Geographical Science Research 地理科学研究, 2020, 9(3), 184-191
Published Online August 2020 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4a1380797.html,/journal/gser
https://https://www.doczj.com/doc/4a1380797.html,/10.12677/gser.2020.93021
An Analysis of the Characteristics of a
Large-Scale Heavy Precipitation
in China during the Summer of 2016
Ci Song, Jiajin Zhu, Man Wang
Chengdu University of Information Technology, Chengdu Sichuan
Received: Aug. 3rd, 2020; accepted: Aug. 17th, 2020; published: Aug. 24th, 2020
Abstract
Using NCEP/NCAR reanalysis circulation data, FY-2F satellite data and CMORPH hourly precipita-tion grid point data, the precipitation intensity and range variation characteristics of a large-scale heavy precipitation process occurred from June 19-23, 2016 were analyzed. The results show that under the influence of the stable two-trough and two-ridge structure in the 500 hPa geopotential field, the low-latitude south China area is controlled by the western Pacific subtropical high and the Qinghai-Tibet Plateau short-wave trough. The low-latitude vortex is generated in the east of the Sichuan basin. The stability of the high latitude trough and the western subtropical high over middle and low latitudes creates favorable conditions for the eastward movement of the low eddy over the southwest and North China vortexes and water vapor transport. The large scale heavy rain has a close relation to the movement and development of the deep low vortex system of China.
The 700 hPa low pressure vortex over southwestern China can move towards to northeastern and became strengthened gradually during the movement process. Furthermore, the low pressure vortex system over southwestern and northern China gradually merged and its spatial structure developed into vertical vortex system. The development process of rainstorm is basically consis-tent with that of vortex system. In the center of positive vorticity, there is an obvious velocity con-vergence zone. The airflow converges in the lower troposphere and diverges in the higher tro-posphere. The upward movement of convection develops violently. In addition, the vorticity anal-ysis also shows that the center of precipitation moves to the east in the positive value, and the center of precipitation corresponding to the rainstorm also moves to the east.
Keywords
Southwest Vortex, Heavy Rain, Circulation, Vorticity
2016年夏季我国一次大范围强降水变化
特征分析
宋辞，朱家瑾，王蔓
宋辞 等
成都信息工程大学，四川 成都
收稿日期：2020年8月3日；录用日期：2020年8月17日；发布日期：2020年8月24日
摘 要
利用NCEP/NCAR 再分析环流数据、FY-2F 卫星数据和CMORPH 融合逐时降水格点资料，基于大气环流背景下，对2016年6月19~23日发生的一次大范围强降水过程的降水强度、范围变化特征进行了主要分析。结果表明：受500 hPa 高度场中高纬度稳定的两槽两脊结构的影响，低纬华南地区受西太平洋副热带高压的控制，以及青藏高原短波槽的影响，低涡在四川东部生成。高纬度槽和中低纬度西太副高的稳定维持为西南涡和华北上空低涡的东移和水汽输送创造了有利条件。大范围暴雨天气与我国深厚低涡系统的移动、强烈发展有关，西南地区的700 hPa 低涡向东北方向移动，移动过程中低层低涡逐渐加强，西南地区和华北地区的涡度系统合并，涡度的空间结构发展成垂直的低涡系统，暴雨的发展过程和低涡系统的发展过程基本一致。涡度正值中心存在明显速度辐合区，气流在低层辐合，高层辐散，对流上升运动发展剧烈，不稳定能量大量释放，为暴雨天气发生创造了有利条件。此外，涡度分析也表明在正值中心向东移动，对应暴雨的降水中心也向东移。
关键词
西南低涡，暴雨，环流，涡度
Copyright ? 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). https://www.doczj.com/doc/4a1380797.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
