城镇化进程中太湖流域降水演变规律研究

基于太湖流域1992~2013年夜间灯光数据(DMSP-OLS),快速提取流域城镇建成区信息,并分析太湖流域不同时期城市建成区空间扩张特征。采用相关系数法、Spearman秩次相关系数法、Kendall秩次相关系数法及修正的Mann-Kendall(MMK)法分别对太湖全流域及各水利分区1951~2013年特征降水量进行演变规律及趋势性诊断分析。基于城市空间扩张分析成果,将太湖流域1979~2013年降水数据划分为2个时间段,即1979~2000年和2001~2013年,对比分析了不同城镇化时期内降水演变规律。

变化环境下鄱阳湖流域降水演变特征分析

近年来,鄱阳湖流域的干旱灾害呈现出较为明显的非一致性,针对干旱研究中对降水序列非一致性研究不足的情况,以鄱阳湖流域内修水站、宜春站、南昌站等14个气象站点夏秋两季的降水序列为研究对象,采用水文变异诊断系统对降水序列进行了变异诊断,并以诊断结果为依据,对变化环境下鄱阳湖流域降水演变特征进行了分析。结果表明,鄱阳湖流域内降水序列变异主要发生在夏季,变异后的降水均值有所增加,变异时间集中在20世纪90年代初,且导致鄱阳湖流域内干旱非一致性的主要因素为水量支出。

潮白河流域降水演变及其径流效应

分析了潮白河流域1991~2000年降水资料时空演变规律,采用同倍比放大法对各年的降水数据进行整体轮换处理,处理后各年总降水量为1991~2000年的平均年降水量。随后基于GBHM（Geomorphology-Based Hydrological Model）模型进行了10年径流量模拟。结果显示,在降水总量相同的情况下,1994年型降水时空分布最有利于产流,径流总量与峰值流量最大,1999年型径流总量与峰值流量最小。1994年型径流总量是1999年型径流总量的3.88倍;1994年型峰值流量是1999年型峰值流量的35.87倍。由此可见,降水总量相同时,其时空分布对径流总量和峰值的影响极大。

绍兴市近48年降水演变特征统计分析

选取绍兴国家气象观测站1961年1月至2009年2月逐月降水量作为降水分析基本资料,利用一元线性回归、小波变换和Mann-Kendall检验等统计学方法对绍兴降水季节变化和年际变化的特征进行了综合分析,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并根据主周期对未来降水变化趋势进行了预估。结果发现,绍兴市近48a各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,大尺度的周期变化中嵌套有小尺度的周期变化。春季降水以3～4a年周期为主,并有准3a周期向准4a周期转变的趋势;夏季降水主要存在准4a和准14a周期变化;秋季降水主要存在准2a和准12a周期变化;冬季降水主要存在准4a和准16a周期变化;年降水主要存在准2a和准4a年际周期变化和准13a年代际周期变化。绍兴春季和冬季降水突变不明显;夏季和秋季突变明显,突变点分别出现在1973年和1963年,而年降水突变不明显,不存在明显的突变期。夏季降水变化趋势和年降水趋势基本一致;夏季降水和年降水在时域上分布有很大的相似性,都具有准4a周期变化,并全时域存在;夏季降水突变影响到全年降水的突变。根据绍兴夏季降水和年降水的主周期推测,2009年后的5～6a绍兴年降水将相对偏多。

山东省典型河流近60a降水演变规律分析

基于山东省10条典型河流的13个气象观测站的1956—2016年实测月降水量资料,采用Mann-Kendall检验、 Morlet小波分析和Hurst指数,对山东省典型河流的年、汛期、非汛期及季节降水量变化特征进行分析,并预测未来降水量变化趋势。结果表明:山东省典型河流的气象观测站中除小清河岔河站和徒骇河白鹤观闸站外,其余站点的年降水量均呈下降趋势;年降水主周期一般为20~30 a,并且年降水主周期从空间上呈现从鲁西南地区向鲁东北地区逐渐增加趋势;根据重标极差分析结果,除马颊河堡集闸站外,其余站点的Hurst指数均大于0.5,具有较强持续性,预测未来山东省年降水量将遵循历史趋势,整体呈下降趋势。

