1961—2017年辽宁省旱涝急转现象时空演变特征

利用1961-2017年辽宁省61个气象站逐月降水数据,以5-8月为研究时段建立旱涝急转指数（drought-flood abrupt alternation index,DFAI）序列,采用线性倾向法、趋势分析、阶段性分析、T检验、ArcGIS空间插值等方法对辽宁省降水集中期的旱涝急转现象进行时空特征分析。结果表明：1961-2017年辽宁省降水集中期DFAI总体以-0.7/（10 a）的速率下降,有13 a出现旱转涝,有19 a出现涝转旱;DFAI强度以0.1/（10 a）的速率略呈上升趋势。近57 a,辽宁省旱转涝多发生在20世纪60年代,涝转旱多发生在20世纪70年代和20世纪初之后,1989年出现了涝转旱的突变,发生频率呈增多趋势,1994年又出现旱转涝的突变,发生频率呈减少趋势。典型旱转涝年（2013年）,DFAI的高值区分布在中、西部地区;典型涝转旱年（2014年）,DFAI绝对值的高值区分布在东北部和中西部地区。DFAI变化率在空间分布上具有明显的中、北部增多,东、西部减少的趋势差异。     

凉山州夏季旱涝急转及典型年份大气环流特征研究

摘要：利用1961-2020年凉山州17个站点6-9月的逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析月平均格点数据,定义了凉山州夏季长周期旱涝急转指数（LDFAI）,并对旱涝急转典型年份的大气环流特征进行分析。结果表明：1961-1970年为明显的LDFAI高值年,旱转涝年多于涝转旱年,且旱转涝强度较强;2001-2010年为明显低值年,旱转涝年少于涝转旱年,前期旱涝急转程度较强,后期旱涝急转程度很弱。涝期,高空西风带强度偏弱,中高纬槽脊更为显著,经向运动较强,有利于冷空气南下,中低纬为多波动纬向环流,凉山州上游短波系统活跃,高原多短波低槽东移影响凉山州,副热带高压位置适中,西脊点位于25°N、120°E附近,有利于孟加拉湾及南海的水汽向凉山州输送,水汽通道条件优于旱期,同时低层辐合、高层辐散的配置更明显,更利于上升运动,旱期则相反。凉山州旱转涝年的前期比涝转旱年的前期下沉运动更强,水汽辐合弱,不易产生降水,而旱转涝年的后期比涝转旱年的后期上升运动更强,水汽辐合强,有利于降水的产生。     

海南岛后汛期旱涝急转及其海气异常特征分析

利用1966—2017年海南岛18个气象站逐月降水量、NCEP/NCAR逐月再分析资料及NOAA海表温度资料,定义了后汛期旱涝急转指数(LDFAI),据此分析了海南岛后汛期旱涝急转的气候特征及其海气异常特征。结果表明:(1)近52 a海南岛后汛期旱涝急转现象年际变化大,并呈现一定的年代际特征,存在14 a的强显著周期。空间上,保亭、儋州和白沙发生频率高,东南部沿海次之,乐东最少;北部部分地区和中部强度最强、西南部最弱。(2)旱转涝年,旱期西太平洋副热带高压(副高)异常偏东、强度偏弱,海南处于反气旋流场中心区,且其上空为下沉运动区和整层水汽辐散区;涝期东亚大槽偏强,冷空气和副高南侧偏东气流在海南附近交汇,伴随低层辐合上升运动和整层水汽输送汇合,海南降水形势有利。涝转旱年情况相反。(3)后汛期LDFAI与前期和同期热带中太平洋海温存在显著的负相关性。     

1961—2017年四川省夏季长周期旱涝急转演变特征及环流影响分析

基于NECP/NCAR再分析资料和四川省38个站点降水资料,结合长周期旱涝急转指数,分析了四川省夏季旱涝急转的时间演变特征及其与典型年份大气环流的联系。结果表明:1)四川省夏季旱涝急转指数年际变化差异较大,旱转涝事件多于涝转旱事件,但发生旱转涝事件的可能性和强度降低,而涝转旱年强度更强;2)旱转涝年的旱期与涝转旱的涝期相比,前者西太平洋副高位置偏西、偏强,不易将南海及西太平洋的水汽输送到四川,降水偏少偏旱,而后者中高纬槽脊波动剧烈,在高原东南侧低值系统与副高的配合下,有利于暖湿气流向北输送,在四川地区形成降水;而旱转涝年涝期与涝转旱年旱期相比,环流经向运动偏强,中高纬槽脊波动明显,有利于中高纬冷空气南下与低纬北上的暖湿气流相遇形成降水,降水偏多偏涝。     

