1960—2010年中国西南地区区域性气象干旱事件的特征分析

利用区域性极端事件客观识别法（Objective Identification Technique for Regional Extreme Events,OITREE）和1960—2010年中国西南地区（四川、云南、贵州省和重庆市）101个站综合气象干旱指数（CI）进行区域性气象干旱事件识别研究,确定了相应的OITREE方法参数组,并识别得出87次中国西南地区区域性气象干旱事件,其中9次达到极端强度,而2009年9月—2010年4月发生的特大干旱是中国西南地区近50年最严重的区域性气象干旱事件。进一步分析表明,中国西南地区区域性气象干旱事件的持续时间一般为10—80 d,最长可达231 d;11—4月是西南地区的旱季。云南和四川南部是西南干旱的频发和强度中心地区;强的（极端及重度）干旱事件可分为5种分布类型,其中南部型出现机会最多。过去50年西南地区区域性气象干旱事件频次显著增多,强度有所增强,其主要原因可能是该地区降水量显著减少所致,而气温升高也起到了推波助澜的作用。     

西南地区东部区域性暴雨事件的客观识别及其变化特征

利用区域性极端事件客观识别方法(OITREE)和1961-2018年西南地区东部118站逐日降水资料对该区域近58年的区域性暴雨事件进行了识别,确定了相应的OITREE方法的参数组,共识别得出246次区域性暴雨事件,其中25次达到极端强度,2004年9月3-6日发生的区域性暴雨事件是西南地区东部近58年来综合强度最强的一次区域性暴雨事件。进一步分析表明:西南地区东部区域性暴雨事件的持续时间主要为2天,最长为5天;事件的累积强度集中在500～1000 mm之间,累积面积集中在10×10~4～20×10~4km~2。西南地区东部区域性暴雨事件多发于5-9月,其中7月最多,占总发生频次的31.7%。四川东部和重庆西部的平原区是暴雨事件的频发和强度中心地区。近58年西南地区东部持续性区域暴雨事件增多[0.57次·(10a)~(-1)],持续时间延长[1.2 d·(10a)~(-1)],最大影响范围扩大[5.7×104km2·(10a)~(-1)],极端强度也增强[73.4 mm·(10a)~(-1)]。     

2009/2010年中国西南区域性大旱的特征分析

针对目前各种干旱指数对干旱事件整体识别能力的局限性,采用一种新的客观识别方法"区域性极端事件客观识别方法(OITREE)"对2009~2010年中国西南地区的秋冬春连旱进行了特征识别。结果表明:(1)此次干旱事件的发生时段为2009年8月25日至2010年4月18日,历时237 d,为近50 a(1961~2010年)综合强度排名第五位的干旱事件,是一次极端干旱事件;(2)此次极端干旱过程最大影响面积为576.82万km2,影响范围涉及到云南全省、四川南部、贵州大部(主要是西部)以及重庆、广西西部,其中,云南、贵州和广西3省交界区干旱最严重,其次为云南的中部和中西部,且云南省不论受旱面积还是受旱强度都是最大的;(3)此次干旱过程有4个明显变化阶段:干旱增强、减弱、再增强、最后解除。第一阶段为2009年8月25日至10月下旬,干旱开始发展并持续增强,影响范围最大可达约370万km2,包括西南、华南、华东、华北及东北南部的小部分地区,持续达2个月,受影响的核心区域除了西南地区以外,还有华北和华南的部分区域;第二阶段为2009年11月初至12月中旬,干旱强度急剧下降,影响范围最小只有约50万km2,主要在西南地区,持续时间只有1个月;第三阶段,2009年12月中旬至2010年3月下旬,旱情再一次增强,干旱面积再次扩大,影响范围最大可达约200万km2,包括西南及西北地区东部,持续时间为3个月,是4个阶段中发展时间最长的,主要受影响的核心区域为西南地区;第四阶段,2010年3月下旬至4月中旬,干旱逐渐缓解,直到过程结束,旱情解除。OITREE方法能从不同层次和方面完整地描述干旱事件的时空变化特点,其判别结果与实际情况基本一致,是一种有效监测干旱的新方法。     

