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。     

川西地区夏季降水的年际变化特征及与大尺度环流的联系

分析了106°E以西的四川西部地区1951～2000年夏季降水的气候变化特征及其与大尺度环流异常的联系,通过分析得到的主要结论如下:(1)川西地区降水的季节和年际变化特征与华北地区的变化特征比较一致.川西地区的涝年与中高纬500hPa的乌拉尔山高脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽以及亚洲东部的高脊的两脊一槽环流型密切相关,在这种环流型下有利于川西地区降水偏多.(2)川西地区盛夏降水有显著的年代际变化,20世纪50年代至60年代初,为川西多雨时期,干旱发生的次数相对较少且弱,1961年以后降水有减少的趋势,进入20世纪90年代以后,降水明显偏少.(3)20世纪50年代与90年代,中高纬环流形势有显著的不同,50年代中高纬两脊一槽型偏强,90年代则偏弱,这是川西地区50年代明显多雨和90年代少雨的主要原因.(4)高原前期的热源偏弱时,7、8月川西地区的降水偏多.     

我国西南周边地区夏秋季节降水变化及相应环流特征分析

利用云南省124站观测资料及CRU(Climatic Research Unit)高分辨率降水数据分析了我国西南周边地区的降水时空变化特征, 并进一步对该地区夏、秋季节降水的周期、降水与季风活动的关系以及旱涝时期环流背景做出分析, 以探讨其年代际变化的可能影响机制。结果表明, 我国西南周边地区的降水空间分布随季节演变, 西南地区处于降水量相对小值区, 各季节降水量存在明显的年际变化以及年代际振荡特征。通过周期分析发现, 研究区域夏、季秋季降水均存在明显的年代际尺度周期, 近年来西南地区连续干旱很可能是由夏季和秋季的年代际尺度周期负位相配合造成, 并且降水的减少与夏季风活动偏弱、季风持续时间偏短有关。夏季秋季少雨时期与多雨时期环流场存在显著差异, 表现为少雨时期我国东部低层异常的偏北风, 青藏高原附近高层异常的反气旋型环流, 多雨时期则相反。     

梅雨期中国东部降水的时空变化及其与大气环流、海温的关系

利用1961～2000年中国台站降水资料、 NCEP/NCAR再分析资料以及扩展重建海平面温度 (Extended Reconstructed Sea Surface Temperatures, ERSST) 资料, 采用EOF、小波变换、合成及相关方法探讨中国东部梅雨期降水的时空变化及其环流、水汽输送和海温异常特征.分析指出中国东部梅雨期 (6月11日～7月10日) 降水存在三种主要空间型: 江南北部多雨型、长江流域多雨型和江淮平原多雨型.三种降水型都存在多时间尺度特征, 由于年际和年代际振荡的周期和强度随时间的变化有不同表现, 三种雨型旱涝年出现的年份有所不同.三种雨型对应的东亚夏季风环流各子系统的强度、位置、水汽输送等也存在明显差异.梅雨期三种雨型与冬季海温的研究表明:赤道东太平洋海温偏高有利于出现江南北部降水型; 赤道印度洋、南海和西太平洋黑潮海温偏高有利于出现长江流域降水型; 北太平洋中纬度海温偏高则有利于出现江淮平原降水型.     

