基于Z指数的江西省旱涝指标与时空分布特征

利用1961—2020年江西省逐日降水资料,基于Z指数分析确定了适用于江西省的旱涝指标。运用M-K检验、小波分析和EOF等方法分析了江西省旱涝时空分布特征。结果表明,1961—2020年江西省降水量年际变化大,20世纪90年代出现突变,但未出现显著的持续增加或减少。江西省干旱、雨涝事件存在准20 a主周期,从90年代开始偏涝年份明显增多,且雨涝呈增强的趋势。江西省旱涝主要存在4种空间分布型,分别为全区型、北涝（旱）南旱（涝）型、西涝（旱）东旱（涝）型、中心涝（旱）南北旱（涝）型,累计贡献率为83.61％。Z指数作为表征江西省旱涝指标的方法具有一定的适用性。     

我国西南地区秋季干湿分类及主要类型 异常年环流特征分析

本文使用我国西南地区97站1960～2009年逐日资料,计算了考虑降水和气温的干湿指数,分析了西南地区秋季及9、10、11月干湿指数的时空变化特征。采用相似方法,构造了综合相似指数,对历年干湿分布进行分类,并给出了秋季各月各类干湿出现的概率。此外还使用再分析资料分月探讨了干湿分布主要类型异常年的大气环流特征。分析结果表明:西南地区秋季存在显著的干旱化趋势,且该地区干湿变化存在全区一致、东西相反和南北相反的特征。根据干湿变化主要模态的空间型,利用综合相似指数可以将历年秋季干湿分为全区一致偏干型、全区一致偏湿型、东湿西干型、东干西湿型、南湿北干型、南干北湿型和非典型型,共7类。全区干湿一致型出现的次数最多（不低于50%）,东西相反型次之（约25%）,南北相反型较少（约15%）,而出现非典型型次数极少（不足10%）。从季节内尺度来看,全区偏干（湿）的持续性较差,但10月份的东部偏湿区域则有较大几率（不低于50%）在下个月扩展到整个区域。全区偏干型异常年,东亚大槽偏弱或偏东,冷空气南侵困难;南海上空低层维持一个异常的气旋环流,西南地区暖湿气流输送偏弱;西太平洋副高偏强、西伸,南亚高压面积偏大,与西太副高重叠,西南地区长期受高压控制。这种异常环流形势的维持,使得该地区天气晴朗少雨,气温偏高,持续干旱。偏湿型异常年则基本呈相反的环流特征。而西南地区东、西部上空异常的垂直运动和东部低层的南、北风异常是造成东湿（干）西干（湿）型异常的重要原因。     

1961—2017年江西省汛期降水分型研究

采用EOF、REOF方法、Mann-Kendall等检测分析方法对江西省1961—2017年汛期降水进行分型,并从阻塞高压、西太平洋副热带高压、水汽输送三个方面对比了江西汛期降水不同类型对应的大气环流特征及主要差异。结果表明：江西省汛期降水空间场可分为全省一致型、南北反向型、南北—中部反向型。江西省汛期降水可分为赣北型、赣南型、赣中型,这三个分区较好地反映了江西省汛期降水地域上的差异分布,且与江西地理区划上的赣北、赣中、赣南基本吻合。赣北型汛期的降水量呈减少趋势,其他两种模态汛期降水呈增多趋势,三种模态的降水趋势发生突变但不显著。三种降水模态的大气环流特征不同：赣北型为宽广的斜槽内引导冷空气从贝加尔湖分裂南下,面积偏大、脊线偏北的副热带高压与孟加拉湾的西南水汽推动暖湿空气在江西的北部交汇;赣南型为亚欧中高纬呈经向环流,我国南方大部为正高度距平,副热带高压位置偏南,水汽输送较弱,雨区偏南;赣中型为高纬度受负高度距平控制,冷空气势力较强,在中纬度两个稳定维持的阻塞高压配置下,大量堆积、南下,与西南暖湿气流在江西省中部汇合。     