华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。     

1961—2018年长江中下游地区暴雨过程的客观识别及其变化特征

利用区域性极端事件客观识别方法（OITREE）和长江中下游地区381站逐日降水资料对1961—2018年长江中下游地区的暴雨过程进行了客观识别。共识别挑选出245次区域性暴雨过程。长江中下游地区暴雨过程持续时间以2~3 d为主,最长为8 d,累积强度主要集中于（2~4）×10³ mm之间,累积面积主要集中于（2~5）×10⁵ km²之间。长江中下游地区暴雨过程主要发生在夏季,尤其是6—7月。湖北东南部、安徽南部和江西北部是长江中下游地区暴雨过程发生最频繁的地区。长江中下游地区暴雨过程既有长期变化趋势,又有年代际变化特征,近58年来发生频次显著增加（0.3次/(10 a)）,暴雨过程频次及5项指标均呈现出明显的年代际变化特征,20世纪60—80年代末期为暴雨过程偏少阶段,90年代呈增加趋势并在90年代末期达到峰值,在21世纪初急速下降后又有缓慢增加趋势。     

新书架

《中国重大干旱事件分析(1961—2020年)》邹旭凯等编著该书利用新构建的气象干旱指数(DI)和区域性干旱过程的统计方法,使用1961—2020年中国国家级气象观测站逐日平均气温和降水量资料,计算了历年中国区域性干旱事件的气象干旱指数及其强度,并对区域性重大干旱事件的发展演变特征和影响进行了较为详细的分析。主要内容包括:1961—2020年中国区域性干旱事件的频率、强度的时空分布和变化特征分析,1961—2020年最强前20名的全国区域性重大干旱事件和2001—2020年逐年的全国区域性干旱事件的气象条件、干旱强度和范围的发展演变情况及干旱影响评估,还给出了1961—2020年中国31个各省(自治区、直辖市)的区域性干旱过程的历年变化。该书可以为气象、农业、水利和环境等领域的科研与业务人员提供基础资料信息,也可为干旱灾害防御有关部门提供决策参考。     

近55年来云南区域性干旱事件的分布特征和变化趋势研究

本文利用一种简化的区域性干旱事件识别方法,对近55年来云南区域性干旱事件进行了识别,在此基础上,选取区域性干旱事件的持续天数、影响站点数、平均强度、累积强度和极端最大强度这5个单一事件评价指标,构建了云南区域性干旱的综合评估模型,确定干旱等级划分标准。进一步分析表明,云南区域性干旱的发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现上升趋势;云南在12、1和3月干旱发生最多,7、8月干旱发生最少;干旱持续天数集中在15～45 d,最长的可达222d;云南多发全省性的干旱且旱情偏重。云南中部区域干旱偏多、偏重发生;在严重的干旱事件中,中部型发生频次最多。     

1961—2019年长江中下游区域性干旱过程及其变化

客观识别区域性干旱过程，评估其强度是开展精准监测、评估干旱影响业务的基础。基于长江中下游地区502个国家级气象站1961—2019年逐日气温、降水资料以及1971—2019年干旱受灾面积，运用气象干旱综合指数（MCI）及区域性干旱过程识别方法，识别出长江中下游地区126次区域性干旱过程，干旱过程的次数随着持续天数增多呈明显减少趋势，决定系数达0.89。1961—2019年长江中下游地区共发生6次特强区域性干旱过程、19次强区域性干旱过程、38次较强区域性干旱过程，其余63次为一般区域性干旱过程，区域性干旱过程的持续天数、平均强度、平均影响面积以及综合强度指数的变化趋势形态各异。长江中下游地区年干旱日数总体呈现“北部多于南部、平原多于山区”的分布特征，且总体呈现“西北部增多、东南部减少”的变化趋势，干旱日数与干旱受灾面积变化趋势较为一致，相关系数达0.66。由典型区域性干旱过程监测评估可知，干旱综合强度指数与干旱站数存在明显的正相关，干旱综合强度指数越强，各等级干旱站数越多；各地干旱日数的多少与干旱受灾面积的大小也较为一致，干旱日数越多的地区，干旱受灾面积越大。总体来看，区域性干旱过程识别方法及评估结果与干旱灾情较为吻合，能较好地识别出区域性干旱过程，并可从持续天数、平均强度、平均影响面积以及干旱综合强度等多角度对干旱过程进行监测评估。      

