海河流域降水极值的时空演变特征

利用海河流域104个测站逐日降水资料,研究了海河流域过去47年中降水极值时空变化趋势,从降水极值变化的角度解释了海河流域旱涝的演变特征。结果表明:近47年来,海河流域的降雨量、小雨日数、暴雨日数、湿涝事件、日最大降水量均表现出明显减少趋势,干旱事件表现出显著增加趋势,加剧了海河流域干旱化程度。海河流域降水极值空间变化趋势在大部分区域表现为干旱化倾向,尤其是在海河流域东南部区域干旱化程度最为显著。降水的极值变化致使降水时空分布变得更加不均匀,使得海河流域干旱事件发生频率和强度增加,从而对流域内生态、环境和社会经济系统产生深远的影响。     

复杂地形下黑河流域的太阳辐射计算

基于数字高程模型(DEM)数据,在充分考虑了地形因子对太阳直接辐射和散射辐射的影响后,实际计算了起伏地形下黑河流域的太阳辐射。在忽略地表和大气之间的多次反射后,地表太阳总辐射计为三项:按起伏坡面上实际入射角考虑的太阳直接辐射、经过下垫面天空视角因子订正的坡面天空散射辐射和考虑周围地形反射效应的附加辐射。计算结果表明:局地地形起伏对太阳直接辐射、总辐射空间分布的影响非常强烈,使得复杂地形下不同坡向间总辐射和直接辐射平均计算差额十分显著,且太阳天顶角从较小增大至中等大小时,这两种平均计算差额均加大一倍多;在较小和中等大小太阳天顶角下,不同坡向间总辐射平均计算差额,均较相同条件下直接辐射平均计算差额为小,这是因为总辐射还包括了天空漫射和邻近地形反射辐射因子,这两个因子和坡面上太阳入射方位的变化共同影响地表入射太阳辐射;起伏地形主要使得太阳辐射在局地区域内背阴、向阳坡向间发生显著的重新分配。因此,在复杂地形地区进行太阳辐射计算时必须考虑地形的影响。     

我国近20年太阳辐射时空分布状况模式评估

利用NCAR/PSU联合研发的第5代中尺度气象模式(MM5),结合最优插值方法,模拟获得高时空分辨率的我国太阳辐射分布特征。MM5模式模拟中采用敏感性分析方法挑选参数化方案,结合1975—1997年辐射日平均值资料验证模拟效果,采用最优插值方法优化辐射的模拟效果,并导入GIS平台进行统计分析。分析表明:最优插值后辐射模拟平均标准绝对误差由原来的24.4%下降到8.5%,平均标准偏差由20.6%下降到3.5%。模拟获得的全国平均年太阳辐射总量为5648.6 MJ·m~(-2),空间分布上,呈现以内蒙中西部—宁夏—甘肃西北部—四川西部—云南西北部为分界线的西高东低特征,分界线以西太阳辐射在6000 MJ·m~(-2)以上,东部以华北太阳辐射为最高;1975—1997年年太阳辐射总量呈现上升—下降—上升的变化趋势,1978年太阳辐射最高,1989年最低。此外,基于Arc GIS 8.3统计获得各省份平均年太阳辐射总量,对各省份太阳辐射丰富程度进行等级划分,统计结果表明:西藏、青海、新疆是太阳辐射最丰富的省份,其中,西藏平均年太阳辐射总量在6900MJ·m~(-2)以上。     

黄土高原地区太阳辐射时空演变特征

利用太阳总辐射和日照时数等资料,获得了计算黄土高原地区日太阳总辐射的统一公式,并进而计算和分析了该区39个站点1961～2000年共40年的月、季、年太阳总辐射的时间序列和空间趋势特征.结果表明,在研究时段内,黄土高原地区年太阳总辐射均值呈明显减少趋势,全区平均每10年减少81.7 MJ·m-2.夏季和冬季太阳辐射减少趋势尤为明显,春秋季下降趋势较微弱;年太阳总辐射仅在陕北、晋北和陇东等个别台站呈微弱增加趋势,其余大部分地区均呈减少趋势,其中山西大部、内蒙南部和河南北部减少趋势最明显.     