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。     

春夏东亚大气环流年代际转折的影响及其可能机理

本文通过多变量联合经验正交分解(MV-EOF)方法揭示了近30年(1979~2010年) 春季和夏季东亚大气环流所发生的年代际转折及其与中国南方降水年代际季节反相变化的内在联系,探讨了局地性大气热源年代际变化影响东亚大气环流年代际转折的可能机理.结果表明:(1)东亚大气环流春季第一模态和夏季第二模态在90年代中期都发生了明显的年代际转折;(2)与春季大气环流第一模态和夏季大气环流第二模态年代际转折相对应的是中国南方降水明显的年代际季节反相变化,即春季降水年代际减少,夏季降水年代际增多;(3)春季青藏高原和夏季贝加尔湖地区大气热源年代际变化对东亚大气环流年代际转折有一定贡献,是造成中国南方降水年代际季节反相变化的直接原因;(4)春季青藏高原大气热源的年代际减弱,使得高原东南侧的西南风减弱,导致中国南方上空水汽输送不足,春季降水减少.夏季贝加尔湖大气热源偶极型分布由“南负北正”转变为“南正北负”,由此在贝湖上空激发高压异常,使得夏季雨带北进受阻而停滞南方,造成中国南方夏季降水增多.     

中国冬季气温不同年代际的季节内变化特征及成因分析

利用1951～2020年中国观测站气温资料、NCEP/NCAR再分析资料和统计方法,分析了不同年代际时间尺度背景下我国冬季气温的季节内变化特征及相联系的大气环流异常。结果表明,1986年前、后为两个年代际时间尺度阶段,各阶段内前冬（12月）与后冬（1～2月）气温异常反位相年的比例均高于同位相年。1986年之前,季节内的优势空间模态为前冬全国冷（暖）转为后冬南方暖（冷）的可能性大,即南方地区季节内变率大;而1986年之后的优势空间模态为前冬北方冷（暖）转为后冬全国明显暖（冷）的可能性大,即北方地区季节内变率大。冬季气温的季节内变化显著受到冬季风系统关键环流季节内变化的影响。对应优势模态的正异常年份,1986年之前,欧亚中高纬地区对流层环流异常信号从前冬到后冬显著性减弱,其中西北太平洋地区对流层中高层的环流调整更明显,副热带高度场增强,热带东风急流北扩,前冬到后冬的环流调整有利于前冬全国大范围偏冷而后冬我国南方地区气温升高,造成南方地区季节内反位相变率增大。1986年之后,欧亚高中低纬地区的环流异常从前冬到后冬显著性增强,欧亚中高纬度环流发生较大调整,而低纬度的环流变化不大,北方地区前冬冷到后冬全国明显转暖,造成北方地区季节内反位相变率大。即副热带环流和中高纬度环流分别在两个年代际尺度阶段南方和北方的冬季气温季节内变率中起到主导作用。     

东北夏季降水的年代际特征及环流变化

利用1961-2012年中国东北地区91个气象站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和海温资料,以及经验正交函数分解EOF、显著性检验等方法,分析了东北地区夏季降水的时空分布特征、年代际变化特征及相应的环流分布型变化,探讨了不同年代际背景下东北夏季降水年际变化的环流差异。结果表明,东北夏季降水存在明显的年代际变化特征,在1961 1983年(P1)期间降水偏少,19841998年(P2)期间降水偏多,1999年之后(P3)又进入偏少时段。P2与P1时段相比,东北气旋式环流和蒙古反气旋式环流异常增强,而西北太平洋副热带地区为气旋式环流异常,来自西北太平洋偏东水汽输送贡献明显。P3与P2时段相比,东北冷涡活动偏弱,东北地区东部在850 h Pa为偏北风异常,偏南水汽输送有所减弱。进一步分析证实,北太平洋年代际振荡(PDO)对于东北地区夏季降水及相关环流型的年代际变化有重要的调制作用。P1与P3同为降水偏少时段,PDO都处于负位相,东北地区反气旋式环流都偏强;然而P1时段的多雨年,水汽输送主要来自较强的夏季风偏南气流;P3时段的多雨年,水汽输送可能主要来自西北太平洋地区。     

