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。     

淮河流域极值降水的统计参数特征及在水文频率分析中的意义

以淮河流域为研究区域,利用线性矩精确求解极值降水统计特征值,为极值降水频率估计值的计算提供理论基础和依据.主要结果表明：淮河流域各站点的年最大日降雨量（Annual Maximum Precipitation,AMP）的均值和离差范围分别为92.79~130.28 mm和0.193~0.266;各站点的AMP分布都为右偏分布,即至少有一半以上的AMP值是小于平均值的,有少数的AMP值远大于平均值,且对平均值的影响较大;各站点的分布相对于正态分布而言,都属于尖峰厚尾.极值降水统计特征值的空间分布表明：大值主要分布在流域的西南山区和东部丘陵地带,即这些地方具有更多更强的AMP极值.极值降水统计参数不仅能够反映AMP的一般平均水平和年际AMP的波动情况,还能更好地掌握AMP的两端分布情况,特别是尾端的暴雨极值.因此分析极值降水统计参数可以给洪涝灾害提供很好的指导.     

1960—2014年淮河流域极端降水发生时间的时空特征

利用淮河流域25个分布相对均匀站点的逐日降水资料,借助线性趋势、圆形统计、EOF分析等方法对1960—2014年流域的极端降水发生时间的时空特征进行分析。研究表明:(1)淮河流域极端降水发生时间主要集中在7月中下旬,并表现出明显的年际振荡。流域平均的极端降水发生时间表现出提前趋势,但未达到0. 05显著性水平。发生时间集中程度随年份上升,上升趋势达到了0. 05显著性水平。综合分析表明,流域7月份发生极端降水的可能性增大。(2)流域极端降水发生时间在空间上由西南向东北逐渐推迟,大部分站点发生时间呈微弱提前的趋势,该分布规律与梅雨和台风的影响有关,而提前趋势与20世纪90年代以来我国主雨带的年代际北移有关。(3)流域极端降水发生时间的EOF分析结果显示,第一模态空间典型场呈"西北-东南"反位相分布;第二模态空间典型场呈一致性分布,分别揭示了流域极端降水发生时间在空间上的分异特征和近似一致性分布特征。     

1960~2011年中国日降水集中程度的时空变化特征

利用1960~2011 年的日降水资料,计算降水集中指数（Concentration Index,CI）,分析中国区域降水集中程度的空间分布及时间变化特征,得到以下主要结论：CI 指数可有效描述我国日降水集中程度;我国CI 指数介于0.575 与0.750 之间,平均为0.652,总体呈现出东部大、西部小,夏季大、冬季小的特征;44.17%站点的CI 指数表现出增加趋势,55.83%的站点表现出减少趋势,其中10.36%站点的变化趋势通过95%信度水平的显著性检验,CI 指数显著增大的站点主要分布在西北、华中和西南地区,显著减小的站点主要分布在东北、华北、东南沿海及青藏高原东部等地区;3~5 年是各子区域CI 指数变化的主要周期,与对应区域降水量的变化周期较一致;1970 年左右和2000 年左右是显著周期性变化出现较集中的时间段。     

近50年黄河上游流域年均降水与极端降水变化分析

利用1970-2017年45个气象台站逐日降水资料分析了黄河上游流域降水空间分布规律以及年均降水和极端降水的变化趋势,将黄河上游流域按照地形地势、海拔、气候带分布等多种因素划分成源头区、产流区、出口区,并结合极端降水指数采用Mann-Kendall法、小波分析法分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,研究极端降水时空变化。结果表明,黄河上游流域年均降水从东南向西北扇形递减,源头区和产流区是年降水量的主要贡献区域;年均降水和极端降水均存在明显的周期振荡特征,其中源头区和产流区在22年左右,出口区在18年和8年左右;整个上游区域,极端降水和年均降水的变化趋势较为一致,但年降水量近年来呈现增长趋势,而极端降水事件的发生频率则有所降低。     

近40a淮河流域暴雨特征分析

利用淮河流域159个气象台站1971—2009年逐日降水资料,统计出淮河流域历年各站暴雨量并建立时间序列,通过趋势分析、EOF分析、小波分析、MK突变检验等方法对暴雨量进行特征分析。结果表明:淮河流域常年暴雨量及暴雨次数空间分布非常一致,高值区位于流域西南部,暴雨量及暴雨站次呈单峰型分布,7月上、中、下三旬最为集中;全流域大部分地区的暴雨量呈现上升趋势,但未通过0.05的显著性检验;EOF前三个模态累积方差贡献为84%,第一模态全流域一致为正,表明暴雨量分布一致多或少;第二模态为南正北负,暴雨量分布北少(多)南多(少);第三模态为西正东负,暴雨量分布东少(多)西多(少);暴雨量2~3年高频震荡及12~14年低频震荡较为明显,在12~14年的时间尺度上经历了由多到少3个循环交替;暴雨量在2000年左右可能存在一次突变,2000—2009年年均暴雨量比1971—1999年年均值增加了52 mm。     

