珠江三角洲地区极端降水时空演变特征

研究区域极端降水演变对科学应对变化环境下区域水资源利用及防灾减灾具有重要意义。选取气候变化检测指数专家组（ETCCDI）定义的6个极端降水指数（最大持续干旱日数、最大持续降水日数、极端降水日数、极端降水总量、最大日降水量和日降水强度）,采用线性趋势法和克里金插值法对珠江三角洲地区极端降水变化进行时空演变分析,并采用交叉小波识别大气环流异常因子（厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子）与极端降水的相关关系。结果显示:（1）除最大持续降水日数外,各极端降水指数均有不同程度增加,表明珠江三角洲地区极端降水正在增加,但变化不显著;（2）极端降水增加的站点主要集中在区域中部和北部,其中变化显著站点主要位于珠江口北部和区域北部;（3）不同气候态下各极端降水指数总体空间分布相似,但变化趋势空间差异较大,且变化幅度有所增加,表明随着年代际的推移极端降水越来越明显;（4）印度洋偶极子对最大持续干旱日数的影响最显著,而厄尔尼诺-南方涛动对其他极端降水指标的影响最显著。     

1959—2019年辽河流域极端气温事件变化特征分析

随着全球变暖的加速,极端气候事件频繁发生,迫切需要对不同气候和地理区域进行评估,以了解极端气候事件对全球变暖反应的不确定性。选取1959—2019年辽河流域36个气象站逐日气温数值,采用线性趋势法、小波分析等方法及Arcgis软件,分析辽河流域极端气温变化特征,探究大规模大气环流模式如何影响该地区极端气温事件。结果表明：(1)极端气温暖指数、极值和生长季长度(GSL)指数在研究区内均显著上升(P<0.05),而极端冷指数与气温日较差(DTR)指数显著下降(P<0.05)。气温指数变化主周期大致介于2～4.5 a,大多已通过显著性检验。(2)从空间上看,极端暖(冷)在流域内呈上升(下降)趋势,分别在流域西北部和东南部变化趋势较为明显,极值指数空间差异较大。(3)年均气温与极端冷指数和DTR表现出显著负相关,与其余指数呈现显著正相关。极端气温指数与大气环流模式存在相关性,9个季节性气温指数中冷昼日数(TX10p)与北极涛动(AO)在春、秋和冬季的相关性最高,在夏季,暖夜日数(TN90p)与AO最为相关。     

近50年河源地区汛期降水特征及影响因子分析

利用河源市气象局提供的河源地区1952—2010年月平均资料集和1948—2010年NCEP/NCAR再分析格点资料,分析近50年河源市汛期降水场的主要变化特征及与之相关的水汽输送和高度场变化,讨论环流指数如涛动、南海夏季风等与河源地区汛期降水的相关性。结果表明:近50年河源地区降水呈现西南多、东北少的特征,与西南暖湿水汽有很大关系;日本海上空(120°E～145°E,33°N～47°N)500 hPa位势高度的变化与河源汛期降水有很好的负相关关系。此外,北大西洋冬季涛动指数与河源汛期降水有很好的相关性。     

基于小波变换的长江中下游地区极端降水与大气环流响应关系研究

在气候变暖背景下,探讨极端降水对大气环流的响应规律,对区域洪涝灾害防护以及科学管理极为重要。基于长江中下游地区435个气象站点1980-2018年的日降水数据,以连续小波变换为基础,采用交叉小波变换与小波相干方法分析了长江中下游地区近40年来极端降水指数以及大气环流指数的振荡周期特征及其之间在时频域中的共同特征和相关关系。结果表明:极端降水指数均存在多尺度周期性震荡,这些指标的周期性震荡趋向于高时频尺度,这意味着从1980年到2018年,极端降水各个指标"增加-减少"变化更加频繁;大气环流指数在20世纪80年代中期至90年代中期均出现显著周期;大气环流指数与极端降水之间的相互影响主要体现在年际尺度上,不同时域中存在明显差异,但是EASM与PDO在高能量谱区对长江中下游地区极端降水的影响较弱,IOD在低能量谱区对极端降水指数影响较弱。     