2000—2015年华北地区8月极端干旱的异常环流型及其波活动特征

利用1961—2015年华北地区54个国家级气象观测站夏季8月逐日降水资料和2000—2015年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析数据,研究了华北地区8月极端干旱的异常环流型及原因。结果表明:华北地区极端干旱事件以年际变化为主,2000—2015年华北地区极端干旱年在中高纬500 hPa高度距平场上存在“-、+、-、+”的异常波列结构,乌拉尔山西部地区上空存在较强的反气旋性距平使得暖脊加强向北收缩,同时贝加尔湖上空存在较强的反气旋性距平使得此处的高空脊强度异常加强,影响范围加大,这种异常环流形势导致高空脊前干冷西北气流输送到华北地区。欧洲西部地区是北半球中高纬波作用通量的关键区,该地区地表2 m温度呈明显增加趋势,同时该关键区对应的500 hPa垂直波作用通量TNZ也呈现明显增加趋势。由于异常热力强迫作用激发出EU波列,低层能量向上传输,高层能量向外频散影响下游乌拉尔山西部地区暖脊加强,造成中高纬环流异常,导致华北地区极端干旱事件频发。     

湖南夏秋季持续性区域气象干旱的时空特征

基于逐日气象干旱综合指数和持续性区域干旱识别方法,对1961—2017年湖南夏秋季持续性区域干旱事件进行识别,在此基础上分析干旱事件发生频率、持续时间、强度等时空特征。结果表明:近57 a来,湖南夏秋季持续性区域干旱平均每年发生1.4次,其年代际变化特征明显,21世纪00年代干旱频次虽少,但累积强度最大、持续日数最长,而20世纪90年代干旱事件相对偏少、偏弱。持续性区域干旱事件以夏秋连旱为主,7月28日至10月14日是高发时段。干旱持续时间主要集中在15～30 d,最长可达183 d,且持续时间少于40 d的多为一般干旱,重度及以上干旱一般持续110 d以上。持续性区域干旱事件主要表现为全省型、西北部型和南部型3种空间分布形态,全省型的干旱最多,且多为较重及以上等级。持续性区域干旱事件呈北少南多的空间分布特征,累积强度由西北向东南逐步增强,湘西北区域干旱程度较轻,洞庭湖区、湘中和湘南大部干旱程度较重。     

井冈山毛竹种植区划

应用汪培庄等提出的综合评判原理,用井冈山10个气象台、站、哨的年降雨量、夏季雨量、1月份平均气温资料,对毛竹种植的适宜程度进行了综合评价,把井冈山划分为很适宜、适宜、次适宜三个毛竹种植层。通过比较,发现区划结果与实际情况相符合。     

土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,通过将中国区域植被覆盖由理想状况改变为实际状况的数值试验对比分析,探讨了当代中国土地利用变化对中国区域气候的影响,并对结果进行了统计显著性检验。研究表明,土地利用的变化,会导致我国西北等地区年平均降水减少,导致年平均气温在内陆部分地区升高和在沿海个别地区降低,引起许多地方夏季日平均最高气温升高,而冬季日平均最低气温则在我国东部部分地区降低的同时在西北地区升高,土壤湿度的变化表现为大范围的降低。研究同时表明,相同的土地变化在不同的地理环境下引起的气候要素变化有一定的不一致性。     