基于SPEI的1960—2018年赣江流域干旱特征

基于赣江流域39个气象站点逐月降水和气温数据,计算不同时间尺度标准化降水蒸散发指数(SPEI),采用Mann-Kendall突变检验、主成分分析(PCA)等方法,分析了赣江流域1960—2018年干旱时空变化特征.研究表明:不同时间尺度SPEI均有微弱升高的趋势,干旱形势有所缓解,SPEI能够较好地表征赣江流域旱涝情况.赣江流域中部的轻旱和特旱发生频率要高于其他地区,中旱主要高发地区主要分布在南部和西部区域,重旱主要集中在东部和北部.赣江流域干旱的空间分布具有较好的一致性,旱涝变化整体保持一致,南部与北部旱涝状态存在相反的纵向差异,且中部与南部、北部旱状况涝存在空间差异.     

长江流域及三峡库区近542年旱涝演变特征

选取长江流域沿线及三峡库区12个代表站,根据中国500年旱涝图集等级和各站建站以来5—9月降水量资料,按照旱涝等级标准,分别得到长江全流域、上游流域、中游流域、下游流域及其三峡库区1470—2011年旱涝等级序列。结果表明:长江各流域及其三峡库区均呈现较为明显的旱涝交替阶段,20世纪偏旱频率强烈增加,19世纪和20世纪偏涝频率明显增加。长江流域和三峡库区偏旱以上等级具有准160年周期震荡,全流域偏涝以上存在准140年的周期震荡,但20世纪后有所减弱,三峡库区偏涝以上等级存在准百年的周期震荡。三峡建坝蓄水前后库区降水EOF时空分布呈一致减少趋势,与此同时长江上游降水呈下降趋势,反映了长江上游流域及三峡库区气候趋旱;M-K突变检验显示水库蓄水前后流域上游和库区降水均未发生显著变化。在全球气候变化的背景下,三峡库区旱涝演变并不是孤立事件,而是与长江上游乃至整个长江流域旱涝背景密不可分。     

基于GEV分布的天山开都河洪水频率特征分析

本文选择天山开都河流域为研究区,基于巴音布鲁克和大山口2个水文站1957-2011年的日径流量观测资料,采用年最大值法（AM）抽取径流序列样本,用线性趋势法、Mann-Kendall趋势检验和Pettitt检验分析年最大日流量、春季最大日流量和夏季最大日流量序列的变化规律;并运用广义极值分布（GEV）对标准化的最大日流量序列进行拟合,分析洪水频率的变化特征。结果表明：提取的6个最大日流量序列均不存在明显的趋势性,且突变点不显著;其中巴音布鲁克站年最大日流量、春季最大日流量和大山口站年最大日流量序列近似服从Frechet分布,而大山口站春季最大日流量、夏季最大日流量和巴音布鲁克站夏季最大日流量序列则服从Gumbel分布。1980年代以来,开都河流域洪水的发生频次明显增加;巴音布鲁克站夏季洪水次数持续增加,大山口站春季和夏季洪水次数均呈增加趋势,且春季洪水出现时间均有所提前。春季显著升温与冬季降水增加,是春季融雪性洪水出现时间和水量变化的主要原因;而夏季降雨量和降雨频率显著增加,是夏季洪水形成与频率变化的主导因素。     

浙江省极端降水事件分布及其概率特征

以浙江省内时间序列较长,空间分布较为均匀的24个站的降水资料为基础,应用边缘分布函数来确定极端降水的阈值,进而分析能较好表征极端降水事件的各类极端降水指数的发生发展规律和时空分布特征。结果表明,极端降水事件在浙西北地区发生更为频繁,浙南地区发生日数较少,而极端降水平均强度的高值分布在浙江南部,低值位于东北部,极端降水日数各区域均表现出增多趋势,同时其分布也有一定的时间周期规律可循;极端降水平均强度除了浙中西部地区外也表现出不同程度的增强趋势。采用L-矩参数估计方法,应用Gumbel概率分布函数能较好的拟合各站点的降水极值,通过设定重现期求得降水极值的理论值,从其空间分布特征可发现,降水极值总体上呈现出由浙南向浙东北地区减小的趋势,且南北差异较大。     

