基于SPI指数的云南省干旱时空特征分析

干旱是云南省主要的自然灾害之一，为全面了解云南省气象干旱的时空演变特征，基于云南省104个气象站点1959～2018年逐月降雨量资料，计算标准化降水指数SPI,分析云南省干旱的时空变化特征。结果表明：(1)云南省不同尺度的SPI值随时间尺度的增加，波动逐渐减小，且呈现出一定的周期性变化特征。(2)近60 a以来，云南省每年都会有地区发生干旱，大部分以轻旱、中旱为主，但重旱、特旱发生的比例也在增加；干旱强度和范围均呈缓慢上升趋势，且干旱的范围越大，干旱强度越强。(3)夏、秋季节干旱强度与干旱范围均呈上升趋势，春、冬季节呈下降趋势。(4)近年来，滇东南、滇西南地区成为云南省干旱的高发区。     

滇中地区极端降水事件的时空变化特征分析

近年来,极端降水事件频发,对社会经济发展带来一定损失。为探讨云南省滇中地区极端降水事件的变化规律,根据1964~2013年滇中地区49个气象站点逐日的降水数据,采用M-K秩次检验方法,结合线性趋势和5 a滑动平均法,分析滇中地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)在时间尺度上,强降水日数和最多连续雨日天数呈显著减少趋势,普通日降水强度呈弱减少趋势,最多连续无雨日天数呈显著上升趋势,极端降水事件突变多发生在2002~2008年间;(2)在空间尺度上,普通日降水强度整体上表现出中部高,东北和西北部低的趋势;强降水日数和最多连续无雨日天数整体呈现出中西部低,东南和西北部高的趋势,并出现了明显的低值区,而最多连续雨日天数基本呈现出相反的空间分布特征;(3)在空间变化趋势方面,近50 a滇中地区降水呈减少的趋势,中东部地区降水减少趋势最为显著,且普通日降水强度呈显著减少趋势,而西南部最多连续无雨日数则呈现显著上升趋势。由分析结果可知,滇中地区干旱趋势明显加剧,尤其是中东部。     

南小河沟流域降水特性及趋势分析

应用降水倾向率法和M ann—kendall检验法等方法对南小河沟流域1989~2004年雨量和雨日分布特征及其变化规律进行了分析。结果表明:降水主要集中在5~10月份,其中夏季降水量占全年降水量50.2%,年平均降水日数为89 d,其中降水量大于等于1.0 mm的降水日数占全年的66.9%,大于等于10.0 mm的降水日数全部集中在3~11月份,大于等于25 mm、50 mm主要集中在5~10月份。相对于年平均降水量520 mm而言,本地区正常降水年份占38%,异常降水占62%。90%的最长干旱持续期出现在冬季,但春末夏初也会出现10~20天的干旱天气。从年际变化看,流域年降雨量、汛期雨量均呈增加的趋势,旱期雨量呈减少的趋势。     

宁夏1951-2008年降水变化特征及趋势分析

依据1951-2008年月降水资料,运用PCI降水集中度、Mann-Kendall秩次相关分析等方法分析了宁夏半个多世纪降水时空变化规律及其变化趋势.结果表明:宁夏年降水量由北向南逐渐递增,年际变化由北向南依次减弱,引黄灌区降水量月际变化显著,年内分配极不均匀;中部干旱带及南部山区降水量年内变化相对平缓,均呈季节性变化;中部干旱带及南部山区降水呈减少趋势的概率均为75%,引黄灌区为71.4%,全区降水减少的概率达到73.3%;中部干旱带及引黄灌区降水呈增加趋势的概率分别为75%和57.1%,有更趋离散而背离均值的趋势;中部干旱带呈减少趋势的概率为100%,南部山区为75%,降水年内各月的分配会相对趋于均匀.     

中国地区近40年降水结构时空变化特征研究

基于中科院青藏高原所提供的CMFD资料,研究者对中国地区近40年来的降水结构时空变化特征进行了分析。结果表明,1979年～2018年间我国年均降水量呈现出较为明显的增长趋势,且未来几年持续增加的可能性极大;近40年来我国汛期降水量占全年降水总量的比例大体稳定,但有微弱下降趋势;华东、华中和华南等地区近5年来降水量增加显著;西南、西北及东北等地区降水年内分配不均匀性下降明显;华东和华南等地区发生极端降水事件的频率及强度均有所增加。     

