河南夏季高温日数的时空分布特征及500hPa环流型

对河南省40个代表站1961-2005年夏季≥35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析,结果显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%。据此,得出河南夏季≥35℃高温日数的时空分布类型为全省一致型、西北至东南差异型和西南至东北差异型。第一模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第二模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小。第一模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少趋势,且存在2~4 a、8~14 a的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多状态中。应用逐日20时500 hPa ECMWF北半球格点资料,对1991-2005年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型。     

河南夏季高温日数的时空分布特征及500 hPa环流型

对河南省40个代表站1961-2005年夏季≥35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析,结果显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%.据此,得出河南夏季≥35℃高温日数的时空分布类型为全省一致型、西北至东南差异型和西南至东北差异型.第一模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第二模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小.第一模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少趋势,且存在2～4 a、8～14 a的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多状态中.应用逐日20时500 hPa ECMWF北半球格点资料,对1991-2005年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型.     

南京地区夏季高温日数年际变化的主要模态及其与200 hPa经向风的联系

利用集合经验模态分解（EEMD）方法研究了南京地区夏季高温日数主要的非平稳年际变化周期型。对1946—2000年的南京地区夏季高温日数进行分解,分别得到包含有准2年周期分量和6年周期分量的年际变化型,而且准2年周期分量幅度较大,变化特征与高温日数观测数据变化具有较高的相似性。不同于传统方法,EEMD方法给出了高温日数在不同时间尺度上各自分离的变化特征。另外,这两种时间变化模态的演变对应于同期夏季不同的全球200 hPa经向风波列型,前者主要作用区域在南亚经过南海、西太平洋的副热带地区到日本海附近、北美中纬度地区和南印度洋和南大西洋中高纬度地区,而后者仅位于欧亚中高纬度地区。这两种独立变化时间模态的对应的遥相关空间分布型对于提高南京地区高温日数气候预报精度有重要意义。     

河南省大雾的时空分布特征及500hPa环流特点分析

对河南省45年的大雾日数进行分析研究，结果表明：河南省年平均大雾日数秋冬季多，春夏季少，雾日主要集中在11月到翌年1月；大雾区域分布极不均匀，总体来说是东多西少，平原和盆地多山区明显少，全省有5个多雾中心。选择40个代表站进行经验正交函数（EOF）展开分析，前三个模态的积累方差贡献率为76．5％，通过相关系数和第一模态的时间系数分析，全省大部分地区大雾日数呈增加的趋势，与温度变化趋势相同。小波分析存在2～4年、8～10年和19～22年的周期变化。进一步对历史上典型多雾年和少雾年500hPa高度距平场分析，发现多雾年与少雾年欧亚中高纬度地区高度距平趋势恰好相反，多雾年呈＋-＋分布，而少雾年呈-＋-分布。     

西藏夏季降水的季节内变化特征及其影响系统

利用西藏地区1980-2013年夏季降水量资料、NCEP再分析资料等,分析了西藏地区夏季降水主模态季节内变化特征,尤其是盛夏7和8月降水异常对应的大尺度环流特征和影响系统。结果表明:西藏夏季降水存在明显的季节内变化,6和7月降水主模态的时间系数变化具有较好的持续性,而7和8月降水主模态的时间系数的相关关系明显减弱。西藏地区7和8月降水偏多年,西藏地区上游低层纬向风场均呈西风异常,但是水汽来源有差异;同时欧亚中高纬地区对流层中高层环流存在显著差异。西藏7月降水与南亚高压强度存在显著负相关关系,南亚高压偏强/弱时,降水偏少/多。西藏8月降水与南亚高压的位置关系更密切,南亚高压偏南/北,降水偏多/少。     

贵州夏季最高气温变率的时空分布特征

选取贵州19个代表站点47 a夏季日最高气温月平均及季平均资料,采用EOF分解方法对贵州夏季最高气温的变化进行分析,结果表明:前两个模态的累积方差贡献在82%~89.7%,特征值对应特征向量和时间系数能够较好地反映时空分布特征,第一特征向量代表的空间分布显示:全省变化趋势一致,东北部变化较西南部大,北部、东北部变率变化较南部西南部大;相应地时间系数变化幅度大,都有2~4 a的周期振荡;从第二特征向量代表的空间分布可知:各时段呈现出不一样的变化趋势,时间系数的值也普遍较第一特征向量小,突变不明显。     