中国多尺度不同量级极端降水发生率非平稳性研究

利用中国1951—2014年728个气象站点日降水数据,采用核估计技术、Cox回归模型、泊松回归和广义可加模型(GAMLSS)等全面分析了不同阈值条件下基于超阈值(POT)抽样的中国极端降水发生率非平稳性特征。研究表明:(1)西北部极端降水发生率在年际上分布最不均匀,阈值的增加导致不均匀程度和范围加深和扩展。西北部和东南部年际尺度极端降水发生率呈显著上升趋势,可能引发更严重的洪涝灾害;中部和东北部则相反,极端降水频率趋于减弱;(2)基于Cox回归模型的分析表明,厄尔尼诺/南方涛动(SOI)、北大西洋涛动(NAO)、印度洋偶极子(IOD)和太平洋年代际涛动(PDO)等气候指标均为影响不同区域年内尺度极端降水发生率的显著气候因子,年内尺度极端降水发生率在很大程度上依赖气候指标的变化,呈现出非平稳性特征;(3)除西北部外,其他大部分区域极端降水年发生次数没有展现过于离散的特征,然而阈值的增加导致出现过于离散特征的倾向愈益明显。当太平洋年代际涛动(PDO)和厄尔尼诺/南方涛动(SOI)处于正相位且越大时,中国西部和中部年极端降水发生次数将随之增加,东北部则相反。气候指标与850 hPa的回归关系表明风向及携带的水汽量则可能是气候指标影响极端降水频率的因素。     

1961—2019年大香格里拉地区极端气候事件时空演变特征

大香格里拉连接青藏高原、云贵高原、横断山区,具有重要地理意义,区内五江并流,气候脆弱,探讨其极端气候变化及响应机制对区域气候风险评估、灾害预警具有重要意义。基于1961—2019年56个气象站点逐日气温和降水数据集,采用Mann-Kendall、Sen’s斜率估计、Pettitt检验和Pearson相关探究该区域极端气候指数变化趋势及与大尺度环流指数的相关性,结果表明：(1)极端暖指数、降水强度指数(RX1day、R95p、R99p、SDII)趋于显著增长,冷指数(CSDI、FD、ID、TN10p、TX10p)和持续湿润日数趋于显著下降,季节变化上大部分极端气温指数冬季增温幅度高于夏季,降水强度表现出夏秋季节逐渐增大,冬季微弱减小的趋势;(2)空间分布上,青藏高原以北气温日较差高于南部,区域极端高温发生频率增大并多发生于南部和东部的干旱河谷,横断山区南部与西部地区降水强度大,北部雅砻江流域和金沙江上游降水持续性强;(3)极端气候指数与南海夏季风指数(SCSMI)表现出同年显著相关,极端降水指数与北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)、太平洋年代际震荡(PDO)存在滞后1年响应。通过以...     

安徽省季节干旱时空特征及对大气环流的响应

【目的】在全球变暖的背景下,干旱事件发生更为频繁、剧烈,研究安徽省季节干旱特征及大气环流遥相关关系,可为安徽省旱灾防治工作提供指导。【方法】以标准化降水指数(SPI)为干旱指标,采用Sen斜率估计Mann—Kendall趋势检验等方法分析安徽省各季节降水趋势和干旱时空特征,并通过交叉小波变换(XWT)和小波相干变换(WTC)探究各地区季节干旱与大气环流的相关关系。【结果】结果显示：在1960—2021年间,春季和秋季降水量减少,干旱站次比增大。夏季和冬季降水量增大,干旱站次比减少;春季和夏季干旱频率在淮北平原最高,干旱强度在大别山区最大。秋季干旱频率在皖南山区最高,干旱强度在江淮丘陵最大。冬季干旱频率在大别山区最高,干旱强度在皖南山区最大;南方涛动指数(SOI)与皖中和皖南地区春季SPI、北大西洋振荡(NAO)与皖中和皖南地区夏季SPI以及皖南地区冬季SPI、太平洋北美振荡(PNA)与皖中和皖南地区秋季SPI、北极涛动指数(AO)与皖北和皖中地区冬季SPI在不同时间尺度的共振周期上具有较好的相关关系。【结论】春季和秋季有变干趋势,夏季和冬季有变湿趋势。安徽省平原和丘陵地区干旱频率较大,...     