贵州省旱涝急转时空特征与大气环流异常的联系

本研究利用1961～2019年贵州省5～8月逐月降水资料和同期NCEP/NCAR的再分析资料,结合长周期旱涝急转指数,分析贵州省夏季旱涝急转事件的时空变化特征及其与大气环流异常的联系。结果表明:贵州省夏季旱涝急转存在连续性和阶段性变化的特征,年代际差异较大,但总体涝转旱次数少于旱转涝次数。贵州省旱涝急转事件更容易出现在南部及东部。分析环流特征发现:旱转涝年,旱期中高纬地区纬向型环流,西太平洋副热带高压(下称:副高)面积偏小,脊点偏东,贵州省位于其北侧,低层为下沉运动;涝期为经向型环流,副高脊线位置偏南,面积偏小,贵州省位于副高西侧边缘,低层为上升运动。涝转旱年,涝期环流经向度大,冷空气活跃,副高位置偏南偏东,冷暖空气交汇于长江流域,利于贵州省降水偏多;旱期副高偏北偏东,贵州省受高压脊控制,干旱少雨。      

1981～2017年贵州省盛夏旱涝急转时空演变特征

为客观判定贵州省盛夏的旱涝急转事件,本文利用1981～2017年7～8月贵州省78站逐月降水资料,计算并分析了贵州省盛夏旱涝急转指数(I_DFA)的时空演变特征。结果表明:1981～2017年贵州省盛夏旱涝急转指数的变化趋势并不明显,但年代际变化特征明显。单独用I_DFA来判定旱涝急转典型年并不完全准确,典型旱涝急转年的定义标准为:I_DFA绝对值大于1,其7、8月降水距平百分率绝对值在15%以上,且7、8月百分率之差的绝对值在50%以上。贵州省涝转旱频次的大值区位于遵义市南部、黔东南州北部,表明该区域易发生涝转旱事件;旱转涝频次的大值区位于遵义市北部、安顺市东部至黔东南州北部一带,表明该区域易发生旱转涝事件。      

华南汛期旱涝急转及其大气环流特征

利用国家气象信息中心提供的1960～2015年中国753站汛期(4～9月)逐日降水资料,对华南地区汛期旱涝急转现象进行了分析,定义了一个旱涝急转评价指标,分析了旱涝急转事件的特点及其大气环流特征。结果表明:华南在56年汛期中共发生了17次旱涝急转事件,发生频率由1960年代的3次下降到1970年代、1980年代的1次,后迅速增加到1990年代的4次、21世纪初的8次。将其按急转时间分为春末初夏旱转涝事件和盛夏涝转旱事件。春末初夏旱转涝事件,旱期西太平洋副热带高压主体偏南,中国东部主要受干冷高压脊控制,华南低层负涡度发展伴随着辐散、下沉运动的加强和水汽输送的减弱,降水偏少;涝期西太平洋副热带高压北抬,孟加拉湾南支槽异常偏强,华南位于副热带高压西侧和南亚高压东南侧,低层正涡度发展伴随着辐合、上升运动和水汽输送的加强,降水偏多。盛夏涝转旱事件,涝期西太平洋副热带高压主体偏西,华南处于副热带高压西北侧和南亚高压东南侧,低层水汽输送、辐合和上升运动均加强,正涡度发展,降水增多;旱期西太平洋副热带高压显著北跳,南亚高压向东向北扩展至长江中下游地区,华南为西太平洋副热带高压和高空东风急流所控制,低层水汽输送减弱,辐散和下沉运动加强,负涡度发展,干旱少雨。     