Agricultural Land Use Effects on Climate over China as Simulated by a Regional Climate Model

The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) Regional Climate Model version 3 (RegCM3) is used to investigate the climate effects of land use change related to agriculture over China. The model is driven by the European Center for Medium-range Weather Forecast 40-yr Re-Analysis (ERA40)data. Two sets of experiments for 15 yr (1987-2001) are conducted, one with the potential vegetation cover and the other the agricultural land use (AG). The results show that the AG effects on temperature are weak over northern China while in southern China a significant cooling is found in both winter (December-January-February) and summer (June-July-August). The mean cooling in the sub-regions of South China (SC) in winter and the sub-regions of Southeast (SE) China in summer are found to be the greatest,up to 0.5℃ and 0.8℃, respectively. In general, the change of AG leads to a decrease of annual mean temperature by 0.5-1℃ in southern China. Slight change of precipitation in western China and a decrease of precipitation in eastern China are simulated in winter, with the maximum reduction reaching -7.5% over SE. A general decrease of precipitation over northern China and an increase over southern China are simulated in summer,in particular over SE where the increase of precipitation can be up to 7.3%. The AG effects on temperature and precipitation show strong interannual variability. Comparison of the climate effects between AG and the present-day land use (LU) is also performed. In southern China, the ratio of temperature (precipitation)changes caused by AG and LU is greater than (closer to) the ratio of the number of grid cells with changed vegetation cover due to AG and LU variations.     

Diurnal Variations of Precipitation over North China Regulated by the Mountain-plains Solenoid and Boundary-layer Inertial Oscillation

The mountain-plains solenoid(MPS) and boundary-layer inertial oscillation(BLO) are two typical regional forcings at the diurnal time scale. Their relative role in regulating the diurnal variations of summer rainfall over North China and their change under different monsoon conditions are studied using a 19-yr archive of satellite rainfall and reanalysis data. It is shown that both a strong MPS and BLO can increase nocturnal rainfall in the North China plains but exhibit evident regional differences. The MPS-induced nocturnal rainfall is relatively confined to the plains adjacent to mountains from late night to morning, due to the upward branch of the nighttime MPS. In contrast, the BLO-induced nocturnal rainfall strengthens from early evening and is more extensive in early morning over the open plains further east. The contrasting effect in the evening is related to the convergent(divergent) easterly anomaly in the plains under the BLO(MPS). The BLO also induces the relatively strong enhancement of moisture convergence and high humidity by the southerly anomaly at late night. On strong monsoon days, the nocturnal rainfall amount associated with the MPS and BLO increases considerably in the plains.Both regional forcings become effective in regulating the rainfall diurnal cycle with enhanced moisture convergence under monsoon conditions. Their induced diurnal amplitudes of moisture convergence can be comparable to the daily mean by monsoon flow. The regional forcings thus couple with monsoon flow to strengthen rainfall in the plains, particularly from late night to morning. The results highlight that a combination of regional and large-scale forcings can strongly regulate the warm-season climate.     

一次区域暖雾的特征分析及数值模拟

2004年12月17～19日在我国中东部的大部分地区出现了大雾天气,对这次大雾天气过程进行了综合探测,探测仪器包括粒子测量系统、能见度仪、雾滴谱取样仪以及常规气象观测等。作者分析了部分观测结果并结合区域尺度数值模式,揭示了区域雾的一些基本特征,研究了雾形成和发展机制。结果表明,这是一次典型的辐射雾过程,雾的覆盖范围大,水平分布很不均匀。雾先从地面生成,然后不断向高处扩展,没有出现雾的爆发性增长现象。近地面逆温层的存在、充沛的水汽供应和微风条件有利于雾的形成和维持,太阳短波辐射增温和地面长波辐射降温是雾形成和消散的主要因素。     

