基于多源降水数据的洞庭湖流域夏季降水与西太平洋副热带高压的关系

基于中国气象科学数据共享服务网提供的1979~2012年夏季6~8月降水实测数据（CMD）和3种不同来源的再分析降水数据,研究和比较副高特征指数与洞庭湖流域夏季降水的关系及空间差异。结果表明：① 6、7月副热带高压（副高）脊线位置偏北,洞庭湖流域大部分区域降水偏多,8月偏少;6、7月北界位置偏北使流域东南降水偏少、西北降水偏多,8月大部分地区降水偏多;6~8月西伸脊点位置东移使降水偏多范围自东向西增大;6月份副高强度增强使东部和南部降水偏多、西部和北部降水偏少,7和8月大部分地区降水减少。② 再分析降水数据大体上能反映出7月份脊线指数、6和7月北界指数、6~8月西伸脊点指数和副高强度指数对相应月份CMD降水的影响。③ 副高特征指数对CMD降水的拟合能力存在区域差异。     

伊朗高原和北非感热异常对夏季塔里木盆地降水的影响

基于1971—2019年日本气象厅提供的JRA-55地表感热、大气环流再分析数据和国家气象信息中心提供的我国陆面逐月格点降水数据,研究了夏季伊朗高原和北非感热异常对同期塔里木盆地降水的可能影响。结果表明：（1） 夏季伊朗高原感热和北非感热均与塔里木盆地夏季降水密切联系,将2个区域加热共同考虑,其与塔里木盆地降水的关系要比仅考虑单一区域加热更为紧密。（2） 当伊朗高原感热整体偏强,且北非感热呈北弱南强异常分布时,对应中亚副热带西风急流相对偏南,中亚和蒙古高原上空分别为异常气旋和反气旋控制,塔里木盆地上空南风加强;热带印度洋水汽在阿拉伯海与中亚的异常环流配合下北上进入塔里木盆地;以上条件共同导致了同期塔里木盆地降水的增多,反之亦然。（3） 北非和伊朗高原加热均可单独影响塔里木盆地夏季降水,其中伊朗高原感热对大尺度环流和水汽输送的影响均显著,因此其与降水的关系也更加密切。北非感热加热的影响主要体现在大尺度环流方面,对水汽输送的影响和伊朗高原存在差异,主要体现在印度半岛上空的异常反气旋位置偏南,导致阿拉伯海水汽无法进入塔里木盆地。     

我国西南地区2009年秋季特大旱灾大气环流特征分析

利用西南地区5省市126个气象站1961―2009年逐月降水资料以及NCEP/NCAR月平均资料,分析了西南地区2009年秋季特大旱灾降水变化特征以及同期的环流特征。结果显示:(1)2009年秋季,来自孟加拉湾地区、南海地区暖湿水汽与来自内蒙古水汽均减弱;西南地区大部分地区水汽净获得减少或者由水汽净获得转换为水汽净失去。(2)2009年9―10月份西风带纬向环流较往年增强,西风槽偏东,东亚大槽西翼偏北;11月份西风带经向环流较强,但内蒙古西部、宁夏、甘肃、青海东部南下偏北风经向分量较往年减弱,西风槽偏北。(3)2009年9月份副高偏西偏强,西南在副高控制下,辐合上升水汽减少;10月份云南、贵州、广西大部分地区受控副高;11月份副高西伸至孟加拉湾地区,偏南风只存在17.5°N以北的孟加拉湾地区,这削弱了孟加拉湾地区向我国西南地区输送的水汽量。     