海河流域盛汛期旱涝急转事件及其与大气环流异常的关系

利用1958—2012年海河流域30个气象站月降水资料、NCEP/NCAR月平均再分析资料及1974—2012年月平均向外长波辐射资料,分析了海河流域盛汛期旱涝急转事件及其与大气环流异常的关系。结果表明,南亚高压和西太平洋副高在盛汛期的月际振荡是海河流域旱涝急转形成的一个重要原因。涝转旱年及旱转涝年涝期对应于"西低东高"的流型(海河流域上游为低槽区,下游为高压区),冷暖空气活跃且易于较长时间在流域交绥,低层水汽输送较强且有正涡度异常,高层辐散和上升运动偏强,流域多雨偏涝;旱期则对应于"西高东低"的流型,西风带环流较为平直,低层有负涡度异常且水汽输送偏弱,高层辐散和上升运动偏弱,海河流域因而少雨偏旱。海河流域旱急转涝(涝急转旱)事件易发生在南亚夏季风偏弱(强)的背景下。海河流域盛汛期旱涝急转与初汛期流域上空气压场强度以及北太平洋涛动(NPO)、南半球环状模(SAM)存在显著的正相关,上述因子可能是旱涝急转事件的前期信号。     

我国西南地区夏季长周期旱涝急转及其大气环流异常

利用1961~2015年中国567站逐日降水资料,定义了一个西南地区夏季长周期旱涝急转指数,结果表明:1961~1970年夏季旱转涝多于涝转旱,1971~1980年夏季涝转旱年较多,1981~2000年旱转涝与涝转旱年相当,21世纪初以来,指数又呈现出负值的趋势,涝转旱年偏多。选取西南地区夏季旱涝急转典型年,对旱涝急转年的大气环流和水汽输送异常进一步分析发现,旱转涝年旱期西太平洋副热带高压偏西偏强,中高纬西风带偏强,冷空气不易南下,垂直场上表现为下沉运动,来自孟加拉湾和南海的水汽输送异常偏弱,西南地区亦处于水汽辐散区,因此降水偏少。而涝期中高纬环流的经向运动增强,乌拉尔山以东的槽加深,东亚沿岸脊加强,中高纬西风带偏弱,在垂直场上表现为上升运动,孟加拉湾和南海为西南地区提供了充足的水汽,有利于该地区降水增多;涝转旱年则相反。     

内蒙古地区夏季旱涝急转环流异常特征及其预测

利用内蒙古地区116个气象观测站逐月降水量、NCEP/NCAR逐月再分析资料、NOAA海表温度资料以及国家气象业务内网提供的130项气候监测指数,计算内蒙古夏季旱涝急转指数并分区,分析各分区"旱转涝"和"涝转旱"年的海气异常特征,探讨各气候区夏季旱涝急转指数与前期环流和海温指数的关系,并构建预测模型。结果表明:(1)近39 a来,内蒙古各气候区从春末夏初到盛夏由旱转涝的特征趋于减弱,而由涝转旱的特征趋于增强。(2)内蒙古西部地区夏季旱转涝年和涝转旱年,东亚大槽和西太平洋副热带高压的位置、强度以及水汽条件和垂直运动均存在显著差异;内蒙古东北部地区夏季旱转涝年和涝转旱年,东北冷涡强度、水汽条件和垂直运动存在显著差异。(3)内蒙古地区夏季旱涝急转指数与前期印度洋和热带西太平洋暖池区、黑潮区及北太平洋东北部海温存在显著负相关关系。(4)基于前期环流及海温指数构建的内蒙古夏季旱涝急转指数预测模型具有一定的预测能力,可为内蒙古地区夏季旱涝急转预测提供一定参考。     

我国北方干旱化趋势的预测

首先，利用小波分析法求出了我国北方三地区1951—1998年降水序列在32年尺度和16年尺度的可能突变年份；接着采用Yamamoto检验法确定了真突变年份；然后利用非线性统计一动力建模法求出了对应的旱涝跃迁时间；最后作出了旱涝趋势预测。结果表明：对于32年尺度，东北地区从1999年开始的偏旱将持续到2052年，华北地区从1965年开始的偏旱将持续到2010年，西北地区从1995年开始的偏旱将持续到2016年。对于16年尺度，东北地区从1999年开始的偏旱将持续到2025年，华北地区从1999年开始的偏旱将持续到2014年，西北地区从1995年开始的伯早将持续到2012年。三地区于1999年和2000年的预测结果与实况基本吻合。     

