云南省五月雨量转折突变的研究

本文应用时间序列转折突点的检测方法，对云南省18个代表站1951年至1999年5月雨量的年际和年代际转折突变进行了初步研究，结果表明，云南5月降水不存在明显的年际转折突变，但存在明显的年代际转折突变；云南大部分地区5月雨量在50年代发生了少雨转折突变，60年代发生了多雨转折突变，70年代发生了少雨转折突变；80年代以后云南大部分地区5月雨量又发生一次多雨转折突变。     

贵州西部汛期降水特征及环流形势分析

利用贵州西部6个代表测站1961—2007-05-09的逐月降水量资料,对贵州西部汛期降水的时间变化特征进行了诊断分析,采用滑动t-检验法和Yam amoto法对贵州西部汛期降水进行突变检测;用Morlet小波分析了汛期降水的多时间尺度的变化特征。结果表明:近50 a来贵州西部汛期降水呈下降趋势,存在着明显的年际、年代际变化特征;汛期降水在2002年附近发生了突变;在年代际尺度上存在显著的16 a周期振荡,年际尺度上有一个9 a和5 a的周期振荡较为显著。     

郑州近54年降水变化的多时间尺度分析

利用Morlet小波分析方法,对1951~2004年郑州市年降水距平时间序列的小波变化特征进行分析,揭示降水变化的多时间尺度结构,分析其中存在的主要周期振荡和突变点,并与功率谱分析结果进行比较。结果表明:郑州市年降水存在多时间尺度的周期变化特征,郑州市年平均降水存在3 a、准5 a、准9 a和准21 a的主周期。郑州市降水变化存在着明显的多时间尺度,即年代际尺度和年际尺度的周期性变化。郑州市降水变化还显示出自己的突变点分布及其位相结构。在降水量总趋势下降的前提下,2004年后的一段时间还将处在一个偏多期。     

西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

春季南支槽的年代际变化及其与降水、大气环流的关系

由于春季青藏高原动力作用在其南侧形成南支槽,南支槽年代际变化的异常,可能与中国降水异常有密切的关系。利用NCEP/NCAR月平均再分析资料和中国596个测站月降水资料,采用突变检验、合成分析等方法,分析了1950 2014年春季南支槽的强度和东、西位置的年代际变化特征,探讨了两者与同期中国降水年代际异常及环流背景场的关系。结果表明:春季南支槽的强度和位置都具有显著的年代际变化特征,南支槽强度在20世纪70年代末期有一次强弱突变过程,位置在90年代初期发生了明显的由东向西移动的转折,分别选取强度和位置突变前后的时间段进行分析,得到春季南支槽强度突变前(后),南支槽越强(弱),位置突变前(后),南支槽越偏东(西),会出现黄河流域、长江中下游及其以北和以南的大部分地区降水偏多(少),而青藏高原及其周围地区降水偏少(多)的现象,从两者突变前后与大气环流、垂直运动和水汽条件的显著关系能够合理地解释突变前后降水差异的原因。在此基础上,总结了春季南支槽年代际尺度与中国降水、大气环流的概念模型,可为中国春季的气候变化和气候预测提供更多的科学依据。     

东亚夏季风降水年代际变异模态及其与太平洋年代际振荡的关系

利用全球陆地月平均降水资料、英国气象局哈德莱中心的月平均海表温度距平(SSTA)资料及NCEP/NCAR再分析大气环流资料,探讨东亚夏季风降水年代际变率及其与太平洋年代际振荡(PDO)的联系。研究指出:东亚夏季风降水年代际变异模态以及PDO均在1976年前后呈现显著的年代际转折,并且东亚夏季风降水与PDO在年代际尺度上具有较好的相关关系。PDO能够在对流层低层激发出与年代际东亚夏季风环流较为相似的大气环流异常特征,表明东亚夏季风环流的年代际变化可能受大气外强迫因子PDO在对流层低层的外源强迫作用影响,最终导致东亚夏季风降水发生年代际变化。     

