广州市近55年暴雨的气候变化特征

利用1961—2015年广州5个地面观测站逐日降水资料,采用多项式拟合、线性趋势、小波分析等统计方法,对近55年广州市暴雨的气候变化特征进行分析。结果表明:广州市89.9%的暴雨发生在汛期,暴雨日数的月际分布呈单峰结构;年和前、后汛期暴雨日数均呈略增加趋势,且在1977—2000年期间都具有4~8年的显著周期;年和前汛期暴雨强度呈略增加趋势,后汛期呈略减少趋势;对广州降水贡献率最大的是暴雨,占总降水的1/3左右;年暴雨贡献率呈略增加趋势,而前、后汛期呈略减少趋势,说明非汛期暴雨贡献率增加造成年暴雨贡献率的增加。     

广州前汛期暴雨气候特征分析

利用广州站1951～2009年的降水资料和历史天气图资料分析广州在过去59年前汛期（4～6月）暴雨气候变化特征以及暴雨产生的天气形势分类得出以下结论：1）广州前汛期暴雨累积雨量与前汛期降水变化趋势一致,呈逐年增加趋势,前汛期暴雨贡献率呈现波动变化;2）5、6月份的暴雨占前汛期累积雨量的比例呈10年左右的周期变化,未来10年广州可能再次进入5月份暴雨高发期;3）前汛期暴雨频次约占全年暴雨频次52．1％,其小波功率谱呈现4～8年的周期振荡,且在1987～2003年最为显著;4）广州前汛期暴雨偏多的年份,冷暖气团势力相当,在华南地区交汇的机会多,广州暴雨偏多,而暴雨偏少的年份,是极圈附近冷气团过于强盛而海上暖气团过于弱或者冷气团有一定的势力,但是海上暖气团过于强盛,华南地区由单一气团控制,广州暴雨偏少。     

粤东暴雨中心强降水的气候特征

基于粤东暴雨中心范围内1967—2019年国家气象观测站和2003—2019年区域气象监测站降水资料,利用气候倾向率等统计方法分析了粤东暴雨中心强降水气候特征。结果表明:(1)粤东暴雨中心年平均强降水日10.43 d,国家站统计强降水日数、雨日占比和雨量占比最大都为汕尾海丰,但24 h降水量极值出现在惠东高潭1 056.7 mm。(2)强降水雨日和雨量月变化均呈双峰型,强降水主要集中在汛期,且前汛期和后汛期基本相当。(3)强降水日年变化呈增加趋势但变化不显著;21世纪起强降水日年际变化幅度明显增大,最多年和最少年均出现在21世纪。     

华南暴雨的气候特征及变化

利用华南110个测站1961—2008年逐日降水资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验、小波分析、计算趋势系数等统计诊断方法,分析了华南年和前、后汛期的暴雨日数、强度、贡献率等的气候特征及变化。结果表明,近48年来,华南年平均暴雨日数的地理分布总体上呈由沿海向内陆递减的趋势,最多中心在广西东兴（14.9d）,最少中心在广西隆林（3.2 d）。华南的暴雨72%发生在汛期,其中前汛期占45%,后汛期占27%。华南平均年和前、后汛期暴雨日数呈微弱上升趋势,但不明显。年和前、后汛期暴雨日数具有明显的年际、年代际变化特征。华南平均年和前汛期的暴雨强度有微弱增加趋势,特别是2005年以来升幅明显,而后汛期暴雨强度有不明显减少趋势。华南年暴雨贡献率增加明显,而前、后汛期暴雨贡献率增加并不明显。小波分析表明：2000年以来,华南年、前、后汛期暴雨日数具有2～3 a和3～4 a准周期振荡。     