浑河流域沈阳水文站降水演变特征分析

文中采用降水倾向率法、模比系数差积曲线法对浑河流域代表站沈阳水文站1950年以来逐月降水量资料进行分析研究。并运用了近55年的资料,分析出沈阳水文站年降水量的变化趋势;汛前降水量、汛期降水量和汛后降水量演变特征和变化趋势,为沈阳水文站乃至浑河流域的中长期降雨预报奠定基础。

太子河流域降水演变特征浅析

文章以太子河流域本溪水文站1952—2014年降水数据为依据,综合应用气候倾向率分析、模比系数差积曲线对太子河流域降水量多年变化特征进行了研究,分析出本溪水文站降水量变化趋势;汛前、汛期降水量演变特征,为本溪水文站乃至太子河流域的中长期降雨预报奠定基础。

乌鲁木齐河流域英雄桥水文(二)站降水演变及年内变化特性分析

采用线性回归法、模比系数差积曲线法、滑动平均法对乌鲁木齐河流域代表站英雄桥水文(二)站1982年以来逐月降水量资料进行分析研究。运用40年的降水资料,分析出英雄桥水文(二)站年降水量的演变特征和变化趋势以及降水量年内变化特性,可为英雄桥水文(二)站乃至乌鲁木齐河流域的中长期降雨预报奠定基础,为乌鲁木齐河流域水资源开发利用和防汛抗旱提供科学依据。

基于多源数据的郑州市降水时空演变规律

降水数据产品的兴起为水文气象领域研究提供了新思路,为缺资料地区水文预报、水资源管控提供有力数据支撑。作为站点数据的重要补充,其准确性对径流模拟、水文测报等至关重要。郑州市近些年暴雨事件频发,地面雨量站数量较少,不足以支撑水文气象工作者制定决策,通过定量指标与分类指标评估中国区域地面气象要素驱动数据集(CMFD)、Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM final run(GPM IMERG)、欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ERA5)及Global Satellite Mapping of Precipitation(GSMaP)4套降水数据产品,筛选出适用于郑州市的降水数据,并采用Slope分析法及MK检验法揭示郑州市降水时空演变规律。结果表明:4种卫星降水产品在郑州市均取得较好适用性,其中CMFD在总体上表现最优;4套降水数据均表现出高估小雨,低估中雨和大雨的现象;在空间上,4套降水数据在郑州市西南区域总体表现优于东北区域;郑州市降水在时间上呈现不显著下降趋势,下降率约为0.2 mm/a,在空间上,呈现出自西南向东北递减的趋势。

亚洲季风降水季节演变特征的气候系统模式模拟:基于FGOALS-g3和FGOALS-g2的比较评估

亚洲季风降水的季节演变对亚洲农业生产和社会经济有重要的影响。本文通过与观测资料对比,评估了中国科学院大气物理研究所研发的最新版本的气候系统模式FGOALS-g3相对于上一版本FGOALS-g2对亚洲季风降水季节演变的模拟能力,并通过与FGOALS-g3海温驱动的大气模式结果对比,研究海气相互作用对季风降水量年循环模拟的影响。结果表明,FGOALS-g3提高了对南亚和西北太平洋降水量年循环的模拟能力,部分源于大气模式的改进,但对其他区域模拟性能改进不明显。FGOALS-g3对西北太平洋季风爆发、撤退、峰值和持续时间、阿拉伯海东部季风撤退和持续时间以及印度半岛至中国南海季风峰值时间的模拟偏差有所改进,且考虑模式自身海气耦合过程后,可显著改善西北太平洋区域降水量年循环等模拟偏差。与FGOALS-g2相比,在南亚和中南半岛区域,FGOALS-g3模拟的季风爆发更晚,这是由非洲大陆降水量干偏差导致索马里越赤道急流减弱,加剧该区域5月负降水量偏差导致。在西北太平洋,FGOALS-g3显著改善了季风爆发西侧推迟而东侧提前的模拟偏差,原因是太平洋东暖西冷的海温偏差显著减小,局地Hadley环流增强,在该区域产生异常下沉运动,减小了西侧1月降水量湿偏差,使5月相对于1月的降水量增加,而东侧5月降水量与1月降水量的干偏差得以互相抵消。研究表明热带大尺度海温型模拟偏差的改进对提高亚洲季风降水量年循环的模拟能力有重要作用。