ENSO对中国南方降水低频变率的可能影响

利用1979—2012年Hadley中心海表温度、中国2 474个台站逐日降水和NCEP/NCAR全球再分析资料,分析了不同类型ENSO事件秋冬季和次年春季中国南方地区10~30 d降水低频变率的变化特征。结果表明,中国南方地区10~30 d降水低频变率对不同类型ENSO事件的响应存在显著的季节差异。EP型El Ni1o的冬季和次年春季,低频降水变率显著增强; CP型El Ni1o秋冬季低频降水强度呈现相反的异常,秋季低频降水偏弱,而冬季则偏强; La Ni1a事件期间中国南方低频降水变率的变化较小且不稳定。进一步分析发现,ENSO对南方地区10~30 d低频降水变率的影响与西北太平洋地区季节平均大气环流背景场对ENSO的响应密切相关。相比正常年份,EP型El Ni1o冬春季菲律宾反气旋性异常环流的强度较强且范围较大,其西侧的异常西南风向中国南方地区输送了大量水汽,从而有利于低频降水的增强; CP型El Ni1o年秋季西北太平洋表现为气旋性环流异常,抑制了热带水汽向东亚大陆的输送,而冬季却产生了与EP型El Ni1o年类似的异常反气旋环流,只是强度有所减弱,因此中国南方地区低频降水强度在秋冬季呈相反异常。La Ni1a年菲律宾附近虽然存在气旋性环流异常,但强度较弱,因而我国南方地区低频降水变率的响应也较弱。     

山东夏季降水分布型及与全国雨型的关系

利用山东省26个代表站1961—2009年夏季6—8月降水资料,采用自然函数正交分解（EOF）和相关概率等方法定义了山东夏季降水分布型,并分析了其年代际变化特征及与全国雨型的关系,结果表明：山东夏季降水存在同多（少）、东少（多）西多（少）及南多（少）北少（多）六个基本分布型;其与全国雨型有一定的联系,出现频数最高的同多型中,全国Ⅱ类雨型最多,其次为Ⅰ类雨型;出现频数次高的同少型中,全国Ⅲ类雨型最多。山东夏季雨型变化具有明显的年代际特征,同多型主要出现在上世纪60年代前期、90年代中前期及21世纪初;同少型主要分布在80年代;2000年以来,山东夏季以全省多雨为主,且主要多雨区位于鲁南、鲁中东部和半岛地区。     

A study of marine aerosols over the Pacific Ocean

Aerosol samples were collected on a Pacific cruise from 47°N to 55°S. Particle morphology, concentrations, and size distributions were analyzed with an electron microscope; elemental compositions of individual particles were determined with an X-ray energy spectrometer; and chemical compositions of bulk samples were measured with an ion chromatograph. Temporal and spatial variations of aerosol physico-chemical characteristics were studied in relation to ocean currents and atmospheric parameters. The results show that number and mass concentrations of primary particles depend mainly on surface wind speeds. However the ratios between the major ions, e.g., Na⁺, Cl^-, and Mg⁺⁺, are similar to the ratios in seawater regardless of location or meteorological conditions. The concentrations of secondary aerosols, e.g., non-seasalt sulfate, nitrate, and ammonium particles, show maxima at upwelling regions, such as along the California coast, at the Equator, and near the Chatham Rise where ascending motion brings nutrient-riched deep water into the surface layer. The number concentrations of small sulfate particles and large nitrate-coated particles showed diurnal variations with maxima in the early afternoon and minima at night, indicating that the particles are the products of photo-chemical reactions. Their precursor gases, e.g., CH₃SCH₃, NO, and NH₃ are known to be released from seawater in upwelling regions where biological activities thrive.     