乌江流域极端降水时空分布特征及重现期分析

基于1960—2016年乌江流域41个气象站的逐日降水观测资料,利用线性倾向估计、滑动平均、累积距平等方法计算趋势系数和气候趋势,分析了研究时段内乌江流域年暴雨等级面雨量、年平均最大日降水量、年平均极端持续强降水次数和对应降水量的时空分布特征,分析表明:(1)乌江流域年暴雨等级面雨量和日数呈显著增加趋势(均通过α=0.05显著性水平检验),而暴雨强度呈不显著性增加趋势;5—10月各旬暴雨等级面雨量及日数变化基本一致,5月中旬至8月上旬呈单峰型分布,暴雨强度呈波动增减分布。(2)近57 a乌江流域年平均最大日降水量年代际变化比较明显。(3)乌江流域发生极端持续强降水年平均次数呈不显著的减少趋势,但极端持续强降水量呈不显著的增加趋势。采用耿贝尔极值Ⅰ型分布法计算了乌江流域5个代表站不同重现期日最大降水量值,发现不同站点日极端最大降水量重现期水平差异明显,重现期时间尺度存在临界点,约为50 a。     

1959～2011年潮阳前后汛期降水的对比分析

根据潮阳气象站1959～2011年逐日降水资料,研究了近53年来潮阳区降水的变化特征,结果表明,前汛期和后汛期各个降水指数变化规律存在很大区别:(1)前汛期降水量、降水强度、降水频率和暴雨日数均呈下降趋势,而后汛期降水量、降水强度和暴雨日数呈上升趋势;(2)前汛期存在8年和3年的短周期,后汛期周期变化不明显;(3)前汛期极端降水量发生突变,分别是1965年和1985年,20世纪90年代后极端降水量呈明显下降趋势,而后汛期极端降水量在20世纪90年代后呈上升趋势.     

近50年闽北前汛期强降水气候特征分析

通过对1961年~2012年近50年闽北前汛期(5~6月)日雨量资料、逐小时雨量资料和乡镇自动站雨量资料统计分析得出:闽北前汛期雨量和日雨量强度呈西北部向东南部倾斜,强降水中心与武夷山脉平行,越靠近武夷山脉前汛期雨量和日雨量越大,远离武夷山脉受山脉影响减弱,前汛期雨量和日雨量就明显减弱;闽北暴雨量级以上的逐小时雨强日变化的平均高峰值区出现在上午9时附近,强降水的主要降水时段在凌晨到中午;观测站与乡镇自动气象站之间的日雨量相关关系是地理位置分布比行政所属关系更重要。     

1961—2016年江西不同量级暴雨的时空分布特征

利用江西省83个站点逐日降水资料,采用滑动平均、小波分析和Mann Kendall检验等方法,分析了1961—2016年江西春季(3—5月)、汛期(5—7月)、秋季(9—11月)不同量级暴雨的时空分布特征。结果表明：不同量级的暴雨在不同季节的变化特征存在明显的差异,降水主要集中在汛期。暴雨量在春季和秋季变化趋势平稳,而汛期在1990年之前呈减少趋势,之后呈增加趋势;其空间分布均呈“南少北多、东多西少”特征;存在准30 a和准10 a两个变化周期。大暴雨量在春季和汛期呈“先下降、后上升”的趋势,空间分布较为平均。特大暴雨发生的概率很小,主要集中在汛期,其降水量变化趋势呈“先下降、后上升”特征,空间分布集中在赣北中部和赣中东部。     

1961—2010年北京地区降水变化特征

采用15个常规气象站1961-2010年逐日降水数据资料,分析了北京地区降水量、降水日数和降水强度的变化趋势,包括年和各季节的总降水量和降水日数,不同降水级别降水量、降水日数和降水强度变化趋势的时空特征。结果表明：在近50年内,北京地区平均年降水量和年降水日数、年降水强度均呈下降趋势;各季节中,夏季的降水量呈明显下降趋势,春季降水日数略有增加,夏季略有减少;降水强度在春季增大和夏季减小趋势明显;小雨雨量变化不明显,中雨雨量呈增加趋势,大雨和暴雨雨量呈明显降低趋势;小雨降雨日数略呈减小趋势,中雨降水日数呈显著增加趋势,大雨和暴雨降水日数呈较明显降低趋势;小雨降水强度略呈上升趋势,而大雨和暴雨的降水强度呈明显的降低趋势。     

