集合预报在我区中西部农区汛期降水长期预报中的应用

从自治区中西部农区汛期降水的长期预报角度着手，通过对前冬500hPa高度场上的西北太平洋副高面积指数（下称副高）、亚欧纬向环流指数（下称纬向环流）和当年太阳活动、厄尔尼诺事件与汛期干旱的统计分析，利用集合预报方法建立了汛期降水的长期预报思路。并对1998、1999、2000年试报，效果比较理想。     

1997年华南汛期降水异常与大气低频振荡的关系

利用国家气象中心提供的逐日降水资料及NCEP逐日再分析资料,分析了1997年华南地区汛期异常降水低频特征与大气低频振荡的关系。研究表明,1997年华南前汛期和后汛期降水表现为不同的振荡特征;前汛期降水主要以10～20天准双周振荡为主,而后汛期降水的低频特征并不明显。进一步对降水和其它要素的低频振荡特征进行分析发现,该年华南地区前汛期降水和风场的低频振荡现象是普遍存在的;低频纬向风的传播变化与降水的时间分布有较好的对应。并且,高、低纬度低频风场同时向华南地区传输,会产生极强的降水。在对大气低频扰动动能的分析中也发现,华南前汛期降水伴随着低频扰动动能在该地区的集中释放。     

华南前汛期降水异常及其环流特征分析

利用国家气候中心整编的中国160站的月平均降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析华南前汛期降水的异常及其环流特征。文中取“九五”重中之重项目执行组指出的华南地区的16站来代表华南地区,侧重分析了华南前汛期降水异常的年际、年代际变化特征及华南前汛期多、少雨年同期的环流特征。研究发现：华南地区降水的季节分布呈现双峰型,两个峰值分别在6月和8月。华南前汛期近50年的总的降水趋势变化不明显。1950年代前期和1960年代中期—1980年代中为相对多雨期,而1950年代中期—1960年代中期以及1980年代中期—1990年代初为相对少雨期,1990年代为正常波动期。华南前汛期降水存在3 a、5 a、7 a、14 a的周期。在分析华南前汛期多、少雨年大气环流场的特征时发现：华南前汛期多雨年时南亚高压和副高都偏弱,华南地区低层的水汽通量辐合加强,而且低空辐合,高空辐散,气流上升运动加强,容易形成降水;而少雨年的情况恰恰相反。     

非典型大西洋尼诺对中国东部前、后汛期降水的影响

采用1979—2020年共42 a的降水观测和再分析资料,使用多变量EOF、傅立叶滤波、线性回归、T-N波通量等方法,研究了非典型大西洋尼诺(Non-Canonical Atlantic Niño,NCA)对中国东部夏季前、后汛期降水的影响及物理机制。结果显示,NCA在前汛期引起中国南方降水增加,但在后汛期导致华南沿海地区降水减少而北方降水增加。这是由于在前汛期,NCA的暖海温异常位于热带北大西洋,可通过“风-蒸发-海表温度”正反馈引起拉尼娜,进而激发西北太平洋异常反气旋,其西北侧的异常西南气流有助于将暖湿水汽输送至我国南方,导致前汛期南方降水增加。在后汛期,NCA的暖海温异常南移至赤道大西洋,通过调节沃克环流增强拉尼娜,使得西北太平洋异常反气旋进一步增强并覆盖华南地区,导致华南降水减少而北方降水增加。此外,与NCA相关的东传罗斯贝波列在前/后汛期位于副热带/中高纬地区,其在我国东部引起的环流异常也有助于NCA在前/后汛期影响我国南/北方降水。     

广西前汛期旱涝特征及成因分析

利用 EOF分解和 Z指数对广西前汛期 (4～ 6月 )降水进行型态分布及旱涝等级的划分 ,研究旱涝的空间分布、年际变化及年代际变化 ,并对旱涝成因进行了分析。结果表明 :广西前汛期降水的一致性较好 ;6 0年代和 90年代为旱涝多发年代 ,70年代以涝为主要特征 ,80年代以旱为主要特征。影响广西前汛期降水的环流因子主要有中高纬环流经向度、北半球极涡、印缅槽及副热带高压 ;中低纬太平洋海区对广西前汛期降水多少的影响亦较明显     

广西前汛期旱涝特征及成因分析

利用EOF分解和Z指数对广西前汛期（4－6月）降水进行型态分布及旱涝等级的划分，研究旱涝的空间分布，年际变化及年际变化，并对旱涝成因进行了分析。结果表明：广西前汛期降水的一致性较好；60年代和90年代为旱涝多发年代，70年代以涝为主要特征，80年代以旱为主要特征，影响广西前汛期降水的环流因子主要有中高纬环流经向度，北半球极涡，印缅槽及副热带高压，中低纬太平洋海区对广西前汛期降水多少的影响亦较明显。     

