1960-2010年中国降水区域分异及年代际变化特征

利用1960-2010年中国1840个台站年降水量数据,采用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数分解方法(REOF)对降水进行分区,并对各区降水的变化特征进行了研究.结果表明:基于多站点资料结合REOF方法实现的降水分区与中国降水实际区域分异特征比较符合,并与中国气候区划相一致.中国各区降水变化特征分析表明,东部各区降水在20世纪70年代末、80年代末-90年代初和21世纪初发生雨带的南北移动过程,其中夏季雨带的移动主要受东亚夏季风和大气环流年代际变化的影响.西北地区降水以1985/1986年为突变年,西北西部地区降水由前期偏少转为偏多,主要与来自阿拉伯海和里海异常偏多的水汽输送有关;西北东部地区降水由前期偏多转为偏少,主要与季风的年代际减弱有关.东北地区降水在80年代初由前期接近正常转为偏多,90年代末降水由前期偏多转为偏少,主要与季风和西北太平洋水汽输送的年代际变化相关.西南部各区降水阶段性变化明显,2000年以前西南东北部地区降水与西部地区基本呈反向变化,主要受青藏高原地形、东亚季风和副热带高压等因素的影响,降水阶段性变化明显、成因复杂.     

近三十年我国夏季风盛行期降水的分析

一、引言 我国夏季的降水与夏季风的活动有密切关系,各地区雨季的开始,随夏季风自南向北的推进而变化,因此,大雨带在各地的停留移动与夏季风的发展是相当一致的。由于夏季风活动逐年有比较大的变化,致使各地雨季起止期和雨量的年际变化也都十分剧烈,从而在各地造成不同程度的旱涝灾害。夏季风在我国东部自南向北推进不是匀速的,而是分成不同的阶段,其中夏季风在华南,长江中、下游和华北三个地区的盛行阶段,正好与     

夏季东亚地区水汽输送年代际变化特征及其对中国东部降水的影响

利用经验正交函数(EOF)分析方法和1951-2004年NCEP/NCAR月平均再分析资料及160个中国地面测站月降水资料,对夏季东亚地区水汽输送的年代际变化特征及其对中国东部降水的影响进行分析.研究结果表明:20世纪70年代中后期至90年代初期,中国东部夏季降水以"南北旱中间涝"分布型为主,90年代初期之后则以"南涝北旱"分布型为主,呈现出显著的年代际变化特征,即20世纪90年代后雨带南移的特征开始明显:夏季整层水汽输送通量主模态的空间结构及其时间系数可以较好地反映出近50年来东亚大陆东部经向水汽输送从1974年起由强变弱的"转折点"特征及其年代际减弱变化趋势:印度大陆和孟加拉湾北部、长江中下游地区、南海以及热带西太平洋地区纬向水汽输送从1973年起由弱变强的"转折点"特征及年代增强变化趋势.揭示了东亚夏季水汽输送年代际分量主模态的时空演变造成中国东部夏季降水从"南北旱中间涝"分布型转向"南涝北旱"分布型,即中国东部夏季雨带呈现出南移年代际变化特征的关键因素之一.     

华北降水变化研究进展

由于近60 年来华北降水量呈现减少趋势, 使该地区本已紧张的水资源形势更加严峻, 给工农业生产、居民生活、城市运行造成严重威胁, 已引起政府和科学界的高度关注, 例如为缓解华北用水紧张形势, 国家实施了南水北调工程。华北降水发生变化的机理是什么, 搞清这个问题对认识华北降水未来变化趋势及转型很有借鉴意义。本文重点从华北降水年代际变化特征出发, 回顾了海温、东亚夏季风、副热带高压、积雪和海冰变化影响华北夏季降水的机制。在归纳总结的基础上, 指出了未来研究方向, 主要包括华北降水什么时间发生转型, ENSO影响华北降水的机制以及ENSO长期变化趋势对华北降水年代际变化的影响, 印度洋海温异常影响华北夏季降水的机制, 如何更好地定量描述东亚夏季风季节内、年际、年代际变化及其影响华北夏季降水的机制, 副热带高压季节内变化、长期变化对华北夏季降水的影响。     

1951—2009年东亚副热带夏季风北边缘位置的地域特征

利用1951—2009年中国662个气象台站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了东亚副热带夏季风北边缘地理位置的年际、年代际变化以及夏季风影响北边缘的时间演变特征。结果表明:基于过程透雨量定义的夏季风北边缘能很好地反映边缘带降水特点,东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,北边缘带南界大致位于36°N,北界大致位于41°N。边缘带宽度与其南界纬度具有很好的负相关,且有逐年变宽的趋势。边缘带存在显著的准3年和9年的周期特征。夏季风平均在6月28日开始影响北边缘带,9月21日南撤离开北边缘带。110°E是夏季风边缘带中南风分量最大的经度,与偏南年相比,偏北年夏季风影响边缘带时间开始早,结束迟。     