1961年以来海南岛降水变化趋势分析

应用趋势分析法和聚类分析法等方法分析了海南岛全岛各站点1961~2004年雨量和雨日分布特征及其变化规律。结果表明:全岛年降水主要集中在5~10月份;年均雨量最多在中部和东部沿海地区,其中琼中最高(2438.9mm/a);最少在西部沿海地区;不同等级降雨雨日分布与雨量基本一致。从年际变化看,全岛年雨量、旱期雨量、汛期雨量均呈增加的趋势;全岛平均年降雨日数、毛毛雨日数以及年最长持续降雨日数均呈逐渐减少的趋;而全岛多年平均年大雨日数、暴雨日数则呈逐渐增加的趋势。     

中国东部夏季降水与气温的联合EOF分析

采用JEOF等方法分析中国东部夏季降水和气温的协同变化时空分布特征,结果表明:当时间系数为正时,第1典型场降水型态从北向南(下同)呈"++-"分布,气温表现为冷异常,500 hPa回归场在中纬度地区呈显著低压异常,SST回归场表现为太平洋海域呈西北-东南的分布;第2典型场降水呈"+-"分布,气温则呈"-+"分布;第3典型场降水分布呈中间型,气温场呈"-+"分布。     

近10年严重影响云浮市台风的特征

通过对云浮市2009—2018年致灾严重(直接经济损失达到1 000万元以上)的台风资料进行统计分析,结果表明:对云浮市致灾严重的台风其生成源地多为西北太平洋。移动路径为西北太平洋西北行或者西行的台风、南海的北行台风。登陆地点在珠江口以西,特别是在江门地区附近。登陆时强度达到台风级别。登陆月份在8和9月。台风影响云浮市时的最大风力点多出现在新兴县和罗定市。台风影响云浮市24和48 h最大雨量点均出现在新兴县和罗定市。     

河源市秋季暴雨的时空分布和环流特征

利用1964—2013年河源市5个国家气象站日降水量、NCEP/NCAR逐月2.5°×2.5°再分析资料,分析河源市秋季暴雨的时空分布特征和同期环流特征。结果表明:(1)河源市秋季暴雨日数在空间分布上自南向北逐渐减少,9月的分布特征与秋季一致,11月的分布型与9月完全相反;秋季暴雨日数呈弱增长的气候变化趋势,且存在明显的阶段性变化。(2)南海到西北太平洋地区纬向风垂直切变偏小和南方涛动处在正位相时,对应有利9和10月热带气旋的生成、发展,副热带高压偏西偏北、强度偏强,有利于热带气旋趋向广东,而来自该区的强东南季风,给河源带来充沛的水汽,为暴雨的发生提供了有利的水汽条件。另外,活跃的南支槽也是造成10月暴雨的重要影响系统之一。(3)热带气旋对11月暴雨日数的贡献较小,南支槽和东移南下的高原短波槽是造成该月暴雨的重要影响系统。西太平洋副热带高压偏西偏南、强度偏强,河源受其西侧的异常西南风影响,获得充足的水汽供应,有利于暴雨的发生。(4)秋季华南地区海平面气压偏低或冷空气活动偏弱时,有利于河源暴雨天气的发生。     

1965—2017年河源市降水的气候特征分析

利用1965—2017年河源国家气象观测站的逐日降水资料,采用数理分析等方法,分析了河源市降水特征及其变化规律。结果表明:近53年河源市的年平均降水量随着时间序列以1.6mm/年的速率减少,年降水量主要集中在汛期,除后汛期降水量以0.6mm/年的速率增加外,汛期、前汛期降水量分别以2.28、2.88mm/年的速率减少。突变检验表明年降水量减少突变点发生在2003年,前汛期降水量减少突变点发生在1983年。后汛期降水量增加突变点发生在1968年;年降水量存在3~4、9~11年周期变化。汛期降水量存在3~4、6~7、10~11年的周期变化;前汛期降水量存在3~4、8~9年的周期变化;后汛期降水量存在2、7~8、11~12、20年的周期变化。     