1961—2017年江西省汛期降水分型研究

采用EOF、REOF方法、Mann-Kendall等检测分析方法对江西省1961—2017年汛期降水进行分型,并从阻塞高压、西太平洋副热带高压、水汽输送三个方面对比了江西汛期降水不同类型对应的大气环流特征及主要差异。结果表明:江西省汛期降水空间场可分为全省一致型、南北反向型、南北—中部反向型。江西省汛期降水可分为赣北型、赣南型、赣中型,这三个分区较好地反映了江西省汛期降水地域上的差异分布,且与江西地理区划上的赣北、赣中、赣南基本吻合。赣北型汛期的降水量呈减少趋势,其他两种模态汛期降水呈增多趋势,三种模态的降水趋势发生突变但不显著。三种降水模态的大气环流特征不同:赣北型为宽广的斜槽内引导冷空气从贝加尔湖分裂南下,面积偏大、脊线偏北的副热带高压与孟加拉湾的西南水汽推动暖湿空气在江西的北部交汇;赣南型为亚欧中高纬呈经向环流,我国南方大部为正高度距平,副热带高压位置偏南,水汽输送较弱,雨区偏南;赣中型为高纬度受负高度距平控制,冷空气势力较强,在中纬度两个稳定维持的阻塞高压配置下,大量堆积、南下,与西南暖湿气流在江西省中部汇合。     

NCEP/NCAR再分析资料中南北半球大气质量交换的特征研究

采用珠江流域1954～2003年51站的月降水资料,利用主分量分析方法,研究珠江流域4～9月降水的空间分布特征.分析结果表明:珠江流域4～9月平均降水量在600～1 900 mm之间,最大中心在广东阳江附近,自东南向西北逐渐减小;其标准差分布基本上是从东向西减小,最大变率中心仍然在广东阳江附近.珠江流域4～9月降水存在5种主要分布型态:全区涝(旱)型、南涝(旱)北旱(涝)型、东涝(旱)西旱(涝)型、东西涝(旱)中部旱(涝)型、南和北旱(涝)中部涝(旱).珠江流域出现全区性涝(旱)和南旱(涝)北涝(旱)的分布型态较多,占总年数的64%.珠江流域夏半年降水场在1983～1992年呈较显著的全区偏旱分布;在1967～1971年前后东涝西旱的分布较显著;在1979年前后中部涝东西旱分布较明显.在1985～1986年前后有南北部涝中部旱分布特征.南涝北旱和南旱北涝分布交错出现,没有明显的集中分布期.     

2020年秋季我国气候异常特征及成因分析

2020年秋季,我国气候总体呈现"暖湿"的特点,但是季节内变率很大,9月降水"南多北少"、10月降水"中间多南北少",11月降水"北多南少"。环流特征显示,秋季欧亚中高纬度总体为"两脊一槽"型,季节内波动大;西太平洋副热带高压(以下简称副高)持续偏强、偏大,西伸明显,但脊线位置的季节内变化大,9月偏南,10月略偏北,11月明显偏北。外强迫信号影响分析显示,热带印度洋全区一致偏暖有利于副高持续偏强、偏大、偏西;而热带中东太平洋El Nino事件春季结束后于秋季进入La Nina状态的海温演变过程,对热带和副热带环流系统具有重要影响,有利于秋季(尤其是10月)副高偏北。9月降水"南多北少"的异常分布与南海区域对流活动偏弱、偏南导致的副高偏南有关。研究显示,海温外强迫演变以及热带对流活动季内变化的共同作用导致了 2020年秋季降水呈现出季节内变率大的特征。     