近159 年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布

利用1850-2008 年我国东部地区90 个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP 典型相关等方法,分析了近159 年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明：(1) 近159 年中国东部旱涝具有4 种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159 年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2) 本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20 世纪20 年代之前,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20 世纪20 年代以后,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60 年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系     

初夏东亚季风的变异及其对我国东部地区降水的影响

该文分析了近三十年我国东部地区六月的降水资料,发现初夏华北降水和江南降水的变化趋势基本上是相反的. 文章分析了初夏夏季风强弱时期的大气环流特征和结构,找出了它们之间的主要差异及其对我国东部地区降水分布变化的影响. 通过对整个季风系统的分析,发现东亚夏季风系统存在着3-4年左右的长期振荡,并和赤道东太平洋海面温度变化有相互作用,从而形成了一个相互反馈的耦合振荡过程.由此提出了海风通过季风系统变化影响初夏我国东部地区降水分布的可能长期天气过程模式.     

夏季风影响过渡区陆面蒸散发对夏季风活跃度的响应北大核心CSCD

在东亚夏季风影响过渡区,陆面蒸散发(Evapotranspiration,ET)时空变化对夏季风活动响应规律的研究对理解陆地水热循环过程至关重要。本研究利用夏季风过渡区及邻近区域14个陆面观测站点的蒸散发观测数据评估了6种常用蒸散发全球产品的适用性,并对它们在过渡区的年际变化进行了比较。评估表明,JRA-55(Japanese 55-Year Reanalysis)可以较好模拟站点尺度的蒸散发,而且能够合理刻画过渡区平均蒸散发的长期年际变化,因此将JRA-55作为蒸散发参考数据集。在理解过渡区蒸散发时空变化的基础上,考察了陆面蒸散发对夏季风活动的响应特征。为识别东亚夏季风在影响过渡区的活跃度和活动规律,引入夏季风持续时间,该指数较常用的夏季风强度指标能更合理地反映过渡区夏季降水和夏季风活动的年际变化特征。本研究发现陆面蒸散发在年际时间尺度上与夏季风持续时间的散点呈现近似对数/幂函数曲线。在弱夏季风年,蒸散发年际变化对夏季风持续时间更为敏感。对蒸散发和夏季风持续时间进行集合经验模态分解,结果显示出夏季风活动在3年、年代际和长期趋势上显著影响蒸散发。未来气候情景下,东亚夏季风系统的活跃度很可能将增强,这会加速陆面蒸散发等水循环过程,同时对流域水资源和生态系统的稳定性将会产生重大影响。     

过去1500 a亚洲夏季风降水的强迫特征

基于通用地球系统模式（CESM）进行了4组长达1500 a的模拟试验（全强迫试验,控制试验,自然外强迫试验和人类活动外强迫试验）。在评估模式模拟亚洲夏季风降水可靠性的基础上,对模拟结果进行10~100 a的带通滤波以获取年代—百年际亚洲夏季风降水信号。主要结论为：① 过去1500 a亚洲夏季风降水强度存在显著的约15 a、25 a、40 a和70 a的年代—百年际周期信号;② 年代—百年际亚洲夏季风降水的主要时空变化模态表现为外强迫模态和气候系统内部变化模态;③ 过去1500 a亚洲夏季风降水的强迫模态表现为经向“三明治”结构,即中国北方季风区和热带季风区同向变化,而在东亚中纬度一带季风降水反向变化特征。这种降水的空间分布模态主要由自然外强迫（太阳辐射+火山活动）作用所导致。本文为历史时期亚洲季风降水变化的研究提供了材料支撑,为全球变暖背景下亚洲季风降水演变提供参考。     

神农架石笋记录的近200年东亚季风变化及其ENSO响应

通过湖北省神农架永兴洞石笋(编号:YX92)230Th年龄和纹层计数年代学研究,建立了1788AD-1956AD时段年际分辨率石笋氧同位素序列。该序列δ18O值变化范围为-9.70‰~-7.87‰,最大振幅约达1.83‰,呈现显著的年代际尺度振荡旋回特征。功率谱分析结果揭示存在显著的60~70年准周期信号。该记录与同区域和尚洞石笋δ18O曲线具有很好的重现性,说明其可能受控于共同的气候因子,指示了东亚夏季风大尺度环流特征。将石笋重建的东亚夏季风指标与全印度夏季降水量指示的印度夏季风指数对比,结果显示两者在年代际旋回特征上具有很好的相似性,但是呈反相位关系。进一步与ENSO指数对比,发现东亚夏季风年代际尺度变化与ENSO存在密切联系,表现为东亚夏季风增强,对应于ENSO暖期,反之亦然。因此,东亚季风与印度季风在年代际尺度上的反相位关系可能源于两者对ENSO机制的不同响应。     