那曲高寒草地长时间地面热源特征及其气候影响因子分析

利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站2002—2015年自动气象塔(AWS_Tower)和2011—2014年涡动相关系统(EC)的观测资料,基于地表能量平衡组合法和涡动相关法计算那曲高寒草地下垫面湍流通量。利用涡动相关法对地表能量平衡组合法计算的感热通量、潜热通量进行校正,并将校正规律外推得到一个长时间连续的地表通量序列,分析那曲高寒草地下垫面感热通量、潜热通量的长时间变化特征以及地面热源与气候影响因子的关系。结果表明,该序列地表能量闭合度在春、夏、秋以及全年接近1,而冬季辐射观测值偏小导致能量闭合度正偏差较大为1. 34。近14年中,感热通量在年际变化上呈上升趋势;潜热通量呈显著减弱趋势,造成地面热源呈减弱趋势。地面热源与风速、地表温度、土壤湿度以及净辐射通量资料的关系显著。其中地面热源全年对净辐射通量响应显著,对地表温度在春、秋以及冬季响应显著,与土壤湿度在春、夏以及秋季响应明显,与风速在春季响应特征较为突出。季节变化上,感热通量在4月达到全年最大值,在7月为最小值;潜热通量在7月为全年最大值,在1月为最小值。     

水分胁迫对扬花期冬小麦光合特性和干物质生产及产量的影响

试验于2016-2017年冬小麦生长季在临沂设施农业气象试验站自动控制遮雨棚内的水分控制场进行,以"齐麦2号"为试材,在水分关键期设计5个梯度水分处理(T1适宜水平,T2、T3、T4、T5分别按照冬小麦水分关键期比常年降水量减少20%、50%、75%、100%一次性补水)和1个雨养对照的水分控制试验,模拟研究不同程度干旱胁迫对扬花期冬小麦光合特性、干物质生产及产量的影响。结果表明:干旱胁迫下,扬花期冬小麦叶片叶绿素a含量、光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r),株高、叶面积、地上部分总干重均呈降低趋势,且干旱胁迫越重,降低幅度越大,T5处理叶绿素a含量、P_n、G_s、T_r、株高、叶面积及地上部分总干重分别较T1处理降低33.6%、67.4%、90.9%、84.6%、43.9%、19.1%和33.3%;随着干旱胁迫的加剧,水分利用效率(WUE)则呈先增加后降低的趋势,并在轻度干旱胁迫时达到最高;干旱胁迫促进植株养分向叶、鞘转移,减少对茎、穗的养分供给,不利于冬小麦产量提高,此外,扬花期干旱胁迫还造成冬小麦灌浆速率降低、不孕穗率升高,理论产量大幅降低。     

WRF模式中不同土地利用数据对新疆一次高温天气模拟的影响

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000 m以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2 m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12 K左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2 m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2 m温度整体低于MODIS模拟的2 m温度。两者与实况的偏差多在2 K以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为"旱地/草地",USGS为"草地"和"农田/林地马赛克"。伊犁河谷代表站点2 m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区"农田/林地马赛克"所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调低幅度最大值为1.9 K,出现在伊犁河谷的尼勒克站。站点2 m温度的调整幅度整体上明显大于MODIS和USGS模拟2 m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。     

Vertical Observations and Analysis of PM2.5, O3, and NOx at Beijing and Tianjin from Towers during Summer and Autumn 2006

