华西秋雨逐日监测指数的建立及其分析

使用1972—2011年气象站逐日降水量和日照时数资料,建立了新的华西秋雨逐日监测指数,并对新指数的空间、时间适用性进行分析,进而研究华西秋雨的季节内变化特征。利用实际气象灾害记录确定了华西秋雨区主要发生省份的秋雨偏强年,与新华西秋雨监测指数进行对比验证,发现大多数年份两者是一致的。另外也有不一致的情况,有的年份监测指数显示秋雨偏强,但是并不在灾害记录确定的偏强年里,通过进一步查找文献和对比实际降水资料,发现监测指数符合实际情况。还有一些通过灾害记录确定的偏强年,秋雨监测指数不强,进一步研究指出这些异常年份的秋雨灾害往往发生在较短的几天里,其余大部分时间内华西秋雨正常或偏弱,所以并没有在全年的监测指数中得以体现。气候平均状况下华西秋雨强度9—10月随时间在波动中减弱,包含3个偏强时段,其中9月6一16日为最强的一个时段。9—10月华西秋雨的季节内变化存在较大的年代际差异,其中20世纪70年代华西秋雨有2个显著时段(9月13—22日和10月4—8日),80年代华西秋雨有3个显著时段(9月3—17日、9月25至10月8日和10月13—25日),90年代华西秋雨有3个显著时段(9月12—22日、10月3—7日和12—20日),21世纪初有3个显著时段(9月1-10日、9月21至10月7日和10月11—16日)。个例应用表明,监测指数能直观清晰地表现出华西秋雨发生、发展和消失的整个演变过程。     

华西秋雨的空间分型及其特征分析

利用华西地区72个站点1959~2013年秋季(9~11月)降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过EOF、REOF、MK检验、二阶函数拟合分析、小波分析、合成分析等方法将华西秋雨区划分为南北两个显著区,并对各区域秋雨的时空分布以及旱涝特征进行了详细分析。结果表明:南北两个秋雨区既有共同特征又有个性差异;两者发生突变年份具有明显的一致性,均发生在20世纪80年代中期,年际均存在准6年周期变化,且80年代中期以后南北两个气候区均由年代际降水偏多期转入年代际降水偏少期,但两个秋雨区减少趋势存在明显差异,南区减少较北区显著;北区自2000年后秋雨年际波动明显,秋季降水有缓慢上升趋势,年代际长周期有所差异。影响关键区旱涝特征的大气环流形势与水汽输送特征也存在显著差异,北部型陕甘南区与中高纬度环流系统、北部冷空气以及来自孟加拉湾与西太平洋地区的两支水汽输送通道密切相关,南部型则主要与印缅槽、南支槽的异常活动以及孟加拉湾的水汽输送更为相关。     

华西秋雨的气候特征及成因分析

在分析华西秋雨气候特征的基础上,设计了综合考虑秋季降水量和降水日数的秋雨指数,并进行了EOF和REOF分解以及秋雨主要影响因素分析。结果表明：第一模态反映了长江中上游以北地区与以南地区降水相反的形势,第二模态反映了华西降水的一致性;REOF将华西秋雨可分为6个气候区。华西秋雨的变化趋势表明,1960年代到1970年代初期、1980年代初期为相对多秋雨期,1970年代中后期、1980年代中后期到20世纪末华西秋雨相对较少。21世纪开始又出现了较明显的华西秋雨现象。西太平洋副热带高压、印缅槽、贝加尔湖低槽是华西秋雨的主要影响系统,当贝加尔湖、印缅槽深且副热带高压强时,有利于华西多秋雨;反之,则秋雨不明显。     

