1960—2015年中国西北地区大气可降水量变化特征

采用中国西北地区1960—2015年113个地面气象站及24个探空站气象资料,建立西北地区大气可降水量与地面水汽压的经验关系式,计算西北地区各气象站点的大气可降水量,结合反距离加权插值、Mann Kendall检验、小波分析等方法,对西北地区近56年大气可降水量的时空分布特征及其与气象要素的关系进行分析。结果表明：近56年中国西北地区大气可降水量总体呈增加趋势,平均每10年增加0.11 mm,大气可降水量的月变化呈明显单峰型;空间分布上,大气可降水量的高值区主要分布在西北东部地区,低值区主要分布在西北中部地区;空间变化上,西北大部分地区大气可降水量呈增加趋势,以陕西南部、甘肃东南部、青海西北部、新疆等地增加趋势明显;西北地区年平均大气可降水量存在明显的突变特征和周期性变化特征,在1983年左右发生突变,主振荡周期为4 a左右;西北地区大气可降水量与平均气温、相对湿度呈正相关性,与平均风速呈负相关性。     

近30年西藏地区大气可降水量的时空变化特征

利用1980-2009年NCEP/NCAR再分析资料以及同期西藏地区34个气象站的月降水量资料,分析了该地区大气可降水量和降水转化率的时空变化特征.结果表明:(1)该地区大气可降水量具有从东南向西北逐渐递减的空间分布特征;近30年大气可降水量呈逐渐减少趋势且年际变率相对较小,还表现出显著的季节差异,即夏季大气可降水量最大、冬季最小;多、少雨年大气可降水量的空间差异不显著,说明西藏地区的空中水汽含量相对稳定,有利于空中水资源的合理开发和利用.(2)降水转化率在那曲中东部和西藏东南部最高、西藏西北部最低;近30年西藏地区降水转化率呈逐渐增加趋势且年际变率较大,其季节变化与大气可降水量的变化规律一致;降水转化率的高低在一定程度上决定了某年为多(少)雨年.(3)西藏地区大气可降水量和实际降水量的空间分布规律接近,但其时间变化趋势与同期降水量增加的趋势正好相反;大气可降水量转化率与实际降水量的变化趋势基本一致,降水转化率的升高(降低)对应着降水量的增多(减少).     

华北地区空中水汽含量与降水量的关系

利用华北地区近30 a(1979～2008年)12个探空站的观测资料,采用线性趋势和奇异值分解(SVD)技术分析了华北地区空中水汽含量与降水量的时空演变特征以及两者之间的相关关系。结果表明:华北地区水汽含量和降水量在空间上表现出由东南沿海向西北内陆随纬度增高而减少的分布特征,即东南部湿润,西北部干燥。近30 a来华北地区水汽含量整体上呈现出增加的趋势,而降水量和降水效率均呈减少趋势,降水效率较低,华北地区空中水资源开发潜力较大。SVD的第1模态反映出华北地区水汽含量与降水量存在密切联系,当空中水汽含量偏多(少)时,大部分地区降水偏多(少)。华北地区夏季涝(旱)年在南海至西太平洋地区有(无)明显的水汽向华北地区辐合,同时西风带也有(无)水汽向华北地区输送,且大部分地区850 hPa垂直上升运动强(弱)于常年。     

龙岩市降水时空分布及趋势研究

利用龙岩市1960—2013年7个国家级气象站的逐日降水资料,采用Mann-Kendall趋势和突变检验法及Morlet小波功率谱分析方法,分析龙岩市降水的时空分布规律。结果表明,龙岩市年降水量呈微弱增加趋势,年际波动振幅较大。年降水量多年平均值为1 641 mm,最小值出现在1991年(1 139.9 mm),最大值则出现在1975年(2 286.9 mm),年降水时间序列存在显著的2~8 a的周期。降水主要集中在春季,春季降水量占全年降水量的38.2%左右,其次是夏季和秋季,冬季降水量最少,仅占全年降水量的11.5%。1—6月月平降水量呈现增长趋势,8—12月呈现递减趋势。北部和南部年降水量整体变化趋势基本一致,南部地区总体小于北部地区,只有极个别年份南部地区降水量大于北部地区。     

重庆地区短历时强降水气候特征

利用重庆地区34个气象站1981—2016年逐分钟降水资料,对10、60、360和1440 min短历时强降水量空间分布规律和分区进行了分析。结果表明:重庆地区短历时强降水量空间分布差异较大,全市有3个高值区,中心分别位于西部沙坪坝站、东北部开州站、东南部秀山站。短历时强降水趋势变化空间差异较大,东南部、东北偏北地区以增多趋势为主,其余地区以减少为主。360 min最大降水量最不稳定,随着降水历时的缩短,最大降水量的稳定性逐步增大;各历时最大降水量均为正偏态分布。根据重庆地区短历时强降水的空间分布及其EOF分析结果,并考虑到重庆地区复杂地形、城市雨水排除规划和应用上的方便,将重庆地区短历时强降水分为3个区,分别是西部区、东南部区和东北部区。     

