广东大尺度大气水汽汇的年际及年代际变化特征

用1958～2004年实测降雨量和NCEP／NCAR再分析资料，分析了广东地区大尺度水汽汇的年际和年代际变化特征及其与水汽通量变化的关系。结果表明，气候平均而言，广东春夏季大气向地面输送较多水资源，秋季地气间相互交换的水分相当，冬季由地面向大气输送较多的水资源。四季和年水汽汇的年际分量方差贡献均占主导地位，秋、冬季水汽汇的年际分量有约3年的显著周期。除了显著的年际分量外，冬、春季和年水汽汇的年代际分量方差贡献也较显著，占总方差的40％以上，以30多年的长周期变化为主，目前正处于由正位相向负位相转变的过渡期，预示今后广东有偏旱趋势。广东冬春季水汽汇的异常有显著的同相关系。另外，夏、秋季水汽汇的年代际分量有10～15年的显著周期。广东各季大气水汽汇偏强（弱）是由于从热带低纬输送到南海北部至华南地区的水汽增强（减弱），并伴随着水汽通量的辐合的增强（减弱）造成，但各季水汽通量异常分布型是有差别的。     

气候变暖背景下我国南方旱涝灾害时空格局变化

我国南方地区各季节降水异常主要包含三种优势模态：长江及其以南地区降水呈整体偏多或偏少的一致型,长江中下游流域与华南呈反相变化的南北反相型以及东南与西南呈反相变化的东西反相型。其中一致型是南方地区各季节降水变率的第一优势模态。总体而言,在1961—2013年南方地区平均降水存在明显的年代际和长期趋势变化。其中,夏季和冬季南方区域平均降水具有相似的年代际变化特征,而秋季降水的年代际演变几乎与上述两个季节的相反。不过,在近30年南方各季降水量发生年代际转折的时间不尽相同：春季和秋季降水分别在21世纪初期和20世纪80年代中后期之后进入干位相,冬季和夏季降水则分别在80年代中期和90年代初期之后进入湿位相。自21世纪初期以来,南方夏季和冬季降水逐渐转入中性位相。此外,南方春季和秋季降水均呈减少趋势;而夏季和冬季则相反,均呈增多趋势。对于西南地区,除了春季外,其他三个季节的降水均呈减少趋势,出现了季节连旱的特征,尤其是秋旱最为严重。不过,不管是季节降水量还是旱/涝日数,在我国南方大部分地区其线性变化趋势并不十分显著,这与南方降水年代际分量对降水变率存在较大贡献相关。分析还发现,我国南方区域洪涝受灾面积具有比较明显的年代际变化,而干旱受灾面积则没有明显的年代际变化特征,近十多年来西南地区干旱和洪涝受灾出现了交替互现的特点。     

北太平洋混合层深度异常及其与中国夏季降水的关系

利用GODAS逐月混合层深度(mixed layer depth,MLD)资料和中国160站逐月降水资料,分析了北太平洋MLD多年平均气候及异常特征,进一步研究了其对中国夏季降水年际异常的影响.结果表明:1)北太平洋30 ～ 40°N之间混合层最深,冬、春季明显大于夏、秋季.2)日期线附近的北太平洋中部海域是各季MLD年际异常共同最显著区域;仅夏季MLD年际异常与ENSO存在一定关系;秋、冬和春季MLD还存在明显年代际异常特征.3)当前冬北太平洋西部及中部MLD加深时,次年黄河下游部分地区、黄淮、江淮及长江以南大部分地区(广西南部除外)降水将偏少;河套地区、内蒙东部及东北大部降水可能偏多.     

