黄河流域夏季旱涝变化及气候物理因素的影响

利用1951—2008年NCAR/NCEP再分析资料及中国气象局整编的160站降水资料,探讨了黄河流域夏季降水气候分布范围,在此基础上研究了黄河流域夏季降水旱涝的年代际变化特点。结果表明：20世纪90年代以前,黄河流域夏季旱涝变化为9—11 a和2—3 a周期,20世纪90年代后周期变化不明显。对导致黄河流域夏季旱涝的气候物理因素分析表明,东亚高度场负距平异常直接造成中国黄河流域的夏季偏旱,而亚洲高度距平场东高西低的配置造成中国黄河流域偏涝;夏季南亚季风、东亚季风在中国黄河流域的辐合是流域降水偏多的关键。在同期OLR距平场,涝年黄河流域处在大的负距平中,对流强盛有利于水汽的辐合。影响大气的主要下垫面要素海温场,赤道东太平洋海温指数与夏季中国黄河流域降水同期呈负相关关系。中国黄河流域旱年赤道东太平洋海温多为正位相,对应中国黄河流域涝年赤道东太平洋海温多为负位相。提出了一个寻找旱涝成因方法并为预测旱涝变化提供参考。     

江苏夏季降水特征及其与太平洋海温的关系

利用江苏省13个代表站41 a(1960-2000年)的夏季降水资料及 NCEP/NCAR月平均再分析资料,运用合成和相关分析方法考察了江苏夏季旱涝年环流特征以及夏季降水异常与太平洋海温的关系.结果表明:江苏夏季降水存在明显年际变化;江苏夏季涝(旱)年500 hPa东亚及西太平洋地区从低纬到中高纬呈"正负正"("负正负")的高度距平分布;江苏夏季降水与东亚夏季风指数反相关;江苏夏季降水的偏多(少)通常与前冬北太平洋海温偏暖(冷)有关.春季赤道东太平洋海温偏暖(冷),夏季降水偏多(少).     

夏季东亚热带和副热带季风与中国东部汛期降水

利用欧洲中心１９８０～１９８９年逐日２００ｈＰａ、８５０ｈＰａ风场及日本气象研究所提供的ＧＭＳ观测的ＴＢＢ逐日资料,探讨了夏季东亚热带、副热带季风的强弱对中国东部夏季降水的影响．指出东亚夏季风系统中的两条辐合带热带辐合带（热带季风槽）和副热带辐合带（副热带梅雨锋）的强度的变化呈相反趋势,即热带季风槽偏弱时（弱季风）,副热带梅雨锋偏强;反之热带季风槽偏强时（强季风）,副热带梅雨锋偏弱．江淮流域的降水与热带季风槽、副热带梅雨锋的强度密切相关,即热带季风槽偏弱（弱季风）,梅雨锋偏强时,江淮流域的降水偏多;热带季风槽偏强（强季风）,梅雨锋偏弱时,江淮流域的降水偏少．研究表明：热带季风槽和副热带梅雨锋的强度与偏西气流的加强密切相关．当赤道东太平洋海温偏高,赤道西太平洋海温偏低,黑潮地区的海温偏高时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流减弱,东亚季风槽较弱（弱季风）,梅雨锋较强;当赤道东太平洋海温偏低、西太平洋海温偏高,黑潮地区的海温偏低时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流加强,东亚季风槽较强（强季风）,梅雨锋较弱．     

赤道中印度洋夏季变温对中国夏季降水影响的数值模拟

利用大气环流模式模拟了赤道中印度洋海区夏季变温与海温本身异常对中国夏季降水的影响.结果表明:当该海区夏季正(负)海温距平值呈递增(递减)变化时,激发出的降水场的正(负)异常幅度比正(负)海温距平强迫下相应的降水场的正(负)异常幅度大;但当正(负)海温距平呈递减(递增)趋势变化时,激发出的降水异常场与正(负)海温距平强迫下相应的降水异常场的分布形势类似(不同),异常幅度也有所差异.夏季中印度洋不同类型的海温异常对大气加热的不同,导致东亚季风和印度季风的不同变异,暖海温异常下引起东亚季风的明显偏强,而冷海温异常下引起印度季风的明显偏强.     