梅雨锋云系的模态研究I：主导模态

利用经验正交函数（EOF）分解方法,对1998～2008年梅雨活跃期共16次过程每3 h间隔的静止卫星云顶亮温（也称相当黑体亮度温度,即Black Body Temperature,以下简称TBB）的距平场进行计算,获得了梅雨锋云系的主要模态。经检验,前7个模态为独立模态,方差贡献分别为7.78%、5.83%、5.20%、4.27%、4.19%、3.62%和3.36%。这7个独立模态反映梅雨期间云系主要的异常特征。各模态相似云图中的云系与气候态相比出现位置偏移与形状变化,表明梅雨锋云系随主导环流系统的演变而发生断裂、减弱、消散、重建的过程。从各模态相应的大气环流配置来看,气候态梅雨锋云系对应的大气环流为三阻型梅雨形势。另外7个主导模态的大气环流基本可以划分为两类,一类为阻塞高压型,中高纬地区存在阻塞高压活动,在第2模态正位相,第4模态负位相,第5模态正位相和第6模态正、负位相以及第7模态正位相对应的500 hPa环流形势上都可以看到这一特点;另一类为槽脊型,中高纬地区阻塞高压活动不明显,等高线为一槽两脊或两槽一脊型分布,与这种环流形势相关的模态有第1模态正、负位相,第2模态负位相,第3模态负位相,第4模态正位相,第5模态负位相和第7模态负位相。     

中国东部夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的关系

采用1961—2010年NCEP/NCAR再分析资料,NOAA海表温度资料和中国国家气候中心整编的中国东部387站逐日降水资料,分析了中国夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的可能关系。结果表明:(1)近50年中国东部夏季暴雨日数经历了3次年代际变化,先后发生在20世纪70年代中后期、90年代初以及21世纪初。(2)根据经验正交函数(EOF)分析主模态的空间分布型,结合聚类分析的方法,将中国东部夏季暴雨日数主要分为6种类型:渤海型、北方型、淮河型、长江型、南方型、南方和北方两支型。该分型对实际暴雨日数分布具有较好的代表性。(3)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的环流场特征,结果表明暴雨日数的分布类型与东亚夏季风密切相关,渤海型和北方型分布对应季风位置偏北,淮河型和长江型分布对应季风位置偏南,南方型分布时季风位置更加偏南,当暴雨日数呈现南方和北方两支型分布时,季风较强,影响中国东部大部分地区。(4)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的水汽输送特征,结果表明,影响中国东部夏季不同暴雨日数分布型的水汽输送与西太平洋的异常反气旋式环流密切相关,形成暴雨的水汽更多来自于西太平洋。(5)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的海温场特征,结果表明,渤海型和北方型暴雨日数多发生在拉尼娜发展或者维持时期;淮河型和长江型暴雨日数多发生在厄尔尼诺维持或者衰减时期;南方型暴雨日数多发生在厄尔尼诺发展时期;而当暴雨日数呈现出南方和北方两支型时,整个太平洋和北印度洋大部分地区均呈现出偏冷的状态,海、陆热力差异显著。     

