南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

热带西太平洋热状况年代际和年际变化特征分析

采用谐波分析和EOF分析方法,对比研究了暖池区域表层热状况(海表温度距平SST'表征)和浅层热状况(热含量距平HS'和次表层海温距平ST'表征)在1月和7月的年代际、年际尺度时空特征.分析结果表明:⑴不同季节的年代际、年际尺度SST'和HS'都存在两个显著模态,HS'1月的年代际、年际尺度结构最简单,而SST'7月的年代际和1月年际结构最复杂;⑵ 1970年代末和1980年代初发生的年代际跃变HS'晚于SST', 且SST'(HS')呈增温(减少)趋势;⑶ HS'的年际异常与ENSO关系密切,而SST'与ENSO关系不显著.     

全球海气系统年际和年代际变化的时空特征分析

本文利用从1950－1998年共计49年的马里兰（Maryland）大学全球海洋同化分析资料和NCEP全球大气再分析资料，分析了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征，结果表明：1）全球上层海洋年际变化的主要模态是位于热带太平洋的ENSO模态，海洋年代际变化的最显著区域为南半球高纬度及中纬度海洋特别是赤道以外区域的热带东太平洋和大西洋；2）全球大气年际和年代际变化都主要位于中高纬度地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生热带海洋上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前者主要表现为大气的内部（浑沌）变化，而后者主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在70年代前后，均一致性地经历了一次跃变，其结果是导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸、及非洲西海岸等海域海表面温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部和格陵兰岛区域气温具有变冷的趋势，而南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

东北地区夏季干旱的年际—年代际变化特征

利用国家气候中心提供的1951—2012年160个标准站的逐月降水和温度资料,计算了表征东北地区干旱的SPEI指数,并对该指数进行EMSD分解,研究了东北地区干旱的年际—年代际变化特征。结果表明,东北地区夏季干旱年际—年代际变化特征明显,年际变化中具有显著的准2 a、准5 a和准7 a振荡周期;年代际变化中则具有显著的准17 a和22 a振荡周期。进一步分析发现,1975—1984年和1994—2008年为相对干旱阶段,其中1994—2008年旱情比较严重,1953—1975年、1984—1994年以及2009—2012年为相对湿润阶段。Mann-Kendal检验结果表明,东北地区夏季旱涝突变发生在1975年和1994年。     

江南雨季降水季节内演变及其年际、年代际变化特征

利用1961—2008年逐日降水资料,在对比我国东南部各地区气候态降水特征的基础上,着重探讨了江南地区(110~120°E、24~30°N)雨季降水的季节内变化特征及其年际、年代际变化规律。结果表明:1)江南雨季气候态降水的季节内变化具有明显的双峰型特征,两个峰值集中期分别是4、6月中旬前后。4月中下旬第一个降水峰值率先出现在江南地区,之后峰值降水南移,于6月上中旬华南地区达峰值集中期,之后强降水才逐渐北移,6月中下旬又回至江南地区,使江南地区降水达第二个峰值集中期。2)我国江南地区区域平均的双峰降水与4—6月的实际降水之间的相关系数达0.69,这表明双峰型降水确实反映了江南雨季降水的季节内演变特征。3)江南雨季降水双峰型的季节内变化特征具有明显的年际、年代际变化周期。年际变化周期为2~3 a,强信号主要集中在20世纪60年代后期到70年代中期以及80年代中期到21世纪初;年代际变化周期约为8~10 a,在整个时间域上都存在,最强信号集中在80年代初到90年代末期。4)年代际尺度上,江南雨季降水的季节内变化特征(双峰型态)具有隔代显著的特征,即20世纪60、80年代及21世纪初双峰型特征显著,而20世纪70、90年代双峰型特征不显著。     

1960—2009年中国年降水量的年际及年代际变化特征

利用1960-2009年中国台站降水量资料,揭示了全国、区域年降水量变化的多时间尺度的复杂结构和地区性差异,并根据年代际周期对未来降水量变化的贡献进行了预估。我国北方年降水量年际变化较强,年际变化对年降水量的贡献较大;南方年降水量年际变化相对较弱,年际变化对降水量的贡献较小,东北和西北地区年降水量的年代际变化较强,年代际变化明显,且同位相;其他地区年降水量年代际变化相对较弱。我国东北、西北、华南、青藏高原、西南地区年降水量的年代际变率对年降水量的贡献目前处于下降阶段,未来5-10年年代际变化的贡献可能继续呈下降趋势;长江中下游地区年降水量的年代际变率对年降水量的贡献目前处于上升阶段,未来5-10年年代际变化的贡献可能继续呈上升趋势。     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

