1980-2015年贵州省不同等级降雨日数时空变化特征

使用贵州省19个气象站1980-2015年的36年逐日降水观测数据,通过计算气候态、倾向率、雨日概率、线性系数,运用样条函数插值法、Mann-Kendall突变检验等现代统计诊断方法,研究了贵州省不同地貌各等级降雨日数的时空分布特征和不同等级降雨日数的趋势变化。得到以下结论:1980-2015年,贵州省各地降雨日数多年平均值在130～200 d之间,全省年总雨日平均值为171 d,小雨日数占总雨日数的81. 31%,对降雨日数的贡献最高,总雨日时空分布由小雨型决定,空间分布上,总体表现为西多东少,中部多南北少;暴雨和大雨日数在空间上呈带状分布,南多北少;中雨日数出现两个大值中心,一个位于东部,另一个位于西南部的岩溶盆地;暴雨和大雨日整体呈微弱上升趋势,而中雨、小雨、总雨日数呈下降趋势,总雨日下降趋势最显著;岩溶峡谷的雨日数最多,非喀斯特区和岩溶槽谷的雨日数最少。暴雨、大雨、中雨日数高值区在岩溶盆地,低值区在岩溶峡谷;降雨日数冬半年少于夏半年,冬季是全年中降雨日数最少的季节,以南部地区较少;贵州省总雨日年内分布可分为3类:平缓型、单峰型、双峰型,岩溶槽谷、非喀斯特区和岩溶高原地区属于平缓型;峰丛洼地地区为单峰型;岩溶峡谷和岩溶盆地为双峰型;小雨日、总雨日数在1997-1998年发生突变,呈显著的下降趋势,暴雨、大雨、中雨日数没有发生突变。     

西安市降雨模式变化及其对排水系统的影响

基于西安市1961~2011年共51年分钟自记雨量资料,以5a为间隔分段统计了各段年均降雨量及降雨日数、大雨量及大雨日数、暴雨量及暴雨日数和设计降雨强度,运用Mann-Kendall突变分析法和线性趋势法分析了西安市降雨模式变化。结果表明自2005年后年均降雨量和降雨日数均减少,降雨日数减少幅度更大,而大雨和暴雨日数及其雨量均增加,雨量增加幅度更大,表明降雨、大到暴雨集中度增加,2005年以后大雨和暴雨发生频次更高;同一强度降雨的重现期在2005年后较小,同一重现期的降雨在2005年后雨强更大,在2005~2009年段在重现期为1~5a的降雨中各历时强度均达到最大,结合气候变化及城市化分析了西安市降雨模式变化的原因;讨论了在气候变化和降雨模式变化条件下,以降雨历史资料为基础推求降雨强度公式,设计雨水排水系统存在的问题及与城市内涝之间的关系。     

黄河流域中游典型支流汛期降雨特性变化分析

选取黄河流域中游5条典型支流,基于74个雨量站点1980—2009年的日降雨数据和汛期降雨摘要数据(1～5h精度),利用Mann-Kendall趋势检验与突变检验方法分析研究区域内的汛期降雨特性变化。将次降雨按照场次雨量分级为小雨、中雨、大雨和暴雨,按照场次平均雨强分级为低雨强、中雨强和高雨强降雨,统计各级别的雨量、雨强、频次及历时等,综合探讨不同级别的降雨特性变化。结果表明,区域内汛期降雨总量有略微的增加,而雨强大幅减少;小雨、低雨强降雨的雨型转变明显,暴雨、高雨强降雨受到的影响相对较弱。本文对于理解以超渗产流为主的黄土高原区的产流模式有重要意义。     