江西省汛期降水集中度和集中期时空分布特征

利用1961—2021年汛期（4—6月）江西省83个气象站点的逐日降水序列资料,计算了江西省汛期候尺度降水集中度（PCD）和集中期（PCP）,运用合成分析、趋势分析方法分析了江西省汛期降水的不均匀特征。结果表明：江西省PCD的变化区间为0.12—0.43,PCP的变化区间为5月第1候至6月第5候,说明江西省汛期降水较为均匀,但近年来降水有更集中的趋势。在空间分布上,赣南南部和赣北东部降水较为集中,降水集中期自南向北逐渐推迟,主要出现在6月中下旬。从变化趋势来看,PCP在赣南南部和赣中东部为偏早趋势,赣中北部和赣北地区有偏晚的趋势,PCD的趋势并不明显。多雨年PCD大值区主要在赣中地区,最大降水出现在6月;少雨年PCD大值区在赣北中南部和赣南东部地区,最大降水出现在5月。     

1961—2016年江西不同量级暴雨的时空分布特征

利用江西省83个站点逐日降水资料,采用滑动平均、小波分析和Mann Kendall检验等方法,分析了1961—2016年江西春季(3—5月)、汛期(5—7月)、秋季(9—11月)不同量级暴雨的时空分布特征。结果表明：不同量级的暴雨在不同季节的变化特征存在明显的差异,降水主要集中在汛期。暴雨量在春季和秋季变化趋势平稳,而汛期在1990年之前呈减少趋势,之后呈增加趋势;其空间分布均呈“南少北多、东多西少”特征;存在准30 a和准10 a两个变化周期。大暴雨量在春季和汛期呈“先下降、后上升”的趋势,空间分布较为平均。特大暴雨发生的概率很小,主要集中在汛期,其降水量变化趋势呈“先下降、后上升”特征,空间分布集中在赣北中部和赣中东部。     

湖南夏秋干旱及环流异常特征

利用湖南83站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用数理统计方法,分析了湖南夏秋干旱的分布特征,对湖南夏秋干旱类型进行了划分,对比了3类干旱型在同期大气环流和前期海温上的差异。结果表明:(1)1961—2016年湖南夏秋干湿变化经历了"干、湿、干、湿、干、湿"6个时段,可分为全省、北部和南部干旱型;(2)全省干旱型年份西太平洋副热带高压(副高)偏弱、偏北,南亚高压偏强、偏北,东亚地区从北至南呈东亚/太平洋型遥相关(EAP)的负位相分布,东亚副热带西风急流偏东、偏北,低层风场在我国江南地区有一反气旋距平环流,湖南大部为辐散异常区,造成湖南大部降水偏少,形成干旱;(3)北部干旱型年份副高偏弱、偏北、偏东,南亚高压和东亚副热带西风急流明显偏北,低层风场在长江中下游地区有一较大的东风距平区,湖南北部为辐散异常区,南部为辐合异常区,形成湖南北旱南涝的空间格局;(4)南部干旱型年份副高偏强、偏西、偏南,南亚高压偏强、略偏南,东亚地区从北至南呈EAP的正位相分布,东亚副热带西风急流偏南,低层风场在我国华南地区有一反气旋距平环流,华南地区为辐散异常区,江淮地区为辐合异常区,形成湖南南旱北涝的空间格局。     

中国东部极端降水变化特征及其与大气稳定度的关系

利用100°E以东地区通过5%质量控制的392个站逐日降水资料,对近50 a我国东部极端降水变化特征进行分析,并以1948—1976年和1977—2008年为研究子时段,讨论前后两阶段东部地区的大气湿位涡差异及大气稳定度状况。结果表明:我国东部地区极端降水表现出显著的南北差异;北方尤其是华北东部,极端降水量及其所占降水量比例均有下降趋势,而南方尤其是在长江中下游地区二者均呈增加趋势。湿位涡呈"南减北增"的趋势,对流稳定度和斜压稳定度在南方均出现变弱趋势,在北方则增强。大气性质的南北显著变化是我国东部地区极端降水呈"南增北减"分布型的一个重要原因。进一步研究表明,高纬度地区300 hPa层在1976年之后表现为温度负距平场中心,使东部地区高空热力性质产生差异,进而影响了对流稳定度的变化;同时冷中心北侧高层西风分量减小,南侧高层西风风量增大,斜压稳定度相应出现减弱和增强的变化趋势。     

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.     