近50年新疆温度降水配置演变及其尺度特征

用小波多分辨分析方法研究近20年新疆出现的高温多雨型气候的时间尺度特征及其演变趋势。新疆近55年温度和降水的小波功率谱分析显示,二者在年际尺度上都有2—4和6—8 a的显著周期分量,在年代际尺度上有准16 a周期;但它们的时间演变和时间平均谱都存在差异,导致温度和降水配置演变比较复杂,呈现非平稳性。正交小波分解证实,温度和降水年际变化的高频部分具有显著的负相关,除个别几年外几乎都是高温少雨或低温多雨配置;在年际变化的低频部分,即6—8 a尺度部分,高温少雨/低温多雨及高温多雨/低温少雨配置交替出现,55a平均而言二者相关性不显著。在年代际以上尺度,二者的能量主要集中在约50 a以上尺度部分,16—32 a尺度部分方差贡献很小。在降水和温度时间序列中去除趋势后发现,50 a以上尺度部分具有稳定的高温多雨/低温少雨配置。因此,近20年新疆高温多雨型气候的出现主要是二者50—60 a尺度成分的正位相和线性增加趋势部分叠加形成的,其中降水主要是年代际尺度成分的贡献,温度主要是线性增暖趋势即全球变暖的影响结果。     

我国年、季降水的年代际变化分析

通过对我国年、季降水的年代平均距平百分率图的对比分析，计算10年滑动平均距平场相关系数和年代之间平均距平差值t统计量的统计检验。结果表明，我国年、季降水具有较明显的年代际变化趋势。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

吉林春旱期降水潜在影响因子的分离时间尺度分析

基于1960—2012年的地面常规气象指标、大尺度气候指数和NOAA气候分析产品,利用功率谱周期分析、时间尺度分离分析和交叉检验的逐步回归分析等,把吉林省春旱期(4—5月)降水量分离成不同时间尺度的值,并在年代际尺度和年际尺度下分别找到显著相关的影响因子。结果表明:吉林春旱期降水存在着2~4 a的年际变化和10 a左右的年代际变化。在年代际尺度上,4月降水与前期3月南半球环球状态指数以及俄罗斯东部高纬地区的低空经向风有关,5月降水与同期北半球环球状态指数和前期4月太平洋中高纬环流有关;在年际尺度上,4月降水与前期3月混合ENSO指数和同期当地相对湿度、华东华北沿海地区的低层经向风有关,5月降水与同期北大西洋涛动指数以及局地相对湿度、地面气压有关。利用选出的影响因子对降水进行预报,估计值和真实值的相关系数分别为0.67(4月)和0.81(5月),且选择合适的影响因子比模型结构更加重要。     

呼和浩特市夏季降水异常的大气环流特征分析

利用呼和浩特市7个气象观测站1961—2017年夏季降水资料序列和美国NCEP/NCAR的1961—2017年夏季北半球月平均500hPa高度场、700hPa经向风场和200hPa矢量风场再分析资料及南亚夏季风强度指数序列,分析了呼和浩特市夏季降水气候特征及其典型年环流场特征,并对南亚季风与呼和浩特市夏季降水相关性做了分析。结果表明:(1)呼和浩特市夏季降水存在显著的年代际和年际变化;(2)夏季典型多雨年和典型少雨年具有明显不同的环流特征;(3)南亚夏季风与呼和浩特市夏季降水关系密切。     

北半球月平均环流异常年际演变的准周期特征及跃变现象

本文利用一种时空综合的经验正交函数（EOF）方法,分析了北半球100,500和700hPa3层1和7月的平均高度距平场,得到了反映北半球月平均环流异常三维空间结构的特征向量场及其对应的时间系数。利用功率谱和最大熵谱分析,并引入“气候跃变”的概念研究了时间系数年际演变的特征。结果表明：北半球月平均环流异常年际演变的过程具有准周期特征及不连续的跃变现象。     