济南城市化发展对降水时空演变的影响

为研究济南市城市化发展对降水时空演变的影响,以济南市小清河黄台桥断面之上350km2为研究对象,首先利用济南市1984、1992、2002、2013年不同时期的卫星遥感数据,分析研究区土地利用类型演变过程,之后利用Mann-Kendall法分析了1966~2013年研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的降水时空变化趋势。结果表明,研究区1984~2013年,特别是1992~2002年期间,农田和林地面积大幅减少,建设用地面积大幅增加,城市化进程加快,建设用地演变规律为从城区由东到西,再向西北郊区和南部山区进展;研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的1966~2013年多年平均降水量总体呈增加趋势,1990年之后发生增强突变,且同时期内城区多年平均降水量比西北郊区高,但比南部山区低,研究区及各分区1966~2013年多年平均降水量的突变与城市化演变过程相一致,济南城市化进程影响降雨的时空分布。研究结果可为济南市城市发展规划和城市防洪预警提供依据。

东亚与北美东部降水和环流季节演变差异及其可能机理分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和CMAP、GPCP卫星反演降水资料,对比分析了东亚与北美东部地区降水和大尺度大气环流季节演变特征的差异。结果显示,东亚和北美东部地区冬季环流形势较为相似,而夏季差异则较大,这正是东亚为季风区,北美为非季风区的表现。此外,基于季风的两大特征量"风"和"雨",分析了两地降水和低空风场季节变化的显著差异:东亚副热带地区降水季节变率大,呈"夏湿冬干"的季风降水特征,低层盛行风向随季节逆转,冬季盛行偏北风,夏季盛行偏南风,具有显著的副热带季风区特征。北美东部副热带地区全年雨量分配均匀,低层常年盛行偏西风,呈现非季风区特征。进一步的分析发现,作为季风基本推动力的海、陆热力差异在东亚和北美东部地区有着显著的区别:东亚地区的经向和纬向温度梯度随季节反转的特征显著;而北美东部地区虽有纬向温度梯度的季节反转但幅度很小,且经向海、陆热力差异随季节反转不明显。此外,与青藏高原和落基山脉相伴的纬向环流也存在显著差异。鉴于此,提出经向和纬向海、陆热力梯度反转特征的不同以及青藏高原和落基山脉地形的不同作用很可能是造成东亚副热带季风气候而北美东部非季风气候的主要原因,上述结论还有待于数值试验的进一步证实。

1978-2018年青藏高原降水区划及各区降水量时空演变特征

针对全球气候变化对区划降水时空演变动态影响的问题,选取青藏高原内部及周边85个气象站点1978-2018年共41 a的日降水资料,采用经验正交函数(EOF)、旋转经验正交函数(REOF)、Sen’s斜率估计、滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了青藏高原年降水量典型分布型以及区域降水量的时空演变特征。结果表明:1978-2018年青藏高原整体年降水量主要存在南北差异、东南-西北差异两种典型分布型,且存在以雅鲁藏布江下游、澜沧江下游以及川西为中心逐渐向四周减少的干湿差异性。采用REOF将青藏高原分为8个降水区,Ⅴ区、Ⅵ区的降水量呈减少趋势,减幅分别为1.5%、3.7%,Ⅳ区的降水量变化平稳,Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅶ区和Ⅷ区的降水量呈增多趋势,增幅分别为8.6%、28.3%、10.0%、3.8%和6.0%。青藏高原西北干旱地区和北部干旱地区的降水量有增加趋势,形成喀喇昆仑山脉地区、柴达木盆地地区、四川西部地区、高原东南地区和羌塘高原地区5个降水异常区。8个降水量分区的年平均降水量有多个突变年份,各区有着不同程度的年代际变化以及不同时间尺度的周期特征。

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:①长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。

基于M-K方法的大凌河中游降水量时空演变及突变特征分析

以大凌河中游大城子水文站以上为研究区域,结合区域内1955~2014年近60年实测降水量数据,应用M-K方法分析大凌河中游降水量时空演变以及降水突变特征。并在此基础上定量分析降水量和地下水埋深之间的关系。研究结果表明:近60以来大凌河中游降水量增长趋势较弱,呈现5~10年的变化周期,不同季节降水量突变年份呈现个异性变化;从20世纪90年代到2000年后降水空间呈现由北向南逐渐递增的趋势,增长幅度较大;降水量和区域地下水埋深呈现较好的线性关系,相关系数达到0.7167。研究成果对于区域水资源变化评估提供参考价值。

