台山单站降水的多尺度振荡特征

应用功率谱、Morlet小波变换和Butterworth带通滤波处理等方法,对1954—2018年台山站的年降水序列和逐日降水序列数据进行多尺度振荡特征分析。研究表明:台山站年降水量存在11～13、准4、准25年的周期振荡,前汛期降水量存在准13、2～5年的周期振荡,后汛期降水量存在7～8、准20、3～4、准11年的周期振荡。台山站逐日降水振荡基本表现为天气尺度振荡、准单周振荡、准双周振荡、季节内振荡和季节变化振荡等5种尺度,季节内及以下尺度振荡强度相当,季节变化振荡强度较弱。5种时间尺度的标准差,天气尺度最大,季节变化尺度最小,除季节变化振荡外均呈现出周期性循环特征。在汛期雨量偏少年,逐日降水较易呈现出准单周振荡和天气尺度振荡,而汛期雨量偏多年较易呈现出准双周振荡。     

新会单站降水的多尺度振荡特征

利用新会国家站1957—2014年逐日降水数据,通过功率谱分析、Morlet小波变换对新会单站年降水、年内逐日降水进行周期分析,使用Butterworth带通滤波对年内各尺度降水振荡进行滤波分析,并对汛期少雨年景与汛期降水正常年景的降水周期对比分析。分析表明:新会单站降水在多个尺度上表现有明显周期振荡特征,其中年降水在整个分析时段内并不存在稳定周期,以阶段性周期递增演变为主;年内逐日降水周期基本表现为5 d及以下天气尺度振荡、准单周振荡、准双周振荡、季节内振荡和季节振荡等5种尺度。在少雨汛期,逐日降水振荡趋向短周期、高频率,而正常降水汛期则在低频振荡表现更明显。     

华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征

应用奇异谱（SSA）方法分析了华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征，结果表明，华北地区月降水序列的年际振荡信号较强，占总方差的44．7％，显著振荡周期分别有17个月（准1～2a）、30个月（准2～3a）、60个月（准5a）和11个月（准1a），不同分区降水的准周期振荡信号各有差异。各种准周期振荡随时间的长期演变亦很明显且各不相同。奇异交叉谱（SCSA）诊断表明，华北地区降水的年际振荡与Nino区海温的准周期信号存在着显著的耦合关系，且这种耦合关系随时间是变化的，表现出耦合振荡强度的阶段性变化和耦合位相随时间的改变。各分区降水与不同Nino区海温的显著耦合周期信号及其随时间的长期演变各具特色，体现了华北地区降水对Nino区海温异常响应的复杂性。     

桂西北冬春季气温变化规律及其与春播期低温阴雨关系的研究

本文通过对日平均气温进行功率谙分析发现,桂西北冬、春季逐日平均气温均存在着明显的周期振荡,冬季以准一周振荡为主,并存在着准两周振荡和20～40天的低频振荡,春季则以准两周振荡为主。这些主要周期的谱值均有3年左右的变化规律,而且冬季、春季其强弱趋势大致相反。 本文还分析了冬季气温主要振荡周期与春播期低温阴雨的关系,结果为:当冬季主要周期的谱值为弱值时,其次年低温阴雨一般为结束偏晚或总天数偏多;反之,次年低温阴雨结束期偏早或总天数偏少。     

我国不同雨区的降水周期现象以及与夏季风的可能关系

本文选1972、1979和1980年3年我国华南、西南地区以及长江流域夏季(6—8月)的逐日降水资料进行了谱分析,发现上述3地区的夏季降水都存在明显的准双周和单周周期振荡,分析了降水的周期振荡与夏季风之间的可能关系,并指出准双周现象的降水周期在我国传播的天气过程可能是西太平洋副热带高压的西伸北上的准双周变化。     

长江中上游地区汛期降水的准两年振荡

利用１９５１￣１９８７年５￣８月长江中上游地区３４站的降水量资料，采用移动样本序列的极大熵谱法对长江中上游汛期降水的周期特征进行了客观、细致研究。结果表明，长江中上游地区存在显著的准两年周期振荡，并给出了其地理分布特征，其他周期振荡则不十分明显，且不稳定。     