中国东部季风降水与赤道东太平洋海温的关系

本文对中国异常季风降水与太平洋海表温度距平之间的关系进行了研究,特别注意到1951—1975年夏季北半球月平均年际变化. 赤道东太平洋海温距平经验正交函数(EOF)第一特征向量的时间序列与长江流域季风降水及太平洋副高指数之间的相互关系存在着相当明确的遥相关,发现长江流域旱(涝)与赤道东太平洋暖(冷)、西太平洋冷(暖)以及太平洋海温距平的二种行星型相符合.存在两种异常季风环流型,其一种型式相似于Horel和Wallace1982年提出的赤道增暖事件冬季的波列,另一种型式在相同位置其距平中心符号相反,只是强度较前一种情况弱. 东太平洋海温异常改变着西太平洋副高的强度及位置,从而影响印度尼西亚地区的跨赤道气流和中国东部低层的东南季风及长江流域的降水. 在赤道中太平洋和西太平洋(或东亚)之间表面温度对比的基础上,提出了三维行星对流环流,并以此来解释异常的季风环流.     

近40a江苏省冬季气温异常的演变及其涨气背景场特征

通过1961－1998年江苏省11个站点冬季平均气温的EOF分析，探讨江苏省冬温异常的演变特征，并分析其同期及前期500hPa高度距均，海温距平场的特征，指出冬季异常冷年，同期与前期500mPa高度距平场主要表现为亚洲－太平洋地区阻塞形势发展，经向环流加强，同期至前期6个月赤道东太平洋海温为持续负距平。而暖冬同期与前期500hPa高度距平场的特征特征是，西太平洋海温为持续负距平。而暖冬同期与前期500hPa高度距平场的特征是，西太平洋副高势力较强，亚欧大陆中高纬 纬向环流占优势，同期赤道东太平洋海温具有厄尔尼诺的特征，但前期赤道东太平洋海温距平具有由负向正转变特征。     

500hPa位势高度场和北太平洋海温场与内蒙古农区夏季旱涝分析

对内蒙古夏季农区旱、涝前期500hPa位势高度场和北太平洋海温场进行了相关分析。得出了农区旱涝的诸关键区，发现影响农区旱涝趋势的500hPa位势高度场的关键区位置偏北，影响农区旱涝趋势的北太平洋海温分东、西两个海域，初夏西太平洋副高脊线位置的变化与赤道东太平洋海温的变化有密切的关系。     

近30a山东夏季降水特征及成因分析

利用1979—2010年山东省12个代表站的夏季降水资料、高度场和风场资料以及海温资料,分析了山东夏季降水的特征及其成因。结果表明:夏季降水在山东省区域内表现为一致性为主,在该趋势下又有明显的南部和北部以及东部和西部的差异;具有明显的年代际变化特征;东亚夏季风、西太平洋副热带高压和东亚高空西风急流,均易造成山东夏季降水一致偏多;山东夏季降水和同期夏季赤道西太平洋海温呈正相关,与同期夏季赤道东太平洋海温呈负相关。     

西江流域夏季严重旱涝的气候背景及前兆强信号

分别将西江流域夏季出现严重洪涝和干旱年份的500 hPa高度和太平洋海温的距平进行合成,讨论了洪涝期和干旱期大气环流和海温变化的气候背景特征。结果表明,西江流域严重涝或旱期的大气环流和海温场存在着显著的差异:涝年欧洲槽强而活跃,旱年乌拉尔山高脊为强势;涝年赤道东太平洋的海温偏低,旱年的海温场呈现暖事件的特征。以2个异常涝和旱年为例,使用信噪比的方法识别发生异常旱涝的前期大气环流的强信号。异常洪涝和干旱的前期,大气环流表现出的强信号位置分布是相反的。东亚地区大气环流的异常,特别是青藏高原的东侧与南侧,我国东北部至日本海附近500hPa高度的异常变化,是西江流域出现异常旱涝的前兆强信号。其异常变化表现出涝年与旱年的高度场为相反的分布形势特征:涝年是东低西高,旱年是东高西低。     

El Nio和La Nia冬季增强型和减弱型及其对中国夏季旱涝的影响

根据 El Nino和 La Nina发生以后冬季赤道东太平洋海温距平的月际差定义了 El Nino和 La Nina冬季增强型和冬季减弱型 ,讨论了 El Nino和 La Nina冬季增强型和减弱型冬、春、夏季大气环流、东亚季风及我国夏季降水和旱涝分布的特征 .我国夏季降水和旱涝有明显差异的四种不同分布型可能与冬季所处 ENSO循环的不同阶段以及大气环流和东亚季风对它的不同响应有关 .提出了从 El Nino和 La Nina冬季不同型→大气环流和东亚季风→我国夏季降水和旱涝分布型的物理统计概念模型 .     