江西暴雨气候特征及降水极值重现期分析

利用1961—2020年江西省83个国家气象观测站日雨量资料,采用线性倾向估计法、年最大值法以及耿贝尔Ι型极值分布理论,对江西年平均暴雨日数、暴雨降水量、暴雨贡献率、暴雨强度等的变化特征以及不同重现期的降水极值进行了分析.结果表明:1)江西各地年均暴雨日数呈西南向东北递增分布;大部分地区年暴雨日数呈增加趋势,并呈现西部和南部增加略慢,东部和东北部快速增加态势;尤其是江西东北地区既是暴雨高发中心,同时也是暴雨日数增长中心.2)江西各地年平均暴雨降水量和暴雨贡献率均呈东北多、西南少分布;景德镇和上饶为暴雨降水量和暴雨贡献率高值区也是增长中心;赣州北部和吉安南部为暴雨降水量和暴雨贡献率低值区,但呈现明显增长趋势.3)江西各地平均暴雨强度呈现较明显的北部大、南部小的分布特征;暴雨强度呈现西部增强、东部减弱的趋势.4)江西不同重现期的日雨量极值呈现东北大、西南小的分布,高值区主要分布在上饶、景德镇和抚州一带,低值区主要在吉安南部和赣州.     

西藏高原汛期降水类型的研究

利用西藏高原２６个测站２６年（１９７３￣１９９８年）汛期（５￣９月）降水量资料,采用主成分分析和旋转主成分分析方法,对高原汛期降水空间分布型进行了分析。结果表明,主成分分解得到的降水空间分布形式较为集中,前３个特征向量场的分布型具有十分明确的物理意义,可表示降水场部方差的６３．１４％。旋转主成分分解生前６个载荷向量的累积方差贡献达７６．６７％,可较好反映西藏高原汛期降水６个异常敏感区：东南部、东北     

贵州夏季降水异常的区域特征

利用贵州省19个测站1951～2000年夏季逐月降水资料,计算了降水量的月平均（区域平均）标准化距平。并进行模糊聚类分析、经验正交函数分解（EOF）和小波分析,研究了贵州夏季降水异常的区域特征。结果表明,贵州夏季降水在近50 a中存在5个明显的气候段：20世纪50年代前期为多雨期;50年代中期到60年代前期为少雨期;60年代中后期为多雨期;70～80年代为少雨期;90年代以后进入多雨期;降水呈增多的趋势。全省一致性是贵州夏季降水的最主要特征,同时还存在区域差异。贵州夏季降水异常有5种空间分布型,即：全省旱（涝）型、东旱（涝）西涝（旱）型、南旱（涝）北涝（旱）型、中东旱（涝）西南涝（旱）型和西南旱（涝）其余涝（旱）型。各型降水具有多时间尺度振荡的特点,存在10～12 a、4～5 a、2～3 a的周期。     

中国南方旱涝时空分布特征分析

用1955-2001年我国南方81个测站全年逐月降水量资料,利用Z指数确定单站旱涝等级.结果表明,春季华中地区和两广交界处更易发生干旱,湖南与华南沿海地区降水偏多,出现洪涝的几率较大;夏秋两季106～115 °E,23～32 °N区域和四川西北部地区出现干旱的频率较高,洪涝频率较高地区主要集中在长江流域,同时四川南部、云南中部、华南沿海出现大涝的频率较高;冬季南方大部分地区发生旱涝的频率较小,干旱多发区主要集中在云南中部以及江苏、安徽两省,西南部出现降水偏多的频率较高.通过对降水资料的EOF分析发现,我国南方春季降水主要为南旱北涝、南涝北旱两种分布型.夏季降水区域主要分为长江流域与华南沿海地区、云南两个区域,而秋、冬季南方降水分布比较均匀,表现为南方一致旱或涝.     