广东省前汛期暴雨与500 hPa关键区准双周振荡

采用小波分析、功率谱和交叉谱分析、Lanczos滤波等方法探讨了1961—2008年广东省前汛期暴雨的变化及与影响广东省前汛期降水的500 hPa关键区准双周振荡的关系。结果表明:20世纪90年代以来,广东省6月发生暴雨的日数明显增多,强度增强;但90年代后期以来,前汛期暴雨的总日数却减少;前汛期暴雨总日数具有较明显的准6～7年周期振荡。广东省前汛期暴雨量占总降水量的37.7%,它与总降水量呈显著正相关。广东省前汛期降水与500 hPa关键区在大多数年份均存在显著的准单周、准双周振荡。虽然它们也存在30～60 d振荡,但不显著。500 hPa关键区与广东省前汛期降水在准双周振荡尺度上关系最密切,振荡超前或滞后的时间差在2 d之内。统计近48年4—6月500 hPa关键区准双周振荡波谷前后3 d(个别4 d)广东省暴雨出现的概率为79%。采用典型个例的合成分析,得到500 hPa关键区准双周振荡波谷附近有、无暴雨出现的大气环流场演变具有明显差异,可为广东省前汛期暴雨的中期预报提供参考。     

广州逐日降水振荡及其延伸期预报的简谐波模型

利用1951—2010年广州逐日降水资料,采用功率谱、小波变换、Lanczos 滤波器和简谐波拟合等方法研究了广州逐日降水的振荡特征及其延伸期预报方法。结果表明,广州逐日降水振荡主要表现为2～4.1 d、8 d、13.3 d、40～60 d和120 d变化等5种时间尺度的准周期振荡,其中准单周变化、11～21 d、21～80 d的季节内振荡具有振幅和周期接近的1～2个振荡周期性循环出现的特征。利用小波变换揭示出近期逐日降水距平5 d滤波序列变化的主要周期,采用简谐波拟合的方法建立了广州逐日降水5 d滤波序列的延伸期预报模型。对1990—2009年近20年的后报结果分析表明,所建立的延伸期预报简谐波模型除第24 d和29 d外,前33 d的预报值与低通滤波值之间的相关达到0.05的显著性水平。对未来34 d降水低频分量极大值的预报与实况低通滤波极大值相差在0～2 d的概率最高,可为中期与延伸期降水过程出现时段的预报提供重要参考。      

中国东部夏季降水的准两年周期振荡及其成因

应用中国160测站降水资料和ERA-40再分析资料以及EOF和熵谱分析方法,分析了中国夏季(6～8月)降水和东亚水汽输送通量的年际变化,表明中国(特别是华南、长江流域和淮河流域以及华北等地区)夏季降水具有2～3 a周期变化特征,即准两年周期的振荡特征,并表明中国降水的这种周期振荡与东亚上空夏季风水汽输送通量的准两年周期振荡密切相关;并且,还利用NCEP/NCAR的海表温度和日本气象厅的沿137°E海温剖面观测资料,分析了热带西太平洋表层与次表层海温的年际变化,揭示了热带西太平洋热力状态的变化也有显著的准两年周期的变化特征.作者利用相关和集成分析来讨论热带西太平洋热状态的准两年周期振荡对中国夏季降水和东亚水汽输送的影响,表明了热带西太平洋海温的准两年周期振荡对东亚夏季风及其所驱动的水汽输送都有很大影响.此外,作者还利用东亚/太平洋型(EAP型)遥相关理论,简单地讨论了热带西太平洋热力状态的准两年周期振荡影响中国夏季风降水准两年周期变化的物理机制.     

1979年夏季青藏高原地区云对辐射周期振荡的作用

本文通过1979年夏季青藏高原地区19个站的大气加热场诸分量的功率谱计算，表明存在8—12天的准周期振荡。此外，着重讨论了云在辐射加热的准周期振荡中的作用。     

2010年华南前汛期持续性降水异常与准双周振荡

利用中国台站逐日降水资料以及NCEP-DOE逐日再分析资料,分析了2010年华南汛期降水异常的低频特征及大气环流的影响。结果表明,2010年华南汛期降水异常呈显著的低频振荡特征,其中前汛期以10~20天振荡（准双周振荡）为主,后汛期以20~50天振荡（季节内振荡）为主。重点讨论了准双周尺度上前汛期持续性降水异常与中高纬和热带地区大气低频振荡的关系。中高纬地区的低频环流可通过Rossby波能量沿着低频遥相关波列的频散影响华南低频环流的变化。波活动通量分析显示,西西伯利亚作为Rossby波源,其波能量沿着横跨欧亚大陆的低频遥相关波列向我国东部地区频散,引起该地扰动加强,从而引起华南低频环流及垂直运动的变化进而造成华南降水的异常。热带东印度洋的准双周振荡是影响华南前汛期降水的另一低频来源。当赤道东印度洋对流旺盛（抑制）,其上空为强上升（下沉）气流,低层辐合（辐散）高层辐散（辐合）,而华南上空盛行下沉（上升）运动,不利于（有利于）华南降水。来自中高纬和低纬的低频信号的叠加并配合低频水汽输送共同影响了华南环流异常的低频变化,从而引起华南的低频降水异常,有利于华南持续性降水异常的发生。      