商丘暴雨日及分布特征研究

对商丘国家观象台1954-2005年月报表中挑取的符合暴雨日条件的142个样本分析,结果表明:商丘暴雨日具有明显的季节性,频发于7、8月份;暴雨日年平均2.73个;日暴雨量最大(193.3 mm)不超过200 mm;最长连续暴雨日数不超过2日;连续暴雨日降水量累计(223.9 mm)不超过250 mm;1 h最大降水量不超过70 mm。暴雨日的年代际变化特征明显,20世纪80年代后暴雨日出现较晚,60-90年代的暴雨日数递减,90年代后有增加趋势;大暴雨日数自60年代起有逐步增加趋势。暴雨日对月、年降水量有显著贡献,4-9月暴雨日对月降水量的贡献很大,且从4月到7月暴雨日的贡献呈递增趋势。一年内暴雨日出现5次时,当年的年雨量为偏多年份。     

商丘暴雨日及分布特征研究

对商丘国家观象台1954--2005年月报表中挑取的符合暴雨日条件的142个样本分析，结果表明：商丘暴雨日具有明显的季节性，频发于7、8月份；暴雨日年平均2．73个；日暴雨量最大（193．3mm）不超过200mm；最长连续暴雨日数不超过2日；连续暴雨日降水量累计（223．9mm）不超过250mm；1h最大降水量不超过70mm。暴雨目的年代际变化特征明显，20世纪80年代后暴雨日出现较晚，60--90年代的暴雨日数递减，90年代后有增加趋势；大暴雨日数自60年代起有逐步增加趋势。暴雨日对月、年降水量有显著贡献，4—9月暴雨日对月降水量的贡献很大，且从4月到7月暴雨目的贡献呈递增趋势。一年内暴雨日出现5次时，当年的年雨量为偏多年份。     

Measurements of H2S and SO2 over the Atlantic Ocean

Concentrations of sulfur gases H₂S and SO₂ have been measured in the marine atmosphere over the Atlantic Ocean at various sites. Mean values of 40 ng H₂S m^-3 STP and 209 ng SO₂ m^-3 STP are the results of the measurements. A diurnal variation of H₂S concentration was detected on the west coast of Ireland with nighttime concentrations of up to 200 ng H₂S m^-3 STP and values below detection limit (15 ng H₂S m^-3 STP) during daytime.     

2016年夏末南疆地区中尺度对流系统(MCS)活动特征

2016年夏末南疆地区短时强降水天气频发,中尺度对流系统活动频繁。利用强降水频发时段2016年8月8日至9月16日逐时FY-2G红外亮温（TBB）资料对南疆地区中尺度对流系统（MCS）进行分析,共获得92个生命史≥3小时的中-β尺度对流系统（MβCS）,包括β中尺度对流复合体（MβCCS）和β中尺度持续拉长状对流系统（MβECS）。根据南疆地区的极端干旱气候背景,本文中-β尺度对流系统的尺度判定标准为云顶亮温（TBB）≤-32℃的连续冷云区直径≥20 km。对MCS的分布和活动特征进行了分析,结果表明：圆状MCS和带状MCS发生的频次相当。天山南坡和昆仑山北坡是MCS活跃区,MCS移动方向主要以偏东或东北方向为主,南疆地区活动最频繁的MCS生命史为3～4个小时。南疆地区MCS具有明显不同的日变化特征,午后和傍晚是MCS最活跃的时段。与MβCCS相比,MβECS具有更明显的夜发性特征。昆仑山北坡MCS的最活跃时段早于天山南坡MCS,而天山南坡MCS夜间和凌晨形成的特征更为显著。生命史为3～5小时的短生命史MCS主要在午后和傍晚形成发展,并在形成后2小时达到成熟,生命史超过6小时的长生命史MCS多发于午后和凌晨,并且其发展阶段更长。本文给出了1个引发短时强降水的MβCCS和1个MβECS的云团演变特征。     

重庆市年平均气温变化多时间尺度特征的诊断研究

利用长年代气温资料讨论了重庆市年平均气温的多时间尺度特征，结果表明:重庆市近几十年气温变化有明显的阶段性，但总的趋势是下降的，这与同期全球、北半球及中国气温有显著上升趋势有差异。     