大渡河流域降水时空分布特征

利用1961～2010年大渡河流域14个地面气象观测站逐日降水资料,运用气候倾向率、Mann-Kendall非参数检验法、小波变换法,对大渡河流域降水时空分布特征进行了研究。结果表明:①流域平均年降水量介于596～1 748 mm,9个站点集中在650～850 mm,最大值出现在峨眉山,最小值在丹巴,下游年降水量多于上游和中游;峨眉山和峨边年降水量呈减少趋势,气候倾向率分别为-84.7 mm/10 a和-20.1 mm/10 a,小金、丹巴、康定、泸定、甘洛呈增加趋势,气候倾向率区间为12.6～39.5 mm/10 a;小金、甘洛突变发生在1976年,峨眉山发生在1991年,多数站点存在4～6 a和10～14 a变化周期。②峨眉山是各等级降雨日数的大值区,"丹巴—小金"一带为小值区;小雨、中雨、年降雨日数在中游地区偏少,中雨、大雨、年降雨日数在下游地区偏多。③小雨日数和年降雨日数通过检验的站点均为减少趋势,峨眉山最为显著,倾向率分别为-7.7 d/10 a和-9.9 d/10 a;中雨日数仅康定、泸定、峨眉山变化趋势显著,气候倾向率分别为1.0 d/10 a,0.6 d/10 a,-1.4 d/10 a;大雨日数在壤塘、马尔康减少趋势为-0.3 d/10 a左右,小金、康定、甘洛增加趋势超过0.3 d/10 a。小雨日数和年降雨日数突变集中在1987～1993年,中雨日数和大雨日数在1962～1973年。④整个流域小雨、中雨、大雨、年降雨日数既存在4～8a的共有短周期,又分别存在10～14,9～13,10～11,10～15 a的中长周期。     

太行山区典型小流域降雨产流特征分析

以太行山区崇陵小流域为研究区域,采用1959—1967年、1985—2008年历史实测降雨产流资料,分析了研究区降雨特征及产流过程响应特征,并对比了不同时期降雨径流变化。结果表明:1研究区6—9月降雨以小雨为主,产流主要由暴雨和大雨控制;2产流机制以超渗产流为主,在前期湿润条件下,长历时低强度降雨也会造成蓄满产流;3与1959—1967年相比,1985—2008年的暴雨、大雨、中雨雨日分别减少26.1%、25.0%和12.4%,年径流系数减小80%,且降雨径流相关性减弱,说明人类活动成为影响径流量的重要因素。     

近50年佛坪县降水变化特征分析

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、滑动t检验,有序聚类等方法分析了佛坪近50年降水趋势及特征。结果表明:佛坪降水年际变化大,年内分布很不均匀;年总降水日数、小雨日数、中雨日数均呈现减少趋势;降水量整体呈现在波动中减少的趋势;年降水量的突变点出现在上世纪90年代初;降水量减少主要是以春季和秋季降水的减少为主;大雨以上日数与年降水量存在显著正相关关系。近年实测数据显示该区域暴雨频发,夏季降水量和大雨以上日数有增多的趋势,应引起相关部门重视。     

近30年来云南省不同等级降水时空变化特征分析

利用1987—2016年云南省29个气象站点逐日降水资料,将云南省划分为6个流域,运用线性趋势和小波分析法,分析了云南省不同流域不同等级降水日数和强度的时空变化特征。结果表明:(1)云南省微量降水、小雨、中雨和大雨降水日数和强度整体呈减小趋势,暴雨呈增加趋势,其中微量降水日数和强度、小雨降水日数呈极显著减小趋势;(2)各等级降水强度平均贡献率呈现出中雨大雨小雨暴雨微量降水;(3)各等级降水强度普遍存在22 a和29 a的长周期变化特征;(4)微量降水日数和强度呈现出东北多西南少的分布特征,小雨、中雨、大雨和暴雨降水日数和强度呈现出西南多东北少的分布特征,微量降水日数和强度减少幅度呈现出由东南向西北递增的趋势,小雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在中西部,减小幅度较小区域主要集中在长江流域中部和澜沧江流域南部,中雨降水日数和强度减小幅度呈现出由中部向东北和西南递减的趋势,大雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在西北和东南部,减小幅度较小的区域主要集中在中南部,暴雨降水日数和强度上升幅度较大区域均集中在西南和东部。研究结果可为区域农业生产和农业用水提供基础性参考。     