我国西南地区干湿季降水的主模态分析

利用我国西南地区26个台站降水资料,通过经验正交函数（EOF）分解的方法,分析了1980～2009年该地区干季（10～4月）和湿季（5～9月）降水的主模态。我国西南地区干季降水的时空变化存在两种主模态,它们分别可以解释总方差的22.4%和15.6%。第1主模态为全区一致型,具有准两年周期振荡的年际变化特征;第2主模态为东南—西北反向型,从20世纪90年代中期至21世纪初呈现2～3年的变化周期。我国西南地区湿季降水的时空变化存在三种主模态,它们分别可以解释总方差的17.1%,13.8%和11.1%。第1主模态为全区一致型,20世纪90年代初期具有较强的2～4年周期;第2主模态为经向偶极子型分布,并具有显著的4年周期;第3主模态为纬向偶极子型分布,具有2～4年的年际变化信号。进一步利用NCEP/NCAR再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海表面温度（SST）资料,通过合成分析和回归分析的方法探讨了与干湿季降水各主模态对应的大尺度大气环流和海温状况。我国西南地区干季降水第1主模态与北极涛动（AO）有明显的正相关关系,对应的大气环流和海温状况表现为高纬北冰洋与中纬度地区上空高度场的反向异常分布,北大西洋和北太平洋海温低纬与中高纬的偶极子型异常分布;第2主模态与中高纬欧亚大陆上空高度场经向偶极子型异常分布有关,中纬度北太平洋的海温异常与该模态具有紧密的联系。我国西南地区湿季降水第1主模态与北大西洋涛动（NAO）显著负相关,对应的大气环流和海温状况表现为北大西洋上,高纬度与中纬度地区上空高度场的偶极子型异常分布,海温从低纬到中高纬的三极子型异常分布;第2主模态受欧亚大陆上空高度场经向三极子型异常分布影响,并与北太平洋海温异常的一致型分布有关;第3主模态可能与El Ni?o Modoki有关,同时受到南亚高压的影响,赤道太平洋海温的纬向三极子型异常分布对该模态具有一定的潜在预报意义。     

川渝地区夏季高温干旱变化特征及其异常年环流形势分析

分析了川渝地区夏季高温日数时间演变特征及其异常年份的环流形势.结果表明,川渝地区高温日数在20世纪50年代到70年代总体偏多,1979年是由多到少的突变年,80年代高温日数明显偏少,90年代以后又有增多趋势.川渝地区夏季高温酷暑年和凉夏年的环流形势存在着明显的差异.酷暑年,我国南海北部对流增强,使得西太平洋副热带高压偏北,乌拉尔山和鄂霍次克海地区无持续性阻塞高压,同时东亚大槽变浅,青藏高原上升运动减弱.850 hPa距平风场上.川渝地区以南被东北距平风控制,以北被正南距平风控制,这种环流形势配合有利于川渝地区夏季高温干旱的发生、发展.前期春季OLR场变化特征可为川渝地区夏季高温干旱的预测提供一定的参考依据.     

河南省年平均气温的时空分布及变化特征

采用EOF分析、气候突变分析、最大熵谱分析、倾向率等多种方法,对河南省1961-2005年的年平均气温进行时空特征分析,结果表明:河南省年平均气温空间分布由南向北递减;第一主分量代表了河南省年平均气温变化的时空特征,显示出全省气温变化具有高度的一致性;1994年为气温变化的突变点,其后气温增温明显;时间序列具有4 a、5.5 a、2.4 a的变化周期。     

Spatial Distribution and Temporal Variation of the Winter Wheat Late Frost Disaster in Henan, China

The winter wheat late frost disaster(WFD) occurs mainly in the Yellow and Huaihe River area,of which Henan Province covers the most part.Henan is the major area of wheat production in China,but it is severely hit by the WFD.In this study,we construct a WFD index based on the minimum temperature and the winter wheat development period(WDP).The WFD degrees and days at 30 agrometeorological stations in Henan Province during the period of 1981-2004 are calculated.For the large-scale temporal variation analysis of WFD,the 24-yr WDP observation series is relatively short,so it is expanded by using the relation between the turning green date of winter wheat and the 5-day running mean temperature and that between the stem elongation phase and the effective cumulative temperature above a critical value of 2.5 ℃.The WFD data are also expanded for the last 50 years and are analyzed by using the empirical orthogonal function(EOF) and the Morlet wavelet methods.Characteristics in the spatial distribution and temporal variation of WFD are revealed.The results show that the frequency of WFD is generally high,exceeding 40% in parts of Henan,and exhibits a rising trend in the period of 1970-1990.The variation trend of WFD degrees is similar to that of WFD days,and the areas with higher WFD degrees coincide the areas with more WFD days.Moreover,the WFD degree has a greater impact on the winter wheat yield than the WFD days.The areas with high WFD degrees lie in the southeast and southwest of Henan,and the areas with low WFD degrees lie in the south of the Huaihe River and parts of western Henan.Temporal variations of the first and second EOF modes of the WFD degree display 16-and quasi-22-yr periodicities,respectively.The areas of high(low) WFD frequency are distributed in the northern Henan and the southwest border of Henan(the northeast Henan and the middle part of southwest Henan).The temporal variation of the first(second) EOF mode of WFD days exhibits a periodicity(periodicities) of quasi-4 yr(quasi-3 and quasi-6-7 yr).     

