过去1000年不同强迫因子对中国东部5～9月降水及其环流场特征影响分析

利用CCSM2.0全球耦合气候系统模式在不同强迫因子下模拟的近千年降水、温度、500hPa位势高度场、850hPa和200hPa风场资料,以及NCEP再分析资料、GPCP降水观测再分析资料、青海德令哈地区近千年降水重建资料,对过去1000年我国东部5～9月降水及环流场特征进行了初步研究.在考虑自然和人为因子的共同影响下...     

青藏高原近地层及北侧气压系统的季节性振荡变化

基于ERA-Interim逐日4次600 hPa位势高度再分析资料, 以及青藏高原和周边地区75个气象站日平均温度、降水和相对湿度资料, 对高原近地层及北侧气压系统的季节性振荡变化进行了分析. 结果表明: 高原近地层及北侧气压系统强度在围绕中心点顺时针运动时不断加强, 逆时针运动时不断减弱. 两气压系统呈明显的跷跷板式变化, 在600 hPa上表现为高度场空间结构沿经向上的调整; 低高压差负值的开始和结束时间与高原季风起讫时间吻合. 高原夏季降水的起讫不仅与高原及北侧气压系统结构密切相关, 而且与高原东南或南部水汽输送条件息息相关.     

黄河、长江源区降水变化的水汽输送和环流特征

利用黄河、长江源区气象站的降水资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了黄河、长江源区降水的年际变化,对黄河、长江源区典型多雨年与少雨年的500 hPa位势高度和风场、600 hPa流场、大气水汽含量和水汽输送进行了合成和对比分析.结果表明:黄河和长江源区的降水在近50 a的长期变化趋势都不明显,但在最近10 a黄河源区的降水有明显的减少趋势.而长江源区的降水则有明显的增加趋势;江河源区在多雨与少雨年有明显的环流差异特征,在多/少雨年,500 hPa蒙古低压减弱/加强,西风风速减弱/增强,600 hPa高原辐合线偏北/南,江河源区大气水汽含量增加/减少,西南季风的偏南水汽输送增加/减少.使得江河源区有较多/少的水汽来源,从而降水增多/减少;黄河和长江源区有相似的多雨与少雨年环流差异特征,只是差异程度不同,长江源区多雨与少雨年环流特征差异的强度不及黄河源区.     

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和...     

青藏高原地区多套位势高度和风场再分析资料的对比分析

针对20CR、CFSR、NCEP1、NCEP2、ERA-Interim、ERA-20CM和JRA-55再分析位势高度和风场资料,基于探空资料,采用计算均方根误差、相关分析等方法从气候均值、长期变化趋势和年际变率三个方面评估再分析资料在青藏高原地区的适用性.结果表明:再分析资料的适用性存在季节、空间和垂直层次上的差异.气候均值方面,NCEP1和ERA-Interim位势高度资料与观测资料最接近,适用性最佳,而ERA-20CM资料偏差最大.春夏季,NCEP2和NCEP1的风速资料质量较优,20CR和ERA-20CM资料质量相对较差;而秋冬季,ERA-20CM风速资料与探空资料最接近,质量最好.气候变化趋势方面,JRA-55、ERA-Interim和NCEP1资料质量存在时空的差异,但均能很好地反映出位势高度的变化趋势.年际变率方面,除了ERA-20CM,各再分析资料与探空资料相关性高,对年际变率的刻画基本一致,其中JRA-55和ERA-Interim位势高度资料与探空资料相关性最好.就季节而言,冬季再分析资料质量最高,适用性好,其次为春季,夏季资料质量最低.     

