第二松花江流域夏季降水年际增量预测模型研究

利用1980—2016年第二松花江流域（SSR）夏季（6—8月）平均降水量资料、NCEP/NCAR再分析月平均环流场资料、NOAA的月平均海温场资料，采用年际增量预测方法，通过分析与SSR夏季降水年际增量相关的环流及海温，确定了超前12个月内的6个预测因子，包括：11月东亚200hPa纬向风、12月西藏高原-2指数、12月赤道中东太平洋200hPa纬向风、2月印度洋海温、10月西太平洋暖池海温、4月东亚100hPa经向风。在此基础上利用这 6个预测因子，利用1980—2010资料建立SSR夏季降水年际增量的统计预测模型，最后根据年际增量给出SSR夏季降水的预测结果。经检验，1981—2010年，SSR夏季降水年际增量的预测拟合系数是0.83，SSR夏季降水预测结果拟合系数为0.67，SSR夏季降水预测结果相对均方根误差为15%，均通过了显著性检验；对2011—2016年进行试报实验，该模型也很好的预测出降水的年际增量变化趋势，除2014年以外，SSR夏季降水预测结果相对均方根误差绝对值都控制在23%以内，2016年仅为-9.9%。因此，通过预测降水的年际增量，进而再预测降水的方法，具有一定的预测技巧，可作为有效方法投入实际业务应用。     

冬季北太平洋涛动异常与东亚冬季风和我国天气气候的关系

用1948-2000年的北半球海平面气压场月平均资料，计算了北太平洋涛动指数和东亚冬季风指数，并研究了北太平洋涛动与东亚冬季风及我国冬季天气气候的关系。研究表明，北太平洋涛动异常变化与我国冬季天气、气候关系密切。强涛动年，东亚冬季风偏弱，我国气温普遍偏高，长江中下游地区降水偏少，而华南降水偏多；而弱涛动指数年，东亚冬季风偏强，我国气温普遍偏低，降水偏少。此外，还指出，强(弱)INPO年大气环流具有弱(强)WP型和强(弱)EU遥相关型。     

中国东部地区降水季内变化的季节锁相

用１９５４－１９８３年５－８月的逐日降水资料分析了中国东部地区降水的气候特征，并讨论了它同东亚季风季节内变化的联系。结果发现，江淮梅雨同华南夏季风降水都具有季节锁相特征，前者呈单峰分布，后者呈双峰分布。同时，降水量的季内变化均具有２０－２５天的周期振荡特征。江淮流域降水的峰值和华南地区的第一个峰值主要受副热带季风影响，同夏季风的季节性北进和加强有关，华南地区第二个降水峰值受南海热带季风影响，与同期     

过去1500年典型暖期东亚夏季风年代际变化特征对比及其可能成因

利用通用地球系统模式开展的过去1500年气候模拟全强迫试验和对照试验结果，在验证模式模拟性能的基础上，采用多变量经验正交函数分解等方法，对比分析了典型暖期东亚夏季风年代际变化特征及其成因机制。结果表明，两个典型暖期东亚夏季风变化的主周期均为准10 a和准20 a。中世纪暖期黄河流域至日本南部一带降水偏多，长江流域以南和西北太平洋一带降水偏少；现代暖期东亚夏季风降水表现为“南涝北旱”型分布特征。内部变率是影响典型暖期东亚夏季风变化的主控因子之一，其中太平洋年代际振荡起决定性作用。当太平洋年代际振荡处于正位相时，热带西太平洋（东亚大陆）变暖（变冷），东亚地区海、陆热力差减小，对应弱的东亚夏季风。另外，中世纪暖期海平面气压的动态变化对应850 hPa风场在西北太平洋（日本海）一带均出现了经向排列的异常反气旋（气旋），从而导致中国南部（北部）降水偏多（偏少）。      

东亚夏季风期间水汽输送与西北干旱的关系

利用西北(区)168个测站1961—2000年6～9月月平均降水与温度资料,采用EOF、REOF方法分析了近40年降水异常特征,同时利用同期NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了强(弱)夏季风年西北区水汽通量场的特征及夏季风西北影响区的净水汽通量。结果表明:西北区6～9月降水可分为7个气候异常区;东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区;东亚夏季风西北影响区降水的水汽来源于南风水汽通量;强夏季风年,到达东亚夏季风西北影响区的水汽通量显著增加,该区降水偏多,弱夏季风年则反之。     

