南亚高压低频振荡与长江中下游地区旱涝的关系

利用1960—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料和长江中下游地区164个气象站逐日降水资料,通过合成分析、小波分析和带通滤波等方法研究了夏季南亚高压低频振荡与长江中下游地区降水低频变化的关系。结果表明:在典型旱涝年,青藏高原200 h Pa高度上u,v低频主周期与长江中下游地区夏季降水主周期一致。在降水偏多的夏季,青藏高原—中国中东部—西太平洋沿岸上空,自西向东存在气旋—反气旋—气旋的低频波列,低频反气旋控制着我国东部地区,低频气旋控制着青藏高原北部地区;降水偏少年则相反。涝年长江中下游地区低频降水与200 h Pa青藏高原大气低频变化密切相关,当青藏高原东北部及长江中下游地区北风偏强、贝加尔湖地区南风偏强时,降水偏多;反之则偏少。这种低频振荡波列的传播主要是由中国东北北部—日本南部向中国西南方向频散传播。然而,在旱年两者关系不明确,需做更进一步的研究。     

长江下游夏季低频温度和高温天气的延伸期预报研究

用1979—2011年逐日长江下游气温资料研究长江下游夏季高温日数与温度低频振荡的联系和变化特征。结果表明,长江下游夏季逐日气温主要有15~25,30~60和60~70 d的周期振荡,其中长江下游气温的30~60 d振荡强度年际变化和7~8月高温日数之间有显著的正相关。采用1979—2000年逐日长江下游气温30~60 d低频分量和东亚850 h Pa低频温度主成分,构建了长江下游温度低频分量的延伸期预测的扩展复数自回归模型(ECAR)。对2001—2011年5~8月长江下游温度低频分量进行独立的实时延伸期逐日预报试验结果表明,这种数据驱动的预测模型对30~60 d时间尺度的长江下游低频温度分量的预测时效可达23 d左右,对于提前20~25 d预报长江下游地区夏季持续高温过程很有帮助,预报能力明显优于自回归模型(AR)。     

黄淮海流域旱涝时空分布及组合特性

以黄淮海流域及其周边地区204个气象站点1961-2010年逐日降水过程资料、国家1:25万DEM数据和1:20万土地利用数据为基础,在利用降水Z指数对黄淮海流域旱涝进行评价的基础上,采用下垫面数据对结果进行修正,并分析黄淮海流域旱涝面积的时间变化特征,对黄淮海地区的易旱区、易涝区进行了划分,进一步选取集对分析法划分了流域内季节间旱涝交替的易发区。结果表明:黄淮海流域内夏秋两季旱涝问题较为严重,且秋旱面积上升趋势较为明显;黄河和海河流域以干旱居多,淮河则是干旱和雨涝并存,季节间的旱涝交替多集中在淮河流域中上游地区。     

柘溪水库流域降水特征及旱涝成因分析

利用CIMISS平台提供的降水资料以及ERA-Interim再分析资料,通过趋势分析、滑动t检验、小波分析、EOF分解等方法,对1971—2016年柘溪流域降水时空变化特征以及旱涝年降水差异的成因进行了分析。结果表明：柘溪水库流域月平均降水量以4、5、6月为最多;年平均降水量呈现逐渐增加的趋势,其中夏季降水增加较快,而春季降水则呈现出下降的趋势;20世纪90年代初有一个降水增多的突变;柘溪水库流域降水空间分布不均,西北多、东南少,年平均大雨日数也呈现出同样的分布形态。在涝年,西太平洋副高偏西、偏北,东亚大槽偏强,我国南方地区存在异常的西南气流,低纬地区东风系统异常活跃,水汽输送较强。在旱年,情况与之相反。     

湛江地区旱涝特征分析

用Z指数确定湛江月降水量的旱涝等级,并对旱涝特征进行分析,结果表明:湛江地区大涝、极涝、大旱、极旱出现的机率大.一年中,雨季的后期(9～10月)和旱季的后期(2～3月)旱涝出现的机率大;雨季的中期(6～7月)和旱季的前期(11～12月)旱涝出现的机率小.全年,涝年景比早年景多,雨季相反;全年和雨季,多数年份旱涝相继出现.50、60年代为偏旱型,70、80、90年代为偏涝型,2001～2005年为偏旱型,从70年代到2005年,湛江的旱涝表现为从偏涝型向偏旱型转变的趋势.湛江旱涝的发生有7～8、10～11、13～14个月的振荡周期.     