20世纪后半期以来赣江流域极端降水事件分析

全球气候变暖的背景下,局地极端降水事件发生频率逐渐上升。选用极端降水阈值(EPT)、极端降水量(R95)、极端降水天数(RD95)、极端降水强度(RI95)、连续五日最大降水量(RX5day)和一日最大降水量(RX1day) 6个极端降水指数,采用百分位阈值法、M-K趋势分析法、滑动t检验法和Kriging空间插值法对1964—2013年赣江流域的极端降水事件进行分析。结果表明:(1)赣江流域内大部分站点的极端降水指数呈不显著上升趋势;(2)各站点极端指数的突变时间大多数集中于20世纪八九十年代,且有少数站突变非常显著(α=0.01);(3)各极端降水指数除RD95外均呈现由东向西递减的规律,与之相反,RD95呈现出由西向东递减的变化。研究结果可为赣江流域防洪减灾和水资源的开发利用提供参考价值。     

北回归线纵向岭谷区干湿日时空变化特征

在全球变暖背景下,极端气候事件频发,从多角度了解降水量的变化对水资源的利用具有重要意义。利用纵向岭谷区北回归线沿线1961—2019年24个站日降水量计算14个干湿日指数,基于修订的Mann-Kendall检验、Pettitt、小波相干等方法揭示了干湿日指数时空变化特征及与大尺度环流指数相关性。结果表明：(1)北回归线纵向岭谷区湿日事件呈显著减少趋势,干日事件呈增多趋势,尤其是北回归线以南元江以西,大多数站点干湿日指数突变年主要集中在2002年;(2)短历时湿日事件发生频率及对年降水量贡献率呈现上升趋势,中长历时湿日事件呈现减少趋势;短历时干日事件呈现减少趋势,中长历时干日事件呈增多趋势,整个地区呈现干旱化;(3)极端干日指数与ENSO密切相关,其存在约6年负相关共现周期;极端湿日指数与南海夏季风密切相关,其存在约8年正相关共现周期。通过以上分析表明北回归线纵向岭谷区干湿日指数整体上表现为干旱化趋势,这意味着干旱风险呈增加趋势,其时空变化特征及局部差异可能与大尺度环流指数、季风和岭谷区“通道-阻隔”作用共同影响密切相关。     

山美水库流域极端降水时空变化及非平稳性特征

为探究极端降水的时空变化及其非平稳性特征,基于1972—2010年山美水库流域8个降水站点逐日降水数据,选取9个极端降水指数,利用Pre-Whitening Mann-Kendall（P-WM-K）方法分析流域极端降水的时空变化特征,并采用广义可加模型（generalized additive models for location,scale and shape,GAMLSS）检测极端降水的非平稳性特征。结果表明：在时间变化趋势上,极端降水频率指数中雨日数R10mm和大雨日数R25mm呈下降趋势,暴雨日数R5mm呈上升趋势,且上升趋势达到005显著性水平;除降水总量PRCPTOT外,其余强度指数呈上升趋势,且均达到 0.05显著性水平,其中极端降水量R95线性倾向率达到 30.5 mm/（10 a）;在空间差异上,R50mm和极端降水强度指数在流域东南部呈现上升趋势,且上升趋势显著,西北部PRCPTOT下降较明显;R10mm和R25mm呈平稳特征,R50mm全流域约50%的站点呈现非平稳特征,且以均值非平稳为主,除PRCPTOT外,其余强度指数均以非平稳特征为主,且主要表现为均值非平稳。未来山美水库流域极端降水量和不确定性增加,灾害风险增大。     

