北非副热带高压与中亚夏季降水的关系

基于1979—2019年欧洲中期数值预报中心（ECMWF）的ERA-Interim逐月再分析数据和英国东安格利亚大学气候研究中心（CRU）的陆面逐月降水数据,分析夏季北非副热带高压（北非副高）与中亚夏季降水的关系。结果表明：北非副高的脊线指数和东伸脊点指数变化与中亚夏季降水联系紧密。在2个指数的单独变化和协同变化下,中亚夏季降水和大尺度环流异常分布存在很大不同。副高脊线主要导致中亚夏季降水南北反相变化,副高东伸脊点位置对中亚中南部降水存在重要影响。当副高位置偏东偏北时,里海和咸海上空受异常气旋控制,哈萨克斯坦大部分地区降水偏多,新疆受蒙古异常反气旋控制,降水偏少;当副高位置偏西偏南时,中亚地区主要受异常反气旋控制,其东北部存在异常气旋切变,对应中亚东北部降水偏多,其余区域降水偏少;当副高位置偏西偏北时,中亚上空受异常反气旋控制,大部分地区降水偏少;当副高位置东偏南时,中亚上空受异常气旋控制,热带印度洋水汽通过两步输送的方式,进入中亚上空,形成有利的动力和水汽条件,导致中亚大部分地区夏季降水偏多。     

海河流域夏季降水关键区季内演变及其环流配置的定量化分析

海河流域夏季降水的空间分布具有明显的季节内变化特征,利用海河流域148个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了流域夏季各月降水关键区的分布变化以及与其对应的大气环流系统的季内配置差异,并定量计算了主要环流系统对季内各月关键区降水的影响作用大小。结果表明：海河流域夏季降水关键区稳定表现出一种季节内变化,即以海河流域东北部滦河和北三河下游台站降水贡献率最大值区为轴心,从初夏（6月）至盛夏（7月和8月）,降水关键区在季节内呈顺时针移动,由海河流域东北部移至流域东部和南部再移至流域东部和中部。初夏,东北冷涡活动对流域关键区降水影响最显著,相对贡献率达69.6%;盛夏7月,流域关键区降水异常主要和西太平洋副热带高压（西太副高）脊线位置有关,其相对贡献率在60%以上;8月,西太副高脊线和东亚夏季风指数对流域关键区降水的相对贡献大小相当。海河流域降水关键区在夏季各月的分布变化,与这些环流系统的季内变化路径（南北摆动或向北推进）具有很好的一致性。     

1960~2014年淮河流域极端气温和降水时空变化特征

基于淮河流域33个气象站点1960~2014年逐日气温和降水数据,利用Mann-Kendall检验和克里金插值法分析了极端气温、降水指数的时空变化规律。结果表明：① 近55 a来,冷极值呈显著下降趋势,暖极值表现为波动上升趋势;日较差（DTR）呈显著下降趋势,这与最低气温的增加幅度比最高气温大有关;② 总降水量（PRCPTOT）和强降水日数（R10,R20）表现为缓慢下降趋势,1 d最大降水量（RX1day）、连续5 d最大降水（RX5day）以及降水强度（SDII）呈缓慢上升趋势,但变化趋势均不显著;③ 空间变化上来看,霜冻日数（FD0）、冷夜日数（TN10p）、热夜日数（TR20）和暖夜日数（TN90p）在流域大部分地区变化趋势显著,而降水极值在全流域未表现出一致上升或下降趋势,且变化趋势在全流域均不显著;④ 基于流域当前气象站点数据,极端气温、降水指数变化趋势未表现出高程相依性;⑤ 流域大部分极端气温、降水指数变化趋势介于中国南北方流域之间,表现出一定的南北过渡带特色。     