1961—2006年云南可利用降水量演变特征

利用云南122个测站1961—2006年逐月降水量、气温观测资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸散发经验公式,计算了云南可利用降水量,分析了全球气候变暖背景下云南可利用降水量的变化特征,获得了一些有意义的结果:1)近50年来云南可利用降水量在春季增加,而其余季节减少,特别是夏季可利用降水量明显减少,导致云南年可利用降水量明显减少。2)云南可利用降水量除冬季年代际变化不明显,年际变化明显外,其余季节及年可利用降水量都存在明显的年代际及年际变化。3)从区域趋势变化看,云南大部可利用降水量在冬、春季以增加为主;夏季以减少为主;秋季东部减少,西部增加;全年可利用降水量东部、南部以减少为主,其余地区以增加为主。4)年可利用降水量在全球气候偏暖年以偏少为主,而在偏冷年则以偏多为主。     

长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系

首先,利用三次样条函数方法对1905～2000年长江中下游夏季降水量和太阳黑子、地球自转速率、赤道东太平洋海温和北极涛动等强迫因子序列进行年代际和年际尺度的分离,并分析了它们年代际尺度的位相变化特征.然后,使用30年滑动相关的方法,分析了长江中下游夏季降水量与上述各因子之间的相关随时间的变化.最后,利用旋转因子分析方法,对年代际及年际尺度因子的潜在结构对长江中下游夏季降水的影响进行了研究.结果表明,长江中下游夏季降水量和强迫因子序列均存在显著的年代际变化特征,它们之间的相关系数随时间变化呈现显著的阶段性,     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

东亚中纬度夏季陆面增暖与土壤湿度异常的联系

利用1979—2015年ERA-Interim再分析土壤湿度、云量资料,NCEP/NCAR再分析环流资料和CPC土壤湿度资料,分析了东亚中纬度夏季陆面热力异常的时空分布特征及其与前期春季土壤湿度异常的联系,探讨了前期春季土壤湿度影响东亚中纬度夏季陆面增暖的可能途径。结果表明,东亚中纬度夏季土壤表层温度呈全区一致增暖趋势,其中贝加尔湖及以南地区温度变化最剧烈、增暖最迅速,且1990年代中期前后存在一个明显由冷向暖的年代际转变。进一步分析发现,春、夏季西西伯利亚到贝加尔湖北部地区的土壤湿度与夏季贝加尔湖及以南地区的土壤表层温度在年代际和年际尺度上均存在紧密联系:西西伯利亚到贝加尔湖北部地区土壤湿度异常偏高,通常对应贝加尔湖及南部地区夏季土壤表层温度偏高。西西伯利亚到贝加尔湖北部地区春、夏土壤湿度异常可以引起夏季大气环流异常,从而对东亚夏季中纬度陆面热力异常产生影响:春、夏土壤湿度偏高时,贝加尔湖及其南部地区上空位势高度为正异常,对应为反气旋性异常环流,云量减少,有利于东亚中纬度陆面增暖;反之,则对应为气旋性异常环流,不利于陆面增暖。     

我国四季极端雨日数时空变化及其与海表温度异常的关系

利用1960—2004年我国586个气象站的逐日降水观测资料,对每个季节和每个站点,以雨日降水量升序排列的第90个百分位值定义极端日降水阈值,分析揭示了我国四季极端雨日数的时空变化特征、与海表温度异常的关系以及相联系的大气环流异常型。结果表明,我国长江流域极端雨日数在冬季和夏季呈显著增加趋势,华北地区极端雨日数在冬季显著增加、而在夏季显著减少,华南地区极端雨日数在春季显著增加,东北地区极端雨日数在冬季和春季显著增加,而西北地区极端雨日数在四季均显著增加。各季极端雨日数在线性趋势变化之上表现年际和年代际变化特征,并且其典型异常型明显不同,春、秋季表现为长江以南与以北地区反位相的"偶极型"变化,夏季表现为长江流域与华南、华北地区反位相的"三极型"变化,冬季表现为全国大部分地区同位相的"单极型"变化。我国季节极端雨日数与印度洋-太平洋海表温度异常的关系主要表现为与ENSO的关系,而ENSO影响我国极端降水异常是通过相应的大气环流异常型来实现的。     

Interannual and Interdecadal Variability of Winter Precipitation over China in Relation to Global Sea Level Pressure Anomalies