秋季南海北部持续性强降水和环流异常的准双周振荡特征

基于1998—2011年的TRMM卫星逐日降水资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及向外长波辐射(OLR)资料,利用小波分析、Butterworth带通滤波、EOF分析以及合成分析的方法,对秋季(9—10月)南海北部地区(10°—24°N,100°—120°E)持续性强降水的低频特征进行分析。结果表明,秋季南海北部降水存在显著的准双周振荡特征,主要表现为南海北部地区一致变化型和南海东北部地区和中南半岛沿海地区反相变化型两个模态。其中,第一模态的低频降水主要集中在中南半岛沿岸附近的南海中西部,第二模态则主要集中在南海东北部。进一步对与这两种模态相关联的大气环流和OLR的低频场进行合成分析。结果表明,第一模态的对流层低层准双周低频信号主要来源于南半球近赤道上空,该地区异常强对流活动产生的波列和气旋性环流越赤道进入南海并加强传播至南海北部。而第二模态则来源于南海中南部和吕宋岛东侧西太平洋上空,异常强对流和气旋性环流的合并加强并传播至南海东北部。     

2008年广东强龙舟水与准10天振荡

采用小波分析、相关分析、Lanczos时间滤波器等方法分析了2008年广东强龙舟水与大气低频振荡的关系.结果表明,强龙舟水期间广东逐日降水存在显著的准7～12天周期振荡即准10天振荡,广东上空的逐日500 hPa高度场存在显著的8～13天周期振荡、南海北部平均的逐日850 hPa纬向风场存在显著的准12天周期振荡.广东...     

THE STRONG DRAGON BOAT RACE PRECIPITATION OF GUANGDONG IN 2008 AND QUASI-10-DAY OSCILLATION

Guangdong suffered from the most serious precipitation of its corresponding time during the dragon-boat race of 2008 since 1951.The relationship between the strong dragon-boat precipitation in 2008 and atmospheric low-frequency oscillation was analyzed with the methods of wavelet analysis,correlation and Lanczos filter.Results showed that the daily rainfall exhibits a significant 7 to 12-day quasi-periodic oscillation(namely quasi-10-day oscillation) during the precipitation,the daily 500 hPa height over Guangdong exhibits a significant 8 to 13-day quasi-periodic oscillation,and the daily 850 hPa zonal wind averaged over the north of the South China Sea presents a significant quasi-12-day periodic oscillation.The Guangdong rainfall during the annually first rainy season is most closely correlated with monsoon over the north of South China Sea,and less closely with an upper-level trough at 500 hPa affecting Guangdong.Strong monsoon surges induced two heavy rainfall processes in 2008.The monsoon surges joined with a westward-propagating quasi-10-day oscillation that originated from the central Pacific and was enhanced in a strong convective region east of the Philippines and a northward-propagating monsoon that originated from the southern South China Sea was enhanced.With composite analysis of typical phases,the common evolution characteristics of atmospheric circulation of the two heavy rainfall processes were analyzed for different phases.These features can be used as reference for medium prediction of heavy rainfall processes in Guangdong.     

南亚夏季风期间OLR的准40天振荡和准双周振荡

文中采用时间域的带通滤波方法和合成分析技术,通过对1981年夏季月份OLR资料的准40天和准双周振荡的对比分析得到:(1)南亚季风区普遍存在准40天和准双周振荡,季风的活跃和中断要受其影响。(2)江淮流域到日本地区和南海到西太平洋地区OLR的分布是反位相的,它表明只有当南海季风槽断裂时,热带西南季风才能进入东亚大陆,这时大陆的季风雨较强。(3)OLR的分布表明,东亚大陆和印度北部平原季风雨的活跃与中断,对准40天振荡是同步的,而对准双周振荡是反位相的。(4)东亚大陆季风雨活跃与中断位相的转变,准40天振荡是从南海扰动中分裂出一块向北移动引起,而准双周振荡则是来自印度北部平原的季风扰动有规律的向东移动引起。      

2006年广东汛期大气环流场的低频特征

利用2006年NCEP/NCAR再分析资料和广东省86个测站的逐日降水资料,分析了广东汛期降水的大气环流低频特征.结果表明,华南汛期的降水主要有7～20天和60天左右的周期振荡,广东汛期的明显降水过程主要出现在60天左右低频振荡的正位相中,当7～20天振荡与60天左右的低频振荡正位相同相叠加时,广东降水明显增强.前汛期...     