红水河流域2009年后汛期8～10月降水偏少环流特征分析

选用国家气象局气候中心系统诊断预测室每月提供的500百帕环流指数、环流特征量资料等资料,对2009年红水河流域8～10月份降水偏少成因的主要环流特征进行分析,得出2009年8～10月500百帕亚洲地区中高纬以纬向环流为主;极涡中心偏向东、西半球,强度比常年偏强,位置偏北,不利于冷空气南下到低纬地区。南海夏季风爆发及结束时间比多年平均偏晚,强度较常年偏弱;副高位置偏西、偏北,强度偏强;热带气旋活动路径偏西、偏北。在这种大型环流形势的配置下,使得低纬大部地区产生较大降水的条件受阻,是造成红水河流域后汛期降水偏少的主要原因。     

辽宁省近44年夏季降水变化及区域特征分析

利用辽宁省39个气象观测站1961-2004年夏季(6~8月)的降水资料,通过趋势系数、REOF、滑动均方差等方法,对辽宁省近44年夏季降水的时空变化特征进行了分析。结果表明,辽宁夏季降水长期变化呈微弱的减少趋势,以14 mm/10 a的速率减少。20世纪60年代到70年代中期降水以偏多为主,70年代中期到80年代初降水偏少,80年代中期降水偏多,80年代末到90年代初降水偏少,90年代中期降水偏多,90年代后期至今降水一直持续偏少。辽宁夏季降水分为中北部地区及盘锦、抚顺、营口地区、辽河以西部地区、东南部地区3个不同的区域,3个区夏季降水的长期变化趋势都为减少趋势,其中东南部地区降水减少趋势明显大于其他两个区。     

江淮流域持续性降水的大尺度环流背景分析

采用合成平均分析方法,对2011年7月中旬江淮流域持续降水过程和11~13日大暴雨的大尺度环流和物理量进行了诊断,分析表明:(1)持续降水过程大尺度环流是不典型的双阻型,西脊在乌拉尔山以西地区,东脊在雅库茨克。副热带高压位置偏东脊线偏北。贝加尔湖东南方的低槽从蒙古经河套伸向华南,江淮流域处于槽前稳定的西南气流中。巴尔喀什湖低槽的加深东移及其底部不断分裂的短波槽,造成了持续降水期间的大暴雨过程。(2)江淮流域位于高空西南急流入口区右侧,低空风速大值带左侧。水汽主要来自孟加拉湾、南海和西太平洋地区,高低空的强烈辐散辐合所造成的深厚上升运动为暴雨提供了动力条件,对称不稳定为暴雨提供了不稳定机制。     

四川盆地降水变化的区域差异

利用四川盆地实测气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NCDC全球气温距平资料,分析了四川盆地降水变化的区域差异。结果表明:盆地降水空间异常分布主要呈东西振荡特征,近46 a来,盆西降水显著减少,盆东降水总体变化趋势不明显。青藏高原夏季风指数、西太平洋副热带高压北界和脊线指数与盆地夏季降水的相关场表现为盆西和盆东反号分布,表明高原夏季风和西太副高可能是盆地降水东西振荡分布的重要原因。通过与全球气温变化的回归分析发现,盆地降水变化趋势的区域差异,特别是盆西地区的暖干化可能是对全球变暖的区域响应。     