长江中下游夏季特大旱涝预测研究

利用1951～1995年的资料,分析了长江中下游梅雨期(6～7月)和夏季(6～8月)旱涝的一般特征.在此基础上着重研究了大涝(旱)和特大涝(旱)年前期大气环流的各种因子的特征,进而确定可供预测旱涝趋势的若干环流因子.     

黄河流域夏季有效降水转化率

利用NCEP/NCAR再分析资料及中国实测雨量资料,分析发现黄河流域夏季整层降水转化率普遍较低,因考虑到整层中应有某一气压层具有最有利的水汽输送、抬升凝结和垂直运动条件,由此将该气压层定义为有效降水转化率层(简称有效层),降水与有效层可降水量之比称为有效降水转化率。通过分析黄河流域夏季各分区垂直速度与水汽等因子,确定上、中、下游夏季有效层分别为地面~500hPa、600~400hPa、850~600hPa。对比分析表明:夏季各区平均水汽收支与降水转化率,各自在整层和有效层上的逐年演变趋势均一致,峰谷相对应,且49年间降水转化率在有效层上的数值均大于整层的。夏季有效降水转化率在青藏高原上空及中游东部最高,高原东北侧最低,旱、涝年与多年平均状况下的分布形式虽然一致,但涝年的数值明显大于旱年。     

祁连山中部公元904年以来树木年轮记录的旱涝变化

利用取自祁连山中部地区的树木年轮样本和该地区3个站点的降水资料,应用年轮气候学方法,重建了祁连山中部地区的降水量.自公元904年以来,该地区历经了31次相对干期和30次相对湿润期,其中,连续两个10a以上的干期有17次,湿润期12次,最长的干期是1540—1590年间,长达60a,最长的湿润期是1240—1270年、1860—1890年,各有40a.世纪尺度范围内,16世纪是最干的100a,有80a为少雨年;最湿润的是13世纪和19世纪,这期间有60a为多雨.自公元904年以来,降水量共发生了35次突变,16次是由旱向涝的突变,19次是由涝向旱的突变.平均约30a发生一次.11世纪是该地区降水的多变时期,15～16世纪是降水的相对稳定时段,20世纪又进入了降水的多变时期.     

热带准40天振荡的现象、成因及其与热带外环流的遥相关

该项目的研究工作主要取得以下三方面成果: 一、进一步揭示了准40天振荡的基本特征。 (1)发现准40天周期的低频振荡(下简称LFO)在赤道纬圈剖面内向东向上传播。赤道印度洋地区低频扰动动能向扰动位能转换,该地区扰动的维持必须依靠侧向能量输送。LFO导致西风动量向下输送,其动力学特性与开尔文波明显不同。(2)指出夏季120°E高空(低空)副热带地区有一个纬向风(径向风)传播的分离带(汇合带),其两侧的LFO的特性有显著     

淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值

采用淮河流域内1959—2008年110个气象站的逐日降水资料,结合流域1978—2008年农作物旱涝灾害受灾面积数据,基于降水致灾因子与农作物承灾体受损程度等研究,提出旱、涝致灾气候阈值概念,在此基础上分析旱涝灾害发生的时空特征,确定淮河流域合理的旱涝致灾气候阈值区间并建立致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的定量关系。结果表明:①致灾气候阈值可通过计算发生旱涝事件时间段累积降水量除以1959—2008年相应时段累积降水量的平均值来定义,得到的旱、涝致灾气候阈值在不同尺度下对旱、涝灾害事件均有较好地稳定反映,可满足研究区旱、涝事件分析需求;②洪涝致灾气候阈值与农作物受灾面积存在一致的变化趋势,而干旱致灾气候阈值与农作物受灾面积相关系数高达0.96,构建了基于干旱致灾气候阈值的农作物受灾面积预测模型。     

Relationship between South Asia High Low Frequency Oscillation and the Drought and Flood in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River

Based on the NCEP/NCAR daily reanalysis data and the daily rainfall data of ground observation at 164 weather stations in the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1960 to 2013, the relationship between South Asia high low frequency oscillation and the drought and flood in the middle and lower reaches of the Yangtze River were analyzed using a composite analysis, wavelet analysis and band-pass filtering analysis method. The results indicated that in the typical drought and flood years, the Qinghai-Tibet Plateau 200 hPa atmosphere u, v low-frequency primary cycle and the summer rainfall cycle over the middle and lower reaches of the Yangtze River were the same. In more summer rainfall, from the Qinghai-Tibet Plateau to east China and west Pacific coast, there existed a cycle-anticyclone-cycle low frequency wave train. Low-frequency anticyclone controlled eastern China and the low-frequency cyclone controlled the northern Qinghai-Tibet Plateau. In drought years, results were opposite. In flood years, the precipitation of low frequency over the middle and lower reaches of the Yangtze River and that of 200 hPa atmospheric low frequency change of the Qinghai-Tibet Plateau was closely related. When the northerly wind in the northeast part of the the Qinghai-Tibet Plateau and in the middle and lower reaches of the Yangtze River was strong, and Lake Baikal southerly wind was strong, there was more precipitation. On the contrary, precipitation was less. The low frequency oscillation wave train was mainly spread from the northeast of China and Japan's southern to China’s southwest. However, in drought years, the relationship between them was not clear and needed to be further studied.     