1961—2019年河南秋季连阴雨天气气候特征分析

利用河南省103个地面气象站1961-2019年逐日资料,采用滑动平均、小波分析、EOF分解等方法分析了河南区域性秋季连阴雨降水的时空分布特征,采用自组织神经网络方法(SOM)对河南区域性秋季连阴雨环流进行客观分型。结果表明：河南区域性秋季连阴雨以7-9 d的过程居多,其次为10 d以上过程。20世纪60年代和80年代是河南区域性秋季连阴雨多发期,90年代为连阴雨少发期,70年代和21世纪10年代发生次数与近59 a年均频次基本持平,21世纪10年代河南区域性秋季连阴雨比其他年代强,20世纪90年代强度最弱。20世纪70年代区域性秋季连阴雨年平均过程降水量存在准5 a周期,21世纪00年代前半期及10年代区域性秋季连阴雨年平均过程降水量存在2-3 a周期。近59 a河南区域性秋季连阴雨平均降水量分布上,黄河以南地区比黄河以北地区降水多,山区比平原地区多,降水大值区与山区分布基本一致。河南区域性秋季连阴雨降水空间分布型上,最主要的特征是全省一致变化型,其次是南北反相型。SOM方法不仅可以区分出环流形态上的差别,还可以区分出环流型的发生时间和连阴雨期间环流的阶段性演变特征。SOM分型得到8类区域性连阴雨环流型,从天气学意义上可归结为阻塞型、低槽型和平直环流型。大部分河南区域性秋季连阴雨过程为2到3种环流型的组合,不同环流型之间存在转换关系。     

塔里木河流域夏季降水年际和年代变化的环流异常

基于1961-2020年夏季（6-8月）NCAR/NCEP再分析资料和塔里木河流域（简称“塔河”）38个气象站降水资料,使用5年滑动平均分离出塔河夏季降水年代际和年际变化,选出了典型的年际变化的干年和湿年与年代际变化的干期（1963-1986年）和湿期（1989-2018年）,分析了与这两种时间尺度变化相关联的大气环流异常。结果表明,两者的变化不同,影响两者变化的大气环流不同。影响年代际变化的大气环流异常主要表现在欧亚大陆对流层从西北至东南交替出现正负位势高度异常中心,在湿期塔河东部和西部分别出现明显的东风和西南风异常,水汽主要由西北太平洋和印度洋输送至塔河,在干期则与之相反;影响年际变化的大气环流异常主要表现为在塔河东部和西部对流层分别为反气旋异常和气旋异常,在多雨年从南北方向向塔河输送的水汽增多,北风水汽通量异常向流域输送较多,南风水汽通量异常向流域输送较小且主要集中在流域西部,水汽主要由北冰洋洋和印度洋输送至塔河。在干年则与之相反。     

基于TRMM数据的秦巴山区降水特征分析

本文利用1998～2015年TRMM卫星3B42的日降水资料，对秦巴山区的年降水量、季降水量、各个等级降雨日数、整个区域降水量的年际变化和季节变化进行了统计，同时还对各个不同降水类型的倾向率进行了统计，再根据他们的时空分布进行分析。结果表明:1)1998～2015年秦巴山区年平均降水量从东南到西北呈现依次递减的变化特征且呈带状分布, 山区南部的降水量明显高于北部，山区东西部降水差别不大；2)四个季节的平均降水均呈现“南高北低”的空间分布特征；3)无雨日数在整个山区呈增大的趋势，小雨日数在整个山区呈减少的趋势，中雨日数除山区东南外呈增大的趋势，大雨日数除重庆、河南、四川北部外基本呈增大的趋势，暴雨日数除山区东西部暴雨日数减少外其他地方都呈增加的趋势；4)整个山区年降水量随着时间的增长在缓慢的增多。