极端降水特性分析研究进展
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所 差异 。
目前 , 国际上 通 常采 用 百分 位 定 义极 端 降水 阈 值 , 过这 个 阈值 被 认 为 是 极 值 , 事 件 可 以认 为 超 该
天气气候的主要指标之一。因此 , 人们对极端降水
的 时空 分 布 和变 化 特征 等 进行 了许 多研 究 , 中就 文 极端 降 水定 义 、 究 方 法 和研 究进 展 等 几个 方 面 进 研
1 极端 降水定 义
早期关于极 端降水事件 的定义主要 是按照不
同 气 候 要 素 来 确 定 ,比如 把 日降水 量 超 过 5 m 0m
极端降水事件 的区域和季节特征 , 以便更客观地分
析 极 端 降水 的气 候 特征 和 变化 趋 势 。
降水事件称为暴雨 ,日降水量超过 2 m 的降水 5m 事件称为大雨等 。 由此采用大雨或者暴雨这样 的标
水 减少 的地 区包 括 尼 日利 亚 地 区 【]澳 大利 亚 的西 3, 2 南 和 西部 地 区 , 南 亚 地 区和 中太 平 洋 的部 分 东 地 区 [ 3 , 西 兰 的 东 部 和 北 部 地 区 E , 兰 和 34新 3] - 波 印 度 的部 分地 区 E 。
23 数值 模 拟分 析 .
国内外 , 用数 值 模 拟方 法对 极 端 降水 进 行 分 利 析 也是研 究方法 的一种 , 结果各 异 。 但 例如 ,unm B oo o 等 I利用 区域 气 候 模 式 ( C 模 拟 研 究 了 欧 洲 地 o ] R M) 区极 端 降 水 , 果 表 明 , M 模 式 可 以很 好 地 模 拟 结 RC 时间尺度 1 3 — 0天 的极 端 降 水 。而 张莉 等 用 “利 中国地 面 观测 逐 日降水 资料 ,初 步 分 析 1 个 全 球 8 海气 耦 合模 式 对 中 国 2 O世纪 极 端强 降 水 的模 拟 能
22 气 候 统计 分 析 .
利 用 气 候 统 计 的诊 断 方 法 对极 端 降 水 特 征 进 行分 析 是现 阶段 常用 的研 究 方法 。 用 的气候 统 计 使 方 法很 多 , 采用 极 端 降水 相关 指 标进 行 时 间序 列 常 的年 际变 化 及 线性 趋 势 分 析 。如 , 威 等 利 用 G 李
由于极 端 降水 事 件与 人类 生 活 密切 相 关 , 年 近
来 国外科 学家对全球各地极端 降水 的趋势和极值
等 变化 进 行 了大量 研 究 [-] 如 , al ’ 究 11。例 26 K r等 研 发 现 ,美 国 日降 水 量 超 过 5 . m 的极 端 天 气 从 08 m
准作 为 一个 共 同 的阈值 来 研究 极 端 降水 。然 而 , 极 端 降水 事件 应 该 因地 而 异 , 比如对 于干 旱 的 中 国西 北 [2 部 分 台站 历史 上从 未 出现 过暴 雨 甚 至 大 雨 , 1] -,
2 极 端 降水 特征研究 的方法
21 极端 降水指 数 .