近54a阿勒泰地区夏季极端降水气候特征

采用阿勒泰地区7个国家级气象站近54 a(1960—2013年)夏季(6—8月)的日有效降水量(20~20 h降水量≥0.1 mm)资料,用WMO推荐的百分位法计算了全地区过去54 a夏季极端强降水的阈值、分析了当地夏季时空分布特征及变化趋势,结果表明:阿勒泰地区夏季极端强降水阈值呈西部、南部小,北部、东部大;夏季以及夏季各月的强降水日数和强度均可总结出5种空间分布模型;强降水量可总结出6种空间分布模型。强降水日数、量级、强度近54a来,除吉木乃略有下降以外,其余各县(市)均为增长趋势,尤其是北部、东部地区。同时上述三指标存在着显著的年代际和年际尺度的周期变化,20世纪90年代和2010年至今为3个指标最多(强)的年代,而20世纪70年代为最少(最差)的年代。     

内蒙古中东部地区大气可降水量的气候特征

基于2016—2018年GNSS/MET反演大气可降水量资料,分析了内蒙古中东部地区大气可降水量的变化特征,讨论了其与地面温度、气压和降水的关系,并对降水天气过程中水汽的变化特征进行了分析。结果表明:1)内蒙古中东部地区大气可降水量的分布主要受地形和环境因素影响,具有明显的季节变化特征。2)大气可降水量与地面温度在秋季存在显著的正相关关系,春季次之;与地面气压存在负相关关系,二者在春季相关最显著,秋季次之。3)大气可降水量与地面降水的相关关系在夏季最显著,春季和秋季次之。在降水发生前1—2 h,大气可降水量会有一次增长过程;降水期间大气可降水量通常维持高值,且均高于当月均值;降水结束后,大气可降水量迅速下降至低值。     

四川盆地一次强降水过程水汽特征

利用WRF模式、地基GPS资料以及常规气象观测资料,结合模式输出资料的高空间分辨率(10km)和GPS大气可降水量(GPS-PWV)资料的高时间分辨率(30min)的优点,对2008年7月20—22日四川盆地一次暴雨过程的水汽变化特征及各物理量与大气可降水量的关系进行综合分析。结果表明:此次降雨过程是由高原涡和西南涡共同作用引起,WRF模式能够较好地模拟出降雨落区和强度。GPS-PWV反映的大气可降水量增减趋势与WRF模拟的较为一致。水汽密度垂直分布反映了大气可降水量分布,水汽密度随高度增加而递减,降雨初期,水汽密度随高度减小迅速,降雨强盛时期,水汽密度随高度减小的速度减慢。水汽辐合使得水汽密度和大气可降水量增大,风的散度项与水汽通量散度的变化一致,而水汽平流项对水汽辐合贡献较小,水汽的辐合主要由风场辐合造成。     

地基GPS/PWV在降水过程中的突变与缓变性特征

用江苏省2009-2011年57个地基GPS/MET监测网获取的逐时大气可降水量(PWV)和同期降水及JMA(Japan Meteorological Agency)再分析资料,探讨了PWV的日际和逐时变化与不同时间尺度和强度的降水间的关系。结果表明:PWV日际变化与降水日变化具有显著相似的形态特征和演变趋势,两者存在较为一致的同步性,总体呈单峰分布,强降水集中期对应着PWV最大时段;PWV在入梅和梅汛期内强降水过程中存在明显突变现象,并提炼了以GPS/PWV突变事件为依据的入梅和梅雨期暴雨预报指标;在不同强度的降水过程中,PWV值域局限在一个特定量值区间,其中20 mm/h以下各级强度降水对应PWV区别明显,GPS/PWV值对应的特定量值随降水强度增大而增大,但20 mm/h以上的各级强降水对应PWV特定量值区别较小;在短时强降水的预报中,除充分的水汽条件外,其强度将取决于天气系统对周边水汽的辐合能力和将入流水汽抬升而成云致雨的动力条件;降水发生前存在水汽的连续、缓变蓄积过程,蓄积过程至少可推前12 h。     