多窗谱分析方法及其在全球变暖研究中的应用

多窗谱分析方法是一种低方差、高分辨的谱分析方法 ,尤其适合于非线性气候系统中高噪声背景下弱信号、时频演变信号的诊断分析。文中简要地介绍了多窗谱分析方法的基本原理 ,并将其用于近 1 5 0 a来全球及南、北半球温度变化的研究。结果表明 :(1 )在温度呈线性变暖的背景趋势下 ,北半球、全球年平均温度还具有显著的 40～ 70 a的准周期低频振荡 ,它们与变暖过程中的波动性密切相关 ;(2 )年代际振荡信号在北半球温度序列中也相当明显 ,南半球则存在多种低于 5 a尺度的显著振荡周期 ,半球或全球 ENSO振荡分量、QBO周期信号的振幅都具有缓变包络的特性 ;(3 )与传统功率谱估计、最大熵谱估计结果的对比表明 ,多窗谱分析方法方法得到的谱估计分辨力高 ,稳定性强。     

印度夏季风的年际变异与北半球大气环流的特征

印度夏季风的年际变异是大范围大气环流相互联系、相互影响的结果。本文应用１９５１—１９８５年印度夏季风资料，选取强季风年４年和弱季风年６年，分别对北半球５００ｈＰａ高度场进行距平合成分析和复自然正交函数（ＣＥＯＦ）分析。结果指出，大西洋和鄂霍次克海阻塞高压的稳定存在以及乌拉尔山低压槽的频繁活动与强印度季风年相联系，而大西洋和鄂霍次克海低压系统的频繁活动以及欧洲阻塞高压的稳定存在与弱印度季风年相联系。印度夏季风强弱不同年份，春季北半球大气环流已经出现了一些不同特征，这对于当年夏季风的强弱和北半球气候异常有预示作用。印度夏季风强弱的不同年份和不同季节，北半球存在极地和赤道低纬位相函数大而中高纬度位相函数小，且扰动由中高纬向极地和赤道方向传播的特征     

1920～2000年全球6～8月陆地旱涝气候变化

用 192 0～ 2 0 0 0年全球 6～ 8月陆地降水量资料研究了全球、北、南半球 6～ 8月旱涝特征。采用加权平均的 6～ 8月降水距平指数和加权平均的 6～ 8月旱涝面积指数来表示全球的旱涝程度 ;从而划分了 192 0～ 2 0 0 0年的全球 6～ 8月降水量的旱涝年。对划分的旱、涝年进行了旱涝年差异的MonteCarlo检验。研究结果指出 ,在 192 0～2 0 0 0年中 ,1988( 193 0 )年是全球最严重的涝 (旱 )年 ,其次是 195 4( 1976)年。全球的及北、南半球的旱涝有明显的年代际变化。 2 0世纪 2 0年代为全球 6～ 8月干旱多发期 ,2 0～ 40年代为全球 6～ 8月洪涝少发期 ,5 0～ 60年代为全球洪涝多发期 ,70年代～ 2 0 0 0年全球旱涝爆发频繁 ,旱年多于涝年。北半球的特征与全球较为一致。南、北半球陆地分别作用为一个整体 ,它们的 6～ 8月旱涝没有明显的联系 ,但是当发生暖 (冷 )事件时 ,南、北半球 6～ 8月可能出现干旱 (洪涝 ) ,全球 6～ 8月的旱涝变化与ENSO之间有明显的联系     

ANALYSIS OF SPHERICAL FUNCTION SPECTRAL STRUCTURE OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500 HPA MONTHLY MEAN HEIGHT*

Study is undertaken of spherical function spectral structures of long-term mean and anomaly patterns of the Northern Hemisphere 500 hPa monthly mean geopotential height together with the seasonal and interannual variations investigated.Results show that they are marked by low dimensions and low orders,and the mean and anomaly fields can be described in terms of 20 and 50 spherical function components,respectively.     