从季节上看 , 国的强降水也主要集 中在夏季。所 我
以 , 照 大雨 或 暴雨 的标 准 来 定义 阈值去 研 究极 端 按
降水事件存在很大问题 。对于不同地 区, 极端降水 事件是不能完全用统一 固定 的 日降水量来简单定
义 的, 而且 对 于 不 同 的季 节 , 端 降 水 的 阈值 也有 极
2 0世 纪 初 的 9 %增 加 到 了 8 — 9 0 0年 代 的 1 %。 1
分布函数对中国 15—2 0 年地面台站逐 日降水 91 04
观测 资料进 行 日降水量 概率 分布 拟合 , 在此 基础 上 , 对 极端 降水 日数 与 E S N O的关 系进 行 分析 研 究 。 杨 金 虎 等 运 用 S D、 成 分 析 等 方 法 , 究 了太 平 V 合 研 洋 ST 同 中 国东 部 夏 季 极 端 降 水 事 件 之 间 的相 SA
基 金项 目:国家科 技支撑计划 项 目( 编号 :0 7 A 2 B 2 . 20B C 9 0 )
作者简介 :江秀芳 (9 0 )女 , 17 一 , 高级工程师 , 士生 , 硕 研究 方向 : 极端气 候研究. - aljifn f@s n c m. n E m i: uag z i a.o c x
K r等 al
进 一 步指 出 2 纪 初 美 国降 水 增加 的 0世
8 来 自于 日极端降水事件 。K n e等 同样指出 % ukl
了 1 7天短 期 极端 降 水对 于 美 国降 水长 期 变 化 的 — 重 要 性 。在 澳 大利 亚大 部 分地 区 , 降水 事 件 有增 强 加 趋 势 [-] N w等 分 析 了 月平 均 雨 量 观 测 数 22。 e 01 据 , 果 表 明 , 球 陆 地 ( 包 括 南 极 大 陆 ) 水 结 全 不 降 2 0年 内增加 了约 9m 0 m,其 中 1最 大 降 水 有 很 大 3 贡献 。R y等 发 现 ,9 0 20 o 11- 00年 印度极 端 降水 频 率存 在 明显 增 加 的趋 势 。全 球 陆 地 观 测 数 据 显 示 , 过去 的 5— 10年 内中纬度 地 区强 降水 频 率 在 0 0
32 中 国极 端 降水 特 征研 究 .
变 率 主要 以减小 为主 , 乌 苏里 江 及辽 东 半 岛 等地 如
有 显 著 的减 小 趋 势 。
另 外 , 金 虎 等 隅还 发 现 , 国 各 分 区年 极 端 杨 中 降水 事 件 的周期 振 荡 不完 全 一 致 ; 中国年 极 端 降水 事 件 与年 降水 量之 问存 在较 好 的相关 性 。闵岫等 m
润 , 燥 的地 区会 更 加 干燥 。 就 是说 , 管 许 多地 干 也 尽 区极 端 降水 事 件 有增 加 趋势 , 也 有很 多 地 区 降水 但 增 加 不 明显 甚 至 有 减 少 的趋 势 。Z ag等 指 出 , hn
拟外 , 大部分模式 的模拟效果不好。 中, 其 值得关注 的是 半 数 左 右 的模 式模 拟 出 了西 北 西 部 极 端 降水 呈增加趋势 ,个别模式趋势系数的大小与观测相 当。另外 , 大部分模式模拟的极端强降水 E t 数标准
数 , 括 降水 日数 、 包 平均 降 水强 度 和 最大 降水 事 件 ,
测和各模式使用了 同样的判定极端强 降水发生 的
方 法
2期
江秀芳 等 : 端降水特性分 析研究进展 极
3
结果 表 明该 降水 指 数变 化 很小 。Ke ak等 指 lnT n i 出, 中亚和 南 亚地 区 的 区域极 端 降水 指数 在 16一 9l 20 0 0年 变 化 很 小 。 N w等 也 指 出 , 非 地 区在 e ¨ 南 16 - 20 9 1 00年 日极 端 降水 变 化 趋 势 很 小 。极 端 降
行 总结 回顾 。
是极端 降水事件 , 进而计算通过阈值 的降水量或 日 数等 , 对极端降水事件进行分析探讨 。这种极端降 水阈值 的定义消除 了地域和季节因素 , 使计算出的 降水指数有利于增强少雨地区和多雨地 区强 降水
事 件 变化 的时 间趋 势 和空 间 可 比性 , 有较 弱 的极 具 端性 、 噪声 低 、 著 性 强等 特 点 E, 以更 好 地 表征 显 3可 ]
世 界气 象组 织 ( wMO) 候 学 委 员 会 ( C ) 气 C L 及
气候 变率和可预报性 研究计划 ( LV R) C IA 推荐 的
5 极 端气 候 指数 中 , 端 降水 相 Leabharlann Baidu气 候 指数 有 8 0种 极
而这些 区域 一场 中雨往往会造成山体滑坡等危害。
收 稿 日期 : 0 2 0 — 5 修订 日期 : 0 2 0 — 2 2 1— 2 1 ; 21—4 0 .