受不同天气系统的影响，我国暴雨频发。中国的大部分地区都受到能带来降水的亚洲季风系统的影响，其主要集中在夏天。造成暴雨的天气系统有锋面、台风、西南低涡、东北冷涡等[1] [2] [3]，并且，由于东亚夏季风的季节性变化，我国的降水每年都呈现有规律的南北位移。3月中下旬~5月上旬主要为“江南春雨期”连阴雨；5月中旬~6月上旬，为“华南前汛期盛期”，特点为雨量大，持续时间长。到了6月中旬~7月上旬，便是“江淮梅雨”的高发季节。华北、东北雨季多出现在7月中旬到8月上旬，季节性年雨带的北推一般只到辽东半岛一带。一直以来，发生在我国的暴雨引起的洪涝灾害会导致泥石流、农作物受损等一系列灾害，甚至对人民的生命安全造成威胁。
强对流活动天气是产生暴雨、强风、冰雪和龙卷风等强灾害性天气的直接原因，但由于强对流过程时空尺度小，发展变化过程较快，发生发展机理较为复杂，因此强对流天气一直是气象学界研究重点[4] [5]
[6]。西南低涡是强对流活动的产物之一，在我国的降水中扮演着重要角色。西南低涡(简称西南涡)是指形成于西南地区700~850 hPa 的闭合小低压，具有气旋性环流的特点，其直径在300~500 km ，多为暖性结构，是青藏高原高耸地形和其周围中尺度地形地貌和大气环流共同作用下形成的[7]。由西南涡引发的暴雨对人类社会、经济和自然生态系统带来的巨大损失更是难以估计。西南涡在生成初期是一个浅薄的系统[8]。半数以上的西南涡生命史低于36 h ，长生命史的低涡主要出现在春夏季节，个别可维持6~7天，Open Access
宋辞 等
大多数低涡在源地减弱消亡，有少数移动类西南低涡，主要取偏东路径，沿长江流域东移入海[9]。其东移伴随着剧烈的天气现象，是造成我国西南地区夏季暴雨的主要天气系统[10] [11] [12]。据有关记录显示，低涡也是引发华北暴雨的主要天气系统之一，如“63.8”华北特大暴雨[13]和2012年7月21日北京发生的特大暴雨[14]。2016年7月18~22日的大范围强降水过程对我国造成了巨大的人员伤亡和经济损失，因此，对本次大范围降水的基本特征进行分析十分必要。
2. 资料
本文选取的资料时间段为源于美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)的2016年7月18~至7月23日再分析数据集，其空间分辨率为1? × 1?，空间覆盖全球的逐日四次(00, 06, 12,
18) FNL 大气环流场全球分析资料[15]。中国气象局提供的FY-2F 卫星的高时空分辨率TBB 数据[16]和中国自动气象站与CMORPH (Climate Prediction Center Morphing Technique)降水数据融合的每小时0.1? × 0.1?格点数据集[17]。
3. 研究结果
3.1. 大型环流形势与降水概况
2016年7月18~23日我国西南地区在西南涡的影响下出现了一次自西向东的持续性强降水过程，受降水影响的省份主要有四川东部、贵州、重庆、湖北、湖南等地，对应西南涡有明显的东移，随后，华北地区也出现了大面积的强降水。在7月19日00时500 hPa 高度(图1(a))，在中高纬度地区存在明显的两槽两脊的特征。到了20日00时，低槽明显东移加强，在低纬华南地区，受西太平洋副热带高压的控制，印度洋的水汽源源不断向我国华北地区输送，低涡系统受到东侧副高的阻挡在华北上空停滞(图1(b))。除此之外，孟加拉湾的水汽绕过青藏高原大地形，将水汽运输到我国西南部。同时，中纬度槽和副热带高压稳定维持，为我国中部水汽的输送提供了有利条件。
Figure 1. 500 hPa height field and temperature field at 00 hours on (a) 19 and (b) 20 July 2016
图1. 2016年7月(a) 19日00时和(b) 20日00时的500 hPa 高度场和温度场(填色图，单位：℃)
受高空槽、低层低涡、中底层低涡快速发展的共同影响下，我国出现了一次大面积的降水过程。对于本次降水过程，选取了3天的24 h 累积降水过程，为6月18日、20日和22日。主要降水区为西南地区和华北地区。由7月18日24 h 累积降水量(图2(a))分布可见，四川东部的南充、巴中、达州、广安和重庆西部等地出现降水，此时降水强度小，范围小，只有小范围地区降水达到暴雨级别(>50 mm/24h)，对应的四川东部地区出现低涡中心。同时，甘肃南部、陕西也出现降水，在20日(图2(b))
西南地区降水
宋辞等
消散，我国华北地区的大面积降水更加显著，出现区域性大暴雨，个别地方甚至出现了特大暴雨(降水量> 250 mm/24h)，到了22日(图2(c))，降水在华北呈零散状分布，降水减弱。上述分析表明，我国本次大范围降水过程与低涡系统的形成、移动并强烈发展过程有关，因此，对于低涡系统结构发生发展及其发展加强的机制研究是这次大范围降水过程的主要研究方向。
Figure 2.Cumulative precipitation in 24h (shading, unit: mm) and the potential altitude field of 700hPa at 12:00 on the cor-
responding day (contour line). (a) 18 July; (b) 20 July and (c) 22 July
图2.24 h累积降水量(填色图，单位：mm)和对应当日12时700 hPa位势高度场(等值线)。(a) 7月18日；(b) 7月20日；(c) 7月22日
降水区域云团的发展变化可以由红外云顶亮温(TBB)大致反映，降水云团的变化也与天气系统的发展密切相关。有研究指出，风云二号气象卫星红外观测在云团降水监测中的应用中，系统识别出的云团与小时强降雨有80%左右的相关性。提取本次我国暴雨上空有关红外云图的云顶亮温(TBB)值，可以看出，7月19日12时(图3(a))在贵州湖北地区有云系出现，主要为团状云系和带状云系，云系中心云顶亮温低于?60℃。这表明西南地区有降雨云覆盖，从红外云图上的云系分布可以看出，在湖北、湖南、贵州云南有一条长长的带状云系，在云带西北方向有一个中小尺度的涡旋云系，由涡旋中心位置可以确定西南涡的位置。华北地区由大面积涡旋云团覆盖，湖北、河南、山东都是被降水云覆盖的区域。从12时到14时(图3(b))，贵州东部的云团的云顶亮温继续降低，云团增大、增强，内部对流活动强，主要影响贵州，重庆交界地区的降水。于此同时，华北地区也有大面积的涡旋云系从12时到14时，云系边界变得更清晰，云顶亮温低于?60℃的区域显著变大，由此可以看出，云系变厚，发展旺盛。
由700 hPa水汽通量分布可知，我国的此次降水有两个水汽辐合区，一个是位于西南地区的小的水汽辐合区，另一个是位于华北地区的大面积的辐合区。西南地区降水的主要水汽来源为孟加拉湾和南海，经云南、贵州和湖南(广东、广西)等地将暖湿水汽向北输送，与来自蒙古中部的偏北干冷气流交汇，从而在我国西南、华北地区产生较强的水汽辐合，为本次暴雨提供了充足的水汽，造成较强的上升运动，其辐合中心在四川东部。在19日12时(图4(a))，在105?E，32?N处出现了一个水汽辐合区，在20日(图4(b))达到闭合状态。最明显的水汽辐合区位于华北地区，19日华北地区的水汽通量散度达到?34 kg?hPa?1?m?1?s?1，说明有水汽的辐合，到了20日，水汽通量散度达到?38 kg?hPa?1?m?1?s?1，水汽辐合加强，
辐合中心有明显的向东北方向移动的趋势。
宋辞 等