降水量与太子河流域径流演变的相关性分析

结合太子河流域实测降雨径流数据,分析降水量对太子河流域径流演变的影响及其相关性。研究结果表明:太子河流域各站和区间各平均降水量没有明显减小或增加的趋势,各站基本表现出同步的丰枯周期变化;太子河流域径流量的演变过程与降水量差异较大,人类活动对径流产生一定程度的影响;在1970年代中期和2000年左右,太子河总体实测径流量发生突变,双累积曲线均向下发生偏折,说明相同降水量下,径流量有所降低;太子河流域降雨径流相关度较高,随着年代的推移,降雨径流相关度变幅不大。

关于固原六盘山机场2011年—2017年降水逐年演变趋势的分析

降水是直接影响航空飞行活动的重要因素,一般降水越大,对飞行的影响也越大。如何提高气象为飞行保障服务的水平,不断深入地开展降水天气特点分析和规律的总结,是十分重要而必要的,固原六盘山机场已通航七年多,为了解机场降水气候背景,把握降水规律,做好机场航空天气预报和提供航空气候服务的基础。本篇报告在统计分析了2011年至2017年7年间降水观测资料的基础上,描述了固原六盘山机场近7年降水变化规律和对飞行活动的影响。为确保统计分析的准确性,其间我整理校对了固原六盘山机场2010年6月至2017年12月气象观测月总簿和年总簿,对降水进行了较为详尽的统计、数据校对和图表分析,以严谨的分析形成了此篇报告。

耦合模式长期积分资料所揭示的华南春季降水及环流特征的年际变化

利用一个全球海洋-大气-海冰耦合模式的300年控制试验资料,针对东亚区域雨带移动和大气环流特征演变的研究发现,华南春季降水是位于副热带的雨带的一部分,而且华南地区4、5月的降水异常具有明显的年际变化特征。在华南4、5月降水偏多年份,前期3月阿留申低压加强,北半球西风减弱,西太平洋海表温度出现负异常,导致冷暖空气在这里相遇造成降水异常。

基于Mann-Kendall方法的大凌河中上游1956—2016年降水变化特性分析

采用Mann-Kendall方法对大凌河中上游近61年降水变化及突变特征进行分析。结果表明:(1)大凌河中上游年降水总体呈现弱递减变化,递减变化均未通过90%的显著性检验,中游朝阳站以上非汛期降水递减明显,通过90%的显著性检验;(2)大凌河上游夏季降水呈现下降变化,但春、秋季降水递增趋势明显,均通过90%的显著性检验,递增率分别为14. 6 mm/10a及41. 7 mm/10a,中游在春季递增明显,递增率为14. 5 mm/10a,其他季节变化趋势均较弱;(3)中上游年降水突变特征较为一致,1960、1980、1990、2000年为其降水的4个主要突变点,2000年以后降水突变特征点明显增多,汛期降水突变和年降水突变较为一致,但中游在非汛期突变特征点较少,仅在1960年出现突变。

全球共享GPCP数据在长江中下游地区的适用性分析

应用GPCP(全球气候降水计划)数据与地面观测降水资料分析比较了1980年-2006年我国长江中下游地区27年年平均、季平均降水量的空间分布,并给出了1月、4月、7月、10月份两种数据的散点分布图及线性回归方程。结果表明:27年年平均、季平均两种数据具有较好的一致性,能够真实反映长江中下游流域降水的气候变化特征,其中夏季GPCP数据与台站资料差异较大,降水偏少的冬春两季,两者的一致性较高。4个月的相关性分析说明相关系数都在0.9以上,两者具有较好的相似性,7月份的相关系数为0.91低于其他3个月。在验证GPCP数据具有很好的适用性的基础上,分析研究了1980年-2006年长江中下游地区降水演变规律,线性趋势和差积曲线结果表明,20世纪80年代初到中期属丰水期,90年代属枯水期。M-K检验结果说明全流域年降水呈现下降趋势,长江流域内的各二级区年降水无显著变化;四季27年降水量的结果除汉江流域冬季呈显著上升,夏季呈显著下降,太湖流域冬季显著减少,长江中下游流域秋季显著下降外,其它季节无显著性变化。