1957-2019年三江平原降雨洪涝特征分析——以绥滨县为例

三江平原是我国重要的商品粮基地,近年因洪涝频发直接影响了区域农业生产,带来了较严重的经济损失。利用绥滨县1957-2019年逐日降雨量资料和近40年涝灾发生情况,采用线性倾向估计、P-Ⅲ型频率曲线和M-K突变检验分析了降雨量特征值和各量级雨日的变化趋势与突变情况,将P-Ⅲ型频率曲线分析结果与涝灾发生情况相结合探究绥滨县涝灾发生频率及其原因。结果表明：1957-2019年绥滨县年降雨量和最大1 d降雨量均呈增加趋势,且无突变;最大3 d降雨量呈减少趋势,在1981和1997年发生了突变。小雨和大雨雨日呈减少趋势,中雨和暴雨雨日呈增多趋势,小雨雨日的突变年份为2011和2016年,其余量级雨日均未发生突变。由于县域内地势低平、夏季雨量大、江水顶托及治涝工程不完善等因素,导致涝灾发生率较高,近40年内涝灾发生率为67.5%,其中大型涝灾发生率为30%。将大型涝灾发生率按年代划分,前10年发生率为50%,中间10年为30%,后20年均为20%,1990-2019年水稻种植面积大幅度增加,是该时段涝灾发生率下降的主要原因。研究成果可为区域农田防洪除涝工作提供一定的参考。     

赣江上游平江流域近30年不同量级降雨日数时空分布特征

以赣江上游平江流域为研究对象,基于9个雨量站点1989-2018年逐小时降水数据,运用Mann-Kendall趋势检验法和反距离权重插值法对不同量级降雨日数在年、季、月尺度上进行分析.结果表明:(1)近30年来,平江流域小、中、大、暴雨日占总降雨日数的比率分别为67.71％、19.90％、9.17％、3.22％,降雨日数以小雨日为主,小、中、大、暴雨日分别集中在春、春、春、夏季,小、中、大、暴雨日月特征分别集中在1～6、2～8、3～8、5～8月;(2)各量级降雨日数在各尺度上的空间分布为小雨日主要集中在流域南部,暴雨日主要为南低北高,中、大雨日差异较大;(3)趋势分析得到,小、中雨日在月尺度上表现相对活跃,11月小、中雨日呈显著上升趋势,大、暴雨日则无明显变化.结论:对于流域灾害防治,应更加关注5、6月流域北部由暴雨引发的自然灾害;对于水资源开发利用主要关注9～12月.研究对于流域山洪防治、水土流失治理及天气变化等方面的研究具有重要的参考价值.     

近50年陕南地区降水时空变化特征

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、曼-肯德尔等方法研究陕南地区53 a降水量及降水日数的趋势和特征。结果表明:陕南地区降水年际变化大,年内分布不均匀,整体呈减少趋势;该区域南部及东南部降水呈现增加趋势,其余地区降水呈现减少趋势,特别是西部地区降水减少明显;陕南地区近年的降水量减少主要以春季和秋季的显著减少为主;总降水日数、小雨日数、中雨均呈现减少趋势,大雨日数和暴雨日数变化不明显;大雨以上日数与年均降水量存显著正相关,是影响年均降水量的重要因素。21世纪以来,夏季降水量和大雨以上日数呈增加趋势,应引起相关部门重视。     

深圳市降水变化特征及其未来变化情况预测

基于1998—2018年深圳市日降水资料,采用降水相对变率、集中度及集中期分析了月尺度、年尺度降水稳定性及其年内分配特征,运用Mann-Kendall非参数法和相关函数法对深圳市年降水量、降水稳定性和分配特征参数的变化趋势、突变特征及其未来降水变化特征进行分析与预估。结果表明:深圳市汛期降水稳定性比非汛期更好,年际降水分布稳定性较差,降水集中期为每年6—8月份,降水集中度处于0.23~0.72;降水量和降水分布特征参数均在2011—2013年发生突变,在发生突变后降水相对变率和集中度呈下降趋势,而年降水量和集中期呈上升趋势;深圳市未来降水序列变化趋势受过去变化特征的影响,其中未来年降水量有减少的趋势,降水集中程度逐渐增强,降水稳定性逐渐变差,年内降水分配均匀性变差,降水集中期持续向后推迟。研究成果为深圳市合理蓄水和用水提供科学依据,对水资源调度、利用以及防汛抗旱具有实际指导意义和重要的学术价值。     

