辽宁东南部山区极端降水指数时空变化特征及其与大气环流的相关性分析

文章结合辽宁东南部山区35个降水站点1955—2018年降水数据,对区域近10项极端降水指数时空变化特征进行分析,并定量分析其与大气环流指数相关性。结果表明,在空间上,除干湿变化特征外,其余8项极端降水指数呈现由南到北逐步递减变化规律;在时间上,最大1日、5日、雨强及极强降水4项指数呈现显著上升趋势,其余各指数呈现递减变化;各指数均与北极涛动(AO)相关程度最高,北大西洋涛动(NAO)是持续湿期影响的主要大气环流因子。研究成果对于辽宁东南部水灾害治理规划具有重要参考。     

近55年来山东省极端气温事件时空分布特征

【目的】为了解山东省极端气温事件趋势变化和时空格局,【方法】基于1965—2019年93个气象站点逐日最高气温和最低气温,采用sen′s趋势、去趋势波动分析、皮尔逊相关性检验等方法及Arcgis软件分析了山东省极端气温事件的时空变化特征及影响因素。【结果】结果表明,与基准期(1965—1989年)相比,当前气候状况下(1990—2019年),山东省极端气温指数的暖指数、极值指数以及作物生长期指数大多呈现明显的增加趋势,冷极端气温指数和日气温较差则呈现减少趋势。【结论】除夏季日数外,其他极端气温指数未来变化趋势与过去相一致。当前气候状况下极端气温指数空间差异较为明显,青岛、烟台和威海等东部沿海城市以及临沂极端暖事件(冷事件)增加(减少)速率较其他地区更快。部分极端气温指数与经度和海拔呈现显著的相关性,与纬度相关性较低。山东省极端气温指数的时空变化与AMO、AO和EA/WR密切相关。欧亚大陆上空反气旋的增强加速了山东省升温。     

珠江流域强降雨时空变化特征及与风速的响应关系

分析强降雨时空变化特征,探究强降雨前后期风速的响应规律,对掌握强降雨发生规律、提高强降雨-风速响应关系认识、预防及应对强降雨导致的洪涝等灾害具有重要意义。以珠江流域为研究区,基于183个气象站1961—2018年逐日降雨、风速资料,运用Mann-Kendall等方法分析了流域日尺度强降雨与风速时空变化,探究了强降雨前后期风速变化规律。结果表明：(1)上游年强降雨总量呈显著下降趋势,年平均风速变化趋势则相反,中游年平均风速呈显著下降趋势;(2)上游风速越大,强降雨阈值越低,中下游强降雨阈值随着风速先递增后下降;(3)上游强降雨发生前风速逐渐下降,强降雨发生2 d后开始回升,而中下游强降雨发生前风速递增,强降雨后风速下降。研究结果可为珠江流域强降雨及洪涝灾害管理提供参考依据。     

珠江流域非平稳性降雨极值时空变化特征及其成因

受全球气候变化和人类活动影响,珠江流域极端降雨事件发生的频次和强度均发生变化,变化环境导致极端降雨样本存在非平稳性。本文以珠江流域43个站点1960—2012年的日降雨数据为基础资料,通过分析广义帕累托分布(GPD)的参数时变特性及其空间分布规律,探索珠江流域非平稳性极端降雨的时空变化特征及其成因。结果表明:珠江流域极端降雨序列的极值指数呈从东到西逐渐减小特点,表征强降雨之间的相关性由东向西减弱;极端降雨变化程度大的区域其变化程度呈减弱趋势,而变化程度小的区域其变化程度呈加强趋势;珠江三角洲和东江流域南部、柳江流域东北部地区50/100年一遇的日降雨量级较大,而南盘江西部地区则较小。7个影响因子中,厄尔尼诺指标(SMEI)对流域的极端降雨影响最明显。非平稳时变超定量(POT)模型与平稳POT模型的结果比较表明,本文提出的时变POT模型较好地处理了珠江流域部分区域降雨存在的非平稳性特征。     

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。     

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。     

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。     

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。     

1961－2012年贵州省极端降水时空变化特征

利用贵州省1961-2012年日值降水资料,选取并计算了6个极端降水指数,结合Arc GIS空间分析工具与Mann-kendall非参数检验、滑动T检验、小波理论以及R/S分析等方法,就贵州省极端降水的时空变化规律进行了分析。结果表明:1贵州省近52年以来,连续湿日(CWD)呈显著下降趋势,年最大1日降水量(RX1day)和降水强度(SDII)增多但不显著,年最大5日降水量(RX5day)、强降水量(R95)和年极强降水日数(R20mm)表现为不显著的下降趋势;2RX1day、RX5day、SDII和R20mm分别在1973、1972、1981和1992年发生明显的突变现象;3极端降水普遍存在6~7a的主周期和10~12a的次周期;4极端降水的高值区位于黔西南和黔东南地区,而低值区集中在黔西北地区;5各极端降水指数与年总降水量之间存在显著的正相关性;6极端降水在未来变化趋势中具有长期记忆性。极端降水的变化对贵州当地农业生产和水资源利用造成负面影响,增加了自然灾害发生的风险。     