我国东部地区夏季不同等级降水日数年际变化特征分析

用全国1958--2004年逐日降水资料,分析我国东部地区夏季总降水日数以及不同等级降水日数的年代际变化特征,结果表明,1980--2004年与1958--1979年两个时段相比,我国东部各地区夏季总降水日数和不同等级降水日数具有明显不同的变化特征。东北地区总降水日数和总降水量减少,这主要与小雨日数减少有关。华北地区总雨日数和总降水量也呈减少特征,总雨日数减少是由于各等级雨日数减少引起,且小雨日数减少贡献较大,而总降水量减少却主要是由于暴雨日数的减少引起。长江流域总降水日数和总降水量增加,总雨日数增多主要与中雨以上级别雨日数的增多有关,而总降水量的增加主要与暴雨日数增加有关。华南地区总雨日数和总降水量减少,总雨日数减少主要与小雨日数减少有关,而总降水量减少是由于各等级降水日数减少引起。     

Variations in the summer monsoon rainbands across eastern China over the past 300 years

Based on reconstructions of precipitation events from the rain and snowfall archives of the Qing Dynasty (1736–1911),the drought/flood index data mainly derived from Chinese local gazettes from 1736–2000, and the observational data gathered since 1951,the spatial patterns of monsoon rainbands are analyzed at different time scales.Findings indicate that monsoon rainfall in northern China and the middle-lower reaches of the Yangtze River have significant inter-annual(e.g.,5–7-yr and 2–4-yr)as well as inter-de...     

Seasonal and Diurnal Ozone Variations: Observations and Modeling

Ozone mixing ratios observed by the Bordeaux microwave radiometer between 1995 and 2002 in an altitude range 25–75 km show diurnal variations in the mesosphere and seasonal variations in terms of annual and semi-annual oscillations (SAO) in the stratosphere and in the mesosphere. The observations with 10–15 km altitude resolution are presented and compared to photochemical and transport model results.Diurnal ozone variations are analyzed by averaging the years 1995–1997 for four representative months and six altitude levels. The photochemical models show a good agreement with the observations for altitudes higher than 50 km. Seasonal ozone variations mainly appear as an annual cycle in the middle and upper stratosphere and a semi-annual cycle in the mesosphere with amplitude and phase depending on altitude. Higher resolution (2 km) HALOE (halogen occultation experiment) ozone observations show a phase reversal of the SAO between 44 and 64 km. In HALOE data, a tendancy for an opposite water vapour cycle can be identified in the altitude range 40–60 km.Generally, the relative variations at all altitudes are well explained by the transport model (up to 54 km) and the photochemical models. Only a newly developed photochemical model (1-D) with improved time-dependent treatment of water vapour profiles and solar flux manages to reproduce fairly well the absolute values.     

冬季热带太平洋海温异常模态和次年夏季我国降水异常季节内变化的关系

In present study,EOF analysis and extended singular value decomposition (ESVD) analysis are performed to explore the relationship between the winter tropical sea surface temperature anomalies (SSTAs) in the Pacific and the following summer rainfall anomalies in China.The two leading modes of winter tropical SSTAs in the Pacific are the SSTAs pattern characterized by "positive anomalies in the East and negative anomalies in the West" like the typical eastern Pacific El Nio and negative anomalies in the West and the central Pacific warming pattern characterized by "positive anomalies in the central region but negative anomalies in the East and West".The intraseasonal variations of the rainfall anomalies during the following summer in China that are associated with the eastern Pacific warming mode are characterized by positive anomalies south of the Yangtze River and negative anomalies in the Yangtze-Huai River Valley in June,and negative anomalies in South China and positive anomalies in the Yangtze River Valley and North China in July and August.In contrast,after the central Pacific warming mode,the corresponding intraseasonal variations of China’s summer rainfall are characterized by a nearly consistent pattern during the three summer months,which is positive in the South China coast and North China and negative in the Yangtze River Valley except for the positive anomalies in the Yangtze-Huai River Valley in July.These results may provide a reference for the seasonal prediction of the summer drought and flood distributions in China.