Based on the method of rotated principal component (RPC) analysis and wavelet transforms, the win-ter precipitation from 36 stations over China for the period 1881-1993 is examined. The results show thatthe three leading space-time modes correspond, in sequence, to winter rainfall anomalies over the reaches ofthe Yangtze River, the bend of the Yellow River, and the northeastern region of China. The three modes ex-hibit interannual oscillations with quasi-biennial and 8-year periods as well as interdecadal oscillationswith 16- and 32-year periods. The interannual oscillation (＜ 10 years) occurs in phase over the differentareas, and its maximum amplitude migrates northward considerably with prominent interdecadal variations.However, the interdecadal oscillations (10-32 years) are out of phase over the different regions, and theamplitude variations have the characteristics of stationary waves.The rainfall anomalies appear to be closely re lated to the anti-phase changes of mean sea-level pres-sure (SLP) over the Asian mainland and the North Pacific. When the SLP rises over the North Pacific anddecreases over the Asian mainland, the precipitation over East China increases noticeably. The linkage be-tween the rainfall over China and the SLP anomalies apparently results from the strength of the East Asianwinter monsoon and its associated temperature and moisture advection.     

中国南方春季大尺度大气水汽汇时空变化特征

用1958-2004年NCEP/NCAR再分析资料分析了中国南方春季大尺度大气水汽汇的时空变化特征。结果表明：华南中东部、广西北部-湖南西部-贵州东部地区是中国南方春季水汽汇的两个主要变异中心区。华南中东部春季水汽汇具有明显的年际和年代际变化特征,并以年代际方差占优;广西北部-湖南西部-贵州东部地区春季水汽汇以年际变化为主。华南中东部以及广西北部-湖南西部-贵州东部地区水汽汇的强度异常与东亚上空水汽输送异常导致上述地区垂直积分的水汽通量辐合的异常密切相关,当中国南方上空有西南（东北）风水汽通量距平,即西南风水汽输送增强（减弱）时,则上述地区上空的水汽汇偏强（偏弱）。     

影响中国夏季降水的前冬北半球中高纬大气环流年际变异主模态

本文利用观测和再分析资料,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)分析,发现北极涛动(Arctic Oscillation, AO)是显著影响中国夏季降水年际异常的前冬中高纬大气环流变异的主模态。AO在冬季发展成熟,在春季衰亡,在夏季发生位相反转。AO会导致华北、东北、长江中下游和华南夏季降水异常呈现三极型分布。伴随正位相的AO,在黄海至日本海上空的异常低压伴随的东北风异常引起华北和东北水汽通量异常辐散及降水减少,而西北太平洋的异常高压不仅增强其北侧的西南风水汽输送,和北部异常低压共同作用导致长江中下游水汽通量异常辐合及降水增加,而且使得华南水汽通量异常辐散,降水减少。因此,本文发现的前冬AO模态与我国夏季三极型异常降水分布的关系可为我国夏季旱涝预测提供一个重要的中高纬前期因子。     

Latest update of the climatology and changes in the seasonal distribution of precipitation over China

Based on daily precipitation data from 524 meteorological stations in China during the period 1960–2009, the climatology and the temporal changes (trends, interannual, and decadal variations) in the proportion of seasonal precipitation to the total annual precipitation were analyzed on both national and regional scales. Results indicated that (1) for the whole country, the climatology in the seasonal distribution of precipitation showed that the proportion accounted for 55 % in summer (June–August), for around 20 % in both spring (March–May) and autumn (September–November), and around 5 % in winter (December–February). But the spatial features were region-dependent. The primary precipitation regime, “summer–autumn–spring–winter”, was located in central and eastern regions which were north of the Huaihe River, in eastern Tibet, and in western Southwest China. The secondary regime, “summer–spring–autumn–winter”, appeared in the regions south of the Huaihe River, except Jiangnan where spring precipitation dominated, and the southeastern Hainan Island where autumn precipitation prevailed. (2) For the temporal changes on the national scale, first, where the trends were concerned, the proportion of winter precipitation showed a significantly increasing trend, while that of the other three seasons did not show any significant trends. Second, for the interannual variation, the variability in summer was the largest among the four seasons and that in winter was the smallest. Then, on the decadal scale, China experienced a sharp decrease only in the proportion of summer precipitation in 2000. (3) For the temporal changes on the regional scale, all the concerned 11 geographic regions of China underwent increasing trends in the proportion of winter precipitation. For spring, it decreased over the regions south of the Yellow River but increased elsewhere. The trend in the proportion of summer precipitation was generally opposite to that of spring. For autumn, it decreased over the other ten regions except Inner Mongolia with no trend. It is noted that the interannual variability of precipitation seasonality is large over North China, Huanghuai, and Jianghuai; its decadal variability is large over the other regions, especially over those regions south of the Yangtze River.     