山西降水与ENSO的相关性研究

基于山西38个测站1958-2013年的逐月降水资料、CPC南方涛动指数、NOAA逐月太平洋海温等资料,应用趋势分析和相关分析等统计方法分析了近56年山西年及四季降水对ENSO事件的响应。结果表明:1 La Nina年,山西年降水、秋、冬季降水易偏多,春、夏季易偏少;El Nino年,春季降水易偏多,年降水、夏、秋和冬季易减少。La Nina次年,冬季降水易偏多,年降水、春、夏和秋季易偏少;El Nino次年,年降水、春、夏季降水易偏多,秋、冬季易偏少。2山西年降水与上年太平洋海温在Nino 3,4区存在小区域的正相关,上年对应海域海温偏高(低),年降水易偏多(少),与同期太平洋海温在Nino 3区存在负相关,对应海域海温偏高(低),年降水易偏少(多);春季降水与前期冬季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在正相关;夏季降水与前期春季(同期)太平洋海温在Nino 3区存在负相关;秋季降水与前期夏季(同期)太平洋海温在Nino C(Nino 3和Nino C)区存在负相关区;冬季降水与前期秋季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在大面积负相关。3 SOI与山西大部分地区的降水趋势指数为显著负相关,中西部、东北部局部地区相关系数达-0.5以上,SOI为正(负)值时,上述地区月降水易偏少(多);SOI与东北部滞后1个月的降水趋势指数有相关系数达-0.45以上的负相关区域;SOI与滞后2(3)个月的降水趋势指数的相关分析表明,不同区域对SOI变化的响应不同,相关系数分别为-0.38~0.29和-0.43~0.22。     

1961-2016年渭河流域极端降水事件研究

基于1961-2016 年渭河流域26 个气象站点的逐日降水数据,选取与极端降水事件密切相关的9 个指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变点检验和方差分析等方法,揭示渭河流域极端降水事件的变化趋势、突变情况以及渭河流域上、中、下游降水情况的差异特征,对研究区未来极端降水事件提供科学预测和理论参考。结果表明：① 渭河流域上、中、下游地区及整个流域的年总降水量分别以16.588 mm/10a、8.319 mm/10a、6.703 mm/10a和9.544 mm/10a的速率下降,表明渭河流域56 a来降水总量存在逐年减少的趋势,整个渭河流域地区呈现变干的趋势。② 降水强度(SDII)、强降水总量(R95PTOT)和极端降水总量(R99PTOT)在整体上均呈现上升趋势,极端降水总量的上升趋势高于强降水总量,上游地区的上升趋势高于中下游地区,表明渭河流域极端降水强度有所增强,极端降水事件发生频率有所增大。③ 渭河流域出现极端降水事件的年份集中在20世纪90年代和21世纪初期,且降水情况的年际差异较大,中游地区的变化更为明显。④ 相关分析显示中下游地区对整个流域极端降水事件的发生情况起到较大的贡献。     

2008年夏季曲靖市降水特征分析

为了了解曲靖市2008年夏季(6~8月)的降水特征,更好地掌握特征明显的形势场降水预报,利用m i-caps常规资料,结合环流和雨情,对今年夏季大气环流的基本特征和在其影响下曲靖市的降水特征做了初步分析。分析表明:2008年夏季的大气环流和曲靖市的降水情况都有较明显的特征,其中西太平洋副热带高压很不稳定,而副高的位置和强弱对于曲靖市的降水特征有着重要影响。     

CFSR、ERA-Interim和MERRA降水资料在中亚地区的适用性

利用中亚1979-2011年间162个观测站点月降水数据（OBS）,以平均偏差（MBE）、相关系数（R）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）对CFSR、ERA-Interim和MERRA气象再分析降水数据在中亚地区的适用性进行评估。结果表明：（1）3套数据的模拟效果存在明显差异。其中MERRA的模拟精度最高（R=0.71）,ERA-Interim次之（R=0.53）,CFSR最低（R=0.50）;体现出3套数据不同的同化方案和数据源导致模拟效果的不同;（2）降水的年内变化上,3套再分析数据之间具有较好的一致性,但对[OBS]均表现出高估,并且对强降水月份（3,4月）高估幅度最大;（3）3套数据对海拔500～1 000 m地区的降水模拟精度最好,超过1 000 m后,随海拔升高模拟精度下降。以上规律可为3套数据的订正及其在中亚地区气候变化研究中的应用提供科学依据。     