Figure 3. Infrared cloud image above the rainstorm at different times (unit: ?C ). (a) 12:00 on July 19; (b) 14:00 on July 19 图3. 不同时刻暴雨上空红外云图云顶亮温(单位：℃)。(a) 7月19日12时；(b) 7月19日14时
Figure 4. Water vapor flux (vector, unit: 1 kg?hPa ?1?m ?1?s ?1) and divergence of water vapor flux (shadow, unit: 10?7 kg?hPa ?1?m ?2?s ?1) at 700 hPa at different times. (a) At 12:00 on the 19th ; (b) At 12:00 on the 20th
图4. 不同时刻700 hPa 水汽通量(矢量，单位：1 kg?hPa ?1?m ?1?s ?1)和水汽通量散度(阴影，单位：10?7 kg?hPa ?1?m ?2?s ?1)。(a) 19日12时；(b) 20日14时
3.2. 涡度与垂直速度
本次暴雨过程中，低涡系统在移动过程中不仅水平强度发生了变化，垂直结构也发生了很大的变化。从西南涡垂直结构出发，研究过程为19日00时，06时，12时，18时沿32?N 的涡度散度垂直剖面图(图
5)。从19日开始追踪低涡的垂直演变，在19日00时，涡度正值最大区在750 hPa ，105?E 左右，850 hPa 以下主要为负散度值区，气流强烈辐合上升，为暴雨发生发展提供了有利条件。在112?E 处也有一个涡度的正值区，但其强度和范围比在105?E 处的涡度正值区小的多。在此后的12小时中，两个涡度正值中心逐渐合并，且正涡度最大值中心向东移动。到了19日18时，正涡度中心最大值在700 hPa ，112~113?E 附近。在此处，正涡度区存在明显的负散度值区，并且正涡度区从对流层低层一直延伸到300 hPa 附近，高低空正涡度柱在12小时内逐渐变得垂直，演变成为一个近似直立的涡柱，并且涡柱水平范围变窄，整层涡度强度增强。说明该区域存在较强的上升运动，为暴雨的发生发展创造了条件。在200 Pa
附近有明
宋辞等
显的散度正值区，高层气流辐散，低层气流辐和上升，对流运动强烈发展，降水中心即涡度大值区与负散度区重合的地方。在19日西南涡的发展过程中，可见在东移的过程中强度明显增强，降水强度增加。
Figure 5.The vertical distribution of relative vorticity (shaded area, unit: 10?5 s?1) and divergence along 32?N (contour line, unit: 10?5 s?1) at (a) 00:00; (b) 06:00; (c) 12:00 and (d)18:00 on July 19
图5.7月19日沿32?N相对涡度(阴影区，单位：10?5 s?1)及散度的垂直分布(等值线，单位：10?5 s?1)。(a) 00时；(b) 06时；(c) 12时；(d) 18时
强烈的垂直上升运动是暴雨发生的重要条件之一，其单位在本文中用w表示，单位为0.01 hPa/s，w > 0时，表示有上升运动；w < 0时，为下沉运动。19日00~06时(图6(a)，图6(b))，对流层高层(200~300 hPa)上升运动强烈，速度最大达到0.04 hPa/s，19日12时(图6(c))，位于100?E~105?E的垂直速度正值中心在750 hPa的高度上，速度上升区域贯穿整个对流层，形成了一个柱形，上升运动强烈，对流发展旺盛。六小时后(图6(d))，上升运动的柱形结构明显东移，115?E处对流层低层上升运动强烈，为气流的辐合上升
提供动力，暴雨也在此处达到最强。这说明了强烈的上升运动为暴雨提供了有利的动力条件。
宋辞 等
Figure 6. Vertical velocity profile along 32?N on July 19 (unit: 0.01 hPa/s) at (a) 00:00; (b) 06:00; (c) 12:00 and (d) 18:00 on July 19
图6. 7月19日沿32?N 的垂直速度剖面(单位：0.01 hPa/s)。(a) 00时；(b) 06时；(c) 12时；(d) 18时
4. 结论
采用NCEP/NCAR 提供的逐日4次的FNL 全球再分析格点资料、CMORPH 融合逐时降水数据与FY-2F 卫星资料，对2016年6月18日至22日发生的一次大范围强降水过程的降水变化特征、大气环流背景、水汽输送和动力特征进行了分析，得到以下结论：
1) 受500 hPa 高度场中高纬度稳定的两槽两脊结构的影响，低纬华南地区受西太平洋副热带高压的控制，以及青藏高原短波槽的影响，低涡在四川东部生成。
2) 高纬度槽和中低纬度西太副高的稳定维持为西南涡和华北上空低涡的东移和水汽输送创造了有利条件。
3) 此次大范围暴雨天气与我国西南地区深厚低涡系统的移动、强烈发展有关，西南地区的700
hPa
宋辞等
低涡向东北方向移动，移动过程中低层低涡逐渐加强，西南地区和华北地区的涡度系统合并，涡度的空间结构发展成垂直的低涡系统，暴雨的发展过程和低涡系统的发展过程基本一致。
4) 在涡度正值中心，有明显的速度辐合区，气流在低层辐合，高层辐散，对流上升运动发展剧烈，不稳定能量大量释放，为暴雨天气的发生创造了有利条件。涡度正值中心向东移动，对应暴雨的降水中心也向东移。
基金项目
四川省省级大学生创新创业训练计划项目(S201910621105)和成都信息工程大学本科教学工程项目(BKJX2019007，BKJX2019013，JY2018012)支持。
参考文献
[1]陶诗言, 丁一汇, 周晓平. 暴雨和强对流天气的研究[J]. 大气科学, 1979, 3(3): 35-46.
[2]丁一汇. 暴雨和中尺度气象学问题[J]. 气象学报, 1994, 52(3): 274-284.
[3]高守亭, 赵思雄, 周晓平, 等. 次天气尺度及中尺度暴雨系统研究进展[J]. 大气科学, 2003, 27(4): 618-627.
[4]薛晓颖, 任国玉, 孙秀宝, 等. 中国中小尺度强对流天气气候学特征[J]. 气候与环境研究, 2019, 24(2): 199-213.
[5]孙虎林, 黄焕卿, 于庆龙, 等. 2012-2017年珠江口海区短时强对流天气灾害的统计分析[J]. 海洋预报, 2019,
36(4): 35-43.
[6]朱平, 俞小鼎. 青藏高原东北部一次罕见强对流天气的中小尺度系统特征分析[J]. 高原气象, 2019, 38(1): 1-13.
[7]卢敬华. 西南低涡概论[M]. 北京: 气象出版社, 1986: 1-73.
[8]陶诗言, 等, 编著. 中国之暴雨[M]. 北京: 科学出版社, 1980: 196-199.
[9]陈忠明, 文彬. 西南低涡的统计研究[M]//陶诗言, 陈联寿, 徐祥德, 等, 主编. 第二次青藏高原大气科学试验理
论研究进展. 北京: 气象出版社, 2000: 368-378.
[10]陈忠明, 徐茂良, 闵文彬, 等. 1998西南低涡活动与长江上游暴雨[J]. 高原气象, 2003, 22(2): 162-167.
[11]程麟生. “81.8”持续暴雨期中α尺度低涡发展的涡度变率及其热源[J]. 高原气象, 1991(4): 337-350.