北半球秋季欧亚遥相关与华西秋雨的关系

利用EOF、相关分析、合成分析等常规统计方法研究华西秋雨与秋季欧亚遥相关(EUa)的关系。结果表明:北半球秋季欧亚遥相关(EUa)指数与华西秋雨呈显著的负相关,两者具有一致的阶段性特征。以1986年为界,20世纪80年代中期之前华西秋雨与EUa指数相关系数波动较大,均在-0.4以上,显著相关区主要集中于四川盆地西南部、贵州大部;20世纪80年代中期之后两者相关系数呈显著增加趋势,且显著相关区域向北偏移,主要集中于四川东北部、重庆大部以及陕西南部地区。EUa异常与华西秋雨的多寡关系显著。EUa正异常年,中高纬度环流形势与水汽特征有利于华西秋雨北部地区降水发生,华西秋雨南部地区缺乏水汽,动力条件不足,不利于秋雨偏多。EUa负异常年,华西秋雨东部地区,表现为有利于降水偏多,而西部地区则特征相反。     

华西秋雨演变的新特征及其对大气环流的响应

华西(21°N-39°N,95°E-114°E)秋雨是中国秋季主要的气候特征之一,长时间连续降水对农作物生产带来不利影响.基于1961-2010年华西地区166个气象站逐日降水资料,综合降水量与降水日数两个因子定义了华西秋雨指数,采用EOF分析、小波分析等方法分析了该指数的演变和时空异常分布特征,以及秋雨异常分布型的大气环流背景.结果表明,华西秋雨有南北两个极大值中心,强度和范围在近50年中存在明显的年代际变化,进入21世纪,其北部秋雨区位置偏北、范围增大及强度增强;主要异常型为秋雨区东北东和西南西之间的反相变化和总体基本一致型;秋季,当东亚副热带西风急流中心西移,中心强风速带偏窄时,华西北部的上升运动加强,同时西太平洋副热带高压偏北、印缅槽偏深及水汽输送偏强偏北,有利于北部水汽辐合,华西秋雨出现北多西南少的异常型;反之亦然.     

长江中下游多暴雨 全国大部气温偏高 1983年9月

9月已进入秋季,华西秋雨,两湖盆地秋高气爽是本月的主要天气特点。今年渭水流域秋雨连绵;黄河流域、长江中下游和华南西部等地降雨也明显偏多。全国大部地区气温偏高,对作物生长有利。月内有两个登陆台风,一个影响台风。     

基于年际增量法的华西秋雨预测模型建立及检验

利用1962—2018年华西地区301个气象台站秋季降水量资料和国家气候中心整理的130项气候系统指数，采用年际增量法建立了华西秋雨预测模型。首先通过相关分析挑选了4个与华西秋雨年际增量前3主模态密切相关的影响因子，进而采用多元线性回归方法进行建模，拟合时段和后报时段分别选为1962—1991年和1992—2018年。华西秋雨年际增量前3主模态累积值的预测模型通过了α=0.01的显著性水平检验，表明该模型具有较高的拟合预测能力。然后用相同的预测因子分别建立华西地区301个气象站点的华西秋雨年际增量预测模型，大部分模型都通过了显著性检验。用PS评分指标对预测效果进行检验，结果显示后报期年平均PS评分达74.5分。从空间分布来看后报期大部分站点的PS评分都超过60分，其中四川盆地南部、贵州东部和湖南西部等地超过80分。与华西各省和国家气候中心发布的近6年秋季降水预测PS评分进行比较，发现模型后报结果有显著优势。总体来看，用年际增量法建立的华西秋雨预测模型具有较高的预测技巧和实际应用价值。     

华西南区秋雨异常及其对青藏高原冬季大气冷源的响应

利用1971—2017年华西秋雨南区269个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料等,分析华西南区秋雨强度变化及其大气环流异常特征,寻找影响华西南区秋雨强度的大气冷源关键区,并就关键区大气冷源对南区秋雨强度的影响进行诊断。结果表明:华西南区秋雨强度整体变化趋势不显著,其年际变化可能受前期冬季(1月)青藏高原大气冷源异常变化的滞后影响。当前期冬季高原冷源偏强(弱)时,可激发南海到西太平洋一带气旋(反气旋)性异常环流并持续到夏季,其南侧持续偏西(东)气流使得赤道西(中)太平洋地区表层暖水东(西)传,造成赤道中太平洋地区海温暖(冷)异常,继而在其西北侧西太平洋地区激发气旋(反气旋)性环流,华西地区处于该环流西侧的偏北(南)风控制下,水汽条件较差(好),降水偏少(多),华西南区秋雨偏弱(强)。     