近60年江西省时段最大降水变异诊断

选取江西省91个气象站点1954—2012近60年小时尺度降水数据,采取水文变异诊断系统（HDMS）分别对各站点连续1、3、6、12、24 h年最大降水进行变异诊断分析。首先,在详细诊断中结合数理分析法利用线性趋势、Kendall、Spearman法进行趋势检验,跳跃诊断则采取M-K、累积距平、有序聚类、滑动F、滑动秩和等多种检验法判别;其次,综合诊断采取效率系数值R²判断最终诊断结果并时空分析;最后,对站点各时段最大降水量分别大于等于16、30、50 mm发生频次的空间特性分析。结果表明:（1）江西省最大1、3、6、12、24 h时段内最大降水的空间分布特征较为相似,伴随历时的增加,变异站点类型以跳跃增大居多,其中发生显著变异的站点数北部平原多于南方山岭地区,空间分布呈现为"北密南疏";（2）南方山岭与北方平原地区降水序列变异程度与高程分别成正相关性、负相关性,研究表明大气环流指数AO（北极涛动）、NAO（北大西洋涛动）、PNA（太平洋-北美涛动）与研究区域内站点降水量分别呈现负、正、负相关性,因此大气环流指数与江西省降水序列的变化有一定相关性,是造成时段最大降...     

辽河流域近60年极端气温指数时空变化特征分析

结合世界气象组织推荐的8个极端气温指数,对辽河流域1954—2018年的极端气温指数时空变化特征进行分析。结果表明:受气候变暖影响,辽河流域冰冻日数及冷夜指数呈现较为明显的递减变化,暖昼指数呈现递增变化,其他指数变化较为平稳。除日较差指数外,其余极端气温指数突变点较为集中,均分布在2000年以后。夏季日数及暖夜指数从南向北逐步递减。气温日较差从东向西逐步递增,且递增幅度增加显著。     

海陆温差指数与我国华北地区降水的相关性分析

选取中国东部边缘海(渤海、黄海、东海)与我国华北地区20个站点的气温构建海陆温差序列,通过相关性分析的方法探讨三大海域海陆热力差异与华北地区降水的相关性,并利用海温或海温差定义的北极涛动(AOSST)和北太平洋涛动(NPOSSTD)分析其与华北地区降水的相关性,直接描述海气系统对我国华北地区气候的影响。结果表明:(1)华北地区降水对不同海域海陆温差的响应有所差异,其相关性非常显著,相关系数最高可达到0. 77。超前和滞后的相关系数明显高于同期相关系数,且超前和滞后的相关系数相差不大,并表现出相同的正负相关性,对应的月份形成12个月的周期变化。(2)涛动指数与三大海域海陆温差的相关性形成12个月的周期,但是SOI和Nino3. 4与三大海域海陆温差的相关系数很低,说明ENSO的发生通过其他的物理因素间接地影响我国的降水。(3) AOSST和NPOSSTD与华北地区降水的相关性与海陆温差相比没有提高,说明海洋上的大气环流与陆地的气候变化是相互影响的,其中通过中国邻近海域与陆地的热力差异可更准确地描述我国华北地区气候的变化。     

1960—2018年嫩江流域极端降水事件时空变化特征

本文选取嫩江流域12个站点1960—2018年逐日降水资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验、小波分析、R/S分析等方法,分析了该流域极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势.结果表明:流域平均年降水量、大雨日数、日最大降水量、强降水量等4个极端降水指数均表现出上升趋势,但趋势不显著;各极端降水指数时间序列均存在3个明显的周期变化;流域年降水量与强降水量空间分布趋势均为由上游至下游逐渐递减,暴雨中心出现在嫩江右岸支流雅鲁河上,各极端降水指数在流域内的多数地区均表现为正增长;未来流域多数地区各极端降水指数的变化趋势仍将以上升为主.     

近63年陕西宝鸡极端强降水事件变化特征诊断

为明确宝鸡市极端强降水事件变化特征,掌握极端降水事件发生规律,以1952-2014年宝鸡气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、Morlet小波函数、R/S分析法、Mann-Kendall非参数检验法对极端降水变化特征进行诊断分析。结果表明:宝鸡市近63 a来,除年降水总量、强降水量、中雨日数、大雨日数呈波动下降趋势外,其余指数呈现上升趋势,其中以极强降水量变化表现最为剧烈,变率超过1 mm/10a。强降水量和极强降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,二者仅存在弱突变;未来宝鸡强降水变化与过去变化趋势一致将呈减少态势,极强降水变化以反向趋势呈减少态势发展。此外,各极端强降水指数与年降水总量、降水强度呈现正相关,年降水的变化可以很好的反映极端降水指数的变化。     