长江黄河流域上中下游汛期重旱涝的气候特征

为了揭示长江，黄河流域汛期（6-8月）重旱涝的气候特征，首先采用墨西哥帽小波对长江，黄河流域1951-1999年汛期的降雨资料作分析，得到了两流域汛期降雨量的年际变化趋势；其次将长江流域划分为三段（上游、中游、下游段），黄河流域分为两段（上中游、下游段），以各游段逐月的平均降水量（R）为基准，计算降雨量距平面分率，从而得到逐游段，逐月49年来的重旱涝的时序资料；最后分析该时序资料，得到两流域上中下游汛期重旱涝的时空分布，其结果深化了我们对重旱涝的认识。     

新疆博州地区气候生长季降水变化分析

摘 要：对新疆博州（博尔塔拉蒙古自治州）地区1958-2005年作物生长季降水资料的分析结果表明：博州地区作物生长季降水量存在显著增加趋势,特别是20世纪90年代以来降水偏多年略多于偏少年;降水存在5～7 a、16 a 和30 a 左右的周期变化;90年代以来,由于博河上游地区5月份降水偏少,而且博河中游地区第一场"透雨"日期又快速推后以及透雨次数减少等原因,造成河谷一带春夏干旱尤为突出;而在6-8月份,博河上游地区降水量与大雨日数的显著增加却极易诱发山区洪灾;秋季月降水量的普遍增加对作物的采收晾晒不利,但是山区秋季降水的增加有利于秋水转为春用。     

Development of a meteorological and hydrological coupling index for droughts and floods along the Yangtze River valley of China

To comprehensively investigate characteristics of summer droughts and floods in the Yangtze River valley, a meteorological and hydrological coupling index （MHCI） was developed using meteorological and hydro- logical data. The results indicate that： （1） in representing drought/flood information for the Yangtze River valley, the MHCI can reflect composite features of precipitation and hydrological observations; （2） compre- hensive analysis of the interannual phase difference of the precipitation and hydrological indices is important to recognize and predict annual drought/flood events along the valley; the hydrological index contributes more strongly to nonlinear and continuity features that indicate transition from long-term drought to flood conditions; （3） time series of the MHCI from 1960-2009 are very effective and sensitive in reflecting annual drought/flood characteristics, i.e. there is more rainfall or typical flooding in the valley when the MHCI is positive, and vice versa; and （4） verification of the MHCI indicates that there is significant correlation between precipitation and hydrologic responses in the valley during summer; the correlation coefficient was found to reach 0.82, exceeding the 0.001 significance level.     

历史上的淮河洪水

2003夏季淮河流域发生了自1991年以来最为严重的洪涝灾害。为了更进一步认识淮河洪水的历史背景，根据史料反演得到的历史上淮河流域洪涝资料以及降水量观测资料分析了1470-2002年该地区的洪涝发生情况。根据淮河流域的洪水在全国范围降水分布和其他地区的关系分类，淮河降水主要有两种类型：第一种是长江淮河型，雨带集中在长江下游，也包括淮河；第二种是华北南部型，降水主要集中在华北南部和淮河。通过分析这两种类型的降水分布与对应的500hPa高度场的关系，得知淮河洪水和大气环流的异常有着紧密的联系，进一步研究洪水发生的规律，了解其形成的大气环流机制将有助于淮河的防洪抗汛工作。     

格点降水资料在中国东部夏季降水变率研究中的适用性

本文使用1951~2010年PREC、CRU、APHRO和GPCC 4种格点降水资料,通过比较其与中国756站点观测降水资料在中国东部(105°E以东)夏季降水变率中的差异,检验和评估了它们的可靠性和适用性。结果表明:中国东部夏季降水变率的前3个主要模态分别是以江淮流域、长江流域和华北与东北南部为核心的经向多中心分布,有明显的年际和年代际变率特征,且干旱特征较洪涝更明显;长江流域夏季降水异常的主周期为3~7 a和20~50 a,而江淮流域和华北地区夏季降水异常的主周期则为准2 a和准10 a。另外,长江与江淮流域和华南地区分别在1970s末和1990s初发生了显著的年代际转变;4种格点降水资料都能很好地再现中国东部夏季降水的时空变率特征,但由于GPCC格点降水资料是基于更多的基站观测和更精细复杂的质量控制方案得到的,因此它具有更高的可靠性。     