东亚夏季风降水年代际变异模态及其与太平洋年代际振荡的关系

利用全球陆地月平均降水资料、英国气象局哈德莱中心的月平均海表温度距平(SSTA)资料及NCEP/NCAR再分析大气环流资料,探讨东亚夏季风降水年代际变率及其与太平洋年代际振荡(PDO)的联系。研究指出:东亚夏季风降水年代际变异模态以及PDO均在1976年前后呈现显著的年代际转折,并且东亚夏季风降水与PDO在年代际尺度上具有较好的相关关系。PDO能够在对流层低层激发出与年代际东亚夏季风环流较为相似的大气环流异常特征,表明东亚夏季风环流的年代际变化可能受大气外强迫因子PDO在对流层低层的外源强迫作用影响,最终导致东亚夏季风降水发生年代际变化。     

梅雨锋急流暴雨日变化的地理原因研究

包括急流暴雨在内的梅雨降水存在显著日变化。过去曾从低空急流日变化等一些梅雨系统的内部联系寻求解释，但通过实例分析和气候比较认为：梅雨降水日变化的根本原因是东亚低层大气温度场日变化的区域性差异。造成这种差异的基本原因又包括两个方面，一是东亚特殊的地形构造，二是梅雨期特殊的云区分布。由于梅雨云带的存在，梅雨锋低槽内温度日变化很微弱；又由于高大地形的存在，梅雨锋低槽南北两侧温度日变化非常明显，使副高和中纬度变性高压在夜间增强，梅雨锋低槽也在夜间变深变窄，改变了早、晚时刻梅雨系统的相对强度和降水功能，导致降水日变化。低空急流系统的日变化是梅雨气压场形势出现日变化后发生的众多中间变化之一。而低层温度场日变化的区域性差异是东亚梅雨季节经常存在的一种气候现象。     

多模式预报系统对东亚冬季风预测性能的评估

基于哥白尼气候变化服务中心（C3S）提供的五个最先进的季节预报系统输出的1993~2016年回报数据,结合ERA5再分析资料和GPCP降水资料,对其预测东亚冬季风的性能进行评估。结果表明:C3S多模式预报系统能很好地预测东亚冬季风气候态的主要特征,包括西伯利亚高压、阿留申低压、东亚大槽、东亚高空急流及东亚地表气温和降水;SEAS5、GloSea5、MF-Sys7、GCFS2等多个模式均对东亚冬季风指数显示出了预测技巧,同时可以很好地预测与东亚冬季风相关的区域大气环流、地表气温及降水异常;SPSv3模式表现出与观测相反且位置偏西的大气环流、地表气温及降水异常,使得该模式对东亚冬季风指数表现出负技巧。      

东亚夏季风指数的分类及物理特征分析

利用1961—2010年NCEP再分析资料,分析了较有代表性的16个东亚夏季风指数,讨论了不同季风指数反映的环流及降水之间的异同,探讨了不同季风指数与东亚夏季风不同空间模态之间的可能关联。结果表明,东亚夏季风指数大致分为两类:1)第一类季风指数存在明显的年代际变化,反映了东亚夏季风强弱的整体一致型变化,与东亚夏季风环流第一模态具有很好的对应关系。高指数年,整个东亚区域夏季风活动整体偏强;贝加尔湖地区为深厚气旋性环流控制,副高位置略偏北;华北、东北地区降水显著偏多,长江流域及其以南降水偏少,降水异常型与我国夏季偶极型季风降水相似,这类指数对我国华北地区降水有较好的指示作用。2)第二类季风指数具有明显的年际变化特征,反映的是东亚夏季风强弱的南北反相变化,与东亚夏季风环流第二模态相对应。高指数年,我国东南地区夏季风偏弱,东北部夏季风偏强;西北太平洋为深厚的气旋性距平环流控制,副高偏北,该分布型与东亚—太平洋(EAP)遥相关十分相似;我国东北、内蒙古地区,华南地区降水增多,长江流域降水显著减少,降水异常型与我国夏季三极型季风降水异常型相似,这类指数对我国长江流域降水有较好的指示作用。     

东亚经圈环流年代际变化及对海河降水影响

基于NCEP/NCAR和ERA 40两套再分析资料及中国160个站月降水资料,分析了海河流域夏季降水的变化特征及受东亚夏季风的影响,并定义了东亚夏季经圈环流指数,研究了东亚夏季风的年际和年代际气候变化特征及与海河流域夏季降水的关系。结果表明：近30年来,夏季东亚地区对流层低层和高层的西风均呈现反位相的变化特征,同时东亚地区对流层低层南风分量异常减弱,中低纬度的经圈环流也呈现减弱趋势,夏季风的强度随之减弱,不利于夏季雨带向北推进。文中定义的东亚夏季经圈环流指数与海河流域夏季降水存在显著的正相关关系,说明经圈环流指数值越大,东亚经圈环流强度越强,利于夏季东亚季风向北推进,从而使海河流域夏季降水偏多。反之,当东亚夏季风偏弱时,东亚经圈环流也偏弱,不利于海河流域降水偏多。本文结果表明,东亚经圈环流的年代际减弱是海河流域近30年处于少雨期的一个直接原因。     

