长三角地区雾的时空分布及频次模型研究

根据1980—2006年长三角地区6个站点累计27a的雾资料,分析了长江三角洲地区雾的时间、空间分布特征。结果表明,秋末、冬季和春季长江三角洲地区雾频次较多,夏季较少,年平均雾日数呈缓慢减少趋势;雾区域分布不均匀,总体说来是东多西少。在此基础上,用时间序列方法建立了雾频次预测模型,并对2007年1—12月各月的雾频次进行预测检验,结果表明预测值与实际值误差较小,该模型具备较好的预测能力。     

1971-2015年北疆地区不同等级冷空气时空统计特征分析

选取北疆50个测站1971-2015年的逐日平均气温和最低气温资料,运用小波分析、M-K突变检验等统计方法分析了北疆地区不同等级冷空气活动过程的时空变化特征。分析表明：近45年北疆地区冷空气活动持续日数在1～15d,平均持续日数为1.79 d。其中弱冷空气过程持续日数以1～2 d为主;中等强度冷空气、较强冷空气和寒潮过程以1～3 d为主;而强冷空气过程以2～4 d为主。近45年北疆单站冷空气发生频次为95.3次/a,且具有盆地多、山地少的特点;其中中等强度冷空气为11.8次/a,自东向西逐渐减少;弱冷空气、较强冷空气发生频次为70.9次/a、1.8次/a,呈自西南向东北逐渐减少的趋势;强冷空气和寒潮发生频次为4.2次/a 、7.3次/a,呈现由西南向东北增加趋势。近45年北疆地区冷空气活动频次总体呈减少趋势,年代际表现为先减少后增加的特点, 70年代最多,90年代最少,减少速率为0.33/10a;弱冷空气和较强冷空气呈增加趋势,增加速率为0.17/10a和0.03/10a;中等强度冷空气、强冷空气和寒潮活动频次呈下降趋势,其中寒潮的下降速率达-0.37/10a;不同等级冷空气活动频次均存在一个15-20a的显著周期,突变点出现在1980、2003年左右。     

1961-2008年京津冀地区暴雨的气候变化特征分析

利用北京市、天津市和河北省1961-2008年逐日台站降水资料,采用经验正交函数分解（empirical orthogonal function）、Morlet小波、曼-肯德尔（Mann-Kendall）突变检验等方法,统计分析了京津冀地区暴雨量及暴雨频次的气候变化特征。结果表明：气候态下,京津冀地区暴雨量及暴雨频次沿地形呈东南多—西北少的分布型,暴雨发生时间相对集中在7月下旬和8月上旬。1961-2008年京津冀大部分地区暴雨量呈减少的趋势,且在1980年发生显著突变,2000年代以后暴雨量进一步减少。小波功率谱分析结果表明,京津冀地区暴雨量主要存在2-4a的显著主周期。该地区暴雨量EOF展开的前3模态显示,暴雨量主要呈全区一致变化以及东西反向、南北反向的空间变化特征。     

1961—2011年通辽市极端降水事件特征分析

文章利用通辽市9个气象站1961—2011年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,统计了极端降水事件的频次,分析其空间分布特征和时间趋势变化。结果表明,通辽市极端降水事件阈值的空间特征是由南向北总体上呈高—低—高的分布特征,而极端降水事件频次空间差异较小,都在3.4d/a左右。1961—2011年,通辽市极端降水事件的发生频次呈减少趋势,减幅为0.23d/10a,存在明显的年代际差异。     

近50年甘肃日照时数时空变化特征及突变分析

利用甘肃省26个气象站1961—2010年逐月日照时数资料,采用线性趋势分析、异常年份分析、Mann-Kendall和功率谱等方法,分析了日照时数的时空变化及突变特征.结果表明:50年来,甘肃年日照时数表现为缓慢的下降趋势,气候倾向率为-0.29 h·(10 a)^-1,1997年以来显著减少;夏、冬季日照时数呈下降趋势,春、秋季则呈增加趋势;年日照时数异常偏少年份主要出现在20世纪80年代,而异常偏多的年份多发生在20世纪90年代至今;甘肃年日照时数空间差异明显,分布趋势基本上呈由东南向西北逐渐增多形势.Mann-Kendall和Yamamoto突变检验表明,四季日照时数未发生显著突变.周期分析表明,甘肃年日照时数存在2 a的振荡周期,通过了90%置信度检验.     