Modelling Korean extreme rainfall using a Kappa distribution and maximum likelihood estimate

Summary Attempts to use the 4-parameter Kappa distribution (K4D) with the maximum likelihood estimates (MLE) on the summer extreme daily rainfall data at 61 gauging stations over South Korea have been made to obtain reliable quantile estimates for several return periods. A numerical algorithm for searching MLE of K4D by minimizing the negative log-likelihood function with penalty method has been described. The isopluvial maps of estimated design values corresponding to selected return periods have been presented. The highest return values are centered at sites in the south-western part of the Korean peninsula. The distribution of return values for annual maxima of 2-day precipitation (AMP2) is more similar to the climatological features of annual total precipitation of Korea than that of annual maxima of daily precipitation (AMP1). Our results of return values delineate well the horizontal patterns of the heavy precipitation over the Korean peninsula. Received January 15, 2001 Revised October 8, 2001     

Precipitation extremes in the Yangtze River Basin,China: regional frequency and spatial–temporal patterns

Regional frequency analysis and spatial–temporal patterns of precipitation extremes are investigated based on daily precipitation data covering 1960–2009 using the index-flood L-moments method together with some advanced statistical tests and spatial analysis techniques. The results indicate that: (1) the entire Yangtze River basin can be divided into six homogeneous regions in terms of extreme daily precipitation index. Goodness-of-fit test indicates that Pearson type III (PE3, three parameters), general extreme-value (GEV, three parameters), and general normal (GNO, three parameters) perform well in fitting regional precipitation extremes; (2) the regional growth curves for each homogeneous region with 99 % error bands show that the quantile estimates are reliable enough and can be used when return periods are less than 100 years, and the results indicate that extreme precipitation events are highly probable to occur in regions V and VI, and hence higher risk of floods and droughts; and (3) spatial patterns of annual extreme daily precipitation with return period of 20 years indicate that precipitation amount increases gradually from the upper to the lower Yangtze River basin, showing higher risks of floods and droughts in the middle and lower Yangtze River basin, and this result is in good agreement with those derived from regional growth curves.     

Spatial and temporal characteristics of droughts in Luanhe River basin,China

Theoretical and Applied Climatology - The spatial and temporal characteristics of drought are investigated for Luanhe River basin, using monthly precipitation data from 26 stations covering the...     

石家庄市不同等级降水日数的时空分布特征

利用1972—2007年石家庄市17个测站逐日降水资料,采用线性趋势法和Mann-Kendall突变检验法,分析了近36 a石家庄市不同等级降水日数时空分布特征和变化规律。结果表明：石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数均呈减少趋势,暴雨日数减少趋势最不明显;年总雨日数发生了突变,突变年份为1992年;20世纪90年代后,降水有向极端化发展的趋势。在空间分布上,石家庄市年总雨日数和不同等级降水日数自西北、东南向中部地区逐渐减少,西北部山区和东南部平原存在两个多雨日中心和多暴雨中心;各站年总雨日数和小雨日均呈显著减少趋势,北部、西北部和东南部地区减少趋势相对更显著,其他等级降水事件日数大多数观测站也呈减少趋势,但减少速率相对较小。     

Duration and Seasonality of Hourly Extreme Rainfall in the Central Eastern China

Compared with daily rainfall amount, hourly rainfall rate represents rainfall intensity and the rainfall process more accurately, and thus is more suitable for studies of extreme rainfall events. The distribution functions of annual maximum hourly rainfall amount at 321 stations in China are quantified by the Generalized Extreme Value（GEV） distribution, and the threshold values of hourly rainfall intensity for 5-yr return period are estimated. The spatial distributions of the threshold exhibit significant regional diferences, with low values in northwestern China and high values in northern China, the mid and lower reaches of the Yangtze River valley, the coastal areas of southern China, and the Sichuan basin. The duration and seasonality of the extreme precipitation with 5-yr return periods are further analyzed. The average duration of extreme precipitation events exceeds 12 h in the coastal regions, Yangtze River valley, and eastern slope of the Tibetan Plateau. The duration in northern China is relatively short. The extreme precipitation events develop more rapidly in mountain regions with large elevation diferences than those in the plain areas. There are records of extreme precipitation in as early as April in southern China while extreme rainfall in northern China will not occur until late June. At most stations in China, the latest extreme precipitation happens in August–September. The extreme rainfall later than October can be found only at a small portion of stations in the coastal regions, the southern end of the Asian continent, and the southern part of southwestern China.     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