1999年夏季中昆仑山北坡诸河冰雪大洪水及其成因分析

1999年盛夏中昆仑山北坡大多数河流出现了有正式水文记录以来的最大洪峰,各河流最大洪峰出现时间存在不一致性,洪峰变化复杂.应用主要河流出山口水文站的逐日流量和降水量,和田气象站的逐日0℃层高度,500 hPa气温以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场资料,分析了1999年夏季中昆仑山北坡诸河出现的历史特大洪水特性及其气象成因.这次特大洪水是高空持续高温引起的冰雪融水与产流区出现的暴雨共同作用下的混合型洪水.洪水前期春季到初夏该区域山区降水偏多,高空气温和0℃层高度持续偏低,对高山区的积雪积累极为有利;7月底至8月初和田高空气温和0℃层高度迅速上升并维持数日,使冰雪快速消融,同时山区出现大降水是引发洪水的直接气象成因.在青藏高原东部柴达木盆地上空存在有500 hPa稳定高压,使中亚副热带大槽东移中昆仑山北坡是这次特大洪水发生的环流系统特点.     

欧亚和我国东北冬春季积雪对东北夏季气温的影响

根据我国东北及邻近地区123个气象站的逐日气温和积雪深度资料,欧亚大陆积雪面积以及NCEP/NCAR全球再分析月平均500hPa高度场资料,通过相关、合成分析等方法,研究了东北夏季气温异常对欧亚和我国东北冬春季积雪的响应,并从大气环流的角度出发分析了欧亚和我国东北冬春季积雪对东北夏季气温异常形成的影响机制.结果表明:东北地区夏季气温与欧亚大陆春季积雪面积以及东北冬季累积雪深的异常存在明显的关系.欧亚春季积雪面积的扩大与维持有利于8月我国东北上空500hPa位势高度的偏低,环流上表现出西欧与我国东北地区槽加深,泰梅尔阻塞高压加强的特征.由于欧亚中高纬上空的环流经向度加大,槽后脊前的西北气流加强,诱导冷空气南下,从而造成东北全区8月气温一致偏低;东北冬季累积雪深减少则有利于6月东北全区、7月东北西南部上空的位势高度偏低(负距平),造成相关区域气温偏低.研究结果对于提高东北夏季气温的短期气候预测水平具有重要意义.     

2001-2005年西北中东部水汽及其输送特征

利用西北地区中东部2001-2005年近5 a的40个站点逐日探空资料, 分析了该区域的水汽及其输送特征.结果表明:整层水汽含量分布不均, 季节变化明显, 除冬季外, 沿祁连山存在一条"湿舌". 水汽主要来源于以西风为主的纬向输送和西南气流的径向输送. 高原上的水汽输送, 北部来源于西北气流, 南部为西南气流, 但北部的水汽通量仅有高原东侧西南气流输送的一半左右, 高层水汽输送更加重要. 占主导的西风和西北风的水汽干输送是西北干旱的原因之一, 而特殊的地形作用是该区域降水形成及分布不均的重要因素. 在水汽输送能力最强的夏季, 纬向水汽输送最强的高度出现在600 hPa左右高度上, 而径向强输送集中于600 hPa以下103° E以东的高原东侧.     

青海省冬季气温变化成因及其预测方法探讨

利用青海省1961-2012年冬季气温观测资料、美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)月平均高度场再分析资料、国家气候中心和美国国家海洋局和大气管理局提供的126项环流指数, 探讨青海冬季气温变化特征及成因. 结果表明: 1961-2012年青海冬季气温呈显著上升趋势并具明显的年代际变化特征, 于1986年出现由冷向暖的明显转折; 西伯利亚高压、东亚冬季风是影响青海冬季气温的主要系统. 当冬季北半球500 hPa高度场出现欧亚(EU)遥相关型时, 青海冬季易于偏冷, 同时发现大西洋欧洲区极涡强度和赤道太平洋海域海温与东亚冬季风的强弱有密切关系. 采用主成分回归集成方法初步建立青海冬季气温预测模型, 经历史回报检验其距平符号一致率为87%, 具备一定预报技巧和能力.     

主分量与广东北江年最大流量预测

提出一种应用因子场的主分量建立北江长期洪水预报模型的方法,对发生暴雨洪水有重大影响的500hPa高度场和太平洋海温场作主分量分析,提取其含高信息量的主分量作为预报因子,通过相关和逐步回归计算建立模型.详细分析了用该模型对珠江的重要支流——北江年最大流量的拟合和预测,用该模型对北江流域年最大流量的预测表明,模型是有效的,效果较好,对较大洪水年的拟合效果尤其令人满意.     