1960-2016年三峡库区极端降水事件时空变化特征

利用三峡库区20个气象站1960-2016年的逐日降水资料,应用线性倾向估计、Mann-Kendall 突变分析法、小波分析法和克里金插值法,分析库区极端降水事件的时空变化特征。结果表明：1960-2016年,三峡库区极端降水事件总体上呈现减少的趋势,其中Rx5day、CWD减少趋势显著,而SDII、Rx1day、R99p等指数表现为不显著增加趋势,这可能是由于PRCPTOT减少速率小于CWD而造成了雨量再分配;极端降水指数突变多发生于1990年前后;PRCPTOT、R10、R95p的气候倾向率在三峡库区中部地区均表现为明显下降趋势,而CWD则在东北和西南部呈增加趋势,表明三峡库区极端降水存在均化的趋势;三峡库区极端降水指数的变化主周期相似,大多数为4~6 a的短周期,仅R10与R25存在12~16 a的中周期,表明三峡库区极端降水事件正在向强度大、周期短的方向演化;气候因子均对极端降水指数有较大影响,太阳黑子相对数与极端降水指数呈正相关关系,其他则为负相关,在时序性上,表现为PRCPTOT滞后于大多数气候因子。该研究可为三峡库区极端气候变化的模拟预测及防灾减灾提供参考。     

近60a河龙区间极端气温变化及其与主要大气海洋环流模式的关系

为了为了解河龙区间极端气温事件趋势变化和时空格局,基于河龙区间1960—2019年12个气象站点的14个极端气温指数,分析了河龙区间近60 a极端气温的时空变化特征,并采用小波相干分析剖析了14个极端气温指数和主要大气海洋环流模式(AO、WPSHI、EAWSM、APVI、MEI)在时间和频率域的相关关系。结果表明,14个极端气温指数中,SU、TX90P、TN90P、TNx和WSDI呈显著上升趋势,TR、TXx、TXn、TNn呈不显著上升趋势,而FD、ID、TX10P、TN10P、CSDI均呈显著下降趋势;1960 s或1980 s是冷性指数的高峰期,而2000 s或2010 s是暖性指数的高峰期。河龙区间东部、中部的极端气温事件发生频率和强度水平较高,西北部呈较低水平。冷指数中,FD、ID、TX10p、TN10p和CSDI与AO呈显著负相关,后4个指数与WPSHI呈显著负相关,ID、TX10P、TN10P与多元MEI指数MEI呈显著负相关,而它们与EAWSM和APVI呈不显著正相关;暖指数中,SU与WPSHI呈显著正相关,TN90p、WSDI与APVI呈显著负相关;极值指数中,TXn与...     

1960年-2012年长三角地区极端气温时空变化特征

利用1960年-2012年长三角地区34个气象站逐日气温资料,采用趋势分析、小波分析、Mann-Kendall检验、样条插值等方法,分析了长三角地区的极端气温时空变化特征。结果表明:近53年,冷指数均呈显著上升趋势,且均通过了0.01的信度检验,气候倾向率分别达-2.8d/(10a)、-4.1d/(10a)和0.45℃/(10a),暖指数虽也有上升趋势但趋势较为不显著,仅有暖昼指数与极端最高气温通过了0.05的信度检验。空间分布上,高温日数和极端最高气温呈北低南高、东低西高、沿海低内陆高的分布规律,低温日数和极端最低气温与之相反。变化趋势上,极端气温指数基本均表现为上升趋势,其中极端低温和极端高温上升趋势最明显的地区为上海、南京、杭州等大城市及其周边区域。     