云南土壤湿度长期变化的初步研究

利用1948—2013年美国NOAA/CPC全球0.5°×0.5 °月平均格点化土壤湿度资料、1951—2013年云南地区125个站月降水和1993—2013年22个站月土壤湿度观测资料对云南土壤湿度及其表征的旱涝长期变化进行时空分布及演变特征分析。结果表明:云南地区旱涝变化的空间结构相对简单且具有大尺度特征,长期变化特征明显。由20世纪50年代的滇中部地区偏旱,其余地区偏涝,逐步发展为相反;20世纪90年代开始滇中部地区偏涝,其余地区偏旱,且旱情日趋加重,范围扩展,2010年、2012年和2013年严重干旱蔓延至云南全省。研究揭示,云南冬半年旱涝与前期海温异常密切相关,冬半年云南地区旱涝不同的EOF模态时间变化对应着不同的前期海温异常变化分布。云南全省旱涝一致的第1模态对应前期孟加拉湾、阿拉伯海、西太平洋以及大西洋的海温异常正相关。云南西北—东南旱涝反向的第2模态对应前期孟加拉湾、南海、西太平洋及东太平洋ENSO区海温异常负相关。     

Evaluating persistence and identifying trends and abrupt changes in monthly and annual rainfalls of a semi-arid region in Western India

In this study, 43-year (1965–2007) monthly and annual rainfall time series of ten rainfall stations in a semi-arid region of western India are analyzed by adopting three tests for testing normality and by applying autoregressive technique for exploring persistence. Gradual trends are identified by three tests, and their magnitudes are assessed by the Sen’s slope estimator. Also, abrupt changes are detected by using four tests and they are further confirmed by two tests. Box-whisker plots revealed that the rainfalls of June and September are right skewed for all the stations. The annual rainfalls of Bhinder, Dhariawad, and Gogunda stations are found considerably right skewed. The normality tests indicated that the rainfall of July does not deviate from the normal distribution at all the stations. However, the annual rainfall is found non-normal at five stations. The monthly rainfalls of June, July, and August have persistence respectively at three (Mavli, Salumber, and Sarada), two (Kherwara and Sarada), and one (Mavli) stations, whereas the annual rainfall has persistence at Girwa and Mavli stations. Significantly increasing trend is detected at Mavli in the rainfall of July and in the annual rainfall (p value?>?0.05), while the negative trend in August rainfall at Dhariawad is found significant (p value?>?0.10). This study revealed that the presence of serial correlation does not affect the performance of the Mann-Kendall test. Mean values of trend magnitudes for the rainfalls of June, July, August, and September are 0.3, 0.8, ?0.4, and 0.4 mm year^?1, respectively, and the overall mean value for the annual rainfall is 0.9 mm year^?1. It is found that the standard normal homogeneity test and the Pettitt test are biased towards the end of the series to locate a change point. Conversely, the Bayesian test has a tendency to look for a change point in the beginning of time series. Confirmed abrupt changes in the rainfall time series are found in the year 2003 (Bhinder) in June; years 1974 (Mavli) and 1989 (Dhariawad and Salumber) in July; years 1972 (Sarada), 1990 (Dhariawad), and 2003 (Mavli) in August; years 1977 (Dhariawad), 1991 (Sarada), and 2004 (Kotra) in September; and in the year 1972 (Mavli and Sarada stations) in the annual series. It is emphasized that the significantly increasing trend of rainfall may have linkages with climate change and/or variability. Finally, this study recommends use of multiple statistical tests for analyzing hydrologic time series in order to ensure reliable decisions.     

四川地区夏季旱涝与西太平洋副热带高压的关系

利用近46年西太平洋副热带高压特征指数资料、四川地区123个测站的逐日降水资料集及NCEP\NCAR再分析资料,研究了四川地区夏季旱涝事件的空间分布特征及其与西太副高的关系。结果表明,四川盆地东西部经常出现"西旱东涝"或者"西涝东旱"的异常特征。西太平洋副热带高压的脊线、北界位置与四川盆地东(西)部区的旱涝之间存在很高正(负)相关关系。西太平洋副热带高压南北位置的异常变化对应着东亚地区大气环流的异常变化,从而影响四川盆地东部区及四川盆地西部区的旱涝变化。