甘肃省天水地区暴雨时空分布及天气学分型

利用1965—2019年常规观测资料及2008—2019年区域站加密资料，分析了天水地区暴雨时空分布特征，同时选取30个具有代表性的暴雨样本进行天气学分型及高低空物理量特征分析，确立了预报指标。结果表明：（1）近55 a来天水地区暴雨年均发生2.75站次，整体呈增多趋势，增加幅度为0.2站次?(10 a)-1，其中20世纪60年代后期及80—90年代呈减少趋势，20世纪70年代及21世纪以来呈增多趋势。（2）天水地区暴雨4月中旬—10月下旬都有出现，但集中在夏季7—8月，7月频次最高，月分布呈单峰型特征，旬分布呈三峰型特征，与副高位置密切相关。（3）天水地区暴雨空间分布自西向东依次增多，并存在多个分布中心。（4）天水地区暴雨环流形势分为低槽（涡）东移型和副高西北侧西南气流型两种，其高低空物理量配置各有不同。     

近56 a三穗县大雾天气气候特征分析

利用1958—2013年三穗气象站逐日大雾观测资料,运用统计学方法、线性倾向估计法、小波分析法以及MK检验等对三穗县近56 a大雾天气气候特征进行分析。分析表明:三穗大雾天气频发,各月都有出现;呈现中间多,两头少,在8月达到峰值。大雾活动季节变化显著,主要出现在盛夏到初冬之间,春季最少。历年大雾日数的线性趋势明显,主要呈下降趋势;其年代际分布特征表现出明显的阶段性变化,变化呈正弦曲线型。小波分析三穗年大雾日数存在准3 a、准6 a和准12a的显著周期震荡。MK检验分析表明,三穗历年大雾时间序列在1996年发生增多突变,2010年发生减少突变;特别是2010年以来,大雾天气出现次数呈历史最低值,三穗进入大雾天气少发期。     

近30年西藏汛期强降水事件的时空变化特征

利用1980-2008年汛期(5～9月)西藏38个气象站逐日降水量资料,定义了西藏强降水标准,并采用REOF、SSA等统计方法,分析了汛期强降水发生频次的时空分布特征。结果表明,西藏地区汛期强降水发生频数自东南向西北逐渐减少,但总体呈不明显的增多趋势,即从20世纪80年代中期开始减少,90年代中期降至最少,之后逐渐增多;频数存在5个异常分布空间型,即南部型、沿江型、东部型、北部型和东南部型。各空间型的强降水发生频数随时间变化均不同,其中南部型、东南部型表现为减少趋势;沿江型、东部型和北部型表现为增多趋势。汛期强降水发生频数的准2～3年和准5～6年周期在5个异常空间型普遍存在。     

江苏地区沙尘天气时空特征及气候变化分析

利用江苏省59个测站1960-2006年的沙尘天气观测资料,通过时间序列线性变化趋势、小波分析等方法,研究了江苏沙尘天气的时空分布及年际和年代际变化特征.结果表明:江苏沙尘天气在空间上呈北多南少、西多东少,年发生频数差异明显的特征;47 a江苏年沙尘日数年际变化明显,总频次呈减少趋势,沙尘强度呈减弱趋势;江苏沙尘天气季节分布不均匀,3-4月份为多沙尘月,6-10月基本没有沙尘天气发生,11月后沙尘天气开始增多;从小波分析的结果看,江苏沙尘天气具有2、4、6、8 a的年际周期变化和11、20 a左右的年代际周期振荡,其中8 a和20 a周期振荡是主要特征,20 a的周期振荡贯穿始终.     

1961—2020年中国复合湿热的变化特征

随着全球变暖加剧,复合湿热天气在世界各地呈现显著加剧趋势,中国东部也是极端湿热事件的高发区。为更好了解中国复合湿热事件的变化特征,基于1961—2020年中国日最高湿球温度观测数据,利用趋势分析、小波功率谱分析和广义极值分布分析等方法,对中国日最高湿球温度的时空变化特征进行了深入分析。结果表明:1)1961—2020年中国日最高湿球温度平均值和最大值主要呈“南高北低”的分布特点,最大值高值区集中在中国南部和四川盆地。全国日最高湿球温度平均值呈增强趋势,最大值无明显的变化趋势。全国平均值有2～6 a尺度的周期震荡,全国最大值在多个时间段和时间尺度有短周期。2)全国极端湿热阈值分布与日最高湿球温度最大值比较类似,极端湿热强度呈现增强趋势,全国极端湿热频次也以0.098 d/a的速率增多。西北东部地区极端湿热强度增强幅度最大,但南方地区呈减弱趋势;西北东部、南方和东北地区极端湿热频次持续增多。3)多年一遇事件的阈值分布同样与最大值分布类似,多年一遇事件频次呈现显著的区域特征,多年一遇事件主要发生在四川盆地,其中西北东部地区显著增多,南方地区有减少趋势。     

