PDF(3088 KB)
Variation Characteristics of Precipitation Concentration in Middle Reaches of Yellow River and Related Circulation Background
LIUJing, WANGPeng, ZHANGRonggang, JINLijun
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (5) : 196-205.
PDF(3088 KB)
Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
PDF(3088 KB)
Variation Characteristics of Precipitation Concentration in Middle Reaches of Yellow River and Related Circulation Background
To explore the non-uniform distribution characteristics and variation patterns of annual precipitation in the middle reaches of the Yellow River, based on the CN05.1 gridded daily precipitation data and the NCEP/NCAR reanalysis data, the paper studied the variation characteristics of the precipitation concentration index (PCI) in the middle reaches of the Yellow River, the correlation between PCI and precipitation and the circulation background differences of the years with abnormal PCI by employing the methods such as correlation analysis and synthesis analysis. The results showed that the PCI in the middle reaches of the Yellow River increased from south to north, which was opposite to the distribution pattern of annual precipitation; the PCI of the basin was most closely related to the precipitation during midsummer (July-August); the precipitation during midsummer in the years with abnormal high PCI was generally above average, while the opposite was true for years with abnormally low PCI; the PCI of the basin was significantly positively correlated with the annual extreme precipitation days and the annual extreme precipitation amount, indicating that the more concentrated the annual precipitation was, the higher the possibility of extreme precipitation would be; there were significant differences in the circulation background during midsummer between years with abnormal high PCI and years with abnormal low PCI, the potential height anomaly field in the mid-high latitudes of Asia for the two cases showed opposite distribution patterns. The northwestern pacific subtropical high during midsummer in the years with extremely high PCI was significantly stronger and simultaneously located more western and northern compared with that in the years with extremely low PCI, which was conducive to abnormal excessive precipitation. In short, the research findings contribute to a more comprehensive scientific understanding of the precipitation distribution patterns in the middle reaches of the Yellow River, while also provide a scientific reference for water resource utilization, agricultural production, and disaster prevention and reduction in the region.
precipitation concentration / spatial and temporal change / atmospheric circulation / extreme precipitation / middle reaches of the Yellow River / water resource utilization
| [1] |
|
| [2] |
IPCC. Climate change 2021: The Physical Science Basis[R]. Cambridge and New York: Cambridge University Press, 2021.
|
| [3] |
|
| [4] |
冯晓莉, 申红艳, 李万志, 等. 1961—2017年青藏高原暖湿季节极端降水时空变化特征[J]. 高原气象, 2020, 39(4):694-705.
基于1961 -2017年5 -9月青藏高原99个地面气象观测站点的逐日降水资料, 选取10个极端降水指数, 采用线性倾向估计、 累积距平、 相关分析、 尺度分离等方法, 分析青藏高原暖湿季节极端降水的时空分布及变化特征。结果表明: 近57年来, 青藏高原暖湿季节降水强度、 1日最大降水量、 连续5日最大降水量显著增加, 进入21世纪后降水向强雨量雨日更多、 强度更强、 极值更大、 时间更集中的方向发展; 极端降水指数普遍存在3年、 4~8年、 10~11年、 20~30年以及更长时间尺度的周期变化, 准3年周期振荡对极端降水的贡献最大; 各极端降水指数之间联系密切, 中雨以上天数与暖湿季节降水总量的相关性最好; 降水总量、 强度、 强雨量雨日、 极值均由西向东、 由北向南增强增多, 降水强度、 大雨以上天数还随海拔高度的增加而显著减弱和减少, 最长连续有降水日数自北向南、 由低向高递增, 最长连续无降水日数由西向东递减; 东北及西南部极端降水事件增加最显著, 持续指数倾向率空间差异大, 其中最长连续无降水日数倾向率自西向东、 由高向低递增; 北大西洋多年代际振荡（the Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO）和厄而尼诺南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO）对青藏高原暖湿季节极端降水增多增强有一定影响。
|
| [5] |
袁瑞强, 王亚楠, 王鹏, 等. 降水集中度的变化特征及影响因素分析——以山西为例[J]. 气候变化研究进展, 2018, 14(1):11-20.
|
| [6] |
何慧根, 张驰, 成青燕, 等. 川渝地区夏季气象干旱差异及大气环流成因分析[J]. 干旱气象, 2025, 43(3):355-365.