黄河流域夏季有效降水转化率

利用NCEP/NCAR再分析资料及中国实测雨量资料,分析发现黄河流域夏季整层降水转化率普遍较低,因考虑到整层中应有某一气压层具有最有利的水汽输送、抬升凝结和垂直运动条件,由此将该气压层定义为有效降水转化率层(简称有效层),降水与有效层可降水量之比称为有效降水转化率。通过分析黄河流域夏季各分区垂直速度与水汽等因子,确定上、中、下游夏季有效层分别为地面~500hPa、600~400hPa、850~600hPa。对比分析表明:夏季各区平均水汽收支与降水转化率,各自在整层和有效层上的逐年演变趋势均一致,峰谷相对应,且49年间降水转化率在有效层上的数值均大于整层的。夏季有效降水转化率在青藏高原上空及中游东部最高,高原东北侧最低,旱、涝年与多年平均状况下的分布形式虽然一致,但涝年的数值明显大于旱年。     

Seasonal patterns of rainfall and river isotopic chemistry in northern Amazonia (Guyana): From the headwater to the regional scale

We use first field-based observations of precipitation and river isotopic chemistry from a three-year study (2009–2011) in rainforest and nearby savannah in central Guyana at the northern rim of the Amazon rainforest to establish the quality of modelled or remotely-sensed datasets. Our 3 years of data capture a reduced rainfall regime in 2009 and an extended wet season in 2010, in contrast to the widely documented Amazonian floods in 2009 and droughts in 2010. Comparisons of observed precipitation with satellite derived TRMM and ECMWF ERA-Interim reanalysis precipitation show that both of these data sets capture the general pattern of seasonality, but substantially underestimate rainfall amounts in the primary wet season (by up to 50% and 72% respectively). The TRMM dataset is generally better at characterising the main dry season from September to December but the ERA-Interim model can overestimate precipitation in the dry season by up to 175%. Our new data on isotopic chemistry of river waters show that δ²H/δ¹⁸O values in this region are broadly consistent with interpolated global datasets of modelled precipitation isotopic signatures. The dominance of isotopically lighter water derived from the rains of the ITCZ during the wet season provides evidence of the close coupling of water chemistry of headwater rivers on the northern rim of Amazonia to the positioning of the ITCZ over the region. Our results highlight the challenge in understanding and representing local scale hydrological and biogeochemical characteristics using regional scale model data. We argue that combining point and local scale field data with larger scale model data is necessary to progress towards a comprehensive understanding of climate–hydrology interactions in Amazonia.     

沈阳降雪含水比变化特征及其大气影响因子

降雪含水比是新增积雪深度与融化后等量液体深度的比值, 是冬季雪深预报中的一个重要参数, 一般使用经验值10进行积雪深度换算. 利用1981-2012年沈阳站降水量、积雪深度、气温和风速等观测资料及1999-2012年NCEP再分析资料(1°×1°), 分析了沈阳站32 a降雪含水比的变化特征和大气影响因子. 结果表明: 沈阳站降雪含水比的平均值为11.4, 主要集中在6~12区间变化, 小于4和大于20的极值发生概率相对较低, 极值都出现在12月份, 11月和3月均值接近10, 而其他月份在12左右. 小雪的降雪含水比均值最大为13.3, 其它为10点多. 500 hPa上温度和550 hPa上的风速是沈阳站降水含水比的高空大气影响因子.     