华北汛期降水量变化中年代际和年际尺度的分离

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化中,不仅具有年际变化的特征,同时还具有明显的年代际变化特征.我们将这两种时间尺度进行分离,即将降水量的变化进行5年滑动平均,以滑动平均值代表年代际变化,并以每年的汛期降水量与滑动平均值的差代表去除了年代际变化后的年际变化.然后,利用NCAR/NCEP再分析资料对与这两种不同时间尺度相关联的大气环流异常进行了分析,发现两者具有不同的表现,说明影响这两种不同时间尺度的物理原因可能是不同的.与年代际变化相对应的大气环流异常主要表现为出现在我国东部地区的南北风异常以及欧亚大陆上空的位势高度异常.若对这两种时间尺度不进行分离,而直接按讨论年际变化的一般方法简单地分析与年际变化相关联的大气环流异常时,所得到的分析结果中既包含与华北降水年代际变化相关联的大气环流异常,又包含与去除年代际变化后的年际变化相关联的大气环流异常.而除去年代际变化后,与华北汛期降水年际变化相关联的大气环流异常主要表现为在东亚上空位势高度和纬向风的异常,意味着急流在涝年位置偏北.     

青藏高原气温和降水的年际和年代际变化

通过对青藏高原72个地面气象站1962～1999年的气温和降水变化的分析,以唐古拉山脉为界将高原分为青海区和西藏区,分别考察了两区冬春(上年10月～当年5月)和汛期(当年6月～9月)气温与降水的变化趋势、突变及其周期振荡,得出的主要结论为:近38年(1962～1999)来,青藏高原呈升温趋势,冬春大多数台站的升温率为0.02～0.03 ℃ a-1,汛期大多数台站的升温率为0.01～0.02 ℃ a-1;20世纪80年代以来,高原冬春气温的升温更为强烈,汛期青海区的升温变得强烈,但西藏区反呈微弱降温趋势,降温主要发生在西藏的江河谷地;全球性的1980年左右的暖突变在青藏高原是明显存在的;近38年来,青海区冬春降水和西藏区汛期降水存在相同的相位变化,即20世纪60年代基本偏多,20世纪70年代和20世纪80年代初偏少,20世纪80年代中到20世纪90年代偏多;青海区汛期降水与西藏区汛期降水的变化存在反向的关系,但它的转折点要滞后4～5年,青海区汛期降水20世纪60年代偏少,20世纪70年代和20世纪80年代偏多,20世纪90年代偏少;西藏区冬春降水呈现自己独特的变化,20世纪60年代到20世纪70年代初偏少,20世纪70年代中末期到20世纪90年代偏多;高原气温主要存在准3年、5～8年和准11年的周期振荡,高原降水主要存在3～5年、8～11年和准19年的周期振荡,这些周期振荡在高原气候演变的不同阶段显著性不一.     

中国西部冬季降水年际与年代际变化的水汽输送差异

中国西部地区是著名的气候脆弱区,降水的多寡对其影响十分巨大。尤其是在全球变暖的背景下,西部地区的增暖、增湿异常显著,随之而来的西部地区气候变化也越来越受到关注。本研究主要分析了中国西部地区冬季降水的时空变化特征,结果表明:该地区冬季降水的最主要模态具有全区一致变化的特点,并且在20世纪80年代中期出现了一次显著的年代际突变,突变之后中国西部地区冬季降水明显增多。大气环流和水汽输送的分析结果显示,引起西部地区冬季降水年际和年代际变化的因子有着明显的差异。其中西风带水汽输送是影响西部地区冬季降水年代际变化的主要原因;而影响西部地区冬季降水年际变化的水汽则主要来自于阿拉伯海西南向的水汽输送;而且在不同年代际背景下,影响中国西部地区冬季降水的主要水汽输送通道是一致的。这些说明西部降水的预测必须要分不同时间尺度进行研究,短期气候预测需要综合考虑年际变化、年代际变化以及气候长期变化背景才会更为合理和可行。另外,西部降水年际变化因子在不同年代际背景下的稳定性,为建立该地区持续稳定的年际预测模型奠定了科学基础。     