为揭示川渝地区夏季气象干旱的时空差异及其大气环流成因，基于1981—2023年四川和重庆188个气象站观测资料及气象干旱综合指数（Meteorological Drought Composite Index，MCI）分析四川和重庆夏季干旱的时空演变特征，并结合美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR）逐月再分析资料及气候系统监测指数资料，从环流形势、水汽输送、西风急流及垂直运动等方面探讨干旱形成机制。结果表明，川渝地区干旱具有同步性强、区域差异显著的特征，四川干旱主要集中在6月和8月，重庆则在7—8月较重；川渝干旱中心主要位于四川盆地，四川东部与重庆表现出一定协同性，川西高原干旱相对较轻。典型干旱年，南亚高压偏强偏北，副热带高压异常偏北，700 hPa水汽输送减弱，区域受下沉运动控制，造成降水显著偏少。不同干旱类型年份的环流异常结构存在显著差异，是干旱空间差异的主要原因。
|
| [7] |
徐映才. 近45a弥苴河降水集中度与集中期时空特征分析[J]. 中国农村水利水电, 2025(8):61-67.
|
| [8] |
张录军, 钱永甫. 长江流域汛期降水集中程度和洪涝关系研究[J]. 地球物理学报, 2004, 47(4):622-630.
|
| [9] |
于腾飞, 胡煜彬. 浙江省降水集散程度时空变化研究及应用[J]. 水利规划与设计, 2023(6):34-38.
|
| [10] |
李宁宁, 邱静, 陈晓宏, 等. 广东省东江流域降雨时空变化特征分析[J]. 水文, 2023, 43(4):74-80.
|
| [11] |
许学莲, 颜亮东, 马军, 等. 柴达木盆地二十四节气降水非均匀性变化对枸杞产量和发育期的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(14):101-110.
为深入探究柴达木盆地二十四节气降水的非均匀性变化规律，及其对枸杞产量和发育期的影响，本研究运用1961—2020年柴达木盆地10个气象站的逐日降水资料，采用数理统计、反距离权重插值（IDW）方法、Mann-Kendall突变检验等统计方法，对二十四节气降水集中度(PCD)与集中期(PCP)的时空变化特征及突变情况进行分析。结果显示，从整体来看，二十四节气的年降水量呈增加趋势，在空间上由东向西递减，西部降水的变异系数（Cv）明显大于东部，降水量在2000年突变为下降趋势，2001年突变为上升趋势；降水集中度（PCD）呈现出不明显的减小趋势，降水分配趋于均匀化，最高值为0.83（1984年），最低值为0.55（2007年）且空间分布差异较大，由东向西呈现出小—大—小—大的变化格局；降水集中期（PCP）呈现出不明显的提前趋势，最高值出现在大暑与立秋之间，最低值出现在小满与芒种之间，从东到西呈“晚—早—晚—早”的空间分布；60 a内降水集中度（PCD）未发生突变；降水集中期（PCP）共发生5次突变，其中3次突变为下降，2次突变为上升。二十四节气降水量对枸杞产量有显著影响，而二十四节气降水集中度和降水集中期对枸杞产量的影响较小。柴达木盆地枸杞发育期关键期的不同阶段受二十四节气降水量、降水集中度和集中期的影响完全不同。
|
| [12] |
黄彩婷, 刘文英, 赵冠男. 江西省汛期降水集中度和集中期时空分布特征[J]. 气象与减灾研究, 2022, 45(2):92-98.
|
| [13] |
李梦军, 李清华, 刘晓洁, 等. 山西省夏半年降水集中特征研究[J]. 甘肃科学学报, 2025, 37(3):21-28.
|
| [14] |
王睆, 陆尔, 赵玮, 等. 一种新的反映我国降水季节内非均匀性特征的方法[J]. 热带气象学报, 2015, 31(5):655-663.
|
| [15] |
|
| [16] |
|
| [17] |
吴奕, 李飞, 李超群. 河南省年季降水集中度研究[J]. 华北水利水电大学学报(自然科学版), 2024, 45(2):73-80.
|
| [18] |
张克新, 苏志华, 刘金林, 等. 甘肃省降水集中度的变化特征及其与环流指数遥相关分析[J]. 水土保持研究, 2021, 28(5):261-267.
|
| [19] |
杜军, 高佳佳, 陈涛, 等. 1981—2024年雅鲁藏布江流域降水集中度与特征量季节性变化[J]. 干旱区研究, 2025, 42(7):1159-1172.