2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征及其影响因素

基于中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量0.1°×0.1°网格数据集通过逐时降水量、降水频率和降水强度等指标研究了2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征,并结合ERA-Interim再分析资料分析了气象要素对降水日变化的影响。结果表明：① 祁连山区逐时平均降水量和降水频率的时空分布特征较为一致,即东中段大于西段,且7月最大,6月次之,8月最小;降水强度的空间分布则与降水量和降水频率的存在差异,且6月的降水强度平均值最大。② 白天和夜间的降水量均表现出东中段多于西段、山区多于平原的特点,并有明显的夜雨现象;从年际差异来看,2008-2014年白天和夜间的降水量均呈增加趋势。③ 祁连山区夏季降水平均相对变率介于5%~38%之间,全区20:00平均相对变率最大;逐时降水量和降水频率普遍存在较好的相关性,尤其是在东中段。④ 对比再分析资料发现,祁连山区降水日变化与相对湿度和地面温度等气象要素有关。     

青海湖流域河川径流特征及其对降水的滞后效应

以青海湖流域的布哈河为例,采用变差系数、集中度和集中期等指标,对青海湖流域内径流量、降水量在年代、年际、季节等时间尺度上进行分析,并用集中期来反映河川径流对降水的滞后效应。结果显示,河川径流年内主要集中在6—10月,特别是7月中旬至8月中旬之间;降水主要集中在5—9月,特别是7月;径流量与降水量存在极大的相关性（r=0.746＞0.443=α0.001(47)）,径流对降水具有滞后效应,多年平均滞后时间为20 d左右。     

新疆夏季降水时空分布的适用性评估

新疆气象站点稀疏且分布不均,高精度时空气象数据缺乏。基于数据同化的再分析资料,可成为解决这一问题的有效途径。利用美国国家环境预报中心再分析数据(CFSR)、欧洲中期数值预报中心再分析数据(ERA-Interim)和美国国家航空航天局再分析数据(MERRA)中的降水数据,分别与1979-2007年新疆气象观测数据和日本气象厅高分辨率亚洲陆地降水数据(APHRO)进行数理统计分析,评估了这3套再分析数据在新疆的适用性。3套再分析数据可有效表征新疆大部分地区年内降水的时空分布特征,夏季降水偏差小于100%;但未能捕捉到夏季降水的长期趋势。夏季降水的偏差与高程具有显著的相关性,这可为订正3套再分析数据、提高降水数据的精度提供技术支撑。     

60年来洞庭湖区进出湖径流特征分析

采用集中度与集中期、M-K趋势检验法、变差系数法等方法对洞庭湖入湖径流河流（荆江三口、湖南四水）和出湖径流（城陵矶）年径流量序列进行分析。结果显示：① 洞庭湖区径流集中期为每年6~7月份,最大径流出现时间为6月底7月初;径流集中期合成向量方向介于103.2~190.2°之间,均能够反映各河流进出湖径流量最大值出现的月份。② 径流变差系数介于0.194~0.761之间,说明径流年际变率大。各河流径流极值比均在0.6以上,径流量衰减较为明显。③ 从径流的丰枯交替规律来看,湖南四水水量分配相对较为平均。荆江三口以藕池口丰水年和枯水年概率最大,分别占到32.79%和57.38%,径流年际变化较为剧烈,不利于水资源的合理利用。     