济南市近50a高温天气的气候特征

利用济南市1951—2005年5-9月日极端最高气温资料，统计分析了济南市极端最高气温与高温天气的分布特征，同时分析了影响济南高温天气形成的主要环流特征。结果表明：济南市高温天气主要出现在6—7月，1951年以来济南市高温天气的时空分布具有明显的周期性。济南市夏季酷热与极端最高气温高、持续高温天气出现次数多的年份，集中在20世纪50年代中后期至60年代末期以及90年代后期至今的两个时间段内。     

济南市近50a高温天气的气候特征

利用济南市1951-2005年5-9月日极端最高气温资料,统计分析了济南市极端最高气温与高温天气的分布特征,同时分析了影响济南高温天气形成的主要环流特征。结果表明:济南市高温天气主要出现在6-7月,1951年以来济南市高温天气的时空分布具有明显的周期性。济南市夏季酷热与极端最高气温高、持续高温天气出现次数多的年份,集中在20世纪50年代中后期至60年代末期以及90年代后期至今的两个时间段内。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

 利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

松花江流域初夏降水分布型的环流特征及差异

利用1961-2017年松花江流域31个气象站初夏降水资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用多种统计方法,讨论了松花江流域初夏降水时空分布及影响环流特征。结果表明：松花江流域初夏降水具有全流域一致型、西北-东南反位相型和东北-西南反位相型3个主要分布模态。影响3个分布型的主要环流特征分别为贝加尔湖以东低值系统-鄂霍茨克海阻塞高压（西南低-东北高）、乌拉尔山脊-西西伯利亚槽-外兴安岭脊（两脊一槽型）、渤海/华北低值系统及其东北部高压,东部局地高压或阻塞形势对松花江流域初夏降水的3个模态起到非常重要的作用。东亚-太平洋型和极地-欧亚型是对第一模态降水分布起重要作用的遥相关型。     

亚欧中纬度关键区正位势高度距平场配置与中国冬季区域性极端低温事件的联系

基于中国地面台站观测资料和NCEP再分析资料,研究了欧亚中纬度500 hPa高度场关键区正异常配置及其与中国冬季区域性极端低温事件(Regional Extreme Low Temperature Events, RELTE)的联系。结果表明,发生RELTE时乌拉尔山(简称乌山)、贝加尔湖(简称贝湖)和雅库茨克—鄂科斯克海(简称雅鄂)附近的某一区域出现高度场正异常的概率为0.83,即欧亚关键区500 hPa正高度距平场的相互匹配是形成RELTE的直接原因。在此基础上,将三个关键区域高度场异常配置分为7种类型:乌山型、贝湖型、雅鄂型、乌山—贝湖型、乌山—贝湖—雅鄂型、乌山—雅鄂型、贝湖—雅鄂型。不同类型异常模态对应的RELTE在空间分布、持续时间和强度等各有差异,如:乌山型对应RELTE以全国型为主,平均持续天数达14.2天;乌山—雅鄂型对应的RELTE以东北—华北型为主,事件平均持续天数为14.1天。此外,不同类型的异常配置均对应有超前于RELTE的前期特征,平均超前时间为1~8天不等。超前天数的空间分布、高度场异常的时间演化,进一步揭示了乌山以西和雅鄂以东两个方向高度场异常的发展并形成多种环流异常模态的过程,也验证了RELTE存在前期信号的可能性。