西南地区气象干旱特征及其成因分析

基于云南、贵州、四川、重庆等78个站点近50 a夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,运用EOF法对我国西南地区降水场进行场展开,并对环流形势进行分析,以期探寻西南地区干旱事件变化特征。结果表明:西南地区夏季降水量月际变化不大,但年际、年代际变化大,尤其是20世纪70年代和21世纪近10 a降水明显偏少;降水量差异分布大致有4种型:相对一致性、南北反位相型、东北局部与其余大部反位相型、东南局部与其余大部反位相型;西南干旱事件是1972、1975、1978、1989、1992和2006年,雨量介于416.1~502.5 mm,均值为467.7 mm;西太平洋副高偏强、西伸脊点偏西,北美大部环流偏弱,A0呈正位相,西南水汽通道以及东南面水汽通道通量较常年弱,水汽通量散度辐散控制区等因素,导致西南地区干旱。     

江苏夏季气温异常的时空变化特征

利用中国160气象观测站1951-2005 年和江苏省59气象观测站1961-2004年的月平均气温资料, 在分析江苏气温变化的季节-年际变化特征的基础上, 重点分析了江苏夏季气温的年际、年代际变化的时间和空间特征.发现:江苏夏季气温1970s到1990s前期基本上处在一个偏凉期,1960s及1990s中后期以后基本上处在一个偏热期;江苏夏季气温异常存在显著的准6 a、准9 a的年际周期和以16 a为中心的年代际周期;江苏夏季气温趋势自西北向东南呈现正负正的位相分布特点,即江苏西北部和东南部地区夏季气温呈现升高的趋势,其它地区呈现降低的趋势.     

华南夏季降水的变化特征及其与热带太平洋海温异常的关系

根据1958-2008年华南48站降水资料、NOAA全球逐月海温格点资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、合成等统计方法,分析了华南夏季降水的变化特征及其与冬季热带太平洋海温的关系。结果表明,华南夏季降水变化特征主要表现为,空间分布以全区一致型为主,其次是南北反相对称型和东西反相对称型,且这3种分布模态都表现出显著的年际和年代际特征。全区一致型降水异常与热带太平洋海温显著相关,二者的相关性也具有年代际变化特征,其对应的热带太平洋海温具有沿赤道太平洋呈“负-正-负”的纬向分布型,类似于中部型El Nino。全区降水偏多时期,西南季风偏强,西太平洋副热带高压偏强、脊点位置偏西,南亚高压偏强、脊点位置偏东,总体的环流形势有利于华南地区的水汽输送和上升运动;降水偏少时期,情况相反。     

华北夏季降水异常的变化及其与大气环流的联系

利用中国160站1951-2005年的逐月降水资料,以华北17站夏季降水异常为研究对象,在对其时空变化特征进行分析的基础上,探讨了影响其异常的同期因子——该地区上空大尺度环流异常特征.研究结果表明,华北夏季降水在55a里总的趋势是减少的,该地区干旱化的趋势明显,华北夏季降水存在准3a、准6a、准8a的年际周期和17～19a的年代际振荡周期。在华北夏季降水异常的年份,其降水通常与江南和华南的呈现反位相。在低层850hPa,当贝加尔湖地区的东北气流、中南半岛的西南气流及青藏高原北侧的偏西气流较常年偏强时,华北夏季降水较常年偏多;中层500hPa,副热带高压较常年偏弱、偏北、偏西,冷空气偏强,低纬热带季风活跃,南方水汽也供应充沛,从而华北多雨.     

中国冬季气温季节内变率特征及环流分析

利用中国冬季逐日平均气温均方差作为气温季节内变率指标,分析其变化特征并探讨引起季节内变率异常的环流背景。结果表明,中国冬季气温季节内变率总体呈减弱趋势,对气候增暖趋势响应明显,其年代际变化和东亚冬季风年代际转折时间相吻合。当气温季节内变率异常偏强时,冬季平均环流场上呈类似准正压结构,平流层极涡偏弱,对流层中高纬呈类似斯堪的纳维亚遥相关型分布,低层西伯利亚高压偏强,北大西洋涛动(NAO)为负位相;NAO同我国东部气温变率联系密切,进一步分析揭示出NAO是通过影响西伯利亚高压的高频变化来作用于气温季节内变率。最后,通过提取天气—次季节—季节不同时间尺度上的大气环流内部变率,发现在各个尺度上,气温季节内变率均受西伯利亚高压和东亚冷涡的调控作用;尤其在天气尺度上,阿留申低压频繁波动及上游欧洲脊的稳定少动与气温变率有密切联系,季节尺度上欧亚阻塞高压和鄂霍次克海阻塞高压异常对气温变率有显著影响。     