印度洋偶极子中的西极子对西藏高原盛夏降水的影响

利用西藏高原地区1987-2016年的逐月夏季降水资料和印度洋偶极子指数资料分析了两者的关系,结果表明：高原地区盛夏降水与表征西印度洋异常海温的西极子指数表现出良好的相关关系,在西极子指数正异常年时高原降水偏多10%~30%,其中高原中部偏多最为显著,而在负异常年时与之相反。分析其机理研究发现,在正西极子异常年,南海和西太暖池区域的深对流加强、西太副高偏西偏南和印度热低压的减弱使得来自热带的水汽更容易深入高原腹地,其次,南亚高压东体异常增强,配合低空异常辐合,都使得高原降水偏多。同时,高原上空局地纬圈环流在高原中部（90 °E附近）上空（400 hPa以上）有异常辐合上升区,使得高原中部更容易发展暖湿切变线、高原低涡等中尺度涡旋低值系统,造成更多的降水。本研究从高原气候变化响应海洋年际变化的角度分析了区域降水的季节差异,可以为高原气候预测提供新的思路。     

2009年夏末秋初广西持续干旱成因分析

利用1951―2009年广西地面气象观测逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用一元回归和小波分析方法对历年广西夏末秋初降水气候趋势变化和周期性进行统计分析。结果表明:从历史资料看,广西夏末秋初降水呈显著减少趋势,而且具有2 a、8 a和14 a周期变化特征,2009年处于2 a周期信号偏少期。造成广西夏末秋初高温干旱的主要原因为:8月副热带高压脊线偏北,东亚槽脊平缓不利冷空气南下,广西常处于高压脊控制;9月副高南落,广西部分地区受副高控制;广西低空呈反气旋的环流形势,低层辐散高层辐合,气流以下沉运动为主,而且水平风速很小,大气稳定;2009年6月太平洋出现了厄尔尼诺现象,并在8、9月得到了发展。     

西南地区春季降水异常与大尺度环流关系

根据1961-2013年NCEP/NCAR逐月再分析资料、NOAA月平均海表温度资料和西南地区(四川、重庆、贵州、云南)116个气象台站逐月降水资料,利用EOF分析等方法分析了西南地区春季降水空间分布特征,研究了西南地区春季降水异常与大气环流的关系。结果表明:西南地区春季降水不仅有区域一致的增加趋势,还表现出纬向偶极型空间分布;西南地区春季东部降水偏多西部偏少时,受到印度洋和太平洋两个反气旋气流影响,利于印度洋地区的暖湿水汽和西太平暖湿气流的输送,有利于该地区降水偏多;东部降水偏少西部偏多时,东亚大槽、乌拉尔山高压脊、南支槽分别加强,抑制了西风气流向东推进,使水汽更容易在西南地区西部辐合上升形成降水。结合海表温度分析发现,这种槽脊和反气旋强度变化和太平洋海表温度的变化有重要关系。     

红水河流域2009年后汛期8～10月降水偏少环流特征分析

选用国家气象局气候中心系统诊断预测室每月提供的500百帕环流指数、环流特征量资料等资料,对2009年红水河流域8～10月份降水偏少成因的主要环流特征进行分析,得出2009年8～10月500百帕亚洲地区中高纬以纬向环流为主;极涡中心偏向东、西半球,强度比常年偏强,位置偏北,不利于冷空气南下到低纬地区。南海夏季风爆发及结束时间比多年平均偏晚,强度较常年偏弱;副高位置偏西、偏北,强度偏强;热带气旋活动路径偏西、偏北。在这种大型环流形势的配置下,使得低纬大部地区产生较大降水的条件受阻,是造成红水河流域后汛期降水偏少的主要原因。     