青海高原太阳辐射时空分布特征

对西宁莫家泉湾和玉树辐射观测站的资料分别进行了订正和插补,对青海省太阳辐射的空间分布、年际变化进行了系统研究。结果表明：青海省年总辐射量高,总的分布趋势西高东低;20世纪70年代是总辐射高值时期,而80年代处于明显的低值时期,80年代末期至90年代初期有所回升,但90年代中期后处于下降状态。70年代的高值期和80年代低值期的出现与该时段青海省云雨状况和全球重大火山喷发事件密切相关,火山喷发是导致80年代总辐射量减少的重要原因。     

IPCC AR4多模式对海河流域气候模拟能力的评估及预估

根据海河流域1961-2010年气象观测资料,检验IPCC AR4中全球气候模式和多模式集合的模拟能力,并预估未来2011-2050年气候变化的可能趋势,结果表明:全球气候模式以及多模式集合对海河流域都具有一定的模拟能力,其中MIUB_ECHO_G模式和多模式集合具有相对较好的模拟能力.海河流域气温和降水未来情景预估表明:气温整体呈现增加趋势,尤其是A1B情景下各模式的年升温率均高于全国水平;未来降水也呈现增加趋势,在A1B和B1情景下,各模式都为夏季降水增加显著.A2情景下,春季时各模式降水均增加显著,A1B情景下,MIUB_ECHO_G模式模拟在2013年出现突变,降水量出现显著增长,A2情景下,MIUB_ECHO_G模式和多模式集合模拟的降水量则是在2031年和2001年出现突变,出现显著增长.     

多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性评估

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6～9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性。结果表明：多源融合降水实况分析产品与地面观测资料估算的面雨量结果基本一致,能较好地反映2021年6～9月海河流域面雨量的时空变化特征,但在量值上存在高估且随着降水量增加,估算误差也越大。分区对比,融合实况分析产品和站点的误差与子流域的平均降水量、海拔高度和面积密切相关。对于各量级面雨量出现的频次,融合实况分析产品与站点整体相差不大,准确率可以达到90%及以上。总体而言,5 km多源融合降水实况分析产品的质量较高,可进一步应用于海河流域精细化面雨量监测业务中。     

海河流域及其防汛形势掠影

海河穿越八省蜿蜒汇入渤海 海河流域东临渤海,西倚太行,南界黄河,北接蒙古高原,面积约31．8万平方千米。     

面雨量计算方法及其在海河流域的应用

参考我国水文部门和省气象台的方法，比较客观地确定了华北地区海河流域及其支流域(七条河系：滦河河系、北三河河系、永定河河系、大清河河系、子牙河河系、南运河河系、徒骇马颊河河系；一个区；海河下游区)的边界，实现了在各支流域内计算机自动选取代表测站，计算各支流域的实况和预报面雨量，对2001年汛期面雨量做了集成预报试验。另外，将2000年6～8月及2001年6～7月滦河的面雨量与潘家口水库的入库流量进行了对比分析。     

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

福建省散射辐射的计算方法及其分布特征

提出了综合考虑日照百分率和总云量来计算散射辐射的公式。将散射辐射Ｄ除以日照百分率Ｓ１，称其为净散射辐射。同时求出各月及年的净散射辐射与当地天文辐射的比值和总云量的相关系数ｒ。各月与年的相关系数均为正值，且ｒ均大于ｒ０．０１。在此基础上建立计算散射辐射的经验公式：Ｄ＝Ｓ１Ｑｏｅ＾ａ＋ｂＮ，式中Ｄ为散射辐射；Ｓ１为日照百分率；Ｑｏ为天文辐射；Ｎ为总云量；ａ和ｂ为经验系数。使用该经验公式求得福建省所有市     

气候变化背景下海河流域温度和湿度空间特征及其与水资源的关系

采用旋转主成分分析(REOF)方法,根据海河流域温度和相对湿度这两个主要气侯要素,将流域进行分区.海河流域的温度空间分布可分为4块区域:东北部、南部、西部和中部.流域的湿度空间分布可分为3块区域:东北部、南部与中西部.结合流域水资源空间分布特征的分析,发现流域温度和相对湿度分布与水资源分布具有显著的一致性.     