青藏高原冬季积雪与华南前汛期降水年际变率的联系

利用1979—2018年青藏高原(简称高原,下同)卫星积雪数据集、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料,探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1)高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定,其主要影响前汛期的锋面降水,对夏季风降水的影响较小;2)华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20 d,使得前汛期降雨日数偏多,持续时间偏长,总降水量偏多,而降水强度受积雪的影响较小;3)高原积雪偏多年,积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流,而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常,中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵,使得华南上空温度偏低,同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3—4月锋面在华南北部南北摆动,4月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强,触发了前汛期的较早建立;积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱,华南北部锋面在4月初中断,4月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立,从而华南前汛期开始偏晚。     

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。      

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。     

华南前汛期极端降水年代际异常及其影响因子分析

利用国家气象信息中心提供的华南89个代表站1969~2013年逐日降水资料、NCEP/NCAR850 h Pa月平均再分析风场及NOAA重构延长的逐月海表温度(SST)资料,研究了华南前汛期极端降水年代际异常的时空分布特征,并进一步分析了太平洋海温、850 h Pa风场及华南前汛期极端降水三者之间年代际异常耦合关系。结果表明:(1)1977~1997年左右海表温度为"类El Ni No"型,华南前汛期大部地区极端强降水偏少,1997~2010年左右海表温度转为"类La Ni Na"型,华南前汛期大部地区极端强降水偏多;(2)年代际尺度上,前汛期太平洋海表温度异常呈"类La Ni Na"型时,整个中高纬北太平洋存在一个强大的反气旋性环流异常,其西端的偏南气流有利于南海的暖湿气流向华南地区输送,同时,其南端的偏东气流有利于将中纬度西太平洋上的湿空气输向华南地区,2股水汽在30°N以南附近交汇,极大地增强了华南地区的水汽输送,有利于华南前汛期发生极端强降水,而太平洋海表温度异常呈"类El Ni No"型时,则不利于华南前汛期极端强降水的发生。     

华南前汛期雨季开始期的降水及环流特征

根据较客观的分析，给出了历年华南前汛期雨季开始期的划分结果。然后分析了华南雨季开始期的降水特征、雨季开始期前后５００ｈＰａ平均环流的差异以及开始期内各种降水分布型的５００ｈＰａ环流特征。结果表明，华南前汛期雨季开始期前后，５００ｈＰａ平均环流发生明显变化。开始期前，环流场有利于华南升温增湿。开始期后，环流场有利于冷空气向华南输送。在雨季开始期，华南地区的降水具有６种主要分布型，各型具有不同的环流特     

华南汛期持续性降水特征及其与30~90 d大气低频振荡的联系北大核心

利用全国756站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了1961—2011年我国东部汛期持续性降水30~90 d低频变化特征及其与大气低频振荡的联系。结果表明,华南地区降水偏多型是汛期持续性降水低频变化的主导模态。对流层低层位势高度负异常和气旋型环流异常,以及高层略向北偏移的环流异常为华南汛期持续性降水低频变化提供了大尺度形势场。当西太平洋副热带高压脊线维持在22°N附近时,来自孟加拉湾和南海的水汽输送维持了华南地区汛期持续性降水活跃位相,向东北传播的副热带大气低频振荡系统对华南汛期持续性降水具有调制作用。此外,华南汛期降水低频变化还具有南北迁移的经向演变特征。     

广东前汛期大—暴雨结束的环流形势特征

每年4—6月,华南地区有一个多雨期,平均可出现10次以上大—暴雨过程,称为前汛期,其主要影响系统是西风带天气系统。7—10月又有一个后汛期,即盛夏台风汛期,以台风、热带辐合带等热带天气系统降水为主。有的年份,前、后汛期相互衔接;也有的年份,二者之间有一相当持久的晴热干旱期。但是,由于前、后汛期所处的行星尺度大气环流背景的根本差异,华南前汛期大一暴雨的结束,实质上是一次季节性环流调整的结果。从此,华南进入盛夏季节。     

热带北太平洋海温异常对2018年华南前汛期降水负异常事件的影响

本文利用1979—2018年中国地面气象台站1 767个站点降水资料、HadISST海温数据及NCEP/NCAR再分析资料,滤除同期ENSO影响后,分析了2018年华南前汛期降水负异常与热带北太平洋海温异常之间的联系。研究结果显示,2018年华南前汛期降水负异常事件和热带北太平洋(Tropical Northern Pacific,TNP)海温偏暖有关。热带北太平洋海温正异常,通过Mastuno-Gill响应引起西北太平洋气旋式环流异常,中国南海东风异常,减弱了南海夏季风,华南至中国南海地区对流层低层存在异常反气旋环流。水汽存在由中纬度北太平洋经黑潮海区-华南地区-中国南海-菲律宾群岛向热带太平洋的异常输送,且华南地区为水汽的异常辐散区域。另一方面,TNP区域暖海温异常引起了该区域低层异常辐合、高层异常辐散、异常上升运动,使得华南地区高层异常辐合、低层异常辐散、异常下沉运动。这样的环流配置对华南地区降水的产生有不利影响,引起了2018年华南前汛期降水异常偏少。2018年TNP区域暖海温异常引起华南前汛期降水负异常的物理机制还在ECHAM5模式30个成员集合平均的试验结果中得以验证。     