[12]何光碧. 西南低涡研究综述[J]. 气象, 2012, 38(2): 155-163.
[13]游景炎. 暴雨带内的中尺度系统[J]. 气象学报, 1965, 37(3): 293-304.
[14]孙建华, 赵思雄, 傅慎明, 等. 2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J]. 大气科学, 2013, 37(3): 705-718.
[15]汪柏阳, 覃丹宇, 刘传才. 利用FY-2扫描数据检测快速发展对流[J]. 遥感学报, 2015(5): 138-145.
[16]沈艳, 潘旸, 宇婧婧, 等. 中国区域小时降水量融合产品的质量评估[J]. 大气科学学报, 2013, 36(1): 37-46.
[17]吴晓京, 朱小祥, 毛紫阳, 等. 风云二号气象卫星红外观测在云团降水监测中的应用[J]. 海洋气象学报, 2019,
39(3): 1-10.
Climate Change Research Letters 气候变化研究快报, 2020, 9(4), 318-327 Published Online July 2020 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4a1380797.html,/journal/ccrl https://https://www.doczj.com/doc/4a1380797.html,/10.12677/ccrl.2020.94035 Characteristics of Precipitation Changes in Northwest and Southwest China from 1979 to 2018 Di Wang, Ruomei Zhong School of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu Sichuan Received: Jul. 1st, 2020; accepted: Jul. 15th, 2020; published: Jul. 22nd, 2020 Abstract In order to further study the changes in precipitation over time and space distribution in the northwest and southwest regions of China under the influence of global warming in the past forty years, the data set of regional meteorological elements in China from January 1979 to February 2018 was selected-Yangkun Precipitation data compared the trend and spatial distribution of an-nual precipitation in the northwest (75 - 105?E, 35 - 50?N) and southwestern regions (95 - 111?E, 20 - 35?N). The following conclusions are drawn: In the past 40 years, the spring, summer, autumn, winter and annual precipitation in northwestern China showed a large fluctuation growth pattern within 40 years, with the largest fluctuation in summer and the smallest fluctuation in winter; the spring, summer, winter and all. There are fluctuation patterns in each year, the overall growth and decline trend is not obvious, the fluctuation range in summer is the largest, and the fluctuation range in winter is the smallest; in both regions, the summer precipitation is the most and the win-ter precipitation is the least. As far as the spatial distribution of precipitation is concerned, the distribution of precipitation in the northwest region has increased from the center to the sur-roundings. The changes in the Tarim Basin, Qaidam Basin and Qinghai Lake have been more intui-tive in the past 40 years; in rainy areas, the changes in precipitation reduction in Guangxi in the past 40 years are more intuitive, and the shrinkage of the central rain area in Sichuan is more ob-vious. Keywords Northwest Region, Southwest Region, Annual Changes, Seasons, Precipitation 1979~2018中国西北与西南地区降水变化特征 王蒂，钟若嵋 成都信息工程大学大气科学学院，四川成都