黄河流域各地区的旱涝统计关系

本文在作者“黄河流域干旱初步分析”的基础上将黄河流域分为七区,统计并分析了这些地区旱涝关系。本文主要讨论以下几点:1.黄河流域任两地区(或三个四个地区)同时发生旱涝的机会。2.如果一个地区干旱其他各区发生旱涝的可能性。3.个别地方干旱在程度上的比较,并计算干旱的持续性。最后指出,除了黄河上游的西北方(酒泉),河北平原及其附近地区干旱最为严重,而渭河盆地旱情最轻。     

江苏省淮北地区旱涝年型的划分

根据统计分析,江苏省淮北地区各地年,季雨量的标准值具有均一性特点,用标准正态化的各代表站点的雨量均值求得地区雨量代表值,采用标准正态分位数作雨量分级指标划分旱涝级别,运用统计学的聚类分析,对江苏省淮北地区划分成八类旱涝年型,分析各类旱涝年型的特点,提出应用于防汛抗旱决策的六点结论。     

THE CHARACTERISTICS OF SPATIAL DISTRIBUTION AND TYPES OF APRIL-SEPTEMBER RAINFALL IN THE PEARL RIVER BASIN

With rainfall data of 51 stations in April-September in the Pearl River basin during 1954-2003, we have applied the Principal Component Analysis method to research the spatial distribution characteristics of April-September rainfall. The results reveal the following. In the Pearl River basin, there is different precipitation varying from 600 mm to 1900 mm in April-September and precipitation decreases gradually from southeast to northwest. The standard deviation distribution decreases gradually from east to west on the whole. The rainfall distribution of the Pearl River basin has five main types Type Ⅰthere is flood (drought) in the whole region, Type Ⅱ there is flood (drought) in the north and drought (flood) in the south, Type Ⅲ there is flood (drought) in the east and drought (flood) in the west, Type Ⅳ there id flood (drought) in the central part and drought (flood) in the east and west, and Type Ⅴ there is flood (drought) in center and drought (flood) in north and south. The types of the flood (drought) in the whole region and flood (drought) in the north and drought (flood) in the south appear much more than the others,being 64% of the total. From the 10-year moving average, it is seen that rainfall between April and September in the Pearl River basin region is mainly dry in 1983-1992, and mainly dry in the east and wet in the west in 1967-1971 and wet in the east and dry in the west in 1979.     

EFFECT OF TROPICAL CYCLONE PRECIPITATION ON ALLEVIATING THE DROUGHT SITUATION IN THE SOUTHEAST COASTAL REGIONS OF CHINA DURING SUMMER AND AUTUMN: USING THE IMPROVED OBJECTIVE SYNOPTIC ANALYSIS TECHNIQUE

To quantitatively study the role of tropical cyclone precipitation (TCP) on alleviating the drought in the southeast coastal region of China (SCR) during summer and autumn, the objective synoptic analysis technique (OSAT), improved for consistency and rationality, was used to separate the TCP data on the summers and autumns of 1963–2005 on the basis of daily precipitation data from stations and tropical cyclone best track data. After defining the season drought index, the actual drought distribution and the assumed drought distribution without TCP were acquired. The results showed that within 1 000 km from the southeast coastline of China, TCP accounted for 11.3% of natural precipitation (NP). Without TCP, the drought index in the SCR during summer would have increased from 0.2 to 0.6 or even above 1.0 in some regions whereas the drought index during autumn would have increased from 0.4 to 0.6 or above 1.2 in some regions. The impact of TCP on drought decreases progressively from the southeast coastline to the inland regions. The TCP proportion (TCPP) showed a significant negative correlation with the drought index in many regions of the southeast, and the significant region is wider in autumn than in summer. TCP relieved the drought most significantly within a range of 0–500 km from the southeast coastline. This drought relief showed different characteristics for the interannual variability in summer and autumn, and the cross wavelet transform indicated that the impact of TCP on drought mainly lies in 2–4-year time scales. In particular, there was a significant effect during the summers of 1977–1985 and in the autumns following that of 1985. Therefore, TCP has indeed largely alleviated drought in the SCR during summer and autumn.     