中 图 分 类 号 :P 2 . 4 66 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 7 9 3 (0 2 0 — 0 1 0 1 0 — 0 3 2 1 )2 0 0 — 6
0 引 言
自2 0世 纪 9 代 以来 , 全 球 气候 变 暖 背 景 0年 在 下 (P C,0 120 ) 中 国 极 端 天 气 气 候 事 件 发 IC 2 0 ,0 7 , 生 频率 加 剧 ,例 如 19 9 8年 、0 8年 的南 方 特 大 洪 20 涝 灾 害 、0 2东 北 低 温 冷 害 、0 8年 南 方 冻 雨 、 20 20 2 1 夏季 酷暑 等 事件 频 发 。 中 , 端 降水 事 件 00年 其 极 是极 端 天气 气 候 变化 的一 个重 要 表 现 , 是衡 量 极 端
普遍 增 力 ] Ⅱ 。
互关系。 在突变检验上 比较常用的有 M n — edl an K na l
非 参 数 检 验方 法 进 行 时 问 序 列 的 突变 检 验 ]以 , 及 无 分 布 双 样 本 的 L ae非 参 数 检 验 方 法 [等 。 ePg 9 另 外 , 析 中还 常 常采 用 滑动 平 均等 方法 。 分
204 10 4
摘 要 : 极端 降水是极端 天气气候变化 的重要指标 ,研究 其时空分布特 征对于正确认识全 球气候变 暖背景下 的
极端 天气气候过程 具有重要意义 。就近 年来 国内外 极端 降水 的特征及 其与大气 、 洋异常 的关 系研究进行 简要 海
的回顾 , 好提 出了其存 在的不足方面 。 最 关键 词 :极端降水 , 指数 , 变化特征 , 研究 回顾 。
第 3 5卷第 2 期
2 1 6月 02年
气 象 与 减 灾 研 究
MET OROL Y AND DI AS E E OG S T R RE DUC I RE E T ON S ARC H
Vo -5 No2 l3 .
Jn 2 1 u .02
江 秀芳 , 丽平 , 李 周立波. 端降水特性分 析研 究进展 [ ] 气象与减灾研 究 ,0 2 3 ( ) 16 极 J. 2 1 ,5 2 :-
差 与 观测结 果 比较接 近 , 这 可能 主要 是 由于对 观 但
2 世纪加拿大的极端降水强度和频率都没有 明显 0
的长期 变 化趋 势 。K rg nii等 利 用 欧 洲 20 aai nds a 8 个 站 的资 料分 析 了该 地 区极 端 降水 的气 候特 性 , 结
果表明 , 欧洲大部分地区极端降水事件存在减弱趋 势 。K nn 等 [】 析指 出 , 兰 的 日降水 最 大值 没 oig z分 s 荷 有显著变化。 hn 等l_ 究 了中东地区的降水指 Z ag 2 9 研
力 , 果发现 , 结 除某 些 模 式 对 特 定 地 区有 较 好 的模
大量 的研 究表 明 , 端 降水趋 势 存 在很 大 的地 极 域差 异 。例 如 , us R so等 指 出 , 球 大部 分地 区在 全
未 来 降 水 最 大值 将 会 增 加 ,湿 润 的地 区会 更 加 湿
极 端 降水 特 性 分 析 研 究进 展
江 秀 芳 1 ,李 丽 平 ,周 立 波 s , 2
1 南京 信息工程大学 电子信息工程 学院 ,江苏 南京 .
2 福建 省气象局 , . 福建 福州 3 0 0 50 1 3 中国科 学院 大气 物理研究所 , . 北京 10 2 009
_
2
气 象 与 减 灾 研 究
3 5卷
表 1 极 端 降 水 气 候 指 数
个 ( 1 …。在 极 端 降水 特 征 研 究 中 , 常 直 接使 表 ) 常
用 上述 指 数 或 是 以上 述 指 数 为 基 础 有 针 对 性 的 进
行分 析 。
3 极端 降水特征研 究
31 国外 极端 降 水特 征研 究 .