山西省降水变化特征分析 发表时间：2019-04-23T10:39:45.550Z 来源：《科技研究》2019年1期作者：靳泽辉1 卫玮2 杨飞鸿1 [导读] 本文选用山西省38个台站1958~2013年逐月降水量资料，对山西省降水时空变化特征进行分析。靳泽辉1 卫玮2 杨飞鸿1 （1山西省五台山气象站山西太原 030000 2陕西省气象台陕西西安 710014）摘要：本文选用山西省38个台站1958~2013年逐月降水量资料，对山西省降水时空变化特征进行分析。结果表明：近56年山西省四季降水量和年降水量变化趋势一致，均呈现出逐年减少的趋势，气候倾向率却有很大的差异；山西主要有三个多雨区，分别位于晋东南太行山区和中条山区、吕梁山区、五台山区。阳城年平均降水量最大，大同年平均降水量最小，两地之间的降水量相差40%左右；春季降水分 布同年平均降水量类似，夏季降水量具有明显的经向分布，东西部降水量较大，中部降水量小，秋季平均降水量从北到南逐渐增加，季降水量从北到南逐渐增加，分布特征基本与春季降水量类似。 关键词：山西省；降水量；变化特征 1、研究资料和方法 本文主要选用山西省境内38个台站1958~2013年逐月降水量数据，选用线性倾向估计发，对山西近56年的降水变化特征进行分析，利用T检验对降水信度检验。季节划分主要采用常规划分标准：春季3~5月，夏季6~8月，秋季为9~11月，冬季为12到次年2月份。 2、山西省降水时间分布特征 2.1四季降水量变化 如图1所示为山西省1958~2013年春、夏、秋、冬四季逐年降水量变化趋势图，从图中可以看出： 1958~2013年山西省春季降水量在28.0~158.5mm之间，其中年最大降水量出现在1964年，最小降水量出现在1962年，最大降水量将近是最小降水量的5.7倍，说明山西省春季降水量年际变化波动幅度较大。近56年山西省春季降水量呈现出逐年减少的趋势，气候倾向率为-1.1mm/10a，但是并未通过0.05的显著性水平检验；结合多项式拟合结果，山西省春季降水量年代际变化呈现出波动见效的趋势，其中20世纪60年代降水量偏多，进入到70年代逐渐减少，80年代的降水量偏多，90年代偏少，在21世纪之前山西省春季降水量有明显的增加趋势，而从21世纪往后降水量则逐渐下降。 1958~2013年山西省夏季降水量在153.3~425.6mm之间，其中夏季降水量最多的年份为1964年，最少年份为1962年，夏季最大降水量将近是最小降水量的2.8倍，说明夏季降水量年际变化波动幅度较大。近56年山西省夏季降水量呈现出逐年下降的趋势，气候倾向率为-9.8mm/10a，通过了0.05的显著性水平检验；结合多项式拟合结果，在20世纪60年代山西省夏季降水量呈现出剧烈波动变化，从70年代往后一直到21世纪之前，夏季降水量呈现出平稳的下降趋势，而从21世纪往后则呈现出明显的增加趋势。 1958~2013年山西省秋季降水量在40.9~211.9mm之间，降水量变化波动较为剧烈。近56年山西省秋季降水量呈现出逐年下降的趋势，气候倾向率为-3.4mm/10a，未通过0.05的显著性检验；结合多项式拟合结果，在20世纪60年和21世纪初，山西省秋季的降水量波动变化较为剧烈，从20世纪70年代到90年代降水量则呈现出平稳的下降趋势。 1958~2013年山西省冬季降水量在1.1~28.3mm之间，其中冬季降水量最大值出现在1990年，最小值则出现在1999年，冬季最大降水量是最小降水量的24.7倍，波动变化十分剧烈。近56年山西省冬季降水量呈现出小幅度增加的趋势，气候倾向率为-0.092mm/10a，未通过0.05的显著性水平检验。结合多项式拟合检验结果，山西省冬季降水量具有明显的年代际变化特征，其中20世纪60年代冬季的降水量偏少，70-80年代降水量明显增加，90年代降水量减少，由此不难看出在21世纪之前，山西省冬季降水量总体呈现出偏多的趋势，而从21世纪往后冬季降水量则逐渐减少。 2.2年降水量变化 1958~2013年山西省年平均降水量在382.8~637.1mm之间（图2），其中降水量最多的年份出现在1958年，降水量最少的年份则出现在1986年，两者之间相差254.3mm。近56年山西省年平均降水量呈现出逐年减少的趋势，气候倾向率为-12.6mm/10a，通过了0.05的显著性水平检验。结合多项式拟合结果，20世纪60年代前后山西省降水量下降趋势较为明显，从70年代往后一直到90年代降水量则呈现出平缓的下降趋势，而进入到21世纪以来，山西省降水量呈现出逐年增加的趋势。 图1 山西省1958~2013年春、夏、秋、冬四季逐年降水量变化趋势图
周至县降水变化特征分析 发表时间：2018-08-31T13:03:20.520Z 来源：《防护工程》2018年第8期作者：王红艳 [导读] 非汛期及各月降水量的最大值、最小值、平均值以及平均值的线性变化趋势及暴雨发生规律。为今后该区域的降水量分析，防汛抗旱以及地方经济的发展起到了一定的借鉴作用。 王红艳 陕西省水文水资源勘测局陕西周至 710400 摘要：本文通过对周至县黑峪口站62年的降水资料分析，得出了汛期，非汛期及各月降水量的最大值、最小值、平均值以及平均值的线性变化趋势及暴雨发生规律。为今后该区域的降水量分析，防汛抗旱以及地方经济的发展起到了一定的借鉴作用。 关键词：降水量；趋势；特征 1 研究区概况 周至县地处关中西部。距西安市区68公里，地理坐标为东经107°39′-108°37′，北纬33°42′-34°14′；域内西南高，东北低，山区占76.4%。在全国气候区划中，周至县属暖温带大陆性季风气候。冬季气候寒冷干燥，气温低，降水少。春季暖气团渐强，气温上升，降水增加。夏季天气炎热，暖湿气团凝云致雨，多雷暴，间有冰雹。秋季连阴多雨。本文分析周至县黑峪口站62年降水变化特征，以进一步认识该区域降水规律，为防灾减灾和社会经济发展提供参考。 2 数据与方法 2.1站点选择与数据来源 周至县共设有雨量站12个，各雨量站降水资料起始年份多集中在20世纪50年代和70年代之后，因考虑到其他站雨量资料系列不够或缺测时间较长，所以本文在分析中选用1956-2017年系列长度较好、且具有代表性的黑峪口站降水观测资料。对于黑峪口站在1956-2017年缺测年份，采用水文学中常应用的客观插值方法对这些资料进行插补。 2.2研究方法 四季时段按气象部门的标准划分，即春季3月-5月，夏季6月-8月，秋季9月-11月，冬季12次年2月。定义日降水量≥50mm为一个暴雨日数；暴雨量/暴雨日数为暴雨强度，年暴雨量占年总降水量百分比为暴雨贡献率。本文采用滑动平均法、累积距平法、Mann-kendall趋势检验法分析降水量变化趋势。 3 结果与分析 3.1 降水量的年际和年内变化 3.1.1降水年际变化 黑峪口站多年平均降水量为801mm，降水最多的年份是2011年，降水量1269.0mm；最少年份1995年，降水量为340.6，最大值和最小值相差928.4mm。其他多雨年份分别为1983年1242.6mm、1958年1210.1mm；少雨年份为1997年481.5mm、1977年497.5mm。降水量负距平值在-460.4-- -1.0之间，正距平值在11.3-468.0之间。在61年中有31年的降水量大于平均值，30年的降水量小于平均值。年降水量最大值为平均值的1.6倍，最大值为最小值的3.7倍，这些数据均反映了周至县降水年际变化大。 图1 黑峪口站年降水量变化趋势1956年--2017年 图2 黑峪口年降水量累积距平曲线1956年-2017年 从图1可以看出，1956-2017年黑峪口站年降水量存在明显的波动变化，呈现“增加一减少一增加一减少”的波动形态，在Mann-kendall趋势检验中，M=1.34，绝对值小于1.96，表明周至县在60年来的降水中呈现出不显著的下降趋势，下降的速率约为7mm/10a。60年代平均降水量为850.7mm，大于多年平均降水量；70年代平均降水量为745.6mm，小于多年平均降水量；到了80年代降水量显著增加，平均降水量为835.6mm，大于多年平均值；90年代降水量呈现下降趋势，平均降水量675.5mm，再次小于多年平均降水量；进入新世纪以来，降水量有所