广西2013年夏季旱涝急转特征

利用NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）全球日平均再分析资料和广西气象信息中心整理的广西88个国家气象观测站逐日降水量资料,对2013年夏季广西旱涝急转现象及环流背景特征等进行分析,结论如下：1）广西2013年夏季总降水量接近正常,但发生了旱涝急转现象,第31―44候全区平均降水量偏少36%,而第45―48候全区平均降水量偏多1.4倍,转折点发生在第45候（8月第3候）。2）第31―44候平均环流呈现出典型的干旱环流特征,欧亚中高纬度地区环流平直,西太平洋副高偏强,并控制广西,华南上空水汽通量散度为辐散。而第45―48候平均环流在对流层低层呈现出明显的偏涝特征,广西处在副高南侧、并受热带辐合带（ITCZ）控制,华南上空风场为气旋式异常、水汽通量散度为辐合、对流加强。3）2013年第45候大气环流发生调整,沿110° E的副高脊线由25° N突然北跳到30°―35° N,ITCZ随之向北移动,并在缅甸―华南―菲律宾北侧稳定维持,台风接连影响广西,使广西由干旱迅速转为持续的雨涝天气。     

江淮下游汛期降水与ENSO冷暖事件的关系——以里下河腹部地区为例

应用综合Niño指数,分析了江淮下游里下河腹部地区1957-2006年间汛期降水与ENSO冷暖事件的关系及环流形势。结果显示:汛期降水与ENSO冷暖事件的遥相关具有较为显著的阶段性特征。El Niño、La Nina的翌年汛期降水分别以负、正距平偏多,汛期降水的正负距平转换出现在1970年代末左右。汛期降水与Niño指数具有2-7 a左右的相似周期,且二者在1980年前后出现了明显的相位转换。El Niño翌年汛期降水为正距平的环流场显示,东亚环流经向呈“+、-、+”高度距平配置,且副高范围扩大,偏西偏北,存在典型的梅雨锋面,雨带停留在江淮下游地区,利于降水形成。而La Nina翌年汛期降水为正距平的环流场表明,副高位置偏东偏北收缩,东亚经向环流呈“-、-”位势高度距平,低、中层分别为西南风、偏东南风距平,缺少梅雨锋面,汛期降水偏多的程度较小。     

2006年云南省盛夏高温干旱成因分析

对2006年云南盛夏严重的高温干旱及其成因进行分析。结果表明：西太平洋副热带高压强度偏强,位置偏西、偏北,不利于将孟加拉湾等地的暖湿气流带到云南、四川等地,使这些地区7-8月降水明显偏少;亚欧地区经向环流偏弱,纬向环流偏强,中高纬地区大气环流以纬向环流占优势,不利于冷空气向南方地区输送;阿拉伯湾、孟加拉湾、南海及云南、四川等地的OLR值偏高,对流活动受到抑制,不利于水汽的输送及降雨的产生;850 hPa温度场上,云南多处于高温暖区内,7-8月无明显冷空气影响云南等都是形成高温干旱的重要原因。     

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。     

山西夏季不同等级降水时空演变特征及其影响要素研究

基于1961—2018年降水观测资料,应用经验正交函数分解（EOF）、大气诊断等方法对山西夏季不同等级降水时空演变特征及其影响要素进行分析。结果表明：① 山西夏季降水量主要由大雨贡献（51.9%）,但在降水频次上以小雨为主。山西大雨与小雨事件存在显著差异。小雨多年平均雨量由南至北递增,而大雨却由南至北递减。此外,EOF表明全区一致型均是不同等级降水中的主空间模态,但在小雨和大雨中高载荷区存在明显差异。② ENSO在影响山西降水特别是大雨中占据主导,而NAO在小雨中作用更为突出。对大气环流异常结构的诊断分析表明,冷（暖）ENSO位相时,源于热带西太平洋并经由南海北上的季风水汽输送增强（减弱）,同时在ENSO和中高纬度大气活动联动调控下,在东亚地区建立的异常反气旋（气旋）可通过其西支南（北）风气流引导（抑制）季风水汽向山西进一步纵深推进,两者共同调配使得山西大雨事件增多（减少）;NAO主要通过一条沿西欧?东欧?乌拉尔山?蒙古高原的高纬度路径对降水施加影响,NAO正（负）位相时,在蒙古高原甚至山西建立的深厚异常（反）气旋通过其南支西（东）风一方面阻挡低纬度季风水汽进入山西,另一方面增强（减弱）山西有限的内陆水汽供应,从而引起山西小雨事件的增多（减少）。     