近50年上海地区日照时数的变化特征及影响因素

基于上海地区11个气象站1960—2009年的日照时数、云量、水汽压、降水资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等气候统计诊断方法,分析了上海地区日照时数年际、季节的变化特征以及空间分布特征,并对影响日照时数的气候因子进行了分析。结果表明,1960—2009年期间,上海地区日照时数呈显著减少的趋势,其中夏季、秋季和冬季的日照时数显著减少,春季日照时数变化不显著。1980年是上海日照时数减少突变的时间点,是日照时数由正距平占优势转为负距平占优势的转折点。空间上,整个上海日照时数在过去50年均呈减少趋势,并且由北向南减少趋势逐渐减弱。上海年日照时数与降水量和降水日数呈显著负相关,年日照时数的减少与年降水量的增加有关。上海各季日照时数与云量、水汽压和降水基本都呈显著的负相关,夏季日照时数减少主要是由降水量的增加造成的,冬季日照时数的减少与水汽压和降水量的增加有关。     

山东夏季空中水汽分布和水汽输送特征

利用山东省气象站的降水量资料和JRA-55、NCEP/NCAR再分析资料,分析了1962-2016年山东夏季整层大气可降水量、降水转化率、水汽通量及输送路径的分布特征和变化规律,探讨了夏季降水与水汽通量及其散度的相关性和多雨年的水汽来源。结果表明:从常年值来看,山东平均夏季降水量为401.2 mm,大气可降水量为3478.8 mm,降水转化率为11.5%。降水转化率和降水量的时空演变特征更加一致,经向水汽输送和局地水汽通量散度与地面有效降水的关系更加密切,当大气可降水量充沛、外部水汽输送充足并出现局地水汽辐合时,更加有利于山东南部地区降水的发生发展,从而形成夏季降水量和降水转化率气候特征表现出东南地区大于西北地区的空间分布型态。西北太平洋、南海、孟加拉湾和鄂霍茨克海至日本海是造成山东夏季降水异常偏多的重要水汽源地,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区是重要的冷空气输送区域;当山东上游盛行偏西风时,自新疆和青藏高原至内蒙古的狭长带出现异常水汽扰动并发展,是由水汽异常引起的水汽通量异常对山东局地降水异常贡献的主要条件。     

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.     

华北一次强降水过程的分阶段对比分析

利用GPS可降水量、多普勒天气雷达和地面加密自动站等高时空分辨率资料,对2011年6月23-24日发生在京津冀的强降水天气过程的不同阶段进行了对比分析.结果表明:(1)第一阶段降水为时间短、强度大的积状云对流降水;GPS可降水量的峰值与强降水对应,在降水之前6h左右会有GPS可降水量峰值出现;在空间分布上,高值中心的演变表现为东移南压趋势.(2)第二阶段降水表现为持续时间较长的系统性降水;雷达回波以大面积层状云降水回波为主;此阶段的GPS可降水量长时间维持在高值阶段,空间分布上GPS可降水量等值线“南高北低”并逐渐南压,西部GPS可降水量明显偏高.(3)在液态水与气态水对比上,雷达VIL随时间的变化不连续,而GPS可降水量表现为连续性演变,二者的峰值或高值对应较好,二者均可反映降水出现时间和降水性质,其中雷达VIL大值与降水出现时段吻合得好,而GPS可降水量的大小和演变趋势可以提前预示降水的出现时间和降水性质,对降水天气预报有指示意义.     

预测川渝地区汛期降水量的一种物理统计模型

应用川渝地区20个测站汛期(6～8月)降水距平百分率资料,分析了四川盆地汛期降水分布型及其形成的前期信号,提出了四川盆地汛期降水主要存在"东西振荡"、"一致分布"和"南北振荡"三类分布型.针对这三类典型的降水分布型,得到了川渝地区主汛期降水及其预测强信号的关系:春季西太平洋暖池强度偏强或上年秋冬季青藏高原位势高度场偏高时,当年川渝地区主汛期降水表现为西多东少,反之,则表现为西少东多.即出现了"东西振荡型";1～3月西风带极锋锋区位置偏北或上年冬春季青藏高原地区100hPa位势高度场偏低时,当年川渝地区主汛期降水偏多,反之,则降水偏少.即出现了"一致分布型".上年夏季西风环流强度指数偏强时,当年川渝地区主汛期降水表现为南多北少,反之,则表现为南少北多.即出现了"南北振荡型".利用这些强信号作因子场,在引入"方差权重"思想的基础上,建立了预测川渝地区主汛期降水的一种物理统计模型.通过对1996～2001年共6年的实际业务预报,预测效果令人满意.     