近159年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布(英文)

Based on the drought/flood grades of 90 meterological stations over eastern China and summer average sea-level pressure (SLP) during 1850–2008 and BPCCA statistical methods, the coupling relationship between the drought/flood grades and the East Asian summer SLP is analyzed. The East Asian summer monsoon index which is closely related with interdecadal variation of drought/flood distribution over eastern China is defined by using the key areas of SLP. The impact of the interdecadal variation of the East Asian summer monsoon on the distribution of drought/flood over eastern China in the last 159 years is researched. The results show that there are four typical drought and flood spatial distribution patterns in eastern China, i.e. the distribution of drought/flood in southern China is contrary to the other regions, the distribution of drought/flood along the Huanghe River–Huaihe River Valley is contrary to the Yangtze River Valley and regions south of it, the distribution of drought/flood along the Yangtze River Valley and Huaihe River Valley is contrary to the other regions, the distribution of drought/flood in eastern China is contrary to the western. The main distribution pattern of SLP in summer is that the strength of SLP is opposite in Asian continent and West Pacific. It has close relationship between the interdecadal variation of drought/flood distribution patterns over eastern China and the interdecadal variation of the East Asian summer monsoon which was defined in this paper, but the correlation is not stable and it has a significant difference in changes of interdecadal phase. When the East Asian summer monsoon was stronger (weaker), regions north of the Yangtze River Valley was more susceptible to drought (flood), the Yangtze River Valley and regions south of it were more susceptible to flood (drought) before the 1920s; when the East Asian summer monsoon was stronger (weaker), the regions north of the Yangtze River Valley was prone to flood (drought), the Yangtze River Valley and regions south of it were prone to drought (flood) after the 1920s. It is indicated that by using the data of the longer period could get much richer results than by using the data of the last 50–60 years. The differences in the interdecadal phase between the East Asian summer monsoon and the drought/flood distributions in eastern China may be associated with the nonlinear feedback, which is the East Asian summer monsoon for the extrinsic forcing of solar activity.     

Impact of the variation of westerly jets over East Asia on precipitation of eastern China in July

The impact of the northward jump and westward movement of the East Asian westerly jet core from the western Pacific Ocean to the Qinghai-Tibet Plateau on precipitation distribution of eastern China is studied. It is concluded that on the one hand, the northward jump of the jet causes the precipitation belt to move northward from the middle and lower reaches of the Yangtze River valley and withdraw during the Mei-yu season; on the other hand, the westward movement of the jet core has no correspondence with withdrawal of the Mei-yu season. However, the earlier or later occurrence of the westward movement of the jet has an influence on the process of the rain belt moving northward than the northward jump of the jet: the rain belt moves northward from the middle-lower Yangtze River valley to the Huaihe River and then to an area between the Yellow River and Huaihe River during years when the time of the westward movement of the jet core is later than that of the northward jump of the jet and from the middle-lower Yangtze River valley to an area between the Yellow River and Huaihe River in other years. Further analysis shows that: (1) The northward jump of the jet and the westward movement of the East Asian westerly jet core causes significant variation of the general atmospheric circulation in middle latitudes and water vapor transport from the western Pacific, but not from the Bay of Bengal. (2) Impact of the northward jump and the westward movement of the East Asian westerly jet core on circulation are different, therefore, water vapor transport from the western Pacific and its impact on the rain belt are different. The earlier or later occurrence of the westward movement of the jet core than the northward jump of the jet causes the process of circulation and water vapor transport to be different which produces a different process of the rain belt moving northward.     

中国东部夏季降水的年代际变化格局——观测与CESM控制试验模拟结果的对比

根据1961-2005年中国东部389站的夏季降水观测资料,以及通用地球系统模式（the community earth system model,CESM）在固定边界条件驱动下的650年控制试验模拟结果,采用经验正交函数分解和功率谱分析等方法,辨识了中国东部夏季降水年代际变化的主导格局。观测分析与CESM的控制试验模拟结果均表明：中国东部夏季降水年代际变化的主导空间型为“南北反相”（大致以淮河流域为界）和由南到北的多带相间分布（长江流域、东北同相但与华南、华北反相）格局。对比证明：在无任何外强迫变化下,CESM可模拟出观测到的1961-2005年中国东部夏季降水年代际变化的主导空间型和相应的时间位相转折特征。这为深入辨识区域降水年代际异常的主控因子,分析气候系统外强迫变化和内部变率对中国降水年代际变化的影响机制提供了重要依据。     

海河流域雨季气候特征及监测分析

论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海河流域雨季变化,以期改进该区域雨季监测技术。主要结论为：① 采用比湿副高法QSH监测华北(海河流域)雨季是合理的,在业务应用上具有很好的操作性;② 海河流域雨季平均的开始日期为7月9日,结束日期为8月19日,雨季长度41 d;③ 1961—2019年间海河流域雨季综合强度指数、雨季长度、雨季累计降水量长期变化不存在明显减小、缩短、增加或增大、延长、减少的趋势,但存在明显的年代际变化特征。海河流域雨季每18 a左右有一次强弱周期变化,近年处于较弱时期。     

Flooding 1990s along the Yangtze River, has it concern of global warming?