宁夏区域太阳日辐射通量计算方法的研究

利用银川站过去5 a的太阳日辐射观测资料(1981~1985)与大气外太阳辐射、日照时数、日照长度间的相关关系,确定了区域系数as。通过对bs的取值进行敏感测试,可得到一组最佳推算太阳辐射通量的区域系数:as=0.3,bs=0.5。用此系数和太阳日辐射通量计算公式,推算了银川站1986、1987年太阳日辐射通量并用观测值进行验证,结果表明:两者之间有很好的线性相关,R2=0.94,验证了区域系数的可信度。通过对银川站2 a(1986,1987)资料的平均误差、平均偏差、平均绝对偏差和均方根偏差的计算表明,结果与国内相关报道基本一致。对宁夏永宁站1989~2000年的太阳日辐射通量用区域系数进行估算,并与银川站的实际观测资料比较,结果显示永宁站太阳日辐射通量估算值和银川站实测值间有很好的线性关系,12 a间的方差最小值R2=0.88。     

山东省太阳辐射的计算及其分布

通过对国内外太阳总辐射气候学计算方法的分析对比,确定Q=Q0(a bS)为山东省太阳辐射最佳计算公式。根据济南、福山、莒县1961~2000年历年各月的总辐射和日照百分率,采用最小二乘法拟合出公式中各月的经验系数,并计算了山东省各地的月太阳总辐射。结果表明:山东省太阳总辐射年变化都表现为5月最大,12月最小。年太阳总辐射在4488~5692 MJ.m-2之间,北部多,南部少,其中年总辐射最大值出现在鲁北的庆云,其值高达5692 MJ.m-2,最低值出现在鲁西南的曹县,其值为4488 MJ.m-2。     

近44年四川太阳辐射时空变化特征

利用四川144个气象站1971~2014年的逐月日照时数数据和四川6个辐射站的逐月太阳总辐射数据,以气候学模拟的方法,计算了四川144个气象站的逐月太阳总辐射值。基于44年四川太阳辐射的平均分布和EOF分析的第一模态,将四川分成3个区域,并研究了四川太阳辐射的时空变化。结果表明:(1)四川年太阳总辐射从东南往西北随海拔升高呈阶梯式增加,结合年太阳总辐射EOF第一模态可把四川分为3个区域,分别是川西高原、攀西地区和四川盆地;(2)川西高原年总辐射随时间呈先下降后趋于平稳的变化,攀西地区年总辐射随时间的变化是先下降后上升,四川盆地总辐射变化不大,有缓慢下降趋势;(3)20世纪70年代四川大部分地区太阳总辐射是正距平,80年代除川西高原和雅安地区外基本是负距平,90年代是负距平,2001~2014年除攀西地区外基本是负距平。     

广西太阳总辐射的计算及分布特征

利用桂林、南宁、贵阳、海口1961～2000年逐旬太阳总辐射和日照百分率资料,建立精度较高的回归方程,推算出广西各地逐旬太阳总辐射,并分析了广西四季及年太阳总辐射的空间分布特征,对研究广西太阳总辐射及其对广西气候的影响有指导意义。     

乌鲁木齐市近30a太阳辐射变化及其成因初探

利用乌鲁木齐市气象站1976—2005年太阳辐射和气象观测资料,分析乌鲁木齐市太阳辐射的变化及其成因。结果是:1990年以前总辐射、直接辐射是减少的,以后是增加的;而散射辐射在1986年之前递增、之后递减。初步认定总云量的减少、低云量的增加以及相对湿度的缓慢下降对太阳辐射变化有重要影响;从太阳辐射变化间接得出:近30a乌鲁木齐市空气污染总体有所减轻。     

南宁太阳总辐射长期变化特征

利用南宁气象站1961-2009年太阳辐射观测资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法对近49年来太阳辐射变化的主要特征进行了分析。结果表明,近49年来年太阳总辐射呈弱下降趋势,下降突变点为1964年,线性下降速率为28.9 (MJ/m²) /10a,其中下降主要发生在1961-1992年,1993年后显著增加;春、秋和冬季太阳总辐射变化趋势和全年相似,夏季则呈弱增加趋势。分析表明,总云量和表征气溶胶多少的能见度是影响太阳总辐射变化的主要气象因子。     

我国太阳总辐射气候学计算方法的再讨论

根据我国建站时间在30a以上的辐射资料以及对应的地面站日照资料，在分析太阳总辐射统计特征的基础上，讨论了总辐射气候学计算公式中a、b系数的地理分布和季节变化特征，分析了辐射气候学计算的可能误差，得到了用日照资料估算总辐射的误差范围。结果表明，太阳总辐射月总量接近正态分布特征；总辐射气候学计算公式中的a、b系数具有较明显的时空变化特征，需按不同月份确立；通过逐年观测资料计算各基本站a、b系数，再由内插求得无辐射资料测站的a、b系数，进而计算无辐射资料站的辐射总量，其误差在可接受的范围内。