两湖流域盛夏持续性旱涝过程诊断分析

基于区域的平均雨量,用Z指数方法确定发生于洞庭湖与鄱阳湖(简称两湖)流域持续10天及以上的少雨和多雨过程。利用NCEP再分析资料对这些旱涝过程进行诊断分析。结果表明:(1)区域出现连续性旱涝过程时,500 hPa高度场经向分布差异十分明显,在持续性干旱(洪涝)过程中,东亚-西太平洋地区从高纬到低纬表现为典型的"-+-"("+-+")波列分布型,旱涝过程的发生、维持和消退与西太平洋副热带高压的位置和强度变化紧密相关,同时中高纬阻塞形势的变化也十分明显。(2)区域出现连续性旱涝过程与东亚夏季风的强弱显著相关。持续性干旱过程,东亚夏季风环流处于偏强时期,伴随着弱的热带辐合带系统和强的副热带辐合系统,洪涝过程则完全相反。(3)区域持续性旱(涝)过程与区域强水汽辐散(辐合)相对应,且在水汽垂直分布上表现为低层水汽辐散(辐合),高层为水汽辐合(辐散),在850 hPa处的水汽辐散(辐合)最强。     

青藏高原东北侧干旱的数值试验

用谱方法（Ｔ４２）求解半球球面无辐散正压涡度方程,采用实际的干旱环流资料,分别在有地形和无地形的情况下,求出其对应的干旱环流型的强迫场,模拟了在强迫场的作用下干旱环流的形成、维持情况及在强迫场消失后干旱环流型的崩溃情况。结果表明：（１）强迫场在干旱环流型的形成、维持及崩溃过程中起重要作用;（２）青藏高原的存在使其东北侧干旱形成和崩溃均加快。     

DIAGNOSTIC ANALYSIS OF PERSISTENT DROUGHT/FLOOD EVENTS IN SUMMER OVER THE TWO-LAKE REGION OF CHINA

Based on the daily regional mean rainfall,the Z-index method is used to identify persistent flood and drought events lasting for at least 10 days over a region where Dongting Lake and Poyang Lake sit(referred to as the"two-lake region"hereafter).The National Centers for Environmental Prediction(NCEP)reanalysis data are then utilized to perform a preliminary diagnostic analysis on these events.The results indicate that the composite standardized geopotential height at 500 hPa presents two different meridional wave trains from north to south over the East Asian-Pacific region,i.e.,a"-+-"pattern for the droughts and a"+-+"pattern for the floods,respectively.The developing,maintaining and decaying phases in the drought and flood events are closely related to the intensity and location of a subtropical high and an extra-tropical blocking high.It is shown that the East Asian summer monsoon is strong(weak)with the occurrence of persistent drought(flood)events.Droughts(floods)are accompanied by a weak(strong)tropical convergent system and a strong(weak)subtropical convergent system.Furthermore,the persistent drought(flood)events are associated with a divergence(convergence)of vertically integrated water vapor flux.In the vertical profile of water vapor flux,divergence(convergence)in the mid-and lower-levels and convergence(divergence)in the higher levels are evident in the droughts(floods).Both the divergence in the droughts and the convergence in floods are strongest at 850 hPa.     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

高层大气三维热力结构异常及其遥相关特征对江淮流域旱涝的影响

文中分析了江淮流域旱涝过程与南北半球经向波列遥相关特征,结果表明,前期赤道地区高层大气的三维热力结构异常与中国江淮流域夏季旱涝异常存在显著相关。进一步研究发现,江淮流域夏季旱、涝年与前期春季低纬高层大气热力结构呈显著的反位相特征,且两者垂直方向均呈跨越南北半球经向波列结构特征,该波列扰动源可追溯到南极冰盖强信号因子。采用EP通量诊断分析可进一步揭示出与江淮流域旱涝过程相关的经向波列传播及高层大气波射线折射特征。     

华北地区干旱的气候背景及其前兆强信号

将华北地区春、夏季出现异常干旱和多雨典型年份的 5 0 0hPa高度和北太平洋海温的距平进行合成 ,讨论了干旱期和多雨期大气环流和海洋变化的气候背景特征。结果表明 ,华北地区的干旱期和多雨期间的大气环流和海温变化存在趋势性差异。以 3个特旱年为例 ,使用信噪比的方法识别发生特别干旱的前期大气、海洋的强信号。虽然 3个特旱年的前期大气和海洋表现出的强信号的位置和强度并不完全一致 ,但是乌拉尔山脉附近和贝加尔湖附近高度的异常变化及黑潮、暖池及Nino 4区东部附近海温的异常变化是值得注意的前兆信号