1 IntroductionFloods occurring along the Yangtze River (Changjiang River) valley make up about 35.8 % of the floods over China[1]. Most noteworthily, a series of severe floods happened along the middle to lower Yangtze River and caused great damages during the past decade. The flood of 1991 afflicted 0.98 million hectares of farmland and resulted in 1,200 loss of life. Severe flood occurred again over this region in 1996. An extremely destructive flood emerged during the summer of 1998, wh…     

长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系

以长江中下游流域实测降水数据和亚洲季风指数为基础,采用Mann-Kendall检验、线性相关和偏相关分析、小波分析等方法,揭示长江中下游夏季降水的时空变化特征及其与亚洲季风系统之间的相互关系和影响差异。结果表明,近50 a来长江中下游夏季降水量呈显著的增加趋势,其与亚洲主要夏季风指数之间均呈负的线性相关关系,且显著性影响范围东亚夏季风大于南海夏季风大于南亚夏季风。不同亚洲夏季风子系统间存在复杂的相互作用关系,尤其是东亚夏季风和南海夏季风之间的相互作用对长江中下游夏季降水产生了重要影响。长江中下游夏季降水量与亚洲主要夏季风指数存在2~4 a时间尺度上的显著相关性,且以反位相关系为主。此外,长江中下游夏季降水量与东亚夏季风的相干性最为突出,在小于8 a的时间尺度上,两者之间的相关性在近50 a来呈现减弱的趋势,特别是自20世纪80年代中后期以来。     

Flooding 1990s along the Yangtze River, has it concern of global warming?

There were a series of severe floods along the middle to lower reaches of the Yangtze River (Changjiang River) in China during the 1990s. The extensive summer (June, July and August) precipitation is mostly responsible for the flooding. The summer rainfall in the 1980s and the 1990s is much higher than that in the previous 3 decades. The means for 1990-1999 is +87.62 mm above normal, marked the 1990s the wettest decade since the 1950s. Six stations with a time span of 1880-1999 are selected to establish century -long rainfall series. This series also shows that the 1990s is the wettest decade during the last 120 years. In the wettest 12 years, four occurred in the 1990s (1991,1996,1998 and 1999). Both global and China’s temperature show there is a relative lower air temperature during the 1960-1970s, and a rapid warming in the 1980-1990s. Comparisons of rainfall between 1960-1979 and 1980-1999 show there are dramatic changes. In the cold period 1960-1979, the summer rainfall along the Yangtze River is 3.8 % to 4.7 % below the normal, during the warm period 1980-1999, over 8.4 % to 18.2 % of summer rainfall occurs. Over the whole eastern China, the summer rainfall shows opposite spatial patterns from the 1960-1970s to 1980-1990s. The consistent trend toward more rainfall with global warming is also presented by the greenhouse scenario modeling. A millennial Drought/flood Index for the middle to lower reaches of the Yangtze River showed that although the surplus summer rainfall in the 1990s is the severest during the past 150 years, it is not outstanding in the context of past millennium. Power spectra of the Drought/flood Index show significant interdecadal periods at 33.3 and 11.8 years. Thus, both the natural inter-decadal variations and the global warming may play important roles in the frequent floods witnessed during the last two decades.     

长江淮河海河流域降水与南水北调的关系

本文以农田需水量作为供水余缺的标准,分析长江、淮河、海河流域降水的年内年际变化与季节需水的关系,论证了南水北调的必要性和引江济海的合理性。     

1956～2004年长江源区河川径流量的变化特征

利用1956~2004年长江源区水文和气象台站观测的流量、气温、降水资料,用气候诊断方法分析了该地区径流量的季节和年代际变化特征以及突变特点。结果表明:近50 a来长江源区月平均最大、最小和雨季、年及年较差流量均呈减小的趋势,月平均最小和最大流量分别出现在2月和7~8月,20世纪60和80年代的单峰峰值出现在7月,1970年代、1990年代的单峰峰值出现在8月,近14 a直门达水文站年径流共减少了96×108m3。雨季平均流量的距平基本经历了一个"正-负-正-负"的历史变化过程,雨季和过渡季节降水量、季节积雪融水量和高山冰雪融水量所形成的总流量呈下降趋势。枯季和雨季平均流量均经历了3次明显的转折,并具有10~12 a、6~8 a和3 a的共同变化周期。