1961-2020年沂蒙山区极端降水时空变化特征

基于1961-2020年20个国家级气象站日降水数据,通过选取9个极端降水指数,利用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法和累积距平法、Morlet 小波变换法、泰森多边形法及克里金空间插值等方法,分析了研究区极端降水的时空变化特征。结果表明：研究区1 d最大降水量、5 d最大降水量和降水强度呈上升趋势,大雨日数、年降水量、强降水量、极强降水量、连续干旱日数及连续湿润日数呈不显著下降趋势;年降水量与大雨日数的突变情况类似,1980年后下降趋势明显,降水强度在1998年发生突变,突变之后变为增强趋势;各极端降水指数基本存在20 a左右的第一主周期;空间分布上,除连续干旱日数与降水强度外,其他7个指数空间分布相似,基本呈现从东南向西北减少的分布格局,连续干旱日数整体呈现从东到西递减的趋势,降水强度整体呈现南高北低的趋势;1980-2000年为降水异常年份多发时段,1964、2003和2020年为降水量典型异常偏高年份。研究结果可为沂蒙山区水资源规划、防灾减灾等提供理论和数据支撑。     

1958—2017年滇中引水工程受水区降水时空变化

为了对滇中引水工程水资源进行科学调度和合理配置,开展滇中引水工程受水区降水时空分布研究。基于受水区内8个雨量站的60 a降水数据,采用云模型、Mann-Kendall检验、小波分析和协同克里金插值法探究受水区降水序列的时空分布特征。结果表明:年内降水量主要集中在6—8月,12月至次年2月降水量少;夏季降水时间分布不均匀,且8月份稳定性最差,冬季降水量小但降水均匀。年际降水量以9.92 mm/(10 a)减少,年降水量存在突变性和周期性波动,突变点集中在1982—1992年,在研究时段内降水量经历了3个周期的丰-枯变化;降水量在空间上分布不均匀,春、夏和秋季降水量在空间上呈现出“南多北少、西多东少”,而冬季降水空间分布规律较差。 综上所述,滇中引水工程受水区应当注意防汛抗旱、监测区域泥石流以及预防夏季干旱。     

巴音河流域德令哈市气象站近60年来降水变化特征分析

基于1956-2013年德令哈气象站逐月降水资料,借助标准化降水指数(SPI)表征干旱,运用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检测、滑动t突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,分析近60年来其降水及干旱特征。结果表明:20世纪80年代之前处于降水偏少期,20世纪80年代至今处于降水偏多期,且呈现出上升趋势,冬季降水变化相对平稳,秋季降水波动较大;近60年来,年及各季节降水量呈显著上升趋势,年降水量上升率为21.16 mm/(10a),夏季降水量上升趋势明显,上升率为12.35 mm/(10a);年及各季降水量存在显著的3~9年的短周期和18~28 a的长周期变化;降水距平和SPI显著相关,干旱呈减弱趋势,干旱变化的周期为5 a和18 a。巴音河流域降水量的变化具有持续性,未来降水将保持增多趋势,干旱呈减弱趋势。     

基于SPI指数的宁夏干旱特征

为研究宁夏干旱时空变化特征,选取1960—2018年宁夏10个国家级气象站点的气象资料,使用标准降水指数(SPI)、干旱频率、干旱强度和气候倾向率等指标进行分析,结果表明:宁夏1960—2018年降雨呈现出逐年减少趋势,而温度呈现出增加趋势;宁夏干旱持续时间长且较为频繁,年尺度干旱均呈现出减少趋势,而季节尺度上,除北部引黄灌区的夏季、中部干旱带和南部山区的夏秋两季以外,其余各研究区各季皆呈增加趋势。明确宁夏的干旱时空变化特征对该区域的旱情评估、预警及制订抗旱减灾对策具有重要意义。     

基于TRMM 3B43 V7数据的云南降水与干旱监测及精度评价

选取云南省12个分布均匀的气象站点对TRMM 3B43 Version7降水数据进行相关性分析,利用降水Z指数进行干旱监测精度评价,分析云南省15年逐年及特大旱灾实例逐月的干旱时空特征。结果表明:TRMM数据的精度较高,多数站点的相关系数R2均在0.9以上,大部分TRMM数据比实测偏小;就全省而言年降水量有递减趋势,雨季主要集中在5-10月份占全年降水量的85.47%,降水量由东北向西南逐渐增加;单站及全省范围的TRMM-Z指数均与实测旱情趋势一致,其中11个站点的Z指数相关系数R2均在0.7⁰.85左右,全省年尺度TRMM-Z指数精度比单站略高;TRMM-Z指数监测的15年旱情及旱灾实例时空特征与实情相符,旱灾程度略低于实际情况,该监测方法在本区域适用性强。     