湖北谷城近49a降水变化特征分析 杨诗定 (谷城县气象局，谷城 441700) 摘要：利用谷城县1959～2007年降水观测资料，采用线性倾向估计、累积距平、移动平滑等方法对近49a 降水变化特征及变化趋势进行分析，得出近49a谷城年降水量呈缓慢增多趋势(4.3mm/10a)，且有23a、21a 的周期变化。夏季降水量增多明显(30.6mm/10a),秋季降水量却呈减少趋势(-21.8mm/10a)。年降水量的增长主要源于夏季降水增长的贡献。同时，年降水增多、雨日减少、暴雨日增多，表明谷城地区强降水的危害有增多的趋势。 关键词：谷城；气候变化；降水 引言 气候变化是国际社会关注的焦点，也是气象科学研究的热点问题。相对于全球性的持续变暖趋势，降水量变化特征有更大的不确定性和区域特征，因此研究不同区域降水量的变化特征是当前全球气候变化研究的重要内容之一。IPPC第三次评估报告指出20世纪半球亚热带陆地地区每10年减少约0.3%，而大部分中高纬地区降水量每10年增加0.5～1.0%[1]。很多学者对我国和湖北省降水变化特征进行了深入研究，取得大量研究成果。如王英等[2]基于1951～2002年中国约730个气象台站观测数据对我国降水近50年变化进行研究表明，全国平均年降水量从60年代到90年代呈明显下降趋势，但在90年代后期出现回升,其中夏季和冬季降水量已达到50年代和60年代的水平。陈隆勋和翟盘茂等[3-4]对近40～50年我国降水研究指出：全国平均年降水量呈减少趋势，但西部降水量增长趋势明显，其中以西北地区为最，而西南一些地区有减少趋势。郑祚芳等[5]对湖北省近50年气候变化的研究结论是,降水量的变化趋势差异明显,年降水量有弱的增多趋势。冯明[6]对全省72 个台站来的降水资料进行分析后发现, 全省降水差异较大, 分布不均, 1980 年以来东部地区降水偏多, 西部地区则相反。覃军王海军[7]对湖北省1961年以来降水变化趋势分析,指出年降水量有增加趋势，其分布格局是东增西减，南增北减。 谷城县位于湖北省西北部山区，1959～2007年年平均降水量932毫米，降水变化对当地经济社会和人们生活影响巨大，降水的不均匀性（干旱、暴雨）造成的损失巨大。因此对降水变化的研究，揭示其变化特征，对于服务当地经济社会发展，增强防灾减灾主动性具有重大意义。本文将对该地区49年来降水变化进行分析，揭示其基本气候特征和变化趋势。 1 资料及分析方法 1.1 资料 本文选取谷城站(站址未迁移过)1959～2007 年人工观测降水资料,按年（1～12月）、汛期（5～9月）、春季(3～5 月)、夏季(6～8 月)、秋季(9～11 月)、冬季(12～次年2 月)组成序列。 1.2 方法 1.21 气候倾向率 降水的气候率采用一次线性方程表示，即： R i=a0+bt i，i=1,2,…,n。（1）式中R i为降水量，t i为时间，b×10为气候倾向率，表示降水量每10年的趋势变化率。
陇南近五十年气温和降水变化特征分析及影响 摘要: 利用1959～2008年陇南气温降水资料，利用直线回归方程、图表，分析陇南50年来的气温变化趋势。结果表明：年平均气温和春、夏、秋、冬四季气温变化均呈上升趋势；各季节变化幅度不同，冬季上升幅度最大，夏季最小；以80年代后期为界分为冷暖两个阶段。降水变化明显，全球气候变暖趋势越来越明显，随之而来的气象灾害增多，从而产生一系列社会和经济问题。陇南是农业地区，气候变化直接影响到农业生产和粮果安全，因此，研究气温降水变化趋势，对指导农业生产具有重要意义。 关键词: 陇南气温降水变化影响 现在讨论气候变化已经成了人们的热点问题，在全球气温变暖趋势越来越明显的大背景下，而在小地区也已经凸显。气温和降水的变化，将会影响到人类的生产生活，从而产生一系列的社会和经济问题。陇南是一个资源丰富，气候怡人的山区，主要以种植业为主，气候变化对农业生产影响很大。因此，研究气温降水变化特征，具有很重要的意义。 1．陇南气温变化特征 全区气候在横向分布上分北亚热带、暖温带、中温带三大类型，在纵向分布上，由于受山脉的走向、山势的高度、山坡的坡度和坡向等地形因素的影响，光、热、水、气和生物资源等农业诸要素，具有明显的垂直分布特点，耕作区垂直高差一般在50一120米左右。特别是气象条件的垂直差异极为明显,俗话说：“山上积雪皑皑，山下春暖花开”，“一眼看四季，十里不同天”。利用1959~2008年陇南气象站的资料,对陇南、四季季平均最高、最低气温变化趋势的空间分布状况和时间变化特征进行了分析。结果表明近50年来,我国平均最高气温的变化特征呈现北方增暖明显，年平均最低气温全国各地基本一致,呈明显的变暖趋势;无论是春季还是冬季,平均最低气温的增暖幅度明显大于平均最高气温的增幅;平均日较差多呈下降趋势,并在陇南东南部方地区尤为明显,各季平均日较差亦均呈下降趋势,并以冬季的下降幅度为最大;年平均最高气温和最低气温的变化在年代际变化上基本呈现较为一致的步伐,即50年来主要的变暖均是从20世纪80年代中期开始,均在90年代。 据统计2010年1月，陇南市各县（区）平均气温普遍偏高2-3℃，是陇南市有气
第11卷第1期2006年1月气候与环境研究Climatic and Enviro nmental Research Vol 111 No 11J an 12006 收稿日期 2004209201收到,2005203210收到修定稿 资助项目 北京市自然科学基金8042012作者简介 谢庄,女,1938年12月出生,学士学位,正研级高工,主要从事气候变化和短期气候预测研究。 E 2mail :xiezhuang108@1631com 北京城市热岛效应的昼夜变化特征分析 谢 庄 崔继良 陈大刚 胡保昆 北京市气象局,北京 100089 摘 要 利用最新获取的1998年3月～2001年12月北京地区自动站资料,对北京城市热岛效应进行了细致、完整的研究。选取城区的官园站和郊区密云站的气温差作为城市热岛效应强度指标。在验证了资料可靠性的基础上,研究了热岛强度昼夜变化的年、季、月及日变化特征,以及几种极端天气事件的逐时及平均热岛强度的变化,最后制作了连续3年的月平均逐时热岛强度变化的三维立体图。