A diagnostic study of the impact of El Niño on the precipitation in China

The impact of El Niño on the precipitation in China for different seasons are investigated diagnostically. It is found that El Niño can influence the precipitation in China significantly during its mature phase. In the Northern winter, spring and autumn, the positive precipitation anomalies are found in the southern part of China during the El Niño mature phase. In the Northern summer, the patterns of the precipitation anomalies in the El Niño mature phase are different from those in the other seasons. The negative precipitation anomalies appear in both southern and northern parts of China, while in between around the lower reaches of the Yangtze River and the Huaihe River valleys the precipitation anomalies tend to be positive. In the Northern winter, spring and autumn, the physical process by which El Niño affects the precipitation in the southern part of China can be explained by the features of the circulation anomalies over East Asia during the El Niño mature phase (Zhang et al., 1996). The appearance of an anticyclonic anomaly to the north of the maritime continent in the lower troposphere during the El Niño mature phase intensifies the subtropical high in the western Pacific and makes it shift westward. The associated southwesterly flow is responsible for the positive precipitation anomalies in the southern part of China. In the Northern summer, the intensified western Pacific subtropical high covers the southeastern periphery of China so that the precipitation there becomes less. In addition, the weakening of the Indian monsoon provides less moisture inflow to the northern part of China.     

中国近54年来夏季极端降水事件特征研究

利用1960~2013年中国6~8月无缺测的571站逐日降水资料,定义7个极端降水指数,研究中国夏季极端降水事件特征。结果表明:(1)极端降水事件空间分布存在明显的区域性差异,长江中下游地区、华南地区、西北地区表现为增加趋势,东北地区、华北地区、西南部分地区表现为减少趋势;时间分布表现出具有显著的年际和年代际变化特征,极端降水事件有增加趋势,在20世纪90年代初期有明显转折。(2)M-K检验表现出极端降水事件在20世纪90年代初发生突变,突变前(后)偏弱(强)。(3)极端降水指数周期振荡不完全一致,准15年周期振荡为主,其次是准7年周期,最强振动出现在1998年。(4)除持续干期指数外,其他极端降水指数间存在较好的相关性。     

利用高分辨率ERA-Interim再分析资料对2011年夏季江淮区域水汽汇的诊断分析

利用水平分辨率接近0.7°×0.7°、垂直方向60层的ERA-Interim再分析资料,分析了2011年夏季江淮区域水汽汇的演变及各项的贡献,研究了与水汽辐合项有关的水汽输送及相应的月平均环流和天气尺度扰动。结果表明:(1)ERA-Interim再分析资料对江淮区域夏季水汽平衡有较好的描述能力。由水汽辐合项与水汽局地变化项计算的水汽汇值和用降水与蒸发求得的水汽汇值高度一致,说明该资料可用于研究江淮区域的水汽汇。(2)2011年夏季江淮区域整体处于水汽汇区,且水汽汇值具有明显的2~6天的天气尺度振荡。降水对水汽汇的贡献远大于蒸发,而水汽辐合项与水汽局地变化项对水汽汇均有较大贡献,并且对水汽汇具有超前1~2天的指示作用。(3)月平均环流和天气尺度扰动均通过与水汽输送密切相关的水汽辐合项对江淮区域水汽汇产生显著影响。月际尺度的水汽汇变化与大尺度大气环流尤其是副高有密切关系;而江淮流域及西南地区的天气扰动对江淮区域水汽汇的天气尺度振荡起到至关重要的作用。     