Trends of precipitation extremes during 1960–2008 in Xinjiang, the Northwest China

The spatial–temporal variability of the precipitation extremes defined by eight precipitation indices based on daily precipitation dataset was analyzed using the linear regression method and the Mann–Kendall test. The results indicate that increasing trends in the precipitation amount, rainy days, and the intensity of the extreme precipitation were identified at above 70 % of the total rain stations considered in this study, with more than 30 % of them were significant, while most stations show notable decreasing trend in the annual maximum consecutive no-rain days. Significantly increasing trends of the precipitation extremes are observed mainly in the northern Xinjiang and the north of the southern Xinjiang. Most extreme precipitation indices show a potential regime shift starting from the middle of 1980s. The magnitude of the trends is compatible with their pattern of spatial stability. The generally increasing trends in precipitation extremes are found in this study.     

1981～2010年北京地区极端降水变化特征

采用北京地区20个常规气象站1981~2010年逐日降水数据,对北京地区极端降水的空间分布特征进行了分析。得到以下主要结论:1981~2010年,北京地区极端降水百分位数(第90、95和99个百分位数)阈值表现出较一致的空间分布特征,以第95个百分位数阈值计算的极端降水日数与降水阈值和降水量的分布有较大差异,极端降水量对总降水量的贡献可达30%~37%,极端降水强度分布与极端降水阈值分布相似。近30年,北京地区多数站点的极端降水量、降水日数和降水强度呈下降趋势,极端降水量以上甸子、怀柔、平谷和观象台下降较为明显,可达到40 mm(10 a)–1以上,极端降水强度以顺义、海淀、观象台、大兴和上甸子等站下降较为显著,每10 a降水强度减小趋势可达4 mm d–1,极端降水日数变化分布与极端降水量变化分布类似,极端降水强度变化与降水量和降水日数变化的分布有明显不同。     

从小时尺度考察中国中东部极端降水的持续性和季节特征

相对于日降水量,小时尺度降水资料可以更准确地反映降水强度并描述降水过程,因而更适用于极端降水阈值确定及其特性研究.利用广义极值分布估计中国321个站最大小时降水量的分布函数,确定了5a重现期的小时降水强度阈值.阈值的空间分布呈现出明显的地域差异,西北地区阈值偏低,华北地区、长江中下游地区、华南沿海地区和四川盆地西部地区为高阈值中心.取各站5a一遇极端降水事件对其持续性特征和季节特征进行分析,发现在沿海地区、长江流域和青藏高原东坡极端降水事件的平均持续时间较长(超过12h);中国北部地区持续时间较短.在具有较大海拔落差的复杂地形区,极端降水事件较平原地区更快地发展到峰值.华南地区4月就可有极端降水事件出现,而中国北方地区要到6月底才出现极端降水;全中国大部分地区的年最晚极端降水在8-9月,但沿海地区、大陆南端和西南地区南部的少数站点在10月以后仍有极端降水发生.     

1981－2020年沂沭河流域极端降水事件特征及环流背景

利用1981—2020年沂沭河流域内12个气象台站逐日降水观测资料,西太平洋副热带高压（西太副高）指数、太平洋年代际振荡指数（PDO）等资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用线性趋势分析、累积距平法联合滑动t检验、morlet小波分析、相关性分析、合成分析等方法,研究近40 a沂沭河流域极端降水事件的时空变化特征,并进一步研究极端降水指数与气候因子之间的相关性以及极端降水事件的异常环流背景。结果表明：沂沭河流域极端降水事件具有整体上增多且强度增强的特征,且近年来在频次和年极端降水量上波动峰间值增大,分别为6.2 d/a、538.2 mm/a,极端降水事件日趋严重。空间分布上南多北少,中部、北部较南部增速更明显。极端降水频次和年极端降水量均在1989年和2002年左右突增;极端降水强度在1989年突增,2000年左右突减。极端降水的频次、强度和年极端降水量分别以22 a、10 a和22 a的周期波动为主。西太副高的脊线位置跟频次和年极端降水量具有正相关性,PDO与频次和年极端降水量具有负相关性。东亚夏季风强度和西太副高的位置是影响沂沭河流域极端降水事件多寡的重要因子,在预测该流域的极端降水情况时可做参考依据。