降水集中指数（Precipitation Concentration Index, PCI）能很好地表征降水年内的集中度，在相关研究中被广泛应用。本文基于1981—2024年雅鲁藏布江（以下简称雅江）流域15个气象站逐月降水和平均气温观测资料，采用线性方程、Pearson系数及Mann-Kendall、Cramer等5种突变检验方法，分析近44 a雅江流域PCI、季节降水量、降水频率和降水强度的时空变化特征以及PCI变化原因。结果表明：（1） 雅江流域PCI自东向西递增，年降水量、降水频率和降水强度由东向西递减。（2） 近44 a雅江流域PCI平均每10 a减小0.26，降水在年内的分配趋于均匀；1—7月和10月降水量呈增加趋势（7月增速最快），其他月份降水量为减少趋势（9月减少的最多）；2月、4—7月降水量占年降水量的比例（MPAP）表现为增加趋势（5月最大），其余月份MPAP趋于减小（9月减幅最大）。（3） 雅江流域因春、夏、冬三季和全年降水强度增大，致使其降水量增多；秋季降水频率减少导致降水量减少。年降水强度的增加是由于西藏高原-1指数和西太平洋暖池强度指数显著增加造成的。PCI下降与增暖背景下季节性差异减小有关。（4） PCI仅在2000s偏低，其他3个年代均偏高，并在20世纪90年代初期发生了突变；年降水量、频率和强度的突变时间分别出现在21世纪前10 a初期和20世纪90年代中后期。
|
| [20] |
杜娟, 于晓晶, 黎小东, 等. 近60 a三江源地区降水集中度和季节性降水特征变化分析[J]. 高原气象, 2024, 43(4):826-840.
三江源作为“中华水塔”， 是中国重要的淡水之源和生态系统屏障。降水集中度、 季节降水量、 降水频率和降水强度的演变是气候变暖背景下水循环的关键过程， 对植被生长和水资源管理具有重要意义。本研究利用中国气象局1961 -2020年的CN05.1日降水格点数据， 计算了三江源的降水集中度指数（Precipitation Concentration Index， PCI）， 厘清了三江源降水集中度和降水年内分配的演变规律， 研究了季节降水量、 降水频率和降水强度的气候态、 年际变化、 长期趋势以及距平变化。研究结果表明： （1）三江源地区降水集中指数PCI为17.5， 降水具有一定集中性； 整个区域PCI由东南向西北递增， 降水集中度增大； 近60年三江源地区PCI以-1.71%·（10a）<sup>-1</sup>的变化率减小， 降水的年内分配趋于均匀； 生长季降水分配的减少将影响该地区农业生产和生态系统的维持。（2）近60年不同季节降水量和降水强度整体呈现显著增加趋势， 夏季降水频率减少， 其他季节降水频率增加； 春夏秋三个季节降水强度的增加主导了降水量的增加， 冬季降水频率的增加主导了降水量的增加。冬春季增湿高于夏秋季， 春季降水量和降水强度的增长率为8.09%·（10a）<sup>-1</sup>和6.94%·（10a）<sup>-1</sup>， 冬季降雪量和降雪频率的增长率为7.27%·（10a）<sup>-1</sup>和4.4%·（10a）<sup>-1</sup>； 长江源区部分地区的旱涝分布趋于极端化， 生态系统的脆弱性加剧。（3）近60年三江源区域平均的降水量、 降水频率和降水强度以每年1.36 mm、 0.024%和0.0056 mm·d<sup>-1</sup>的数值增加； 降水量、 降水频率和降水强度累积距平整体呈现负距平， 突变年份分别为2003年、 1989年和2003年； 雨季降水频率减小， 降水强度增加， 旱季降水频率和降水强度均增加， 这种变化在近10年尤为剧烈。本研究可以为该地区土壤侵蚀、 农业生产、 水资源管理以及气候变化相关研究提供参考。
|
| [21] |
郑炎辉, 陈晓宏, 何艳虎, 等. 珠江流域降水集中度时空变化特征及成因分析[J]. 水文, 2016, 36(5):22-28.
|
| [22] |
吴天贻, 周玉淑, 韩芙蓉. 金华地区汛期降水集中度和集中期特征分析[J]. 气候与环境研究, 2024, 29(5):615-628.
|
| [23] |
郭宇星, 孙从建, 陈伟, 等. 黄河中游不同地貌条件下植被干旱时空特征及影响因素[J]. 地理科学, 2024, 44(9):1676-1683.
利用归一化植被指数、地表温度和降水数据构建温度植被降水干旱指数（TVPDI）分析黄河中游2000—2021年植被干旱时空特征及影响因素，论证了黄河中游退耕还林还草工程实施与区域植被干旱特征间的关系。结果表明：① 黄河中游2000—2021年多年平均TVPDI值呈不显著上升趋势，TVPDI多年均值为0.708，对应干旱等级为轻旱。 ② 黄河中游2000—2021年TVPDI有较强的空间分异性，呈现“东北、西南部地区旱情较轻，西北、东南部地区旱情较重”的空间分布格局；从各地貌分区来看，黄土高塬沟壑区旱情较轻，风沙区与河谷平原区旱情较重。 ③ 黄河中游TVPDI空间分异的主要影响因子为气温、蒸散发和降雨量，且与TVPDI存在显著线性关系。黄河中游2000—2021年植被覆盖度与蒸散发量均呈增加趋势，土壤水分呈下降趋势。
|
| [24] |
马洁, 廉陆鹞, 刘原峰, 等. 黄河流域1960—2022年干湿格局变化特征[J]. 灌溉排水学报, 2024, 43(12):65-73.
|
| [25] |
张印, 王汉岗, 佘敦先, 等. 基于创新趋势分析方法的黄河年季降水变化特征研究[J]. 中国农村水利水电, 2023(3):30-38.