目前 , 国际上 通 常采 用 百分 位 定 义极 端 降水 阈 值 , 过这 个 阈值 被 认 为 是 极 值 , 事 件 可 以认 为 超 该
天气气候的主要指标之一。因此 , 人们对极端降水
的 时空 分 布 和变 化 特征 等 进行 了许 多研 究 , 中就 文 极端 降 水定 义 、 究 方 法 和研 究进 展 等 几个 方 面 进 研
1 极端 降水定 义
早期关于极 端降水事件 的定义主要 是按照不
同 气 候 要 素 来 确 定 ,比如 把 日降水 量 超 过 5 m 0m
极端降水事件 的区域和季节特征 , 以便更客观地分
析 极 端 降水 的气 候 特征 和 变化 趋 势 。
降水事件称为暴雨 ,日降水量超过 2 m 的降水 5m 事件称为大雨等 。 由此采用大雨或者暴雨这样 的标
水 减少 的地 区包 括 尼 日利 亚 地 区 【]澳 大利 亚 的西 3, 2 南 和 西部 地 区 , 南 亚 地 区和 中太 平 洋 的部 分 东 地 区 [ 3 , 西 兰 的 东 部 和 北 部 地 区 E , 兰 和 34新 3] - 波 印 度 的部 分地 区 E 。
23 数值 模 拟分 析 .
国内外 , 用数 值 模 拟方 法对 极 端 降水 进 行 分 利 析 也是研 究方法 的一种 , 结果各 异 。 但 例如 ,unm B oo o 等 I利用 区域 气 候 模 式 ( C 模 拟 研 究 了 欧 洲 地 o ] R M) 区极 端 降 水 , 果 表 明 , M 模 式 可 以很 好 地 模 拟 结 RC 时间尺度 1 3 — 0天 的极 端 降 水 。而 张莉 等 用 “利 中国地 面 观测 逐 日降水 资料 ,初 步 分 析 1 个 全 球 8 海气 耦 合模 式 对 中 国 2 O世纪 极 端强 降 水 的模 拟 能
22 气 候 统计 分 析 .
利 用 气 候 统 计 的诊 断 方 法 对极 端 降 水 特 征 进 行分 析 是现 阶段 常用 的研 究 方法 。 用 的气候 统 计 使 方 法很 多 , 采用 极 端 降水 相关 指 标进 行 时 间序 列 常 的年 际变 化 及 线性 趋 势 分 析 。如 , 威 等 利 用 G 李
由于极 端 降水 事 件与 人类 生 活 密切 相 关 , 年 近
来 国外科 学家对全球各地极端 降水 的趋势和极值
等 变化 进 行 了大量 研 究 [-] 如 , al ’ 究 11。例 26 K r等 研 发 现 ,美 国 日降 水 量 超 过 5 . m 的极 端 天 气 从 08 m
准作 为 一个 共 同 的阈值 来 研究 极 端 降水 。然 而 , 极 端 降水 事件 应 该 因地 而 异 , 比如对 于干 旱 的 中 国西 北 [2 部 分 台站 历史 上从 未 出现 过暴 雨 甚 至 大 雨 , 1] -,
2 极 端 降水 特征研究 的方法
21 极端 降水指 数 .