近47a华南前汛期旱涝特征

采用华南61站47a（1958-2004年）前汛期（4-6月）逐日降水资料,利用统计方法对华南前汛期的旱涝特征进行了研究。结果表明：47a来华南有12个涝年和12个旱年发生,较严重的旱涝年主要发生在20世纪50年代末至70年代中期以及90年代以后;前汛期旱涝变化以2～4a的年际尺度周期最为显著;4、5月旱涝的年代际变化特征较为一致,而5月与6月在年代际尺度上具有一定的反位相变化特征;地理分布上,可将华南地区前汛期降水分为5个旱涝异常气候区。近47a来桂南、粤西和东南沿海地区呈现旱—涝—旱的变化特征,而桂北区由旱转涝趋于雨涝的趋势明显,东北部山区由涝转旱趋于干旱的趋势明显。     

基于SPEI的黄淮地区夏季干旱时空异常特征及成因

选取黄淮流域及周边地区147个气象站1962—2015年逐月气温、降水观测资料,利用标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)分析了该地区近54 a夏季干旱变化及其异常成因。结果表明:黄淮地区近54 a夏季呈稳定略偏旱趋势,1990年代起该地区夏季经历了先湿后干的演变。EOF(经验正交函数)分析表明黄淮地区夏季SPEI的前3个模态为一致旱涝型、南北反位相型和东北-西南反位相型。该地区夏季偏旱年份为Ⅰ类或Ⅲ类雨型且夏季各月干旱成因有所不同,其中6月亚洲区极涡强度偏弱时,同期黄淮地区降水偏少,干旱频发;7月西太平洋副热带高压(副高)西伸脊点位置偏东(位于129°E以东),黄淮地区发生干旱的可能性较大;8月副高强度越弱,干旱风险越大。夏季青藏高原地面加热场强度偏强时,中高纬冷空气势力较弱难以影响到黄淮地区,同时,副高位置异常偏北偏西,导致该地区偏旱。     

太平洋年代际振荡与江苏夏季雷暴日数年代际变化的联系

利用1961年1月至2012年12月太平洋年代际振荡指数(Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI)、NCEP/NCAR再分析环流数据集和江苏13个市级观测站点的夏季雷暴日数观测资料,分析了PDO与江苏夏季雷暴日数年代际变化的联系及其可能原因。结果表明,春季PDOI与江苏夏季雷暴日数均具有明显的年代际波动,两者年代际变化的趋势几乎相反:20世纪70年代中期以前和2006年以来,均对应PDO的冷位相和江苏夏季雷暴的多发时期,而20世纪70年代中后期至21世纪初,PDO处于暖位相期,江苏夏季雷暴频数明显偏少。PDO冷期,欧亚大陆和西太平洋地区夏季海平面气压和500 h Pa位势高度呈现大范围的负距平环流异常,近地面亚洲热低压显著增强,对流层中层极涡易于偏向亚洲区,青藏高原北部亚洲中部大槽加深,西太平洋副热带高压偏弱偏东,印缅槽偏强。在此环流形势下,夏季江淮流域上空低层有较强的异常西南水汽输送,江苏上空低层偏湿、中层偏干,上干下湿的垂直分布有利于对流不稳定的产生。同时,PDO冷期,江苏上空低层辐合、高层辐散,有明显的上升运动,并具有较强的低层垂直风切变,为夏季雷暴的发生、发展提供了有利的气象条件;PDO暖期,则情况相反。PDO作为一种比较稳定的年代际尺度的气候变率强信号,其对应的环流异常为雷暴现象这类中小尺度天气现象的发生、发展提供了重要的环境背景和气象条件。     

近116年江淮梅雨异常及其环流特征分析

利用江淮地区1885—2000年近116a梅雨特征量资料和NCEP／NCAR逐日再分析资料，采用谐波分析、最大熵谱分析、小波分析、合成分析等方法讨论了江淮梅雨特征量的年际-年代际变化特征及梅雨异常的环流特征。结果表明；江淮梅雨特征量存在显著的年际和年代际变化特征。入梅日期、出梅日期、梅雨期长度呈显著上升的长期变化趋势，梅雨量和梅雨强度长期趋势变化不明显；梅雨特征量均存在多时间尺度的振荡周期，入梅日期具有准24a、准5a和准3a的显著周期；出梅日期具有准35a、准22a和准5a的显著周期；梅雨量具有准40a、准15a、准9a和准3a的显著周期。丰梅年南亚高压中心强度和西太平洋副热带高压增强。枯梅年则反之。     