1961-2004年青藏高原夏季降水的时空分布

The summer day-by-day precipitation data of 97 meteorological stations on the Qinghai-Tibet Plateau from 1961 to 2004 were selected to analyze the temporal-spatial distribution through accumulated variance,correlation analysis,regression analysis,empirical orthogonal function,power spectrum function and spatial analysis tools of GIS.The result showed that summer precipitation occupied a relatively high proportion in the area with less annual precipitation on the Plateau and the correlation between summer precipitation and annual precipitation was strong.The altitude of these stations and summer precipitation tendency presented stronger positive correlation below 2000 m,with correlation value up to 0.604（α=0.01）.The subtracting tendency values between 1961-1983 and 1984-2004 at five altitude ranges（2000-2500 m,2500-3000 m,3500-4000 m,4000-4500 m and above 4500 m）were above zero and accounted for 71.4%of the total.Using empirical orthogonal function, summer precipitation could be roughly divided into three precipitation pattern fields：the Southeast Plateau Pattern Field,the Northeast Plateau Pattern field and the Three Rivers＇ Headstream Regions Pattern Field.The former two ones had a reverse value from the north to the south and opposite line was along 35°N.The potential cycles of the three pattern fields were 5.33a,21.33a and 2.17a respectively,tested by the confidence probability of 90%.The station altitudes and summer precipitation potential cycles presented strong negative correlation in the stations above 4500 m,with correlation value of-0.626（α=0.01）.In Three Rivers Headstream Regions summer precipitation cycle decreased as the altitude rose in the stations above 3500 m and increased as the altitude rose in those below 3500 m.The empirical orthogonal function analysis in June precipitation,July precipitation and August precipitation showed that the June precipitation pattern field was similar to the July＇s,in which southern Plateau was positive and northern Plateau negative.But positive     

构造沉降和泥沙淤积对洞庭湖区防洪的影响

作者利用洞庭盆地多年水准测量资料和洞庭湖近年的泥沙资料,对洞庭盆地的构造沉降速率和泥沙淤积速率进行了分析,从地貌学和水利学角度,对“洞庭湖盆”和“洞庭盆地”这两个不同的空间概念进行了区分,在此基础上,探讨了构造沉降和泥沙淤积对洞庭湖蓄洪空间和防洪大堤的影响。在目前洞庭湖盆被大堤围限的情况下,洞庭盆地的构造沉降运动使洞庭湖的蓄洪空间不断减小;洞庭盆地的构造沉降量虽然在一定程度上缓解了洞庭湖不断萎缩的趋势,但构造沉降对洞庭湖区的防洪形势却是不利的。构造沉降和泥沙淤积均对防洪大堤的质量提出了更高的要求,增大了洞庭湖区防洪的难度。     

构造沉降和泥沙淤积对洞庭湖区防洪的影响

With the long-term data of the geodetic sea level measurements undertaken in the Dongting Basin and the recent sediment data of Dongting Lake, we analyze the tectonic subsidence rate of the Dongting Basin and the sedimentary rate of Dongting Lake. From the point of view of geomorphology and hydrogeology, we distinguish the two different spatial concepts between “the basin of Dongting Lake“ and “the Dongting Basin“. Then, we discuss the influences of the tectonic subsidence and the siltation on the levees and the space of storing flood. The better quality of levees is required due to the tectonic subsidence and the siltation, and the difficulties of preventing flood disasters are increasing.The space of storing flood is not affected by the tectonic subsidence, but by the siltation. At present,the sedimentary rate of Dongting Lake is higher than the tectonic subsidence rate of the Dongting Basin. The tectonic subsidence capacity of the Dongting Basin counteracts a part of sedimentary capacity, and the shrinking tendency of Dongting Lake is restrained to a certain extent, but the tectonic subsidence is harmful to the situation of preventing flood disasters in the Dongting Lake area.     

降水对洞庭湖湿地水文补给效应

通过综合运用气象数据、遥感数据和典型下垫面特征资料,采用GIS技术和SCS模型,分析了降水对洞庭湖湿地水文的补给效应。在分析洞庭湖流域降水时空变化特征以及模拟地表径流的基础上,计算面积补给系数和体积补给系数。结果表明,面积补给系数较好地显示出监测时刻湖泊水域面积与流域面积之间的关系,不仅反映了某一时刻湿地水文对补给水的依赖,也定量表明降水形成地表径流后的水文补给效应及其对水域面积的影响;体积补给系数则通过注入湿地中的实际水量反映出降水对湿地水文的补给作用及其对水文循环的贡献,也可通过累加反映一段时间内的补给效应。两者的综合应用可以更好地说明大气降水对洞庭湖湿地水文的补给作用。