新疆阿勒泰地区雷暴时空分布特征分析

利用阿勒泰地区7个气象站1961—2010年雷暴观测资料,采用线性趋势、变异系数、Morlet小波分析等方法对该地区近50a雷暴的时空分布及变化特征进行分析,结果表明:近50年阿勒泰地区雷暴的月变化呈单峰型分布,7月为峰值,5—8月为雷暴集中发生期;该地区年雷暴由西南向东北逐渐减少,西部多于东部;雷暴大致呈减少趋势,年际波动较大;1980年代以前,雷暴以8a为显著周期,1980年代后13a周期最为显著。     

1960—2019年遂宁市日照时数的变化特征及影响因素

利用1960—2019年遂宁市3个国家气象站的气象资料,运用线性趋势、M-K检验、小波分析、IDW空间插值等方法分析了遂宁市日照时数的时空变化特征,基于相关分析法找出其影响因子,结果表明：时间变化上,遂宁市日照时数的年、季节变化均呈现减少的趋势,且年变化减少趋势显著,夏季减少幅度为四季中最大,对全年日照时数减少的影响最明显,在1988年日照时数出现了突变,各月日照时数呈现单峰型特征,8月达到峰值;空间分布上,日照时数表现为“南少北多”的特征;日照时数有着明显的17~23 a的周期振荡;影响因子方面,日照时数与总云量和降水日数呈极显著负相关,与降水量呈显著负相关。     

贵阳汛期旱涝演变特征及未来趋势预估

首先对贵阳近500 a（1470—2008年）旱涝等级资料进行增补,利用该资料进行等级序列展开频次和多尺度分析。结果表明：近58 a,贵阳出现极端旱、偏旱的频次明显高于过去近500 a的平均状况;汛期出现偏旱和旱的次数明显增多,旱重于涝的趋势非常明显。从年代际和百年际尺度看,210 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而50 a周期是次周期,且20世纪80年代的干旱程度高于历史上任何一个年代;从年际和年代际尺度上,24 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而7 a周期是次周期;汛期降水偏少,一般与旱灾对应一致,但若降水偏多,对应汛期各月降水分布均匀,则不一定对应涝灾。最后,结合诊断结果,借助IPCC AR4最新的模式预估数据集,预估贵阳汛期降水在未来10 a左右将处于旱涝交替频发期,之后至21世纪40年代中期将处于少雨阶段,可能会出现较长时期的干旱。     

近11年中国寒潮频发的机理分析

利用全国840个站点观测资料以及ERA5再分析资料,分析了过去63 a(1960—2022年)冬半年(前一年10月—当年4月)全国性寒潮频次的年代际变化特征。统计结果表明:在全球变暖背景下,寒潮频次的下降趋势在2012年发生了转折,2012—2022年呈现显著上升趋势。2012—2022年,乌拉尔山阻塞频率与全国性寒潮发生频次呈显著负相关。乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展,大气经向环流减弱,北极内冷气团南下受阻,从而减少寒潮发生的频次。同时乌拉尔山阻高与东亚中高纬地区地面2 m温度经向分布联系紧密,乌拉尔山阻塞的频繁发生往往会出现更多的北极增温、中纬度地区降温的天气尺度现象。此外,北极增暖效应本身也与我国寒潮频次有显著的负相关,北极增暖会减小中高纬温度差,西风带减弱,进而减弱冷空气的输送。近11 a,乌拉尔山阻塞频率呈显著减少趋势,相应地,等熵面位涡经向梯度具有线性增加趋势,不利于阻塞高压的维持,伴随北极增暖效应也呈现出减弱态势,这样的大气环流配置有利于近年来我国寒潮频次的增加。     

1960-2017年河西走廊东部寒潮时空变化特征

利用甘肃河西走廊东部5个气象站1960—2017年平均气温和最低气温逐日资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验及Morlet小波分析等方法,从单站和区域角度出发,统计分析河西走廊东部地区寒潮的时空变化特征。结果表明:河西走廊东部单站寒潮次数及强度存在明显的空间差异,除武威站外寒潮频次自北向南逐渐减少,而寒潮强度则呈现南北两端强、中间弱的分布特征。单站寒潮主要发生在9月到次年5月,而区域性寒潮多发生在10月至次年5月,单站和区域性寒潮在春季最易发生,而最强区域性寒潮易出现在秋季。近58 a来,河西走廊东部民勤、永昌、武威3站寒潮次数均发生了由多到少的显著突变,突变点分别为1973、1973、2014年,且5站寒潮频次均存在41 a左右的周期变化;区域性寒潮频次呈现明显的"显著减少-波动变化-缓慢增加"阶段性年代际变化,但未发生显著突变,且具有42 a、15 a、8 a、4 a的变化周期。现行寒潮统计标准无法完全反映气温缓慢下降的冷空气活动。     