影响中国东北地区气候的关键区、关键时段和关键因子

使用东北地区近50多a(1956~2007年)气温和降水数据及相关研究成果,研究和总结并分析影响中国东北地区夏季气温、夏季降水、冬季气温的关键区、关键时段和关键因子。东北夏季较多降水主要发生在极涡偏心、东亚高纬阻塞高压盛行、副热带高压偏西偏北、青藏高原上空西风急流中心强度偏强的环流系统配置下;东北夏季低温主要出现于伊朗高压和南亚高压区域高度场为负距平、上一年10月极涡中心强度正常或偏强、夏季副热带高压强度偏弱位置偏东、偏南时;西伯利亚高压和阿留申低压均偏强(偏弱)、前期北大西洋海温偏低(偏高)对应东北地区的冷(暖)冬年。     

Low-Level Westerly Winds,Topography, and Tropical Cyclogenesis of Arlene (2005): Observations and Model Simulations

The evolution process of the low-level westerly winds over the eastern North Pacific is investigated to understand the tropical cyclogenesis (TCG) of Tropical Storm Arlene (2005) over the Intra-Americas Sea (IAS). Also considered are the influences of the topography of the Central American mountain region interacting with the low-level westerly winds on Arlene's TCG by comparing results from a modified-topography simulation of Arlene's TCG with those from a simulation with the original topography in the Weather Research and Forecast (WRF) model. Interactions among large-scale circulations associated with subtropical highs in both hemispheres and an anticyclone over the warm eastern North Pacific produced low-level westerly winds into the IAS. WRF model experiments with a virtually elevated terrain filling in mountain passes in Central America resulted in the delayed and suppressed development of the incipient storm. The model experiments suggest that the low-level winds and moisture fluxes from the eastern North Pacific passing through the low-level mountain passes in Central America could play a critical role in the TCG process and perhaps also sustenance of storms over the western Caribbean.     

亚洲季风与中国干湿、农牧气候界线之关系

基于中国553个气象站点1958~2000年日降水量资料、北方295个气象站点同期(20(cm)蒸发皿资料,界定出半干旱区和农牧交错区各自的范围。利用东亚夏季风强度指数(1951~1995年)与印度夏季降水量(1951~1998年)资料, 分析了半干旱区和农牧交错区东南-西北界10年际空间变化与亚洲夏季风的关系。近50年中国干湿、农牧气候界线的动态变化是影响中国的季风环流强弱作用在空间上的实物表现, 季风环流的强弱变化控制着气候界线空间摆动的范围与方向, 其年代际变化是中国干湿、农牧气候界线呈现出年代际变化特征的根源。分析显示, 在现代情况下, 农牧气候界线位置的空间摆动主要反映人类生产活动强度的强弱差异, 人为因素起主导作用。     

Spatio-temporal Distribution of Drought in the Belt and Road Area During 1998-2015 Based on TRMM Precipitation Data

Drought is a worldwide natural disaster that has long affected agricultural production as well as social and economic activities. Frequent droughts have been observed in the Belt and Road area, in which much of the agricultural land is concentrated in fragile ecological environment. Based on the Tropical Rainfall Measuring Mission Satellite (TRMM) 3B43 precipitation data, we used the Precipitation Abnormity Percentage drought model to study the monthly spatio-temporal distribution of drought in south region of N50° of the Belt and Road area. It was observed that drought during winter was mainly distributed in Northeast Asia, Southeast Asia, and South Asia, while it was mainly distributed in Central Asia and West Asia during summer. The occurrence of historical droughts indicates an obvious seasonal cycle. The regional variations in drought were analyzed using the Breaks for Additive Season and Trend tool (BFAST) in six sub-regions according to the spatial distribution of six economic corridors in the Belt and Road area. The average drought conditions over the 18 years show a slight decreasing trend in Northeast Asia, West Asia, North Africa, South Asia, Central and Eastern Europe, and a slight increasing trend in Central Asia. However, it was a fluctuating pattern of first increasing and then decreasing in Southeast Asia. The results indicate that the total drought area in the Belt and Road region showed a general decreasing trend at a rate of 40,260 km2 per year from 1998 to 2015.     