关键词 城市热岛效应 极端天气事件 昼夜变化 文章编号 100629585(2006)0120069207 中图分类号 X16 文献标识码 A The Annual ,Seasonal and Monthly Characteristics of Diurnal V ariation of U rban H eat Island Intensity in Beijing XIE Zhuang ,CU I Ji 2Liang ,C H EN Da 2Gang ,HU Bao 2Kun B ei j ing Meteorological B ureau ,B ei j ing 100089 Abstract At first the reliability of data coming f rom automatic meteorological observing station was verified.Then the annual ,seasonal and monthly characteristics of urban heat island intensity (U HI )were studied.The 32di 2mension diagram was made.Finally ,the hourly U HI of 4kinds of extreme weather events were also specially inves 2tigated. K ey w ords urban heat island effect ,extreme weather event ,diurnal variation 1 引言 人类活动影响着气候,尤其是由于工农业排放的二氧化碳、甲烷等温室气体,可能导致全球性气候增暖。另一些人类活动,如城市化则改变了局地气候。因此全球增暖和城市气候两者都已成为当今大气科学的热点课题。城市气候研究中, 城市热岛效应(简称U H I ,下同)是中心研究论题之一,它直接影响城市的建筑、交通、住房乃至人们的日常生活。U HI 是否也是全球增暖的重要因子?这是学术界一直关注和寻求解答的问题, 在5次IPCC (联合国政府间气候变化委员会)关 于气候变化的科学评估报告中对U HI 都有专门叙述。由于有着长记录的测站都在城市,因此人们怀疑全球增暖可能并非来自温室气体效应,而是来自U H I ,这就促使了对U H I 的研究。深入研究表明,因为U HI 局限在不大的局部地区,它对全球和半球的气温增加的贡献是十分有限的,估计在1900～1999期间对全球和半球陆地气温序列 的影响不超过0105℃[1] 。 20世纪90年代对全球增暖的研究,阐明了夜 间增温大,白天增温小,导致日较差减小的特征[2,3],即发现了最高最低气温的非对称变化的事
咸阳市降水变化特征分析 【摘要】在企业配电系统中，变配电所是非常重要的一个环节，变配电所设计是企业工程建设中非常重要的一项工作，其规范性和技术性都很强，许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。本文将变配电所设计时经常出现的问题整理出来，并进行了简要的分析。 【关键词】低压配电系统；变电所；配电所 在企业配电系统中，变配电所是非常重要的一个环节，变配电所设计是企业工程建设中非常重要的一项工作，其规范性和技术性都很强，许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。要做好变配电所设计既要执行国家现行的有关规范和规程，又要满足当地供电部门的具体要求，还要紧密结合企业自身的实际情况。否则会出现种种问题，影响设计质量和工程进度，给企业的发展带来损失。为了做好变配电所的设计，现将本人在变配电所设计图纸时发现一些问题整理出来，进行简要的分析，与大家相互交流，共同学习。 一、变电所、配电所的具体概念 在具体项目的设计文件中不宜笼统使用“变配电所”这一名称。“变配电所”是变电所和配电所的统称，仅用于泛指。具体谈到某种类别或某一个体时，应分别称为“变电所”或“配电所”。在GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》中，“变电所”的解释是“10kV及以下交流电源经电力变压器变压后对用电设备供电”；“配电所”的解释是“所内只有起开闭和分配电能作用的高压配电装置，母线上无主变压器”。由此可以看出，所内是否有以变电为主要作用的电力变压器是区分变配电所的主要因素。 在企业供电系统整体设计时，经常将变电所的10KV配电部分统一布置在一起，方便管理；为保证变压器能够深入负荷中心，将变压器和低压配电部分布置在生产车间内部，这样能够最大限度的利用资源、节省资金。 二、低压系统接地型式和带动导体系统型式的关系 配电系统的型式有两个特征，即带电导体系统的型式（如三相四线制）和系统接地的型式（如TN-C系统）。在正式文件中不得把三相四线制的TN-S系统称为“三相五线制”。在GB50054-95《低压配电设计规范》附录“名词解释”中已明确指出，“三相四线制是带电导体配电系统的型式之一，三相指L1、L2、L3三相，四线指通过正常工作电流的三根相线和一根N线，不包括不通过正常工作电流的PE线。本章所规定的TN-C、TN-C-S、TN-S、TT等接地型式的配电系统均属三相四线制”。在我国低压配电电压主要采用220V/380V。带电导体系统的型式宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制和三相四线制。 在设计和审图的过程中，发现不少设计人员对TN-S与TN-C-S接地型式的
无锡气温变化特征分析
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无锡市气温变化特征和城市化的影响分析 摘要利用无锡市1959-2003年的逐日平均气温和逐日最高、最低气温资料，采用线性拟合和谐波分析等方法分析了无锡气温和气温变化的基本特征。针对气温异常的冬季和夏季，给出了典型距平场。经过分析认为，形势场异常在一定程度上决定了气温演变。在分析气温变化原因时，着重比较了城市化和观测环境恶化对气温的影响。 关键词无锡市气温变化城市化影响 中图分类号P423.3+4 文献标识码 A 引言 IPCC2001完成出版的第三次评估报告中指出，根据地面气象仪器观测结果，1860年以来，全球平均温度升高了0.6±0.2 ℃，这种变暖是由自然的气候波动和人类活动共同引起的。我国增暖趋势与全球增暖大体一致[1-4]，但是具有明显的季节变化特征和不同的地域特征[5-6]。1 有不少文献研究了江苏冬夏气温特征。文献[7-8]经EOF分析发现,江苏省11个地级市的冬夏气温距平场第一主分量的方差贡献达91%和95%，说明江苏省冬夏气温异常有相当的同步性，但还不是完全一致。文献[9]分析了南京地区50 a冬夏的气温特征，指出南京盛夏高温减少，冷冬几率降低。这些文献对于了解江苏气温变化特征具有重要意义。但是，他们仅仅讨论了冬夏的演变情况，