向外长波辐射(OLR)与广东降水

利用OLR资料以及广东降水资料,分析了广东各季降水与OLR场的关系,探讨了热带低频振荡对广东后汛期降水的影响。主要结论是:来自北方的天气系统影响是广东前汛期降水的基本条件,而后汛期降水则以来自东南方向的热带系统为主。另外,就整个后汛期平均而言,西太平洋低频振荡中心位置偏北(南)时,该年后汛期降水偏多(少);若就短期气候而言,则低频振荡处于不同位相,相应副热带高压、ITCZ等也发生周期性的变化,从而影响广东降水的低频振荡,因此西太平洋低频振荡所处的位相对广东降水影响很大。     

EFFECT OF ARCTIC ICE COVER ON THE MONTHLY TEMPERATURE AND PRECIPITATION IN CHINA

Filtering technique, extended empirical orthogonal function (EEOF), spectrum distribution function and correla-tion analysis have been employed to study the relationship between arctic ice cover (AIC) and monthly mean tempera-ture and precipitation in China. The function of power spectrum density shows that not only a semi-annual and an an-nual oscillation but also a quasi-biennial oscillation can be found in AIC area index series, especially in June, Septemberand November. During the period of analysis, it can also be found that there exists a good correlation between the ElNino events and the AIC area index. An analysis on the EEOF of AIC and the temperature over China exhibits somesignificant temporal-spatial patterns and a better time-lag interrelationship between them. The results from the correla-tion analysis indicate that the variation of AIC area has a significant influence on the temperature and precipitation insubsequent months over China. In addition, it experiences a quasi-biennial low-frequency oscillation and displays tocertain extent some features of propagation.     

西江流域致洪暴雨的准双周振荡及大气环流模型

为了做好西江流域致洪暴雨的中期预报,采用小波分析、Lanczos滤波器分析了1961—2008年西江流域13次致洪暴雨期间降水与850 hPa风场的低频振荡特征,研究了850 hPa风场的10～30天低频传播对致洪暴雨的影响,并采用合成分析建立了由西风带系统导致的致洪暴雨准双周振荡的大气环流模型。结果表明,致洪暴雨期间降水主要以10～20天的准双周振荡为主,它们多数与西江流域850 hPa风场8～35天振荡的正位相有较好的对应关系。来自西江流域以南逐渐向北传播的低频纬向风或来自30 °N附近逐渐南传并加强的低频纬向风与多数来自西北太平洋向西传播的低频纬向风在西江流域相遇,是导致致洪暴雨具有准双周振荡的可能原因之一。当500 hPa巴尔喀什湖以东的高压脊开始隆起并逐渐东移,我国东北-华北-长江中下游逐渐转为明显的华北低槽控制,华南由青藏高原东部弱的西风槽转为明显的高空槽控制,副高不断加强西伸,同时850 hPa上空来自孟加拉湾穿过中南半岛的西南风不断加强,位于华南急流轴以西弱的气旋性弯曲也不断加强,地面上转为东高西低、等压线经向度明显,西江流域致洪暴雨开始并逐渐达到强盛期。这些特征可作为西江流域致洪暴雨的中期预报提供参考依据。      

IMPACT OF TROPICAL INTRASEASONAL OSCILLATIONS ON THE PRECIPITATION OF GUANGDONG IN JUNES

The impact of tropical intraseasonal oscillations on the precipitation of Guangdong in Junes and its physical mechanism are analyzed using 30-yr (1979 to 2008), 86-station observational daily precipitation of Guangdong and daily atmospheric data from NCEP-DOE Reanalysis. It is found that during the annually first rainy season (April to June), the modulating effect of the activity of intraseasonal oscillations propagating eastward along the equator (MJO) on the June precipitation in Guangdong is different from that in other months. The most indicative effect of MJO on positive (negative) anomalous precipitation over the whole or most of the province is phase 3 (phase 6) of strong MJO events in Junes. A Northwest Pacific subtropical high intensifies and extends westward during phase 3. Water vapor transporting along the edge of the subtropical high from Western Pacific enhances significantly the water vapor flux over Guangdong, resulting in the enhancement of the precipitation. The condition is reverse during phase 6. The mechanism for which the subtropical high intensifies and extends westward during phase 3 is related to the atmospheric response to the asymmetric heating over the eastern Indian Ocean. Analyses of two cases of sustained strong rainfall of Guangdong in June 2010 showed that both of them are closely linked with a MJO state which is both strong and in phase 3, besides the effect from a westerly trough. It is argued further that the MJO activity is indicative of strong rainfall of Guangdong in June. The results in the present work are helpful in developing strategies for forecasting severe rainfall in Guangdong and extending, combined with the outputs of dynamic forecast models, the period of forecasting validity.