云南高原岩溶区极端降水变化规律研究

利用云南高原岩溶区9个气象站1960-2017年逐日降水量数据,通过MATLAB软件计算了6个极端降水指数,基于反距离加权插值、线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验以及Morlet连续小波变换等技术方法,探讨了云南高原岩溶区极端降水的演化规律。结果表明:云南高原岩溶区1960-2017年各极端降水指数中,CDD、RX1day、RX5day、SDII主要呈缓慢的上升趋势,CWD呈显著的下降趋势,PRCPTOT整体减少趋势不显著;1960-2017年间仅有CDD和PRCPTOT发生了显著突变,突变年份分别为2006年以及2000年,其余4个指数CWD、RX1day、RX5day、SDII无明显突变现象;各极端降水指数周期性震荡较为明显,CDD、CWD、RX1day、RX5day分别存在28~30a、26~30a、27~30a、27~30a的主周期,SDII与PRCPTOT在27~30a时间尺度上周期最为明显;1960-2017年云南高原岩溶区各极端降水指数空间差异较为明显,除CDD表现为由南向北逐渐递增趋势外,其余5个指数表现为由北向南逐渐递增的相反趋势;1960-2017年间,CDD、CWD、RX1day、RX5day以及SDII均与PRCPTOT呈一致的极显著正相关,相关系数均达0.98以上。极端降水的这些变化可为未来岩溶水资源管理、生态环境建设等方面提供参考。     

怒江流域云南区段降雨时空变化分析

利用怒江流域云南区段及其毗邻地区77个站点1980~2009年雨量资料,以及怒江干流道街坝站1957~2015年和南汀河支流姑老河站1960~2015年降雨、径流资料,研究该流域降雨区域分异特征及变化趋势。结果表明:怒江流域云南区段多年平均面雨量达1 336.7 mm,远大于全省平均降雨量;怒江干流云南区段上游贡山地区和下游支流苏帕河流域,以及支流南汀河流域下游多年平均降雨量达1 500 mm以上,而干流的中游怒江坝干热河谷不足1 000 mm,降水空间分布格局与西南季风强弱及纵向岭谷地形密切相关;怒江流域云南区段降水量呈下降趋势,与怒江上游西藏区域相反,支流南汀河流域面雨量减少速率(56 mm/10 a)大于怒江干流云南区段(29 mm/10 a);怒江流域云南区段夏季降水占全年降水量的51%,怒江干流云南区段与支流南汀河流域降水量差异主要表现在夏季;怒江流域云南区段春季降水量呈增加趋势,夏季、秋季和冬季降水量呈减少趋势;怒江干流道街坝站、支流南汀河姑老河站降雨量长周期分别为36 a和33 a左右,从降雨变化长周期来看,2002年以来的少水期将持续到2018~2020年。怒江干流云南区段降水量变化的Hurst指数值为0.69,表明其未来趋势与过去一致,仍将延续降水量减少的变化趋势。     

1961—2016 年中国冰雹日数时空演变特征

采用 1961—2016 年 2 481 站的冰雹日数数据，利用多种统计方法分析了中国及七大地理分 区的冰雹日数时空分布特征和周期变化规律。结果表明: 1961—2016 年中国整体及其不同区域的冰 雹日数整体均呈减少趋势，且西藏(东南)地区明显高(低)于其他 6 个分区和全国平均水平。全国和 七大地理分区的年均冰雹日数在 5 年以下和 30 ～ 60 年尺度上的振荡周期相对显著，且大致都在 1990s 中期至 2000s 中期发生突变。中国冰雹事件多发区域比较稳定，且在分布上西部地区较多，东部地区 较少; 地表复杂地区较多，地表单一地区较少; 高原和山地较多，平原较少; 迎风坡较多，背风坡较 少。2000s 和 2010s 为全国冰雹日数偏多的年代，而 1960s 和 1990s 则偏少。1961—2016 年全国年均 冰雹日数呈增加趋势的地区分布较少，而呈减少趋势的地区主要集中在西藏、青海南部及东北部、四 川西部、新疆西北部、内蒙古中部及其交界的河北北部、内蒙古东北部、黑龙江中部和吉林东部地 区。全国年均冰雹日数波动特征从东南沿海向西北内陆呈现“两端高、中间低”的分布特征。波动较 大的地区主要分布在华东、华南、华中、重庆、四川东部、陕西南部、内蒙古西部、新疆东部及其交 界的甘肃地区、新疆南部及其交界西藏地区。     

50年来辽宁省不同等级舒适日数演变及空间区划分析

根据1964—2015年辽宁省23个气象站点的逐日平均气温、相对湿度及平均风速资料,采用人体舒适度指数法计算人体舒适度指数,在季尺度上分析辽宁省不同等级舒适日数演变情况及典型旅游城市最佳旅游期;运用旋转经验正交函数分解法(REOF),分析人体舒适度指数季尺度空间变化特征,并应用ArcGIS软件进行舒适区域划分。结果表明:①辽宁省多年平均冷不舒适日数呈降低趋势,舒适日数呈增加趋势,热不舒适日数也呈微弱增加趋势;舒适程度夏季＞秋季＞春季＞冬季;②除冬季外5座典型旅游城市均适宜旅游,夏季为最佳旅游期;其中,沈阳、本溪更适宜春季旅游,大连更适宜秋季旅游。③辽宁省四季舒适度变化情况可大致划分为辽西、辽中、辽东三个区域,具体划分情况随季节有相应变化,总体舒适度由辽宁东部向西部逐渐递减。     