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。     

黄河源区极端温度与降水时空变化

适宜的气候是生态良性发展的必要条件，极端温度与降水是生态恶化的重要影响因素，尤其在高纬度、高海拔、高寒地区，极端气候对生态环境的影响更为严重。黄河源区是黄河流域生态保护的重要区域，利用1988—2017年中国地面气温逐日0.5°×0.5°格点数据集(V2.0)和区域地面气象要素驱动数据集，分析了黄河源区30 a内极端温度和降水时空变化。结果表明：极端温度指数和极端降水指数时空变化具有明显规律性，30 a内极端温度不断升高、极端降水指数不断增大；极端温度指数在黄河源区中部、西北部、西部较小，在东北部、东部、东南部较大；极端降水指数在黄河源区从东南向西北逐渐减小。     

近60年三峡库区极端降水变化及其与环流指数遥相关分析

分析大尺度气候环流与极端降水相关性，对区域洪旱灾害预警和极端天气管理意义重大。现有研究较好揭示了单一环流指数的影响，而多种环流的影响特点尚不明确。基于三峡库区1960—2019年21个气象站的逐日降水数据，从降水持续性、绝对性等方面构建8个极端降水指数(CDD、CWD、R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p),运用Mann-Kendall趋势检验、Spearman相关分析和多元线性回归(MLR)等方法，分析了库区极端降水的时空变化，从单因子和多因子两方面揭示了气候环流与极端降水的相关性。结果表明：(1)近60年，库区R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p在空间上均呈西北向东南递减状态，与多年平均降水空间趋势相同；(2)CWD、CDD、R10、Rx5d总体呈下降趋势，而R20、Rx1d、R95p和R99p则表现为上升趋势，三峡库区持续降水事件的持续时间有所降低，但短期强降水事件发生的频次和强度均有所增加；(3)从极端降水与环流指数的遥相关分析来看，多因子回归分析对极端降水指数的解释程度优于单因子，其中EASMI和SASMI组合为最强解释因子组合。该研究成果...     

2022年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析

2022年鄱阳湖流域发生了极端的干旱事件,综合评估其干旱程度对于探究流域旱情变化规律、开展抗旱保供水工作具有重要意义。基于鄱阳湖“五河”和湖区1960～2022年逐月降水、径流数据,采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)指标评估鄱阳湖各分区干旱程度,分析了干旱时空演变特征,结合大气环流指数初探了旱情成因。结果表明：2022年7～10月鄱阳湖流域降水和径流相比历史同期明显减少,不同分区累计降水量偏少63%～78%、径流量偏少29%～70%;2022年7～10月鄱阳湖流域气象干旱和水文干旱程度均较高,且表现为全流域干旱;从8月起绝大部分区域表现为中旱以上,部分区域表现为重旱和特旱。根据大气环流资料分析,在2020～2021年La Nina事件影响下,2022年夏秋季西太平洋副热带高压偏北,致使流域内降水偏少、高温频发,发生持续高温干旱事件,出现“汛期反枯”现象。研究成果可为鄱阳湖流域抗旱保水工作提供技术支撑。     

1951- 2015 年广西极端降雨时空演变特征

基于两种高时空分辨率的 1951- 2015 年日降雨序列数据, 选择 11 个极端降雨指数, 采用 Mann-Kendall( M- K) 检验法和极点对称模态分解法, 分析了广西极端降雨事件的多尺度非线性时空演变特征。结果表明: 1951 - 2015 年广西 11 个极端降雨指数除连续湿润日 CWD、中雨日数 R10总体呈现下降趋势外, 其余 9 个指数均呈现较显著的增强趋势; 广西连续干日指数 CDD 高值区位于桂东和桂西, 其余指数均呈现出从桂东北及南部向桂西南、桂西北递减的空间分布特征; 各极端降雨指数显示, 广西极端降雨演变多在 2008- 2010 年发生显著的突变; 广西极端降雨演变存在 2. 85~ 3. 34 a 和 5. 34~ 9. 19 a 的年际准周期, 存在 10. 09~ 17. 11 a 和 22. 35~ 35. 62 a 的年代际准周期, 其多重周期的波动振荡主要以极端降雨的年际变化贡献为主。