THE USE OF THREE-DIMENSIONAL EOF TECHNIQUE TO ANALYZE CLIMATIC CHARACTERISTICS OF PRECIPITATION IN CHINA

In this paper,a three-dimensional EOF technique is used to analyze the precipitation and its anomalyover whole China and sanely selected regions,i.e.the Changjiang Valley,the Huanghe Valley and the Southpart of China in last decades.The structural characteristics of spacial distribution,seasonal and interannualvariation are revealed.As a better technique than 2-D EOF,the 3-D EOF alse provides a way to expose interac-tions between temporal and spacial variations.     

厄尔尼诺与我国汛期降水

本文详细地讨论了厄尔尼诺与我国汛期大尺度降水的关系。指出,厄尔尼诺东部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区的结构具有PNA遥相关型;厄尔尼诺中部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区分布在赤道东太平洋到千岛群岛一线上。进而指出,厄尔尼诺东部型峰期过后,我国汛期降水的大尺度特征是长江流域降水偏少,江南和华北地区降水偏多。在厄尔尼诺中部型峰期过后则相反,长江流域降水偏多,江南和华北降水偏少。     

1998年中国大洪水时期的水汽收支研究

文中首先通过水汽通量的势函数和流函数的计算 ,分析了 1998年中国大洪水时期的全球水汽背景 ,然后从雨情分析入手 ,将 1998年 5～ 8月长江、松花江流域洪水期分为 7个降水阶段、11个区域 ,对各时段、各区域的水汽收支作了诊断分析 ,得到中国大洪水时期部分水汽收支图像 ,揭示了水汽循环的一些规律 ,主要结果如下 :( 1) 1998年 5～ 8月 ,中国东部地区是全球最强的水汽汇区 ,这与 1991年夏季的情况相似。水汽通量的势函数极小值区 (最大辐合区 )对应强降水区 ,并且暴雨区的水汽辐合是由半球尺度的水汽输送造成 ,这表明 ,即使对于区域性大洪水 ,它必须从极大范围地区获得水汽供应。分析还表明 ,南海季风的爆发及其区域内西南方向水汽流的增强与印度洋势函数 (水汽辐散 )的增强关系密切。( 2 )大气的水汽收支表明 ,降水主要来自水汽的辐合项 ,辐合主要发生在大气低层 ;用余差法计算出的局地蒸发项一般为降水量的 13 ～ 12 ,因而水汽的再循环过程也十分重要 ;垂直输送项把低层的水汽向中上层输送 ,增加高层的水汽积累 ,为积云的发展和潜热释放提供条件。( 3 )南海地区的水汽输送情况与中国强降水密切相关 ,南海季风爆发后 ,其强劲南风气流输送水汽的区域往往是强降水发生区。对于整个中国东部大陆区而言 ,来     

IMPACTS OF FEBRUARY ANTARCTIC OSCILLATIONS ON SUMMER PRECIPITATION IN EASTERN CHINA*

Impacts of February Antarctic oscillations (AAO) on the subsequent summer precipitation in the eastern part of China are analyzed in this paper in the context of the NCEP/NCAR reanalysis data and the monthly precipitation data at 160 weather stations.Results show that on interannual time-scale,the correlation coefficient between February AAO index and July-August rainfall in North China is 0.53,which exceeds the confidence level of 99.9%.When February AAO is strong,then the subsequent summer precipitation in North China is more-than-average,and meanwhile the summer precipitation in the Changjiang River Valley is less-than-average:and vice versa.Changes of AAO affect the subsequent intensity and position of the Northwest Pacific subtropical high,thus resulting in the south-north direction shift of the summer monsoon rain belt in China.     

CHARACTERISTICS OF MESOSCALE FLOOD-MAKING TORRENTIAL RAIN SYSTEM SIMULATED BY HIGH RESOLUTION LIMITED AREA MODEL—NUMERICAL SIMULATION OF A HEAVY RAIN PROCESS DURING MEIYU SEASON IN 1991*

An experimental work on the transplant of high resolution limited area model(HIRLAM) isfirstly introduced into China.For the implementation,first of all is to adjust a new geographicalcoordination and to remove the instability caused by the Tibetan Plateau,the roof of the world.Then,we have applied this model to simulate a flood-making torrential rain process which occurredin the Changjiang-Huaihe River Valley in July 1991.That revealed the formation,development andmovement of a mesoseale heavy rain system which had made a disastrous flood event in the middleand lower reaches of Changjiang River Valley.The result encourages us to use the HIRLAM for the researches on the Meiyu belt,the salientfeature of precipitation of East Asia,and the numerical prediction of heavy rains in China.     