近70a来中亚极端高温事件时空分布

基于NCEP/NCAR 1948—2017年逐日平均气温资料,利用百分位阈值法确定中亚地区极端高温事件的阈值,进而分析该地区近70 a极端高温事件强度、频次时空分布特征。结果表明:中亚地区暖季平均气温的空间分布受地形影响显著,从西南向东北逐渐降低。极端高温事件的强度和频次在1967年前后发生年代际转折,其中强度在转折后要显著高于转折前,频次在转折前呈现负趋势、转折后转变为正趋势。极端高温事件发生的区域也存在显著的年代际变化特征。极端高温事件强度趋势增加最显著的地区位于乌兹别克斯坦西部,负趋势最显著的区域位于中国南疆;频次趋势增加最显著区域位于哈萨克斯坦西部的乌拉尔地区,负趋势显著区域则位于帕米尔高原。     

山东淄博地区夏季降水变化特征分析

利用淄博地区8个气象站1980—2014年35a的逐月降水观测资料,分析了夏季和逐月降水量的变化特征以及夏季降水量的气候突变和变化周期。结果表明:从年际变化情况看,淄博地区夏季及各月降水量距平百分率年际振动幅度较大,波动幅度6月份最大,7月份次之,8月份最小,降水量的线性趋势夏季及7月和8月均为缓慢增多趋势,6月份呈缓慢减少的趋势,南部山区趋势最大,北部次之,中部、东部最小均未能通过a=0.05的显著性检验。全区8月份平均降水量在1997年之后出现显著增多趋势,为一突变现象,突变点出现在1981年;全区夏季平均降水量及6月份、7月份降水量未发生突变现象。夏季降雨变化周期主要表现在较小的时间尺度上,随着时间尺度的增大作用减弱。     

湖南冻雨预报关键技术指标及应用

利用1951~2009年冬季湖南探空和地面观测资料,对湖南冻雨时空分布、过程发生频次、过程持续日数及冻雨的各层气温统计分布特征进行了统计分析,并通过研究提炼了湖南冬季冻雨预报技术指标和空间概念模型。检验和预报应用表明:厚度因子比温度因子判据TS评分高,而厚度与温度因子混合判据评分更高;冻雨预报判据指标结合南方冻雨大气环流空间概念模型在2013年1月湘中以南冻雨过程预报业务应用中,预报效果较好。     

黑龙江省区域寒潮气候特征及延伸期预测评估

利用1961-2013年黑龙江省62个气象站逐日日最低气温资料,在单站寒潮的基础上定义了黑龙江省区域寒潮标准,统计分析了黑龙江省区域寒潮的气候特征和环流特征,在此基础上,基于国家气候中心月动力延伸预测模式业务系统(DERF2.0)1983-2013年对黑龙江地区的回报试验结果,对黑龙江省区域寒潮的11-30 d的延伸期预测进行了检验评估。结果表明:黑龙江省区域寒潮大都发生在冬半年,频次总体呈减少趋势;冬季各月寒潮频次与亚洲纬向环流呈正相关关系,与鄂霍次克海高压呈反相关关系;DERF2.0在11-30 d的延伸期预报上对黑龙江省的区域寒潮有一定的预测技巧,预测准确率可达到40%左右,但仍有较大的改进空间。     

谐波分析在贵阳市降水预测中的应用

利用贵阳市1963—2017年的降水观测资料,采用M-K检验及谐波分析等统计方法对贵阳地区年降水变化特征进行了分析,并且建立了基于谐波分析方法得到的贵阳市降水预测模型。结果表明:①贵阳地区近55 a的年降水量呈递减趋势,但变化不显著。另外贵阳地区年降水存在显著的年代际变化特征,并且在1980年左右发生年代际突变,降水由之前的偏多转为偏少;②贵阳地区的年降水量存在显著的准2～3 a的年际周期振荡以及准25 a和7 a的年代际周期振荡;③基于谐波分析得到的贵阳市降水预测模型能有效预测贵阳市未来的年降水变化趋势,并且对一些突出的旱涝年也能较好的模拟和预测出来,该模型预测效果良好,可在实际业务中应用。