东亚季风系统的动力过程和准定常行星波活动的研究进展

本文系统地回顾了近几年来关于东亚季风系统的动力过程与机理方面的研究,特别是关于东亚季风系统年际和年代际变异与准定常行星波活动关系的研究。最近的许多研究表明东亚夏季风系统变异的动力过程主要与东亚／太平洋型(即EAP型)遥相关有关,利用EAP型遥相关理论不仅可以说明东亚夏季风系统各成员之间内在联系的机理,而且可以揭示热带西太平洋热力和菲律宾周围对流活动影响东亚夏季风系统季节内、年际变化及其异常的经向三极子结构的动力过程;除了EAP型遥相关外,研究还表明北半球夏季从北非到东亚的对流层上层经向风异常存在一个沿急流传播的遥相关型,它对东亚夏季风系统异常的经向三极子型分布也有重要影响。并且,最近关于东亚冬季风变异与行星波活动的关系已做出许多研究,并获得很大进展。这些研究表明:北半球冬季准定常行星波传播波导在年际和年代际变化上存在着反相振荡特征,即若“极地波导”加强,则“低纬波导”将减弱,反之亦然;准定常行星波两支波导的反相振荡与北半球环状模(NAM)的年际和年代际振荡有紧密联系,而NAM的变化通过行星波活动的异常可以导致东亚冬季风的年际和年代际变化;此外,准定常行星波活动的年际变化与东亚冬季风异常之间的关系明显地受热带平流层纬向风准两年周期振荡(QBO)的调制,进一步的研究还提出了可能的机理。最后本文还指出:2005～2007年冬季东亚冬季风的异常不仅与西伯利亚高压和阿留申低压的变异有关,而且与极涡的演变和准定常行星波活动密切相关。     

宁夏水汽输送气候特征

利用NCEP／NCAR和欧洲中心提供的逐日、逐月再分析资料（包括风场、湿度场资料,分别为17层等压面和23层等压面）和地面气压场资料,计算了宁夏区域的水汽汇和水汽通量。结果表明：宁夏区域水汽汇空间分布在春季为南北正东西负型,夏季为中间正、东西侧负型,秋季为南正北负型,冬季为东正西负型。夏季整个区域的水汽汇为正值。各季的多年时间变化具有相似的特点,为线性减少趋势,3次曲线拟合为先增后减再增的趋势。宁夏地区的水汽来自3个方向：西向、西南向和东南向,其中西南向的值较大,是宁夏的主要水汽通道。多年水汽汇的19a周期通过了0．1信度的红噪声检验,多年水汽汇序列变化较为剧烈,发生了多次突变。     

春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时空分布特征及相互联系

伊朗高原和青藏高原热力作用对东亚区域气候具有重要影响。基于1979—2014年欧洲中心ERA-interim月平均再分析地表热通量资料,分析了春、夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时、空分布特征以及春、夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的关系。结果表明,春、夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量在季节、年际和年代际尺度上具有不同的时、空分布特征。对于青藏高原,春、夏季地表感热呈西部大东部小、地表潜热呈东部大西部小;地表感热在春季最大且大于地表潜热,地表潜热在夏季最大且大于地表感热。在年际时间尺度上,春、夏季青藏高原地表热通量异常的年际变化在东、西部不一致,青藏高原西部,地表感热与地表潜热有较强的负相关关系。青藏高原地表感热异常具有很强的持续性,当春季地表感热较强（弱）时,夏季高原地表感热同样较强（弱）。青藏高原东部与西部地表热通量的年代际变化有明显差异,春（夏）季青藏高原东部地表感热呈显著的年代际减弱趋势,1998（2001）年发生年代际转折,由正异常转为负异常;而青藏高原西部地表感热在春季则有显著的增大趋势,2003年发生年代际转折,由负异常转为正异常。青藏高原东部地表潜热仅在春季为显著减弱趋势,2003年出现年代际转折,由正异常转为负异常;青藏高原西部地表潜热在春、夏季都有显著减弱趋势,年代际转折出现在21世纪初,由正异常转为负异常。对于伊朗高原,春、夏季地表热通量的空间分布在整个区域较一致,地表感热在夏季最大,地表潜热在春季大、夏季小,但各季节地表感热都大于地表潜热。相对于青藏高原地表感热,伊朗高原地表感热在各月都更大。在年际时间尺度上,春、夏季伊朗高原各区域地表热通量异常的年际变化较一致;地表感热与潜热有很强的负相关关系;伊朗高原地表感热、潜热异常都具有持续性,当春季地表感热（潜热）通量较强（弱）时,夏季地表感热（潜热）通量同样较强（弱）。伊朗高原北部与南部地表热通量的年代际变化存在差异。其中,春、夏季伊朗高原北部地表感热（潜热）呈显著增强（减弱）趋势,在20世纪末发生了年代际转折,春、夏季北部地表感热（潜热）由负（正）异常转为正（负）异常。而伊朗高原南部春、夏季地表热通量无显著变化趋势,但春季地表感热、潜热与夏季地表感热同样在20世纪末存在年代际转折,地表感热（潜热）由负（正）异常转为正（负）异常。春、夏季两个高原地区地表热通量的关系主要表现为:就春季同期变化而言,伊朗高原地表感热与青藏高原西部地表感热具有同相变化关系,与青藏高原东部地表感热具有反相变化关系,伊朗高原地表潜热与青藏高原东部地表潜热具有同相变化关系;就非同期变化而言,春季伊朗高原地表感热与夏季青藏高原东部地表感热存在反相变化关系。      