1979-2016年我国东北地区空中水汽状况及变化趋势分析

水汽是形成云和降水的物质基础,与全球水分循环和能量平衡密切相关,对天气和气候具有重要影响。基于NCEP/NCAR月值再分析资料,综合分析我国东北地区上空不同高度层位比湿的气候学特征和长期趋势变化,同时分析了整层积分水汽通量的季节变化。结果表明：东北地区空中水汽集中分布于500 hPa以下,1979年至20世纪末低层比湿呈增加趋势,2000年后转为缓慢下降,但2012年以来波动回升。此外,东北地区比湿及水汽通量季节差异明显,夏季水汽含量最多,冬季最少,秋季多于春季;东北地区水汽含量最大值出现于7月,最低值出现在每年12月至次年1月。水汽来源受东亚季风系统影响明显,夏季水汽源地主要为南海,渤海和黄海对东北地区夏季水汽也有一定贡献;其他季节水汽主要来源于西风带输送。     

Momentum transport of wave zero during March: A possible predictor for the Indian summer monsoon

Analysis of monthly momentum transport of zonal waves at 850 hPa for the period 1979 to 1993, between ‡S and ‡N for January to April, using zonal (u) and meridional (v) components of wind taken from the ECMWF reanalysis field, shows a positive correlation (.1% level of significance) between the Indian summer monsoon rainfall (June through September) and the momentum transport of wave zero TM(0) over latitudinal belt between 25‡S and 5‡N (LB) during March. Northward (Southward) TM(0) observed in March over LB subsequently leads to a good (drought) monsoon season over India which is found to be true even when the year is marked with the El-Nino event. Similarly a strong westerly zone in the Indian Ocean during March, indicates a good monsoon season for the country, even if the year is marked with El-Nino. The study thus suggests two predictors, TM(0) over LB and the strength of westerly zone in the Indian Ocean during March.     

南水北调西线引水区与黄河上游降水过程的水汽特征分析

利用NCEP再分析资料,分析了南水北调西线引水地区和黄河上游的可降水量、水汽通量、水汽通量散度和该区域的流场.结果表明:在5~9月间,该地区可降水量7月最大,其次为8月、6月、9月,最小为5月;水汽通量主要从南边界获得,北边界存在较稳定的强度不大的净收入,西边界不太稳定,会出现负收入.研究区域上空600 hPa水汽通量主要为辐合,风场散度对水汽通量散度的贡献最大;向研究区域输送的水汽在低层既有直接从孟加拉湾输入,又有从孟加拉湾经中南半岛北部绕过来的,而高层则基本从孟加拉湾直接输入.     

南半球对流层气候年代际变化及其与太阳活动的联系

通过南半球对流层温度场谱分析和逐次滤波分析发现，南半球对流层大气温度场半个多世纪以来呈现明显的持续升温趋势，升温幅度由低层到高层逐步增加，其中地面层1 000 hPa年升温率为0.013℃/a，对流层中部500 hPa年升温率为0.019℃/ a，对流层上部300 hPa年升温率为0.036℃/ a；滤除南半球大气温度场的趋势变化，发现南半球大气温度场从地面层直至对流层顶广泛盛行着十分显著的与太阳磁场磁性22年周期变化相一致的变化周期。太阳磁场磁性周期变化趋势略有超前，分析认为，这是南半球对流层大气气候系统对太阳磁场周期性变化的响应。进一步分析还发现，南半球从地面层1 000 hPa到对流层顶，再到平流层中部10 hPa各层次大气温度变化22年周期分量振荡位相基本一致，周期振幅由低层到高层迅速增大，说明太阳磁场变化对对流层高层比低层影响大，对平流层影响更大。其中地面层1 000 hPa温度场的22年变化周期是在滤除趋势变化和11年周期之后才显现出来的，所以太阳磁场磁性周期变化对地面层气候的影响较小并且经常处于被掩盖状态；南半球地面层1 000 hPa温度场滤除趋势变化之后显示出十分显著的与太阳活动11年周期相一致的变化周期，分析认为，这是南半球对流层大气气候系统对太阳活动11周期性变化的响应。对流层上层300 hPa温度场滤除趋势变化和22年周期之后也显示出11年变化周期，而对流层中部500 hPa则无此周期反应，说明太阳活动11年周期对地面层1 000 hPa大气气候影响最明显，对流层中上层影响较弱。