对于气温年内的连续变化特别是春秋季节的变化没有分析。而且对于苏南地区的气温特征也没有专门研究。苏南地处南京和上海之间，经济发达。作为长三角地区的重要组成部分，苏南经济区的区域性气候特征值得关注。无锡市地处江苏南部的苏锡常经济区中部，北临长江下游，南靠太湖，无锡市的气温变化特征在一定程度上可以代表苏南区域特征。 IPCC2001的第三次评估报告中还指出，最近50 a的气候变化，很可能主要是人类活动造成的。有些文章[11-13]对我国城市化对气温的影响作了分析，赵宗慈[11]指出大城市增暖明显；冬季增暖，而夏季变冷。任福民[5]等指出，最低气温上升明显，特别是冬季的最低气温上升幅度最大。本文分析了无锡市气温增暖的特点，讨论了城市化和环境恶化对气温的影响。 1 资料和方法 本文使用的资料为1959-2003年无锡市及其所辖的江阴市和宜兴市共三个站逐日平均气温、日极端最高气温、日极端最低气温。500 hPa高度场为NCEP/NCAR提供的全球再分析2.5??2.5?逐月平均格点值，时间长度为1959－2003。 本文所谓的“平均”，是指将每个时间段（例如年）的逐日值（例如最高温度）累加后除以该时段的总天数得到的值。使用谐波分析检查无锡气温在整个时段上的主要周期。 2 气温的时间序列及变化特点 2.1 方差 为了了解年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温对于气候状况的
莱阳市近40年降水变化特征分析 莱阳市气象局 郭磊 陈立春 范庆东 摘要：根据莱阳市1971-2010年的降水观测资料，采用最小二乘法对降水进行线性模拟，分析莱阳市近40年的降水变化特征，得出莱阳市近40年降水整体呈下降均势的结论。 关键词：降水；特征；变化趋势 随着全球极端极端天气事件的不断增多，天气气候的变化已成为全世界关注的热点，通过对莱阳近四十年降水资料进行分析研究，实现对气象服务经济社会发展的科学指导。 一、资料来源： 莱阳市位于山东半岛腹地，地处北温带东亚季风区，属大陆季风型半湿润性气候，1949年建站至2007年一直是国家基本气象观测站，观测资料序列时间长，探测环境保护好，这对研究莱阳市的气候变化具有很好的代表性。 降水资料来自莱阳市1971-2010年的降水观测资料，春、夏、秋、冬季分别为3-5月、6-8月、9-11月、12月-次年2月。 二、气候趋势变化分析使用线性气候倾向率方法： 线性气候倾向率的计算方法为式（１）： ()t a a t y 10+=∧ （1） 其趋势变化率方程为式（２）：
)t y d ∧／1a dt = （2） 式（２）中，101?a 称为气候倾向率，系数0a 、1 a ，通过最小二乘法来确定，即满足式（３）： min )(20=??? ??-∑ =∧n i n t y y （3） 三、降水变化特征 3.1 年降水量 利用各月降水量用线性倾向的最小二乘法模拟年降水量的变化趋势。近40年莱阳市年平均降水量为655.7毫米，近40年莱阳市年降水量总体呈波动略下降趋势，降水趋向率为-4.34毫米/10年，降水减少趋势不明显。 降水年际变化比较大，最高年降水量为1080.1毫米，出现在2003年，超出平均值65%，最低年降水量为430.8毫米，出现在1999年，仅为平均值的66%。
近百年亚洲降水变化特征及其不确定性分析大气降水是陆地水循环的重要组成部分之一。全球变暖背景下,降水的长期变化对自然界具有重大的影响。 亚洲地区的降水量具有明显的时空分布差异。研究其近百年来的降水长期趋势变化规律,对于理解水循环过程及其对全球气候变暖的响应和反馈,具有重要意义。 在当前地面降水观测资料的完整性和准确性仍存在不足的情形下,区域降水变化的研究结论对所采用的研究方案非常敏感。不同资料、不同分析方法和不同降水指标的应用,会使研究结论出现显著差异,是当前研究不确定性的重要来源之一。 本文利用不同来源的降水观测资料,在台站资料最为可靠的中国地区探讨最优区域平均降水计算方法,解决台站空间分布不均匀引起区域平均降水估算不确定性问题;探讨降水指标的适用性,解决降水量气候场差异大和台站数据时间完整性对大尺度降水变化估计的影响问题;对资料完整性和准确性较好的东亚区域,分析雨季进退长期变化,讨论不同时段的资料应用产生的不确定性问题;对地形最为复杂的大喜马拉雅地区近几十年的降水和极端降水变化进行分析,确定研究亚洲地区长期降水变化所应用的资料和方法;利用均一化订正后的最新资料对亚洲各个区域以及亚洲整体的近百年降水变化特征进行分析,对仍存在的不确定性问题进行了讨论。主要得到以下结论:(1)以“中国地面与CMORPH融合逐日降水产品(V1.0)”作为参照数据,利用中国地面2425站降水观测数据,采用不同区域平均方法计算中国平均降水量及其不同距平指标的时间序列,对各种计算方法所得序列的平均值、线性回归趋势以及标准差同参考值进行比较,发现在时间上数
据基本无缺失的1998-2012年,2.5度和5.0度经纬度网格面积加权区域平均方法所得到的中国平均降水量变化趋势和离散程度同参考值最为接近,对区域降水平均值的计算也较为准确,是最优的区域平均方案。 网格过疏或过密都会使区域平均结果出现较大误差。直接平均方法的区域平均结果误差明显偏大,应尽量避免在大尺度降水研究之中应用。 (2)对1951-2016年全国、中国西部、中国东部不同降水指标的5.0度经纬度网格区域平均序列进行对比分析,发现选用不同降水指标对区域平均降水变化趋势估计结果具有很大差异。1951-1957年由于较为干燥的中国西部台站数据缺失较多,全国区域平均降水量、降水日数、降水强度的原始值都出现了明显的虚假偏高,使1951-2016年线性趋势估计出现较大偏差。 在中国西部地区,区域平均降水量距平百分率时间序列会出现明显偏大的波动。距平和标准化距平则在不同数据缺测情况、不同气候值背景下都较为稳定。 全国区域平均的降水量、降水日的原始值和距平值变化基本是中国东部湿润地区降水变化的反映,而距平百分率的变化主要由中国西北等干燥区域的降水变化引起,标准化距平指标则可以折中反映湿润地区和干燥地区的降水变化情形。 (3)利用GHCN-D和CGP-D两套不同的逐日降水数据集,采取5.0度经纬度网格面积加权区域平均方法,依据候降水量定义雨季起讫时间,分析东亚地区站点以及区域平均雨季开始、结束和持续时间的气候变化特征。 结果表明:1951-2009年,GHCN-D和CGP-D的区域平均变化趋势存在较大差异:基于GHCN-D数据的区域平均雨季开始及结束时间均提前,雨季持续时间增加,但基于CGP-D数据的区域平均雨季开始时间推迟,雨季持续时间减少。不同资料的应用会使得部分研究结论出现反转,是研究结论不确定性的主要因素,其原因可