CHARACTERISTICS OF MESOSCALE FLOOD-MAKING TORRENTIAL RAIN SYSTEM SIMULATED BY HIGH RESOLUTION LIMITED AREA MODEL—NUMERICAL SIMULATION OF A HEAVY RAIN PROCESS DURING MEIYU SEASON IN 1991

An experimental work on the transplant of high resolution limited area model(HIRLAM) isfirstly introduced into China.For the implementation,first of all is to adjust a new geographicalcoordination and to remove the instability caused by the Tibetan Plateau,the roof of the world.Then,we have applied this model to simulate a flood-making torrential rain process which occurredin the Changjiang-Huaihe River Valley in July 1991.That revealed the formation,development andmovement of a mesoseale heavy rain system which had made a disastrous flood event in the middleand lower reaches of Changjiang River Valley.The result encourages us to use the HIRLAM for the researches on the Meiyu belt,the salientfeature of precipitation of East Asia,and the numerical prediction of heavy rains in China.     

A NUMERICAL EXPERIMENT STUDY FOR INFLUENCE OF THE TRANSITION ZONE MIGRATION ON SUMMER DROUGHT IN NORTH CHINA*

In this paper,the summer climate of 1991 is taken as a case to study the influence of the transition zone migration on summer drought in North China by using the regional climate model (RegCM2).The results show that the transition zone migrates inland,the summer monsoon rainband of 1991 also moves inland.The intensive rainband in the Changjiang River Valley during the Meiyu period moves north.The precipitation in North China increases and the surface air temperature decreases.As a consequence,it results in a good circle between ecosystem and climate.The transition zone migration changes flux transfers between land and atmosphere,and excites secondary circulation or circulation cells around it.All those are closely related with the variation of precipitation.     

定性和定量长期预报模型的综合分析

根据相同的 50 0 h Pa和海温场预报因子 ,利用神经网络灵活可变的拓朴结构 ,分别构造了定性和定量的降水长期预报模型。并在同等条件下 ,建立了逐步回归预报方程。通过对比分析表明 ,这种定性和定量相结合的神经网络综合预报分析方法 ,是增强预报结果可靠性和稳定性的一种有效途径。该预报建模方法具有比较合理的分析依据 ,值得进一步探索、应用。     

REGIONAL CHARACTERISTICS OF SUMMER PRECIPITATION ANOMALIES OVER CHINA*

The regional characteristics of precipitation anomalies of total summer precipitation of June,July and August and individual monthly precipitation are analyzed by using the method of Varimax EOF and correlation analysis.The data set used is the precipitation of a 5°Lat.×5°Long.spatial uniform network over China in the period of 1959 to 1994.The analysis of total summer precipitation shows that the most significant regional characteristic is the existence of negative correlation in precipitation anomalies between the lower reaches of the Changjiang River and the Huaihe River Valley(the LRCH region) and the middle reaches of the Huanghe River Valley(the MRH region),and between the LRCH region and South China.The precipitation anomaly over the Sichuan Basin is negatively correlated with that over eastern part of Qinghai-Xizang Plateau and that over the LRCH region.The regional characteristics of summer precipitation anomalies in western China are that there exists negative correlation between the summer precipitation anomalies over the southern part of the central and eastern Qinghai-Xizang Plateau and that over its northern part.There also exists positive correlation between the southern part of the central and eastern Qinghai-Xizang Plateau and the eastern part of North China and the southern part of Northeast China.The above spatial correlation modes have significant periods of about 3 years and ten years.The analysis of the monthly precipitation shows that in June there exists positive correlation among the precipitation anomalies over the LRCH region,the eastern part of North China and Northeast China.In July,the precipitations in the MRH region and the LRCH region are negatively correlated.The regional characteristic of precipitation anomalies in August is very similar to that of the total summer precipitation anomalies.     

三峡地区枯水期区域性强降水的一种天气模型

根据长江三峡地区６个测站１９６１－１９９４年１０月－１月的逐日降水量确定该地区发生区域性强降水的雨日，用同期的历史天气图分析该地区产生区域性强降水的原因，影响系统和环流形势特征，总结归纳出长江三峡地区产生区域 强降水的两脊两槽型大气环流形势的环流特征，概括为一种较为实用的预报长江三峡地区枯水期产生区域性强降不的预报模型，并进行逐日反查，概括出该种环流型产生区域性强降水的前期预报指标。