华西秋雨与海表温度的关系

利用1951-2011年华西地区25个测站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA ERSST海表温度资料,分析了影响华西秋雨降水异常的环流场特征,并探讨了华西秋雨变化与海表温度的联系。研究表明:多雨期(少雨期)东亚500 h Pa高度距平场呈东高西低(西高东低)态势,西太平洋副高东退(西伸);700 h Pa风矢量合成分析亦表明,典型多雨年华西地区位于反气旋后部,盛行偏南气流,水汽供应充足。赤道西太平洋以及赤道中太平洋海域是影响华西秋雨异常变化的关键海区,该海区夏季海表温度变化可以作为华西地区秋季降水变化的预测指标之一。     

夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制

利用1971—2012年气象台站逐日资料,综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度,结合不同深度海温资料,研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系,并讨论了其可能的物理机制。结果表明,前期夏季西太平洋暖池关键区(5°S—5°N,130°—160°E)热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系,当前期关键区热含量偏高(低)时,华西秋雨强度较强(弱)。分析发现,当前期关键区热含量偏高时,其相对大气是一个异常热源,由于大气对其的响应,在热含量关键区西北侧中国南海—中南半岛附近生成了异常气旋式环流,其偏东偏南气流有利于向华西地区输送中低纬度洋面上大量暖湿水汽,并与北方的干冷空气在此交汇,同时,高层西风急流异常西伸,华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区,这种高、低层有利的耦合形势使得秋雨偏强,反之亦然。      

河南省2000年秋季多雨的成因分析

2000年秋季，河南省出现了历史少见的继夏季全省异常多雨之后的秋季多（阴）雨。分析结果表明，西太平洋副高由弱到强的变化及贝加尔湖低压的维持，是河南2000年秋季多（阴）雨的主要原因。     

近51a福建早春不同低温阴雨分布型的环流特征及成因

利用1960—2010年福建省早稻播种育秧期平均气温、日照资料及NCEP/NCAR再分析资料,运用EOF和相关合成等方法,分析近51 a福建省早稻播种育秧期低温阴雨日数分布类型与各类低温阴雨日数分布类型同期大气环流背景场及海温分布特征,并探讨其成因。结果表明:福建省低温阴雨日数空间分布主要为全省一致、南北相异两种类型,其中全省一致偏多(少)型为福建省低温阴雨空间分布主要类型。不同的低温阴雨型具有明显不同的环流特征,当欧亚大陆中高纬度为两槽一脊形势,槽脊强度强,易发全省一致偏多型低温阴雨,其强度弱则易发北多南少型低温阴雨;当欧亚大陆中高纬度为两槽两脊形势,则易发北少南多型低温阴雨,当欧亚大陆中高纬度环流平直,则低温阴雨一致偏少。全省一致偏(多)少型、北多南少型与海温异常关系不大;前冬赤道中部海温异常偏暖,易发北少南多型低温阴雨。福建低温阴雨天气的发生,需要适当强度的冷空气和稳定的水汽通道。     