江苏夏季旱涝异常的时空变化特征

利用1961-2004年中国160站和江苏省59站月平均降水资料,采用分层聚类方法将江苏划分为3个区域：淮北地区（Ⅰ区）、江淮之间及沿江地区（Ⅱ区）和苏南地区（Ⅲ区）。在此基础上,重点分析了3个分区夏季降水异常的时空变化特征及其与全国其他地区的对应关系。结果表明：3个区域的夏季降水异常都存在显著的年际变化和年代际变化特征,但各区域间旱涝异常并没有一致的对应关系,特别是南北区域的年代际变化差异非常明显。淮河以南大部分地区的降水异常都存在准9a和准5a的年际振荡周期,年代际变化略有上升;淮北地区和苏南地区还存在12～15a的年代际周期,并且淮河以北年代际变化呈现下降趋势;此外,江苏夏季降水异常通常与河套、华北北部和华南南部的夏季降水异常呈现反位相对应关系。     

水阳江洪峰与强降水

用1964－1999年水阳江水位和雨量资料，分析水阳江水位、面雨量变化规律和洪峰出现特征。结果表明，6月平均面雨量为241.5mm，7、8月平均面雨量分别为186.5mm、155.7mm。宣城出现13次超警戒水位过程；新河庄出现25次超警戒水位过程，且连续超警戒水位日数长。洪峰出现前一周为连阴雨天气，一周平均面雨量为164.5mm。季内日面雨量存在60天周期变化现象，新河庄日平均水位存在60－120天周期变化；1999年宣城日平均水位的小波分析结果为60天周期变化，与新河庄日平均水位功率谱分析结果一致。     

西安市夏季空气颗粒物污染特征及来源分析

大气颗粒物一直是西安市的主要污染物,多年监测的TSP日均浓度值均超过国家二级标准限值150 μg/m3。1996年夏季在西安市南郊陕西省委党校设立监测点,使用步进式时间序列自动采样仪对当地空气颗粒物进行了4天24小时连续采样,使用PIXE对采到的32个样品进行元素分析,每个样品分析出14～16种元素。各种元素浓度随时间变化趋势基本一致,主要受气象条件的影响,降雨对空气颗粒物各元素浓度有明显抑制作用。富集因子分析表明,西安市空气颗粒物不仅受地壳物质的影响,还受到一定程度人为污染的影响。元素浓度的因子分析表明,西安市夏季颗粒物主要有4种来源：地壳物质、有色治炼、燃煤排放源和化工制药业。     

郑州市近58a降雨量变化分析

采用水文序列中常用的谱分析、有序聚类分析、Kendall秩次相关检验和Man-Kendall检验等方法,分别对郑州市1951-2008年的年降雨量、汛期和非汛期降雨量序列进行周期性、突变性和趋势性检验分析,结果显示:总体上郑州市年降雨量保持平稳,但各年汛期和非汛期的降雨量分别呈现出增加和减少的趋势,而且非汛期降雨量减少的趋势性较为显著;年降雨量和汛期降雨量有较为显著的近似10 a的周期,而非汛期降雨量表现为不显著的3 a的周期;年降雨量、汛期和非汛期降雨量序列的突变点均在20世纪70年代末和80年代初,但并不显著。     

A Simple Temporal and Spatial Analysis of Flow in Complex Terrain in the Context of Wind Energy Modelling

A simple temporal and spatial analysisis done on wind speed and direction data from a number ofmeteorological towers separated by distances between roughly 1 and 100 kilometres. The analysis is done in the context of expected model error in wind energy calculations. The study first uses single point statistics to show the evolution of mean values with time. It is shown that strong seasonal signals are present and that stable means are achieved only after averaging periods of a year or more. The study then uses discrete Fourier transforms to show that significant amounts of spectral energy reside in modes with periods of a few days to less than a day. Frequency dependent cross correlation values are then derived and used to show how correlation between towers diminishes with increasing frequency. The mechanism responsible for this diminished correlation is shown through the comparison of cross-correlation phase as a function of frequency and its relationship to distance between towers. Error in wind energy estimates are shown to be strongly related to correlation and therefore distance over which the prediction is made. In summary, much of the inaccuracy in modelling flow in the context of wind energy calculations is due to a lack of scale separation between the deterministic part of the flow, which is well modelled, and that part of the flow that is stochastic at the length and time scales modelled.     