与华北地区春季降水量异常关联的大气环流异常

华北地区的春旱极大地影响着农作物的播种和生长.因此,尽管华北地区的春季1降水量没有夏季降水量那么多,但它的变化规律及其原因也是一个非常值得研究的问题.在本文中,我们指出,相对平均值而言,华北地区春季降水量的年际变化相当大.早年降水量的变化幅度相对较小,而降水多的年份之间降水量却有相当大的变化.进而,我们分析了在年际变化时间尺度上,与华北地区春季降水异常相关联的大尺度大气环流异常.发现在华北春季降水多时,东亚地区上空在整个对流层中存在一反气旋式环流异常,即与季节演变特征相符,而在热带地区存在与季节演变相反的环流异常.东亚地区上空这种反气旋式环流使得东亚大槽偏东、偏弱,并使得在我国东部地区出现南风异常,这种南风异常一直达到华北地区,为华北地区的降水提供有利条件.此外,反气旋式异常随高度向西斜,也为扰动的发展提供了有利的环流背景.本文对对流层高层经向风的分析结果表明,与华北春季降水密切相关的东亚地区反气旋式环流异常和南北风异常与出现在北半球中纬地区的波列有关系,但关于该波列产生的原因却有待进一步的研究.       

ANALYSIS OF SPHERICAL FUNCTION SPECTRAL STRUCTURE OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500 HPA MONTHLY MEAN HEIGHT

Study is undertaken of spherical function spectral structures of long-term mean and anomaly patterns of theNorthern Hemisphere 500 hPa monthly mean geopotential height together with the seasonal and interannual variationsinvestigated.Results show that they are marked by low dimensions and low orders,and the mean and anomaly fields canbe described in terms of 20 and 50 spherical function components,respectively.     

500 hPa球函数谱异常用于我国东部汛期降水预测的尝试

用北、南半球500hPa月平均位势高度场球函数系数资料代替格点资料，用区域降水指数表示华北、江淮、华南五区汛期(6～8月)降雨。通过引进复相关系数和构造复相关系数场模．分析了半球500hPa环流与我国东部汛雨异常的同时和时滞相关联系。在此基础上．选取5月份北半球、1月份南半球球函数系数与东部汛期降水作时滞的奇异值分解。由此得到的预测关系在1998～2001年汛期降水预报试验中取得了一定效果，从而对500hPa环流的球函数系数资料在区域月、季长期天气预报中的应用作了有益的尝试。     

The Interannual Variability of Summer Rainfall in the Arid and Semiarid Regions of Northern China and Its Association with the Northern Hemisphere Circumglobal Teleconnection

Using the latest daily observational rainfall datasets for the period 1961–2008, the present study investigates the interannual variability of June–September (JJAS) mean rainfall in northern China. The regional characteristics of JJAS mean rainfall are revealed by a rotated empirical orthogonal function (REOF) analysis. The analysis identifies three regions of large interannual variability of JJAS rainfall: North China (NC), Northeast China (NEC), and the Taklimakan Desert in Northwest China (TDNWC). Summer rainfall over NC is shown to have displayed a remarkable dry period from the late 1990s; while over NEC, decadal-scale variation with a significant decreasing trend in the last two decades is found, and over TDNWC, evidence of large interannual variability is revealed. Results also show that the interannual variability of JJAS rainfall in northern China is closely associated with the Northern Hemisphere circumglobal teleconnection (CGT). Correlation coefficients between the CGT index and regional-averaged JJAS mean rainfall over NC and NEC were calculated, revealing values of up to 0.50 and 0.53, respectively, both of which exceeded the 99% confidence level.     

云南夏季降水异常的影响因子及物理统计预测方法

云南夏季降水年际变化较大,影响因子众多,夏季降水的预测较为困难。使用1965—2017年云南省122个气象观测站的逐日降水资料和NCEP大气环流资料,采用年际增量的方法来预测云南夏季降水。文中基于云南夏季降水年际增量变化规律和影响夏季降水的环流形势及物理过程,选取了6个具有物理意义的预测因子,包括:前期2月南太平洋海温异常、前期2月东亚北部海平面气压异常、前期4月北美500hPa位势高度异常、前期5月太平洋北部海平面气压异常、前期1月印度半岛北部500hPa位势高度异常及前期2月澳洲以南地区200hPa高度场偶极子异常,来建立云南夏季降水预测模型。并对预测模型进行逐年交叉检验和1998—2017年逐年独立样本检验。交叉检验中夏季降水年际增量预测值和观测值的相关系数为0.85,相对均方根误差为8.0%。回报检验中夏季降水年际增量的相对均方根误差为9.1%,63.0%的异常年份预测值能够准确地预报出夏季降水异常。该预测模型有较好的预测能力。