近46年京津冀地区“夏雨秋下”现象及其成因初探

基于京津冀地区逐日和逐时降水资料,对1970年以来变暖背景下该地区盛夏（7月和8月）和初秋（9月）降水的变化特征分析后:近46年京津冀地区盛夏降水显著减少,在1990年代末由多雨转为少雨位相,降水日变化上,不同时段的降水皆明显减少,其中持续性降水事件的变化对总降水量减少的贡献更大。而初秋降水明显增加,且在2000年代初发生跃变,由少雨转为多雨位相,夜间降水明显增加,并且持续性降水的增加和跃变是初秋降水增加的主要原因。进一步分析发现,日最高气温的变化与短时降水有较好的时间关系,盛夏时最高气温在1997年发生跃变,从较低位相跃变为较高位相,对应的,盛夏短时降水也同年发生跃变,由多雨转为少雨位相。而初秋的最高气温变化不明显,短时降水也没有发生跃变,无明显的变化趋势。此外,在环流场上,2000年代后,盛夏时欧亚中高纬阻高活动加强,阻碍了中纬度西风扰动输送水汽到京津冀地区,东亚急流偏南,京津冀地区上升气流受到抑制,不利于降水产生;而初秋时,输送至京津冀地区的水汽增加,东亚急流偏北,京津冀地区上升气流加强,贝加尔湖地区低槽受到东部高压阻挡,经向环流加强,有利于冷空气的活动,同时,西太平洋副高强度增强位置偏北,有利于降水的形成。东亚海陆热力差指数在初秋的增强反映出东亚夏季风在夏末秋初的南撤过程发生延迟,形成了以上有利于初秋降水的环流形势,导致了“夏雨秋下”的现象的出现。     

贵州省秋季雨日时空变化及其与大气环流的关系

利用贵州省81站1964—2013年秋季(9—11月)雨日数及美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,借助Morlet小波、合成分析等相关诊断方法,对贵州省秋季雨日数时空特征及其与大气环流的关系进行了分析。结果表明:贵州省秋季雨日数分布由东南部向西北部逐渐增多,一般在30.0~52.3 d。近50年秋季全省平均雨日数为40.5 d,总体呈减少趋势,每10年雨日数减少1.9 d。秋季雨日数突变发生在1987年前后,1964—1987年为偏多时段,1988—2013年为偏少时段,其中1997年以后减少趋势最为明显。近50年贵州秋季雨日序列存在准5 a和2~3 a的振荡周期,其中准5 a振荡最为显著。当贵州秋季雨日异常偏多时,南海上空的水汽通量在贵州地区辐合抬升,来自低纬地区的暖湿空气输送更加活跃,东亚大槽偏强,低纬度地区槽脊略有加深,贵州处于印缅槽前,偏南气流强盛,从而有利于冷、暖空气在贵州地区交汇,形成阴雨天气,造成贵州秋季雨日数异常偏多;反之亦然。     

新疆地区夏季降水异常的时空特征及环流分析

利用中国160个站1951-2000年逐月降水资料，对新疆地区近50a来夏季降水异常的时空特征及环流形势进行了研究。考虑到新疆地区复杂的地形，将新疆地区分为南疆、北疆分别讨论，分析发现：北疆的雨季比南疆早一个月左右，并呈现双峰型特点；50a来，新疆夏季的降水总体是增加的，南疆比北疆明显，1985年是一个明显的气候突变点；新疆夏季降水存在准3a、准5～6a和准10～13a的显著周期，但南疆还存在显著的准20～22a的大尺度振荡周期，北疆则不存在；环流分析表明新疆地区夏季降水异常与500hPa环流配置及南亚高压密切相关。     

2018年秋季海洋天气评述

2018年秋季（9—11月）大气环流特征为：北半球极涡呈偶极型分布,中高纬度西风带呈5波型分布,且强度较夏季增强。9—10月,副热带高压位置偏西,强度偏强,热带气旋活动频繁;中高纬度西风带较为平直,槽脊活动不明显;11月,经向环流增大,冷空气势力增强。我国近海海域出现了13次8级以上的大风过程,其中6次主要是由冷空气和热带气旋共同影响造成的,冷空气大风过程有5次,热带气旋影响的大风过程有2次。我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有10次。西北太平洋和南海共生成8个台风和1个热带低压,全球其他各大洋共有28个热带气旋,较常年偏多。海面温度整体呈下降趋势。未出现雷暴大风和大范围的海雾过程。     