1971—2010年中国干湿区降雨资源变化特征分析

降雨在农业生产领域、科学技术领域以及预报洪涝灾害、分析水资源等方面意义重大。利用全国1971—2010年743个气象站点的逐日降雨数据,基于干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区的干湿区划分,对年降雨量和年降雨日数按等级进行划分,运用线性倾向率、累积距平、M-K检验和滑动t检验等方法系统分析了4个干湿区内不同等级年降雨量和年降雨日数变化特征以及各区域年降雨量时间演变特征。结果表明:①过去40 a各干湿区年降雨日数分布存在差异,其中湿润区年降雨日数呈中部高、周边偏低分布趋势;②干旱区北部小雨的降雨贡献率和频率较高,半干旱区大到暴雨的降雨贡献率和频率低下;③在年代际变化中,1991—2000年湿润区年降雨量增加幅度最大,2001—2010年半湿润区年降雨量变化不明显;④各干湿分区的年降雨量近40 a突变趋势不一致,湿润区在2002年发生从多到少突变,而半干旱区未发生突变。研究成果对于预测旱涝灾害、分析水资源及治理生态环境等方面具有参考价值。     

广东北江流域降水集中度和集中期的时空变化特征

基于广东北江流域分布较均匀的18雨量站1965年-2009年日降水资料,统计出各站各年份降水集中度(PCD)和集中期(PCP)指标,然后基于该指标分析流域降水集中度和集中期多年均值、变化趋势、与年降水量相关性、丰水年枯水年合成分析的空间分布情况,以期研究流域降水年内非均匀分布的时空变化特征。结果表明:(1)降水集中度总体表现为从南向北递减;降水集中期主要表现为中北部的大部分区域较为提前,南部区域较为滞后。(2)大部分区域表现为年降水量随着降水集中度的下降而增加;南部区域年降水量随着降水集中期的滞后而减少,北部区域反之。(3)MK趋势检验表明,流域降水集中度、集中期均主要表现为上升,但不显著。(4)降水集中度空间分布上,丰水年与枯水年比较一致,但枯水年降水集中度更高;丰水年降水集中期差别较大,从流域平均来看,丰水年集中期较枯水年约滞后20天。     

云南石林典型植被类型的降水垂直分配及水平汇聚规律观测研究

变化环境下的水资源管理及植被恢复是岩溶区亟待解决的现实问题。以云南石林岩溶区典型植被类型为对象,设置实验样地并开展了2018-2019年两个雨季的野外观测,分别对不同植被类型的降雨分配及汇聚规律进行了探索。结果表明:石林地区受到亚洲季风的控制,降水量的年内变化具有显著的季风区特征,即高度集中于湿季,特别是5-8月,降雨类型以小雨和中雨占主导,两者在全年降水场次中的比例分别为70%、15%;各实验观测植被类型的穿透雨量、树干径流量以及截留量均随着林外降雨量的增加而增大,降雨量的分配特征为降雨量>穿透雨量>截留量>树干径流量;各植被类型的径流系数差别明显,变化范围为0.01%~0.36%,石漠化裸地区径流系数最大而坡耕地最小,但整体来看都非常小;产流的降雨量阈值差别较大,其范围为2.0~6.4 mm,随着林外降雨量的增多,各观测样地的地表产流量也呈现增大的态势。本观测研究结果可以为岩溶区水资源管理与生态环境恢复保育提供科学依据。     

模式水平分辨率对梅雨锋降水定量预报的影响

利用三维非静力平衡中尺度／云模式对1999年6月23日08时～24日08时江淮地区一次梅雨锋系统降水过程进行了五种不同水平分辨率的数值模拟试验。模拟结果表明，提高模式水平分辨率，明显提高了大到暴雨的定量预报(大于25mm和大于50mm)的精度；但研究发现，这种精度的改进随着水平分辨率的进一步提高存在明显的阈界，即在水平分辨率提高到18公里以后，再提高水平分辨率，对暴雨预报成功率的改进幅度不大，因此，对于梅雨锋雨带中尺度强降水的业务预报，将模式水平分辨率提高到18公里比较适宜。     