青藏高原东侧“雅安天漏”旱涝年降水特征

利用四川省雅安市1951~2008年逐日降水资料和1969~2000年逐小时降水资料,统计分析了青藏高原东侧雅安地区4个典型旱年和4个典型涝年的降水量、降水频率的多时间尺度变化特征。结果表明,雅安旱年的平均年降水量为1242.9mm,涝年的平均年降水量比旱年多1010mm。旱年汛期降水量占旱年降水总量的70.4%,涝年汛期降水量超出旱年一倍,且占涝年降水总量的81.1%。旱、涝年降水量的季节变化明显,且涝年的季节差异更加显著;雨强与降水量的季节变化相似,夏季达到最大,且旱、涝年年雨强和汛期雨强的差异很明显;旱、涝年之间的雨日差异要小的多,季节差异也不突出。旱、涝年降水量和雨日的最大值、最小值出现月份不同,旱年降水量7月最多、1月最少,而涝年降水量8月最多、12月最少。另外,旱、涝年白天、夜间的月降水量和月雨日最大值出现时间不同,并且不同降水强度,旱、涝年降水量和雨日的逐月变化也有较大差异;旱、涝年降水日变化与夜雨特征都突出,但夜间降水量和频次远远大于白天。旱、涝年降水量和频次的最大值、最小值出现时间有差异,旱年最大小时降水量在01时,最小在14时。涝年夜间小时降水量为双峰结构,最大小时降水量在23时,另一最大值在03时,最小在16时。旱年和涝年最大小时降水频次均出现在00时,最小分别出现在14时和15时。并且,降水量和频次从谷值到峰值的增加速率超过了从峰值到谷值的衰减速率;进一步分析发现,随着降水强度的增加,其夜间降水量越容易出现多峰值的波动,且旱、涝年夜间降水量和频次的差值也越明显。其中,旱年中雨和大雨降水量和频次高于涝年,但涝年暴雨降水量和频次远高于旱年。      

江南南部—华南北部前汛期严重旱涝诊断分析

利用江南南部—华南北部区域18个站45年（1951～1995年）4～6月降水资料计算了Z指数,确定出该区域严重涝年（1954、1962、1968、1973、1975年）和严重旱年（1958、1963、1967、1985、1991年）。分析了严重旱涝的频数分布和空间分布的特征,以及印度洋和太平洋整个赤道地区的SSTA、OLR距平场的分布。结果表明旱涝年SSTA、OLR距平场均有明显的差异。     

长江流域大范围旱涝与南亚高压的关系

利用１９５８～１９９９年月平均气象资料，分析了４２　ａ以来长江流域大范围旱涝的时空分布特征， 发现长江流域降水具有非常明显的年代际变化，年代际的转折发生于２０世纪７０年代末，６０年 代的持续干旱和９０年代的多发性洪涝形成鲜明对比。依照降水标准差大小，从４２　ａ降水资料 中划分出６个严重涝年和５个严重旱年。合成分析表明旱涝年大气环流和全球海温均有明显差 异，涝年高 低层副热带高压偏南偏强，全球海温呈大范围正距平，旱年则相反。文中对比分析了南亚 高压和海温两个异常因子与夏季长江流域降水的关系，发现南亚高压强度指数与长江流域降 水有显著相关，二者的年代际变化趋势非常一致，２０世纪７０年代末当南亚高压由弱变强，长 江流域由相对干旱转为相对多雨。而赤道太平洋ＳＳＴＡ与长江流域降水的关系不甚确定。超前 ／滞后相关分析表明，前期冬春季１００　ｈＰａ副热带高压强度与夏季长江流域降水呈显著的正相 关，前期冬春季赤道东太平洋ＳＳＴＡ与长江流域降水也呈正相关，但相关不显著。分析结果表 明，由于中国特殊的地理环境、地形和海陆分布特征，将南亚高压作为一个异常强信号并加 以关注，对中国短期气候尤其是灾害性气候的预测具有重要意义。     

Regional trends in recent precipitation indices in China

Summary Regional characteristics of recent precipitation indices in China were analyzed from a daily rainfall dataset based on 494 stations during 1961 to 2000. Some indices such as precipitation percentiles, precipitation intensity, and precipitation persistence were used and their inter-decadal differences were shown in this study. Over the last 40 years, precipitation indices in China showed increasing and decreasing trends separated into three main regions. A decreasing trend of annual precipitation and summer precipitation was observed from the southern part of northeast China to the mid-low Yellow River valley and the upper Yangtze River valley. This region also showed a decreasing trend in precipitation intensity and a decreasing trend in the frequency of persistent wet days. On the other hand, increasing trends in precipitation intensity were found in the Xinjiang region (northwest China), the northern part of northeast China, and southeast China, mainly to the south of the mid-low Yangtze River. The indices of persistent wet days and strong rainfall have contributed to the increasing frequency of floods in southeast China and the Xinjiang region in the last two decades. Persistent dry days and weakening rainfall have resulted in the increasing frequency of drought along the Yellow River valley including North China. Regional precipitation characteristics and trends in precipitation indices indicate the climate state variations in the last four decades. A warm-wet climate state was found in northwest China and in the northern part of northeast China. A warm-dry climate state extends from the southern part of northeast China to the Yellow River valley, while a cool-wet summer was found in southeast China, particularly in the mid-low Yangtze River valley over the last two decades.