为探究黄河流域降水变化特征，选取黄河流域92个气象站1960-2015年逐日降水资料，采用创新趋势分析方法、Mann-Kendall检验和Sen's斜率法分析了黄河流域年季尺度降水量变化特征。结果表明：黄河流域年降水量整体呈现出东南多西北少的空间分布格局。从时间变化上看，黄河流域年降水量整体呈现下降趋势。在季节尺度上，黄河流域春、冬季降水呈增加趋势，而夏、秋季降水呈下降趋势。黄河流域春季轻度降水无显著变化趋势，黄河中游和下游夏季轻度降水呈下降趋势，黄河流域秋季轻度降水呈下降趋势，黄河流域冬季轻度降水呈上升趋势。夏季强降水在黄河上游呈10%左右的下降趋势，在黄河中游呈5%左右的上升趋势。通过探究黄河流域不同量级年季降水的变化趋势，可为黄河流域水资源管理和水旱灾害防治提供参考，进而为黄河流域高质量发展提供支撑。
|
| [26] |
刘强军, 牛晨煜, 赵珺. 黄河中游沁河流域汛期降水特征及突变分析[J]. 水电能源科学, 2021, 39(11):19-22.
|
| [27] |
李自闯, 董国涛, 姚楠. 1982—2015年黄河中游NDVI时空变化及驱动力分析[J]. 水土保持研究, 2024, 31(2):202-210.
|
| [28] |
吴佳, 高学杰. 一套格点化的中国区域逐日观测资料及与其它资料的对比[J]. 地球物理学报, 2013, 56(4):1102-1111.
|
| [29] |
中国国家标准化管理委员会. 极端降水监测指标GB/T33669—2017[S]. 北京: 中国标准出版社,2017:1-3.
|
| [30] |
刘鑫, 吴向东, 鄢笑宇, 等. 鄱阳湖流域水资源开发利用的时空特征[J]. 水资源与水工程学报, 2022, 33(4):72-78.
|
| [31] |
杜军凯, 仇亚琴, 李云玲, 等. 1956—2016年中国年降水量及其年内分配演变特征[J]. 水科学进展, 2023, 34(2):182-196.
|
| [32] |
赵东升, 高璇, 吴绍洪, 等. 基于自然分区的1960—2018年中国气候变化特征[J]. 地球科学进展, 2020, 35(7):750-760.
|
| [33] |
安彬, 肖薇薇, 朱妮, 等. 近60 a黄土高原地区降水集中度与集中期时空变化特征[J]. 干旱区研究, 2022, 39(5):1333-1344.
全球气候变暖背景下,厘清黄土高原地区降水集中度（PCD）和集中期（PCP）时空变化规律,对该区水土保持及水资源利用具有重要意义。基于1960—2019年黄土高原地区55个气象站点逐日降水观测资料,利用趋势分析、空间插值、相关分析等方法,分析了近60 a及退耕还林（草）工程前后黄土高原PCD与PCP时空变化特征。结果表明：（1） 1960—2019年黄土高原年均降水量呈减少趋势,年均PCD逐渐减弱、PCP逐渐提前。（2） 黄土高原地区年均降水量和PCD自东南向西北递减,PCP自东向西逐渐递减,但差异不大。PCD变化趋势自东北向西南呈“下降-上升-下降”相间分布,PCP表现出东部推迟、西部提前的态势。（3） 退耕还林（草）工程后,黄土高原年均降水量增加、PCD减弱、PCP推迟。降水量自东向西呈“偏少-偏多”相间分布,其变化趋势以偏多为主;PCD自东北向西南呈“偏低-偏高-偏低”分布规律,其变化趋势以偏低为主;PCP以偏高为主,偏高幅度呈南多北少、东多西少态势,其趋势变化也以偏多为主。（4） 1960—2019年黄土高原地区PCD、PCP与年降水量皆以正相关为主。
|
| [34] |
王明宇, 李大勇. 太湖流域降水年内分配特征与旱涝关系研究[J]. 水利规划与设计, 2023(12):63-69.
|
| [35] |
张志红, 王宝玉, 李伟佩, 等. 黄河“58·7”与“82·8”暴雨洪水关系分析[J]. 人民黄河, 2000(11):28-30.
|
/
| 〈 |
|
〉 |