RegCM3.0与RegCM4.0对中国区域多雨年夏季气候模拟的对比分析

采用RegCM3.0和RegCM4.0模式,利用NCEP/DOE Reanalysis II数据、NOAA的周平均海温资料以及BATS、CLM3.5两种陆面过程方案,对我国4个典型多雨年(1998、2003、2007、2010年)的夏季气候进行模拟试验。结果表明,RegCM4-BATS1e模拟的降水量和雨带位置都与观测事实更为接近,尤其是对东南沿海地区强降水带的模拟,模式两个版本对湿润区的降水模拟均偏少,对干旱半干旱、湿润半湿润区的降水模拟则偏多;对于气温的模拟,其模拟结果均存在负偏差,但都能够模拟出位于东南沿海及新疆沙漠地带的温度高值区,RegCM4-CLM3.5模拟温度的量值更准确,而RegCM4-BATS1e模拟的温度空间分布型态与实际最为接近。     

六盘山区夏秋季大气水汽和液态水特征初步分析

六盘山区是中国典型的农牧交错带和生态脆弱带,也是黄土高原重要的水源涵养地、生态保护区及国家级扶贫开发区。利用2017年6-11月隆德气象站地基多通道微波辐射计资料,结合同期平凉探空站及隆德地面降水等观测资料,分析了六盘山区夏秋季大气水汽、液态水变化特征。结果表明：六盘山区夏秋季在降水天气背景下,大气水汽含量和液态水含量均较高,分别为无降水天气背景下的1.4倍和7.0倍;降水天气背景下水汽在5000 m以下有明显的增加,且在此高度范围内的水汽密度随高度的递减率比无降水天气背景下明显偏小;各高度层的液态水相比无降水天气背景下均有明显增大,除6月外,主峰值均出现在0℃层高度层以下。六盘山区夏秋季各月中,6-9月。大气水汽含量高值区均出现在正午到傍晚时段,低值区均出现在日出前后;液态水含量在日出前、午后及傍晚分别出现峰值,最明显的峰值出现在午后。对一次对流性降水天气过程分析后发现,降水发生前40 min大气水汽含量和液态水含量出现两次明显的跃增,水汽向上输送不断加强,2500-7500 m高度的相对湿度明显增大。     

中国地气温差时空分布及变化趋势

利用中国825个气象站点1961—2016年的逐日地表温度和气温观测资料,系统分析了中国地区地气温差（地表温度减气温）的时空分布以及变化趋势。结果表明,中国多年平均的年地气温差西部大部地区及华南部分地区在2.5℃以上,而中东部大部地区在2.5℃以下。其中春、夏季全国各地地气温差均为正值,且总体呈经向型分布,西高东低;秋、冬季中国各地地气温差总体呈纬向型分布,南高北低,尤其是冬季北方部分地区为负值。年内,中国区域平均各月地气温差均为正值,其中1月份和12月份相对较小,6—8月份（夏季）相对较大。不同地区地气温差的年内分布特征有所不同,西藏地区地气温差年平均值为全国最大,最大值出现在雨季来临前的5月份;东北、华北、黄淮、西北及内蒙古地区最大值均出现在雨季来临前的6月份;江淮、江汉、江南、华南地区地气温差最大值均出现在雨季过后的7月份或8月份;西南地区年内各月地气温差变化相对较小,在雨季之前的5月和雨季之后的8月出现2次峰值,呈双峰型分布。1961—2016年,中国区域平均地气温差4月和4—10月上升趋势较明显,而7月和10月变化趋势不明显或略有上升趋势。空间分布上,东北、西北及内蒙古、西藏西部等地平均地气温差有增加趋势,而中东部地区有减小趋势。     

中国雨季的气候学特征

利用中国740站气候平均逐候降雨量对中国的主雨季进行定义,并对雨季（包括主雨季,春雨和秋雨）的气候学特征进行了讨论。结果表明:全国主雨季最早爆发于华南中部,最晚结束于华西地区。主雨季能持续4到14候不等,雨量占年总降水的30%～60%。主雨季在中国东部为季风雨季,自南向北推进;在西部受西风带影响,北方略早于南方, 且局地性强。中国雨季具有明显的区域性和阶段性特征。中国气候的夏季降水时间序列主要反映了季节循环特征, 但气候季节内振荡（CISO）对东部雨季的持续和推进具有明显的调制作用,其中长江中下游及其以南地区以30～60天周期为主。