1969—2019年四川省极端气温事件时空分布特征

【目的】全球气候变暖背景下极端气候事件频发,为诊断气候变化环境下四川省极端气温事件的动态演变特征,【方法】基于1969—2019年四川省33个国家地面气象观测站逐日最高和最低气温资料,利用线性倾向估计法、反距离加权法和Mann-Kendall突变检验法分析了四川省近50 a极端气温事件的时空变化特征,并探讨了海拔高度等因子对各极端气温指数的影响。【结果】结果显示：四川省极端气温事件存在明显的年际变化和空间分布特征,海拔高度为影响四川省极端气温指数的最主要影响因子。【结论】结果表明：(1)四川省极端暖事件显著增加,极端冷事件显著减少;极端气温指数中霜冻日数、冷日指数和冷夜指数均未检测到突变点,其余指数存在明显突变。(2)受复杂地形影响,四川省极端气温存在明显空间差异,位于低海拔地区的叙永为年内日最高气温值最大、高温日数出现最多的地区;高海拔地区的红原为年内日最低气温值最低的地区,色达为霜冻日数出现最多的地区,巴塘为暖日和暖夜日数最少的地区,若尔盖为冷日和冷夜日数最多的地区。(3)经度、海拔高度和平均气温均会影响极端气温指数,而海拔高度为极端气温指数的最主要影响因子,极端暖指数由低海拔区向...     

山东省极端气候指数变化特征研究

为探究山东省极端气候指数的时空变化与特征,选取山东省1979—2020年95个气象站点的逐日气温和降水量实测数据,采用Mann-Kendall（M-K）检验方法和Sen斜率估计法计算时间变化特征,及Inverse Distance Weight（IDW）反距离权重法探究空间变化趋势。结果表明:（1）山东省境内低温极端气温指数（TN10p和FD0）呈下降趋势,下降速率分别为0.004 8和6.42 d/（10 a）,高温极端气温指数（TX90p、TXx和SU25）呈上升趋势,上升速率分别为4.06 d/（10 a）、0.32 ℃/（10 a）和2.31 d/（10 a）;其内陆区域和沿海区域极端气温指数表现出了与山东省整体较好的一致性,空间趋势不明显。（2）极端降水指数均呈上升趋势,沿海区域多大于内陆区域。降水强度指数（R95p、R99p和RX5day）呈显著增加趋势,增加速率分别为22.16、10.83和10.55 mm/（10 a）,空间分布上,高值区域多分布在东部沿海区域和南部部分区域,可能会增加洪涝灾害风险。     

近50年来西藏极端降水时空变化特征

利用1961~2010年西藏地区9个气象站点逐日降水资料,结合百分位方法定义的极端降水阈值,分析了该地区极端雨日及其平均降水强度、不同持续时间的极端降水事件、气候变化对极端降水的时空变化特征的影响。结果表明:(1)92°E以西的地区,极端雨日平均降水强度呈现出增加的趋势,而在92°E以东的地区,呈现出减小的趋势;(2)极端降水事件以持续1 d为主,其频率一般在4.3次/年以上,强度一般在20 mm/d以上,林芝站和波密站为频率和强度高值区;(3)气候变化背景下,极端降水的频率、强度表现出西移的态势。     

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。     

黄河流域近50a极端降水指数的时空变化

根据黄河流域80个气象站1957—2008年的逐日降水资料,利用Rclim Dex软件选用了10个极端降水指数,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归分析法,研究了极端降水指数在年和季节尺度上的时空变化特征。结果表明:极端降水指数中除了Rx5DAY呈显著下降趋势、SDII呈上升趋势外,其他8个指数均呈非显著下降趋势;从极端气候指数的四季变化来看,Rx1DAY和Rx5DAY在夏、秋季的空间分布相似,且数值大于春、冬季的;黄河流域降水量呈逐年减小趋势,极端降水指数的变化趋势不明显,但存在时空差异。     

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,...     

1960-2016年陕西省极端气温的时空变化研究

针对陕西省近年来极端气温事件发生频率增加这一现象,选用1960-2016年陕西省34个气象站年逐日气温资料,运用线性倾向法、M-K突变检验法、小波分析法研究陕西省极端气温事件的时空变化规律。结果表明:时间上对极端气温指数的全省均值和分区均值的突变分析可知,极端气温冷指数频率减少且数值呈现下降趋势,极端气温暖指数频率增加且数值呈现上升趋势;其中关中地区的指数突变的权重对于陕西省整体的贡献最大。陕西省各季度平均气温均以11 a、16 a、29 a为周期,29 a为主周期(冬季以9 a为主周期除外),极端气温暖指数中热夜日数、暖昼日数和暖夜日数均存在5 a或6 a的主周期,极端气温冷指数中冰冻日数、冷昼日数和冷夜日数均存在27 a的主周期,且在陕北、关中、陕南三个分区,极端气温冷暖频率的变化周期一致;空间上陕西省1960-2016年气温异常的空间型表现主要为总体一致性,极端气温暖指数普遍呈上升趋势且主要集中于关中与陕南地区;极端气温冷指数变化普遍呈下降趋势且主要集中于关中与陕北地区;陕西省各分区极端气温指数变化对全球气候变暖有较好的响应。