西江流域面雨量与区域大气环流型关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,对西江流域1971—2015年逐日平均850 hPa和500 hPa高度场进行环流客观分型,分析流域降水天气环流型出现概率及主导环流型变化特征,探讨主导环流型对西江流域总面雨量和子流域面雨量的贡献率及环流型配置与降水的关系。结果表明:当850 hPa为西南风型、500 hPa为西风型时,流域出现降水天气的概率最大;850 hPa气旋型和500 hPa西风型对年总面雨量和各子流域面雨量的贡献率均为最大,且对东部子流域面雨量的贡献率大于西部子流域,850 hPa南风型与500 hPa反气旋型的环流配置是西部子流域秋季降水偏多的主导环流型配置;春季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、夏季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、秋季850 hPa南风型与500 hPa反气旋型、冬季850 hPa西南风型与500 hPa西风型的环流配置时,出现强降水天气的概率分别为18.7%,21.1%,4.0%和2.0%,即夏季最大,其次为春季,冬季最小。近45年,850 hPa气旋型、500 hPa西风型对流域年总面雨量的贡献率呈增加趋势,是西江流域面雨量呈偏多趋势的主导环流型。     

长江中下游地区春季降水的时空特征

使用41站日降水资料和NCEP/NCAR再分析月平均资料,研究了长江中下游地区春季降水的时空特征。结果表明,过去50多年来,长江中下游地区春季的雨日、雨量呈整体下降趋势,降水强度呈东减西增的趋势;该区春季连续性降水通常以2 d降水居多,江北地区以连续性中小降水为主,而江南地区则是独立性的强降水居多。春季长江中下游地区在近50 a里呈现出干旱化趋势,其和对流层中高层气温下降关系密切,由于气温相对下降,我国东部上空高层产生气旋性环流异常,不利于降水的发生。     

华南春季降水纬向非均匀分布及异常年大气环流特征分析

对1951—2007年华南地区18站春季（3—5月）降水进行EOF分析,发现华南春季降水的空间分布具有全区一致性、东西反位相、南北反位相及东北—西南反位相等特点。第二特征向量主要反映了华南春季降水的纬向非均匀分布特征,据此将华南春季降水型分为西涝东旱型和西旱东涝型,并利用NCEP再分析资料对春季降水的纬向分布异常年的大气环流背景特征进行了研究。结果发现：在西涝东旱年,华南西北部存在海平面气压场和高度场的正异常中心,有利于冷空气的南下,而该正异常中心的南部出现负异常,华南东部及其东部海面上呈现范围较大的气压场和高度场正异常,华南西部盛行东南风异常,华南东部存在东北风距平,风场和水汽输送场在华南西部表现为异常辐合,在华南东部表现为异常辐散,因此造成了华南西部降水的偏多和东部降水的偏少。同时,850 hPa涡度场、200 hPa散度场、850 hPa垂直速度场和1000 hPa温度场也均呈现出有利于华南西部降水增多和东部降水减少的环流形势。在西旱东涝年,情况基本相反。     

2008年深圳洪涝灾害的气候背景和环流条件

用NCC/CMA资料分析了2008年6月深圳降水异常事件的成因,结果认为:2007年7月—2008年2月赤道西太平洋海表温度异常偏低、2008年前冬今春青藏高原积雪面积偏大是深圳异常降水事件的前期气候背景;2008年6月东亚阻塞高压的异常强大及乌拉尔山长波槽的异常加深发展,促进了经向环流异常增强;偏强的冷空气以阶梯槽的形式频繁入侵华南,为深圳异常降水事件提供了动力条件。副高西段较常年偏南,西伸脊点偏东;强劲的季风潮为深圳地区输送了巨大的水汽和热量;冷暖空气在华南地区的频繁交汇与维持是深圳异常降水事件的主要成因。上述多种因素的异常共同导致了深圳异常降水事件的发生。     

拉萨夏季大气可降水量的演变特征及其与降水的关系

根据拉萨站近40 a(1969—2008年)探空观测资料以及同期的地面降水资料,分析了拉萨近40 a夏季大气可降水量和地面降水的演变特征及其关系.结果表明:该站夏季大气可降水量和降水存在显著的正相关关系,两者存在相同的年际和年代际变化,均具有准3 a年际振荡和准11 a左右的年代际振荡;近40 a来两者均呈现出上升趋势,其中降水的增加趋势明显,其增幅大于可降水量的增幅.进一步通过对拉萨夏季降水转化率分析得知,拉萨夏季平均降水转化率约为26.06%,但存在明显的年际差异,夏季降水转化率最大值约为最小值的3倍;夏季降水转化率正(负)异常年,拉萨地区低层的辐合和高层的辐散均明显增强(减弱),拉萨地区垂直速度将增加(减弱),从而有(不)利于降水形成.     

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