,有助于气候评估工作的展开。

淮河上游区域GPM IMERG卫星降水数据应用评价

为系统评估GPM IMERG V05B卫星降水产品在淮河息县以上流域的应用,以流域内9个地面站实测雨量数据作为参考,应用统计指标、分类指标及极端降水指标,对2015~2017年GPM IMERG产品分别评价分析了日、月、年尺度上统计指标与分类指标,评估了不同雨强、极端降水探测性能。结果表明,GPM IMERG卫星降水产品与地面监测数据在日、月尺度的降水监测值表现出较好的相关性,总体呈高估现象,日尺度探测率高于0.8,但错报率、汉森和凯普斯得分不理想,月尺度上在8、9月份存在低估,年雨量误差10.0%~23.8%;GPM IMERG对小雨综合探测性能强,但错报率较高,对中雨探测精度较高;极端降水事件探测能力表现不稳定。

黄河流域极端气候下降雨侵蚀力时空特征研究

研究极端降水事件下流域降雨侵蚀力时空分布特征,对深入认知流域水灾害空间分布结构具有重要意义。基于黄河流域及周边97个气象站点1960~2015年共56年的逐日降水数据,选取Rx5d和PRCPTOT两个极端降水指标分析降雨侵蚀力四季时空分布特征,并采用Spearman相关性分析方法探究了降雨侵蚀力的空间分布格局。结果表明,在时间上,同一区域降雨侵蚀力有明显的季节性,夏季年际波动最明显,冬季呈较平稳状态。Rx5d指标和PRCPTOT指标下降雨侵蚀力之间差异显著,Rx5d极端指标对降雨侵蚀产生了巨大的影响。在空间分布上,黄河流域区域之间降雨侵蚀力差异显著,黄河下游发生严重降雨侵蚀,冬季黄河上游及内流区基本不发生降雨侵蚀。Rx5d和PRCPTOT指标下区域之间的相关性分析结果基本保持一致,PRCPTOT指标下区域相关性更好;夏季区域Ⅶ、区域Ⅷ与其他区域相关性很差,冬季区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅳ之间的相关性较高。

1961～2010年内蒙古地区极端气候事件变化特征

基于内蒙古地区71 个地面气象站1961 ～ 2010 年逐日最高气温、最低气温以及逐日降水资料,结合温度和降水极端值和极端事件指标,采用气温资料均一性检验和订正、多项式法、线性倾向、Mann - Kendall 法等统计学方法诊断分析其变化特征.结果表明：（1）近50 a 内蒙古地区年和四季平均气温均发生了突变,1987 年为年平均气温突变转折点,四季气温突变时间春季最早,夏季最晚;（2）内蒙古地区表征极端气温增暖的极端最高气温、极端最低气温、高温日数、暖夜日数和暖日日数等指数均呈明显增加趋势;极端低温事件指标如低温日数、冷夜日数和冷日日数等均呈现出减少趋势,尤其在气温突变之后,增暖趋势和低温减少趋势更为明显.同时,气温突变后,大多数极端气温事件指数变差系数增大,说明极端气温事件的波动性增大;（3）内蒙古地区除极端降雪量呈略微增加趋势外,其余极端降水事件指标均呈明显减少趋势,尤其在气温突变后,其极端降水事件减少,降水强度减弱.

塔克拉玛干沙漠周边地区极端弱降水的时空变化特征

选用塔克拉玛干沙漠周边40个气象站1961—2009年日降水资料和4个极端弱降水指标,分析该地区极端弱降水的时空变化特征。采用M-K法和F检验对各站点降水指标的变化趋势及变化率进行检验和计算,并利用Monte Carlo模拟进行区域显著性检验。由Copula函数得到两降水指标的联合分布,计算两降水指标的联合重现期。结果表明:(1)年最长连续无降水日数(CDD)多为80~100d,呈显著减少趋势;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日数(D25)为0~10d,呈显著增加趋势;每年日降水量小于降水日序列25%分位数的总降水量(P25)的值集中在0~1.5mm,2~3mm的P25从2000年才开始出现;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日平均降水量(I25)为0.1~0.3mm,I25超过0.4mm的情况极少出现。(2)CDD与D25和P25各自五年一遇值的空间分布相反。除CDD和D25均大于各自五年一遇值的联合重现期较长外,其余各类型联合重现期较短。沙漠周边地区发生不同类型极端弱降水事件的概率不同。

1961—2010年北疆地区极端气候事件变化

本文利用1961—2010年北疆地区20个气象台站的逐日降水量、最高气温、最低气温及平均气温资料,采用国际气候诊断与指数小组(ETCDDMI)所提供极端降水和气温事件的各种指标,对极端气候事件时空变化规律进行分析。结果表明:近50年,北疆地区极端降水和气温事件有显著的增加趋势;在北疆不同气候区极端降水指标变化趋势表现不同,其中准噶尔盆地地区增长趋势最慢;冷夜(日)指数呈现下降趋势,为-4.05d/10a(-1.51d/10a),暖夜(日)指数呈现增加趋势,为4.36d/10a(1.64d/10a)。线性趋势分析发现,在20世纪80年代后极端降水事件有明显的增加趋势;应用M-K检测年最高气温和年最低气温,发现大多数站点在20世纪80年代后年最高气温和年最低气温也呈现显著增加。这表明在20世纪80年代后,北疆地区的极端气候事件增加趋势更加显著。