从季节上看 , 国的强降水也主要集 中在夏季。所 我
以 , 照 大雨 或 暴雨 的标 准 来 定义 阈值去 研 究极 端 按
降水事件存在很大问题 。对于不同地 区, 极端降水 事件是不能完全用统一 固定 的 日降水量来简单定
义 的, 而且 对 于 不 同 的季 节 , 端 降 水 的 阈值 也有 极
2 0世 纪 初 的 9 %增 加 到 了 8 — 9 0 0年 代 的 1 %。 1
分布函数对中国 15—2 0 年地面台站逐 日降水 91 04
观测 资料进 行 日降水量 概率 分布 拟合 , 在此 基础 上 , 对 极端 降水 日数 与 E S N O的关 系进 行 分析 研 究 。 杨 金 虎 等 运 用 S D、 成 分 析 等 方 法 , 究 了太 平 V 合 研 洋 ST 同 中 国东 部 夏 季 极 端 降 水 事 件 之 间 的相 SA
基 金项 目:国家科 技支撑计划 项 目( 编号 :0 7 A 2 B 2 . 20B C 9 0 )
作者简介 :江秀芳 (9 0 )女 , 17 一 , 高级工程师 , 士生 , 硕 研究 方向 : 极端气 候研究. - aljifn f@s n c m. n E m i: uag z i a.o c x
K r等 al
进 一 步指 出 2 纪 初 美 国降 水 增加 的 0世
8 来 自于 日极端降水事件 。K n e等 同样指出 % ukl
了 1 7天短 期 极端 降 水对 于 美 国降 水长 期 变 化 的 — 重 要 性 。在 澳 大利 亚大 部 分地 区 , 降水 事 件 有增 强 加 趋 势 [-] N w等 分 析 了 月平 均 雨 量 观 测 数 22。 e 01 据 , 果 表 明 , 球 陆 地 ( 包 括 南 极 大 陆 ) 水 结 全 不 降 2 0年 内增加 了约 9m 0 m,其 中 1最 大 降 水 有 很 大 3 贡献 。R y等 发 现 ,9 0 20 o 11- 00年 印度极 端 降水 频 率存 在 明显 增 加 的趋 势 。全 球 陆 地 观 测 数 据 显 示 , 过去 的 5— 10年 内中纬度 地 区强 降水 频 率 在 0 0
32 中 国极 端 降水 特 征研 究 .
变 率 主要 以减小 为主 , 乌 苏里 江 及辽 东 半 岛 等地 如
有 显 著 的减 小 趋 势 。
另 外 , 金 虎 等 隅还 发 现 , 国 各 分 区年 极 端 杨 中 降水 事 件 的周期 振 荡 不完 全 一 致 ; 中国年 极 端 降水 事 件 与年 降水 量之 问存 在较 好 的相关 性 。闵岫等 m
润 , 燥 的地 区会 更 加 干燥 。 就 是说 , 管 许 多地 干 也 尽 区极 端 降水 事 件 有增 加 趋势 , 也 有很 多 地 区 降水 但 增 加 不 明显 甚 至 有 减 少 的趋 势 。Z ag等 指 出 , hn
拟外 , 大部分模式 的模拟效果不好。 中, 其 值得关注 的是 半 数 左 右 的模 式模 拟 出 了西 北 西 部 极 端 降水 呈增加趋势 ,个别模式趋势系数的大小与观测相 当。另外 , 大部分模式模拟的极端强降水 E t 数标准
数 , 括 降水 日数 、 包 平均 降 水强 度 和 最大 降水 事 件 ,
测和各模式使用了 同样的判定极端强 降水发生 的
方 法
2期
江秀芳 等 : 端降水特性分 析研究进展 极
3
结果 表 明该 降水 指 数变 化 很小 。Ke ak等 指 lnT n i 出, 中亚和 南 亚地 区 的 区域极 端 降水 指数 在 16一 9l 20 0 0年 变 化 很 小 。 N w等 也 指 出 , 非 地 区在 e ¨ 南 16 - 20 9 1 00年 日极 端 降水 变 化 趋 势 很 小 。极 端 降
行 总结 回顾 。
是极端 降水事件 , 进而计算通过阈值 的降水量或 日 数等 , 对极端降水事件进行分析探讨 。这种极端降 水阈值 的定义消除 了地域和季节因素 , 使计算出的 降水指数有利于增强少雨地区和多雨地 区强 降水
事 件 变化 的时 间趋 势 和空 间 可 比性 , 有较 弱 的极 具 端性 、 噪声 低 、 著 性 强等 特 点 E, 以更 好 地 表征 显 3可 ]
世 界气 象组 织 ( wMO) 候 学 委 员 会 ( C ) 气 C L 及
气候 变率和可预报性 研究计划 ( LV R) C IA 推荐 的
5 极 端气 候 指数 中 , 端 降水 相 Leabharlann Baidu气 候 指数 有 8 0种 极
而这些 区域 一场 中雨往往会造成山体滑坡等危害。
收 稿 日期 : 0 2 0 — 5 修订 日期 : 0 2 0 — 2 2 1— 2 1 ; 21—4 0 .