THE RELATIONSHIP BETWEEN SCS SUMMER MONSOON INTENSITY AND OCEANIC THERMODYNAMIC VARIABLES AT DIFFERENT TIME SCALE

The oscillation characteristics of 1948 - 2003 South China Sea (SCS) summer monsoon intensity (SCSSMI) is analyzed by wavelet transform and the relationship between SCSSMI filtered by Lanczos filter at different time scale and oceanic thermal conditions is studied. The results show that SCSSMI exhibits dominant interannual (about 4 a), decadal (about 9 a) and interdecadal (about 38 a) oscillation periods. The interannual variation is the strongest and the interdecadal variation the weakest. The region of significant correlation between SCS summer monsoon intensity and oceanic thermodynamic variables at different time scale is greatly different. Significant correlation area of interannual variation of SCSSMI is concentrated in near equatorial region. Corresponding correlation displays quasi-biannual variability. If positive anomalies of SST and the depth of thermocline happen in eastern equatorial Indian Ocean and western equatorial Pacific, and negative anomalies of SST and the depth of thermocline happen in western equatorial Indian Ocean and eastern equatorial Pacific in previous autumn and winter, the interannual variation of SCSSMI will enhance. If the condition is contrary, interannual variation of SCSSMI will weaken. The interannual variation of SCSSMI will influence SST. The region surrounding SCS and east of Australia shows significantly negative correlation in autumn, and significantly positive correlation exhibits in west equatorial Indian Ocean, eastern equatorial Pacific and equatorial Atlantic in winter. The decadal variation of SCSSMI is modulated by PDO. Interdecadal variation of SCSSMI is relevant to the global warming and PDO.     

江淮地区夏季雨量与北半球500 hPa环流遥相关的不稳定性

用50年 (1951~2000年) 观测资料, 分成1951~1976年和1977~2000年两个时段, 研究了江淮地区夏季 (6~8月) 雨量与北半球500 hPa季平均环流时滞遥相关的年代际变化, 同时提出了遥相关不稳定指数, 讨论了遥相关不稳定性的空间分布和季节变化。结果表明, 这两个时段遥相关的空间分布存在显著差异, 且前一时期时滞遥相关强度明显强于后一时期, 特别是江淮地区夏季雨量与前期冬季西太平洋型 (WP) 的相关仅在1976年以前显著, 1977年以后迅速减弱消失, 而对于后一时期, 与春季欧亚遥相关型 (EU) 的相关明显加强。另外, 后一时期江淮地区夏季雨量与夏季EAP波列的相关明显强于前一时期。它反映了太平洋年代际振荡 (PDO) 对东亚季风降水和环流年际相关的影响, 这种遥相关的不稳定性与年代际和年际时间尺度振荡之间的相互作用有密切联系。