青岛区域性低涡暴雨的气候特征及预报

对青岛1961～2002年的区域性暴雨个例(3个以上基本测站出现≥50mm降水)进行了分析,指出西南涡、西北涡以及切变涡是造成青岛区域性暴雨最主要的影响系统,其路径不同,所产生暴雨的区域及范围不同,急流的位置及动向和切变线位置是判断暴雨落区的重要因素。     

ADVANCES IN REGIONAL CLIMATE MODELING SINCE 1990

Due to the close relationship between regional climate anomalies and social-economy andsociety development,climatologists worldwide paid great attention to the regional climateanomalies over a long period of time and the corresponding investigation of regional climatemodeling has made great progresses.Since 1990 the regional climate simulations have made a moresubstantial achievement.This paper will focus on the reliability and uncertainties of regionalclimate modeling by global climate models,the advances on regional climate modeling in the worldand the outlook of regional climate modeling.     

An evaluation of RegCM3_CERES for regional climate modeling in China

A 20-year simulation of regional climate over East Asia by the regional climate model RegCM3_CERES (Regional Climate Model version 3 coupled with the Crop Estimation through Resource and Environment Synthesis) was carried out and compared with observations and the original RegCM3 model to comprehensively evaluate its performance in simulating the regional climate over continental China. The results showed that RegCM3_CERES reproduced the regional climate at a resolution of 60 km over China by using ERA40 data as the boundary conditions, albeit with some limitations. The model captured the basic characteristics of the East Asian circulation, the spatial distribution of mean precipitation and temperature, and the daily characteristics of precipitation and temperature. However, it underestimated both the intensity of the monsoon in the monsoonal area and precipitation in southern China, overestimated precipitation in northern China, and produced a systematic cold temperature bias over most of continental China. Despite these limitations, it was concluded that the RegCM3_CERES model is able to simulate the regional climate over continental China reasonably well.     

江淮锋面和华南暖区两次暴雨过程可预报性对比

以2008年6月9—10日江淮地区的锋面暴雨和2008年6月6—7日华南地区的暖区暴雨为例,采用模式试验的方法,研究了这2个不同地域不同类型的暴雨的模式可预报性的差异．控制试验的结果表明,2个地区的暴雨都可以用WRF模式得到较好的模拟再现．通过在控制试验的初始场上对温度场和风场添加高斯随机扰动误差构造敏感性集合成员,结果表明初始场的微小误差在24 h内使得华南暴雨与江淮暴雨的模拟结果都发生较大改变,但华南暴雨的误差增长快于江淮暴雨,导致华南暴雨模拟结果发生更大的改变．通过对集合离散度的分析表明,华南暴雨与江淮暴雨的离散度都随积分时间延长而不断增大,但华南暴雨的集合离散度增长更快,华南暴雨的集合离散度在模式各层上都远大于江淮暴雨．从误差增长和集合预报的角度讲,华南暴雨的模式可预报性比江淮暴雨的模式可预报性差     

Changes in Regional Heavy Rainfall Events in China during 1961–2012

A new technique for identifying regional climate events, the Objective Identification Technique for Regional Extreme Events(OITREE), was applied to investigate the characteristics of regional heavy rainfall events in China during the period1961–2012. In total, 373 regional heavy rainfall events(RHREs) were identified during the past 52 years. The East Asian summer monsoon(EASM) had an important influence on the annual variations of China's RHRE activities, with a significant relationship between the intensity of the RHREs and the intensity of the Mei-yu. Although the increase in the frequency of those RHREs was not significant, China experienced more severe and extreme regional rainfall events in the 1990 s. The middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China were the regions in the country most susceptible to extreme precipitation events. Some stations showed significant increasing trends in the southern part of the middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China, while parts of North China, regions between Guangxi and Guangdong, and northern Sichuan showed decreasing trends in the accumulated intensity of RHREs.The spatial distribution of the linear trends of events' accumulated intensity displayed a similar so-called "southern flooding and northern drought" pattern over eastern China in recent decades.