广东前汛期降水预报因子的初步探讨

降水成因研究一直是气象工作者的研究课题。广东地处低纬,中低纬各种环流系统都可能对它产生影响,使降水成因更加复杂,因此有必要进一步研究。本文从高、中、低纬环流特征入手,分析探讨前汛期降水的前期因子,并尝试作预报。１　资料和方法　　本文所用的资料有：１９６１～１９９６年副热带高压４个特征指数（包括西脊点、北界位置、强度和面积）、印缅槽指数、亚洲经（纬）向环流指数、欧亚经（纬）向环流指数、太平洋极涡面积指数和亚洲极涡指数１１个环流特征量月资料,广东３４个测站月降水量。将广东分为西北部、东北部、中部、西…     

华南前汛期降水异常与水汽输送的关系

采用1958-2000年华南57站前汛期日降水资料和NCEP／NCAR逐日水汽输送再分析资料，分析了华南前汛期降水异常与水汽输送的关系，并对旱、涝年进行了比较分析。结果表明：华南地区经向水汽输送的异常变化将导致该地区的异常旱涝，而纬向水汽输送的异常变化只导致该地区出现小范围的降水异常。旱年和涝年的异常水汽输送不是简单的反位相关系。来自印度洋和西太平洋的水汽对华南地区前汛期的降水异常没有明显的作用，南海(主要是其北部)才是华南降水异常的关键区。     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水 I.划分日期的确定

前汛期暴雨常常引发华南地区的洪涝,但是前汛期降水的预报能力却相当低。降水的预报在很大程度上依赖于对降水性质的理解,而华南前汛期降水通常被认为只是锋面性质的降水。事实上,南海夏季风在6月(甚至5月)就可以影响到华南地区并产生季风对流降水。因此,华南前汛期包含了两种不同性质的降水,即锋面降水和夏季风降水,如何区分它们是非常重要的。为了区分它们,利用NCEP/NCAR再分析资料、CMAP资料和中国730站降水资料,分析气候平均(1971~2000年)状态下锋面降水和季风降水期间大气性质和特征的差异,得到华南前汛期夏季风降水开始的基本判据:100 hPa纬向风由西风转为东风并维持5天以上。利用该判据得出气候平均条件下的华南夏季风降水开始于5月24日,并得到1951~2004年逐年华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期。合成分析的结果表明,得到的划分日期是基本合理的,因为它将锋面降水和季风降水期间大气特点的显著差别区分开来。     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水Ⅰ. 划分日期的确定

前汛期暴雨常常引发华南地区的洪涝, 但是前汛期降水的预报能力却相当低.降水的预报在很大程度上依赖于对降水性质的理解, 而华南前汛期降水通常被认为只是锋面性质的降水.事实上, 南海夏季风在6月(甚至5月)就可以影响到华南地区并产生季风对流降水.因此, 华南前汛期包含了两种不同性质的降水, 即锋面降水和夏季风降水, 如何区分它们是非常重要的.为了区分它们, 利用NCEP/NCAR再分析资料、 CMAP资料和中国730站降水资料, 分析气候平均(1971～2000年)状态下锋面降水和季风降水期间大气性质和特征的差异, 得到华南前汛期夏季风降水开始的基本判据: 100 hPa纬向风由西风转为东风并维持5天以上.利用该判据得出气候平均条件下的华南夏季风降水开始于5月24日, 并得到1951～2004年逐年华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期.合成分析的结果表明, 得到的划分日期是基本合理的, 因为它将锋面降水和季风降水期间大气特点的显著差别区分开来.     

青藏高原雪盖与东亚季风异常对华南前汛期降水的影响

应用华南25个站1954~1998年4~6月降水量资料以及有关青藏高原雪盖异常年份资料和东亚季风强度指数, 通过典型旱涝年前期对比诊断与相关分析, 指出青藏高原雪盖对华南前汛期降水的影响相当显著, 前冬春多 (少) 雪年有利于前汛期雨涝 (干旱); 典型旱、涝年前冬500 hPa中高纬环流特征显然不同, 主要表现在典型旱 (涝) 年北半球极涡强度显著偏弱 (强)、东亚大槽强度偏强 (弱); 东亚季风, 特别是冬季风的强弱变化, 对前汛期降水具有较强的指示意义。同时还发现, 在青藏高原西侧的伊朗高原及邻近地区冬季500 hPa高度升降变化, 可作为华南前汛期降水一个强的前期征兆信号。     

华

利用1980～1994年NCEP/NCAR月平均高度场和我国测站降水量资料,通过奇异值分解方法探讨了华北汛期降水与500,200 hPa欧亚中高纬大气环流异常的关系,得到与华北汛期旱涝有关的两类异常环流型。