During the period between 18 August and 22 September 2006, an ultraviolet photometric O3 analyzer, a NO-NO2-NOx chemiluminescence analyzer, and a quartz micro-oscillating-scale particle concentration analyzer were simultaneously used for monitoring at three different heights each at Beijing (325-m tower) and Tianjin (255-m tower). These towers belong to the Institute of Atmospheric Physics (IAP) of the Chinese Academy of Sciences (CAS) and to the Tianjin Municipal Meteorological Bureau, respectively. These measurements were used to continuously measure the atmospheric O3 and NOx volume-by-volume concentrations and the PM2.5 mass concentration within a vertical gradient. When combined with meteorological data and information on the variation of vertical characteristics of the various atmospheric pollutants in the two cities, analysis shows that these two cities were seriously polluted by both PM2.5 and O3 during summer and autumn. The highest daily-average concentrations of PM2.5 near the ground in Beijing and Tianjin reached 183 μg m-3 and 165 μg m-3, respectively, while the O3 concentrations reached 52 ppb and 77 ppb, and NOx concentrations reached 48 ppb and 62 ppb for these two cities, respectively. The variations in the daily-average concentrations of PM2.5 between Beijing and Tianjin were demonstrated to be consistent over time. The concentrations of PM2.5 measured in Beijing were found to be higher than those in Tianjin. However, the overall O3 concentrations near the ground in Tianjin were higher than in Beijing. NOx concentrations in Tianjin were consistently lower than in Beijing. It was also found that PM2.5 pollution in Beijings atmosphere may also be affected by the pollutants originating in and delivered from Tianjin, and that Ti     

中尺度气象学研究与中国气象科学研究院

近50年来, 中尺度气象学研究一直是中国气象科学研究院的首要课题。早在1963年, 中国气象科学研究院就开始参与主持国内首次长江三角洲地区中尺度气象学试验。此后, 又先后主持了“京津冀灾害性天气监测和超短期预报基地” (1986—1990年)、“海峡两岸及邻近地区暴雨试验研究” (1997—2003年)、“我国重大天气灾害形成机理与预测研究” (1998—2003年) 以及“我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究” (2004—2009年) 等国家重大科技项目。在这些项目中, 中国气象科学研究院与有关单位密切合作, 独立自主地完成了数字天气雷达系统、多普勒天气雷达系统、车载多普勒天气雷达系统、风廓线雷达系统、全自动扫描双通道微波辐射计、自动气象站网、中尺度气象资料自动收集、处理、分析及显示集成系统等研制工作, 并且研制发展了中尺度非静力大气数值预报模式。利用现代中尺度大气探测网, 组织实施了多次中尺度暴雨等大气综合观测试验, 取得了丰富的中尺度观测资料, 为我国中尺度气象发展奠定重要的科学与技术基础, 做出了重大贡献, 先后获得了16项国家科技奖励。     

高原季风特征及其与东亚夏季风关系的研究

利用ERA-Interim的位势高度场、温度场和风场再分析资料,计算了1988-2017年的传统高原季风指数(Trational Plateau Monsoon Index,TPMI)和动态高原季风指数(Dynamic Plateau Monsoon Index,DPMI),分析了高原季风的空间分布特征和时间演变规律,结合东亚夏季风指数(East Asian Summer Monsoon Index,EASMI),探讨了高原季风与东亚季风的关系。研究表明:(1)高原夏季风从4月开始形成,暖性低值系统在高原上生成;6月暖性低压系统中心形成并达到最强,此时高原夏季风强度也达到最大;10月暖性闭合低压系统向东北方向移动且强度也随之减弱并退出,高原夏季风结束。(2)DPMI和EASMI具有明显的年际变化特征,在关键年高原夏季风和东亚夏季风的强度表现一致。(3)中纬度受东亚季风所影响区域的位势高度场和青藏高原区域的位势高度场均处于同一正相关区域,而且超前两个月的DPMI同EASMI的相关系数最大,表明高原夏季风对东亚夏季风具有一定的指示意义。(4)东亚夏季风经圈环流受高原温度场变化的影响而移动,高原夏季风的低压系统与高原温度场关系密切。