近57年山东省降水量及雨日变化特征

基于山东省1961—2017年21个气象站点的降水资料,采用线性回归、空间插值、滑动平均和小波分析等方法分析了57 a来山东省年、季降水量和雨日的时空变化特征。结果表明:山东省降水量和雨日整体呈现自南向北递减的纬度地带性和自东向西递减的经度地带性,高值中心都出现在泰山地区。春、夏两季的雨日和年雨日空间分布相似,冬季雨日呈“东北-西南递减型”分布;年降水量的减少速率为-16.28 mm/(10 a),年雨日以-2.16 d/(10 a)的速率显著下降(通过了0.05的信度检验),两者都存在约17 a的年代周期变化;春季降水量呈微弱增加趋势,和雨日趋势相反,其余三季的降水量和雨日都为负趋势,且夏季降水量和雨日的负趋势通过了0.05的信度检验。年尺度和季尺度下,雨日的负趋势都比降水量的负趋势强度要大,空间范围更广。研究成果可为山东地区水资源规划利用提供合理依据。     

1959-2018年山东省降水时空分布特征与洪旱演变规律

基于山东省1959-2018年地面气象观测站逐日降水资料,应用反距离权重插值、Z指数、Mann-Kendall检验及小波分析等研究方法,探讨近60年来山东省降水的时空分布特征及洪旱演变规律。结果表明：空间分布上,降水量存在显著的地区差异,呈现东部多西部少且山区多于平原的空间分布格局。时间分布上,多年平均降水量呈现下降的变化趋势,东部沿海地区下降速率比西北内陆地区快。山东省的洪旱灾害具有年代际变化特征,20世纪70年代前,涝灾频繁,80年代到21世纪初旱灾频繁,21世纪后,主要发生偏涝,洪旱灾害地区间差异明显。研究结果对该省防灾减灾及区域经济发展具有重要意义。     

珠江流域多尺度降水空间分布特征研究

利用珠江流域46个站点1959—2009年的逐日降水资料,分析研究流域降水空间分布情况和变化规律。研究结果表明:1珠江流域降水时空分布不均匀,流域降水东西差异显著,其中东部广东省地区降水表现为局部的南北差异明显;2珠江三角洲地区降水情势愈益复杂化,夏季降水高值区域分布范围出现聚集缩小趋势,冬季三角洲沿海地区的降水低值区呈现出扩张趋势,夏季洪涝灾害、冬季咸潮上溯的威胁正逐步加重。     

贵州省1960-2014年降水量时空变化特征分析

基于贵州省1960-2014年19个气象站点的降水观测数据,采用一元线性回归拟合、累计距平、MannKendall突变检验等方法,分析贵州省55年的年、最大月降水量的时空变化规律。结果表明:贵州省1960-2014年年均降水量总体呈南多北少的空间分布格局,以-17. 815 mm/10a的变化率在逐年减少,自20世纪80年代以来变化尤其不稳定;岩溶槽谷降水量的增加趋势明显,而岩溶盆地下降趋势明显,岩溶峡谷、岩溶槽谷和非喀斯特区在近几年来的降水量较不稳定;贵州省降水受地形地貌和季风的影响显著,逐年明显的极端气候对农作物的生长和社会经济发展存在不利影响。研究结果对贵州省短期气候预测、制定旱涝灾害预警机制和合理利用水资源等具有重要意义。     

贵州省近55年降水事件变化特征

为了更深入地了解贵州省气候变化的特征,运用19个气象站1959—2013年降水观测数据,分析了贵州省近55 a来的降水量、降水日数、降水强度的气候特征、变化趋势、空间分布和稳定性。结果表明:空间上,贵州省降水量南多北少,降水日数南少北多,二者呈空间负相关;时间上,近55 a贵州省降水大致可以分为1个平水期、2个丰水期和2个枯水期,降水增强区域面积逐渐缩小;季节差异性显著且随海拔高度增加而加剧;贵州省强降水日数和强度多年平均变化趋势不显著,空间上呈带状分布,最小值分布于威宁—毕节—遵义—三穗一带,但该区域暴雨强度变化率最大;贵州省大雨强度变异系数较小,但暴雨强度变异系数较大,且变异系数最大值分布于暴雨强度最弱的威宁—毕节—遵义—三穗一带。贵州省55 a间降水事件变化最突出的特征是:年均降水量、降水日数和强度相对较小的区域,其降水日数和强度的变化率最大、稳定性最差。针对这一特征应重点分析地形对贵州省降水的影响,加大对极端降水事件发生概率较大地区的降水动态及地质异动情况的观测。