亚洲夏季风北部边缘带变化及中高纬度行星波对其影响

本文使用1961—2016年NCEP1再分析资料和GPCC全球降水分析资料,确定了亚洲夏季风北部边缘带的空间范围,分析了季风边缘带的南北边界位置、降水、面积的相互关系和年代/际变化特征,讨论了造成季风边缘带夏季降水异常的影响因子。主要结论如下：亚洲夏季风北部边缘带平均位置位于青藏高原中部经黄土高原和中国东北地区向亚洲东岸延伸的带状区域上,根据下垫面性质、区域生态环境和气候特征,将季风北边缘带划分为青藏高原区（85°E~105°E）、黄土高原区（105°E~115°E）和中国东北区（115°E~135°E）3段,季风边缘带降水的年际变化与其南边界位置有显著的正相关,青藏高原季风边缘带面积变化与其南界位置显著负相关,黄土高原季风边缘带和东北季风边缘带面积与北边界位置显著正相关,且3段季风边缘带的位置、面积、降水均有明显的年际、年代际变化特征。季风边缘带夏季降水偏少与欧亚中高纬对流层上层自西向东传播的欧亚（EU）遥相关波列密切相关,季风边缘带夏季降水偏少时期,亚洲低纬度地区对流活动偏弱、非洲东岸近赤道地区200 hPa异常辐合可能造成索马里急流和亚洲夏季风强度整体偏弱,200 hPa亚洲急流强度弱且位置偏北,500 hPa中国北方受西风带异常高压控制,东亚夏季风降水主要集中在中国南方地区,季风边缘带夏季降水异常偏少。季风边缘带夏季降水偏多与欧亚中高纬对流层上层沿亚洲急流向东传播的丝绸之路（SRP）波列密切相关,200 hPa、500 hPa环流形势与季风边缘带夏季降水偏少时期基本相反,东亚夏季风降水空间分布呈北多南少特征,季风边缘带夏季降水异常偏多。     

Spatiotemporal characteristics of seasonal precipitation and their relationships with ENSO in Central Asia during 1901–2013

The vulnerable ecosystem of the arid and semiarid region in Central Asia is sensitive to precipitation variations. Long-term changes of the seasonal precipitation can reveal the evolution rules of the precipitation climate. Therefore, in this study, the changes of the seasonal precipitation over Central Asia have been analyzed during the last century (1901–2013) based on the latest global monthly precipitation dataset Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) Full Data Reanalysis Version 7, as well as their relations with El Niño- Southern Oscillation (ENSO). Results show that the precipitation in Central Asia is mainly concentrated in spring and summer seasons, especially in spring. For the whole study period, increasing trends were found in spring and winter, while decreasing trends were detected in summer and fall. Inter-annual signals with 3–7 years multi-periods were derived to explain the dominant components for seasonal precipitation variability. In terms of the dominant spatial pattern, Empirical orthogonal function (EOF) results show that the spatial distribution of EOF-1 mode in summer is different from those of the other seasons during 1901–2013. Moreover, significant ENSO-associated changes in precipitation are evident during the fall, winter, spring, and absent during summer. The lagged associations between ENSO and seasonal precipitation are also obtained in Central Asia. The ENSO-based composite analyses show that these water vapor fluxes of spring, fall and winter precipitation are mainly generated in Indian and North Atlantic Oceans during El Niño. The enhanced westerlies strengthen the western water vapor path for Central Asia, thereby causing a rainy winter.