长江中下游沿江地区夏季旱涝分型及预测

对1961-2000年长江中下游沿江地区8个站夏季（6-8月）累积降水距平进行EOF分析，根据有三个特和下向量将长江中下游沿江地区旱涝趋势异常分成4种主要空间型：旱型、涝型、东旱西涝型、东涝西旱型。并在此基础上，分析了它们与500hPa高度场异常的同时，时滞关系，得到一些对长江中下游沿江地区汛期旱涝异常预测有意义的结果。     

华北地区春季降水与ENSO的关系

根据1961—2010年华北地区53个气象站降水资料、NOAA海温资料及NCEP/NCAR再分析资料,采用相关分析和合成分析等统计方法,研究了华北地区春季降水与ENSO的关系。结果表明,华北地区春季降水偏少年份出现的频次高于偏多年份,强度强于偏多年份的,并且呈现出阶段性偏多和偏少特征,尤其是在20世纪70年代呈现出比较突出的偏少特征,一直延续到80年代中期。华北春季降水和前冬Nino3区海温存在显著的正相关关系(相关系数达0.42):当前冬Nino3区海温负异常时,华北春季降水偏少;而正异常时,华北春季降水偏多。因此,前冬海温异常对华北春季降水有较好的指示意义。大气对前冬海温的异常有明显的响应:Nino3区海温正异常可导致次年春季热带和西北太平洋副热带地区的500 h Pa高度场升高(即西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北),东亚大槽偏弱、偏东,巴尔喀什湖至贝加尔湖的高度场降低(即该地区经常有低槽维持),亚洲至西太平洋地区盛行纬向环流;而前冬Nino3区海温负异常则相反。     

潮州市夏季高温影响因子分析及预报工具建立

高温天气常常导致干旱和高温热浪等自然灾害,探讨高温天气的预报方法非常有现实意义。为此,利用潮州当地夏季高温情况,从将近50年资料中归纳分析,并挑选出主要影响当地出现高温的气象因子,采用统计分析工具SPSS进行因子分析与线性回归计算,建立潮州夏季高温预报方程组,最后用VisualBasic语言设计开发了可用于日常业务预报高温的预报工具。     

西太平洋副热带高压的强度和位置与亚洲地表温度之关系

利用NCEP/NCAR再分析资料中的500hPa高度场资料和NCAR地温资料,分析了6～8月西太平洋副热带高压的面积指数、西伸的经度和脊线的纬度等与亚洲地表温度之关系.结果表明,夏季西太平洋副热带高压的强度及位置,与亚洲某些区域的地表温度有明显的关系.关系最密切的是(100～110°E35～45°N)附近,位于我国内蒙古西南部、甘肃和宁夏自治区一带以及蒙古人民共和国的南部.另外青藏高原、南亚地区的地表温度与西太平洋副高也有较好的相关.文中对此做了详细分析和讨论.     

华东地区夏季中尺度对流系统的活动特征及成因研究

采用FY-2E卫星云图TBB(Black Body Temperature)资料,统计分析2010-2014年夏季(6-8月)华东地区的α中尺度对流系统(MαCS)和β中尺度对流系统(MβCS),发现两类MCS(Mesoscale Convective System)均具有夜发性,且发生主要集中于安徽、江苏、江西和浙江地区,形成后自西向东移动。进一步利用NCEP-CFSR和NCEP-CFSV2每6 h的再分析数据,通过主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和K-means聚类分析对两种尺度MCS成因进行分析,结果显示:850 hPa切变线和低空急流、500 hPa副高和中纬度短波槽以及200 hPa的高空急流是影响MCS形成主要的天气系统,对流层中层以下的水汽供应、低层大气不稳定性和低层辐合、高层辐散的动力结构是MCS形成的必要条件。MαCS发生前的天气形势可以分为两类:①生成位置位于850 hPa低空急流的西侧、气旋性环流的南侧,500 hPa、200 hPa分别受槽前西南气流、反气旋性环流的影响;②850 hPa切变线南部的偏西气流、500 hPa的偏西气流和200 hPa的高空急流配合。MβCS发生前的两类环流形势中,850 hPa切变线南部的偏西气流控制的为第一类,切变线南部的西南气流和生成位置东部的低空急流影响的为第二类,500 hPa生成位置位于短波槽东部,200 hPa均有西风急流与中低层配合。     

宁夏南部半干旱山区山地气候的观测分析

通过对宁夏南部半干旱地区山地气候的考察,初步分析了半干旱地区山地不同坡向上气温、空气湿度随季节的变化规律,同时分析了不同地点气温和空气湿度在50cm和150cm两个层次上随高度的垂直变化规律,为进一步合理开发利用山地气候资源,加快生态建设步伐,提供了科学依据。