中 图 分 类 号 :P 2 . 4 66 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 7 9 3 (0 2 0 — 0 1 0 1 0 — 0 3 2 1 )2 0 0 — 6
0 引 言
自2 0世 纪 9 代 以来 , 全 球 气候 变 暖 背 景 0年 在 下 (P C,0 120 ) 中 国 极 端 天 气 气 候 事 件 发 IC 2 0 ,0 7 , 生 频率 加 剧 ,例 如 19 9 8年 、0 8年 的南 方 特 大 洪 20 涝 灾 害 、0 2东 北 低 温 冷 害 、0 8年 南 方 冻 雨 、 20 20 2 1 夏季 酷暑 等 事件 频 发 。 中 , 端 降水 事 件 00年 其 极 是极 端 天气 气 候 变化 的一 个重 要 表 现 , 是衡 量 极 端
普遍 增 力 ] Ⅱ 。
互关系。 在突变检验上 比较常用的有 M n — edl an K na l
非 参 数 检 验方 法 进 行 时 问 序 列 的 突变 检 验 ]以 , 及 无 分 布 双 样 本 的 L ae非 参 数 检 验 方 法 [等 。 ePg 9 另 外 , 析 中还 常 常采 用 滑动 平 均等 方法 。 分
204 10 4
摘 要 : 极端 降水是极端 天气气候变化 的重要指标 ,研究 其时空分布特 征对于正确认识全 球气候变 暖背景下 的
极端 天气气候过程 具有重要意义 。就近 年来 国内外 极端 降水 的特征及 其与大气 、 洋异常 的关 系研究进行 简要 海
的回顾 , 好提 出了其存 在的不足方面 。 最 关键 词 :极端降水 , 指数 , 变化特征 , 研究 回顾 。
第 3 5卷第 2 期
2 1 6月 02年
气 象 与 减 灾 研 究
MET OROL Y AND DI AS E E OG S T R RE DUC I RE E T ON S ARC H
Vo -5 No2 l3 .
Jn 2 1 u .02
江 秀芳 , 丽平 , 李 周立波. 端降水特性分 析研 究进展 [ ] 气象与减灾研 究 ,0 2 3 ( ) 16 极 J. 2 1 ,5 2 :-
差 与 观测结 果 比较接 近 , 这 可能 主要 是 由于对 观 但
2 世纪加拿大的极端降水强度和频率都没有 明显 0
的长期 变 化趋 势 。K rg nii等 利 用 欧 洲 20 aai nds a 8 个 站 的资 料分 析 了该 地 区极 端 降水 的气 候特 性 , 结
果表明 , 欧洲大部分地区极端降水事件存在减弱趋 势 。K nn 等 [】 析指 出 , 兰 的 日降水 最 大值 没 oig z分 s 荷 有显著变化。 hn 等l_ 究 了中东地区的降水指 Z ag 2 9 研
力 , 果发现 , 结 除某 些 模 式 对 特 定 地 区有 较 好 的模
大量 的研 究表 明 , 端 降水趋 势 存 在很 大 的地 极 域差 异 。例 如 , us R so等 指 出 , 球 大部 分地 区在 全
未 来 降 水 最 大值 将 会 增 加 ,湿 润 的地 区会 更 加 湿
极 端 降水 特 性 分 析 研 究进 展
江 秀 芳 1 ,李 丽 平 ,周 立 波 s , 2
1 南京 信息工程大学 电子信息工程 学院 ,江苏 南京 .
2 福建 省气象局 , . 福建 福州 3 0 0 50 1 3 中国科 学院 大气 物理研究所 , . 北京 10 2 009
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气 象 与 减 灾 研 究
3 5卷
表 1 极 端 降 水 气 候 指 数
个 ( 1 …。在 极 端 降水 特 征 研 究 中 , 常 直 接使 表 ) 常
用 上述 指 数 或 是 以上 述 指 数 为 基 础 有 针 对 性 的 进
行分 析 。
3 极端 降水特征研 究
31 国外 极端 降 水特 征研 究 .