过去530年中国东部旱涝事件模拟研究初探

利用CCSM2.0.1模式完成的千年模拟试验结果对近530年中国东部区域旱涝事件进行了初步的研究。结果表明模式一定程度能够反映过去530年中国东部降水变化规律,在年代际变化上与旱涝等级资料较为一致。模式能模拟出旱涝事件世纪尺度变化特征以及旱涝事件的群发现象。从模拟结果中发现,过去530年中国东部共发生了3次持续时间5年或5年以上的严重干旱事件,分别发生在1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年; 4次持续时间5年或5年以上的严重洪涝事件,分别发生在1529～1533年、1749～1753年、1926～1932年和1978～1984年。其中,1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年干旱事件以及1749～1753年洪涝事件与旱涝等级序列有较好的对应,说明模式对严重干旱事件具有一定的再现能力,而对严重洪涝事件的模拟能力还有待加强。对个例分析发现,对应较好的3次严重干旱事件发生时期降水空间型态的演化与1749～1753年严重洪涝事件不同,前者前期呈南涝北旱格局,旱区逐年向东、南扩大,后者前期同样也呈南涝北旱格局,但为涝区逐年向东、北扩大。模拟还发现中国东部夏季降水的异常变化主要受夏季风影响,发生严重干旱事件期间夏季风偏弱,发生严重洪涝事件期间夏季风偏强,模拟显示严重旱涝事件期间副热带高压无明显变化。     

黄河流域水文设计成果修订研究

将黄河流域主要控制站/区间的降雨、径流、洪水资料系列延长至2010年并分析其变化特点,在对实测径流还原的基础上,通过降雨径流关系变化分析下垫面变化对径流系列一致性影响,并采用多种方法进行一致性处理,提出3种下垫面情景的天然径流系列并推荐近期I下垫面情景的黄河设计径流成果。分析了影响洪水一致性的因素,对主要影响因素进行还原,对影响黄河中下游常遇洪水量级的因素进行还现,提出黄河流域各站天然设计洪水及中游现状下垫面5年一遇及以下设计洪水。     

黄河流域地下水资源及其开发利用对策

黄河是中国第二大河并以其含沙量特大和下游的“地上悬河”而闻名于世。黄河上游的盐碱、沙害,中游的水土流失和下游悬河段的洪涝、干旱和断流等灾害使黄河的生态环境极其脆弱。针对流域内缺水和水质问题,对流域水资源、城市工农业的供需水量平衡、地下水的开发潜力等进行了预测。通过基流分割计算和同位素技术的应用,研究了区内地下水和地表水之间的水循环规律及地下水对黄河的贡献。最后,对黄河流域地下水可更新能力及地下水可持续开发利用的对策进行了深入的研究。     

黄河上游径流丰枯变化特征及其环流背景

为了揭示影响黄河上游径流丰枯变化的气候因子,为径流的长期、超长期预报与水资源的规划利用提供依据,利用相关台站的降水、径流观测资料,分析了黄河上游汛期径流的丰枯变化特征及其环流背景.结果表明:黄河上游(唐乃亥以上)流域丰、枯水段基本上是交替出现的,总体上枯水持续时间多于丰水,一个完整的丰枯循环周期大约在18 a左右.黄河上游径流的丰、枯,与大气环流的异常有着非常密切的关系,其中,西太平洋副热带高压偏西、偏强、偏北,青藏高原中部地区有西风槽存在是黄河上游汛期降水偏多、径流偏丰的两个重要因素.因此,基于汛期流量的丰枯与其所对应的环流背景之间的联系,可根据前期环流的演变特征对黄河上游汛期流量的丰枯做出大致预测.     

渭河中游洪水影响因素分析

近几年来渭河中游多次发生较大洪水,给渭河防汛带来了巨大影响.其洪水来源有渭河上游、中游的北岸和秦岭北麓,受多种因素影响,每种影响因素产生的作用方式和产生的结果不同.本文认真分析了雨水情特点,找出了渭河中游洪水主要影响因素,对如何提高洪水预报的精度提出了建议.     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。