中等排放情景下中国未来不同强度降雨变化及其对总降雨贡献的预估(2006—2100 年)

为探究中国整体和不同区域的不同强度降雨雨量及其对总降雨雨量贡献率的变化趋势,采用ＲCP6. 0 中等排放情景下 2006—2100 年 WＲF 30 km × 30 km 日值降水数据,根据中国气象局颁布的降水强度等级划分标准进行研究。结果表明: ( 1) 在降雨雨量上,中等排放情景下 2006—2100 年中国小雨减少,强降雨增加。在降雨雨量贡献率上,小雨和中雨对总降雨的贡献率呈减少趋势,其他五种强降雨对总降雨的贡献率在增加,说明强降雨增加,降雨朝着极端化方向发展。暴雨对总暴雨的贡献率呈增加趋势,而大暴雨和特大暴雨对总暴雨的贡献率呈减少趋势,总暴雨对总降雨贡献率的增加是由于暴雨的增加起了关键作用。( 2) 在不同分区上,北方、东北和西藏地区不同强度降雨均呈增加趋势; 东南和西南地区除小雨外均呈增加趋势; 西北东部地区仅小雨、大暴雨和特大暴雨呈增加趋势;西北西部地区仅小雨、中雨和总降雨呈增加趋势。在降雨雨量贡献率上,北方和西藏地区除小雨外均呈增加趋势; 东北、东南和西南地区除小雨和中雨外均呈增加趋势; 西北东部地区仅小雨呈增加趋势; 西北西部地区仅小雨和中雨呈增加趋势。( 3) 在不同强度暴雨对总暴雨贡献率上,七大分区中的特大暴雨对总暴雨的贡献率除西北西部变化趋势不显著外,其他分区均呈不同程度的增加趋势。所得成果为类似研究提供参考。     

西藏那曲流域典型测站气候特征分析

以西藏那曲流域的安多站和那曲站两个气象站点逐日气象数据为基础,分别采用Mann-Kendall检验、最大熵谱分析、滑动t检验、Yamamoto检验等方法对两站点的降水量、无雨日、年平均气温以及潜在蒸散量的趋势性、周期性、突变性进行检验,并对降水的年内分配以及不同强度的降水变化趋势进行分析。结果表明:安多站和那曲站年降水量呈显著上升趋势,无雨日显著下降;降水以夏季降水为主,主要分布在6~9月,且以小雨等级为主,中雨次之;各等级降水的年降水量和频次均呈上升趋势;年平均气温、年最低最高气温均呈上升趋势,且年最低气温上升趋势较年最高气温显著,两站年最大温差呈下降趋势;潜在蒸散量的变化趋势与年平均气温的趋势相似。     

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。     

粤港澳大湾区城市洪涝问题及其分析

近年来,粤港澳大湾区城市洪涝问题日趋严峻。本文梳理了大湾区典型城市洪涝事件,归纳了洪涝特征并分析了洪涝问题的主要驱动要素。结果表明,近100多年,大湾区年降雨量、降雨日平均雨量、暴雨日数及暴雨日降雨量占全年比例都波动增加,而降雨日数波动减少,降雨呈现增多且趋于集中的态势。大湾区降雨时空分布不均,近10年广州、东莞、惠州汛期降雨量占全年雨量的81%,广州龙舟水期间降雨量占全年约22%。虽然大湾区城市群呈现热岛效应,气温与城镇化率呈正相关,且100多年来各城市温度上升并与降雨量呈正相关;但受地理位置影响,各城市降雨量与其城镇化率的关系并不明显,而更下游的沿海城市面临更多的锋面雨和台风雨影响。近10年给大湾区带来暴雨以上降雨的台风有47场,发生在6—10月,其中恰逢天文大潮的有21场、有26场在大湾区以西登陆。近40年珠江口沿海海平面上升速率3.5 mm/a,高于全国平均水平,海平面的持续上升将使大湾区面临严重洪涝风险。对强降雨、台风暴潮、海平面变化等要素开展分析可为大湾区防灾减灾工作提供重要参考。