我国西南周边地区夏秋季节降水变化及相应环流特征分析

利用云南省124站观测资料及CRU(Climatic Research Unit)高分辨率降水数据分析了我国西南周边地区的降水时空变化特征, 并进一步对该地区夏、秋季节降水的周期、降水与季风活动的关系以及旱涝时期环流背景做出分析, 以探讨其年代际变化的可能影响机制。结果表明, 我国西南周边地区的降水空间分布随季节演变, 西南地区处于降水量相对小值区, 各季节降水量存在明显的年际变化以及年代际振荡特征。通过周期分析发现, 研究区域夏、季秋季降水均存在明显的年代际尺度周期, 近年来西南地区连续干旱很可能是由夏季和秋季的年代际尺度周期负位相配合造成, 并且降水的减少与夏季风活动偏弱、季风持续时间偏短有关。夏季秋季少雨时期与多雨时期环流场存在显著差异, 表现为少雨时期我国东部低层异常的偏北风, 青藏高原附近高层异常的反气旋型环流, 多雨时期则相反。     

华东区域台风降水量演变特征的初步研究

根据国家气候中心1961-2000年华东区域代表站逐日降水量资料，应用任福民等提出的方法，从降水量中分离出台风降水量；分析了华东区域台风降水量的演变特征。结果表明：（1）华东区域各省台风降水量均具有清楚的年际变化，不过各省年际变化并不同步。（2）各省台风降水量均存在多雨段和少雨段，但其相位可以不同。1971—1975年，福建、安徽和江西都处于多雨段，但江苏是少雨段，山东和浙江属正常段。（3）位于东南沿海的江苏、浙江、福建，TC降水量的年代际变化趋势与降水量的年代际变化趋势基本相同：因此，考虑降水年代际变化趋势时，必须关注TC降水的年代变化趋势。     

江淮梅雨期降水不同尺度异常与SSTA的关系

利用1959-2000年江淮地区80站的月降水量资料，研究江淮梅雨期（6_7月）不同尺度降水量异常的时间演变规律，分析江淮梅雨不同尺度降水异常与海温异常的关系。结果表明：1）近42a来，江淮梅雨期降水异常呈明显上升趋势，同时存在显著的年际、年代际尺度变化信号。2）对江淮梅雨期降水异常进行时间尺度分离，不同尺度的降水异常序列多（少）雨年份表现出很大的不同。在少雨背景上，年代际变化序列出现多雨期。在多雨背景上，年际变化序列出现明显的少雨年份。3）分析不同时间尺度的江淮梅雨期降水异常序列与SSTA的关系，发现对应的显著相关区域有很大不同，这意味着海温异常对江淮梅雨存在多时空尺度的影响作用。     

华北雨季降水年代际变化与水汽输送的联系

本文基于1961～2018年华北地区均一化逐日降水资料和ECMWF（欧洲中期天气预报中心）ERA5全球再分析环流资料,采用一种综合考虑降水量和西太平洋副热带高压脊线影响的雨季监测标准,计算了华北雨季起讫日期和降水量,在此基础上讨论了华北雨季季节内进程的水汽输送特征。重点分析了降水量与水汽收支的年代际变化关系,揭示了水汽输送的时空变化规律及其对华北雨季降水的影响。研究结果表明:（1）华北雨季每年的起讫日期不同,从而每年雨季发生时段和季节内进程不同。（2）降水的形成与水汽输送及其辐合密切相关,有四个水汽通道维持华北雨季降水,即印度季风水汽、东亚季风水汽、110°E～120°E之间越赤道气流向北的水汽输送和40°N附近中纬度西风带水汽。（3）华北雨季降水和净水汽收支具有相似的年代际变化特征,分别在1977、1987、1999年发生突变,总体呈现“减—增—减”的阶段性变化趋势,两者位相转变相关性很强。（4）水汽输送的强弱和到达华北时间的早晚均对雨季降水多寡有重要影响。华北多雨年代与少雨年代水汽通量有明显的差异,主要表现在:在多雨年代,西北太平洋为反气旋式环流异常,偏南水汽强盛,并且与中高纬西风带异常偏西水汽汇聚于华北,华北地区水汽辐合偏强;考虑季节内进程,水汽到达华北的时间早、强度大,停留时间长、辐合强,减弱的时间晚;而在少雨年代,我国东北地区、朝鲜半岛及日本海附近为气旋式环流异常,华北地区由南向北的水汽输送偏弱,水汽辐散明显加强;季节内进程表现出与多雨年代相反的特征。（5）考虑华北地区四个边界的水汽收支,南边界和西边界有最大、次大水汽输入,二者的年代际变化是影响雨季降水年代际变化的重要因素。在多雨年代,南边界和西边界水汽净输入很强,但北边界的输出也很强;在少雨年代,南边界和西边界水汽净输入很弱,但北边界转为输入,这是区别于多雨年代的重要特征。     

西南地区雨季降水的时空分布及预报试验

利用西南三省一市1980—2017年逐日降水资料,采用主成分及旋转主成分分析,对西南雨季降水的空间异常特征进行了研究,并在分区的基础上,探讨了各区降水的时间演变特征,最后运用均生函数建立预测模型,进行预报试验。结果表明:西南地区雨季降水空间差异大,具体可分为6区;各区雨季降水量的时间演变均具有显著年际、年代际变化特征,且近年来西南大部分地区雨季降水量减少、降水异常偏少年出现的频次增多;预报模型对于雨季降水的拟合和预测效果均较好。     

我国东北夏季降水异常的时空结构分析

使用1961～2000年我国东北地区35个台站夏季降水量资料 ,利用自然正交展开 (EOF)和求趋势系数的方法分析了东北地区夏季降水异常的时空结构。结果表明 ,近 40a东北地区夏季降水异常存在 3个有明确物理意义的分布模态 ,分别表现为全区多雨 (少雨 )型、东部多雨 (少雨 )西部少雨 (多雨 )型和北部多雨 (少雨 )南部少雨 (多雨 )型 ;第 1模态不仅具有年际变化 ,还具有明显的年代际变化 ;3个模态的趋势系数表明 ,全区多雨型、东部多雨西部少雨型、北部多雨南部少雨型均有增多的趋势。     

华南前汛期降水异常的时空变化特征

利用国家气候中心整编的1951—2000年中国160个站的月降水资料,选出华南地区16个代表站。重点分析了华南前汛期降水的年际、年代际变化的时空特征。结果表明:华南地区的降水主要集中在前汛期,而且降水偏多现象易发生在华南东部地区,降水偏少现象易发生在华南北部地区;20世纪50年代前期、60年代中期到80年代初为相对多雨期,而1950年代中期到1960年代中期及1980年代前期到90年代初为相对少雨期,90年代为波动期,但华南前汛期近50年的降水变化的总趋势不明显。华南前汛期降水具有明显的周期性。年际变化的主周期有三个:3,5和7年,年代际变化的主周期为14年。华南前汛期多雨年同期,淮河及黄河下游等地区少雨;而华南前汛期少雨年同期,大致相反。     

我国东北夏季降水异常的时空结构分析

使用1961～2000年我国东北地区35个台站夏季降水量资料，利用自然正交展开(EOF)和求趋势系数的方法分析了东北地区夏季降水异常的时空结构。结果表明，近40a东北地区夏季降水异常存在3个有明确物理意义的分布模态，分别表现为全区多雨(少雨)型、东部多雨(少雨)西部少雨(多雨)型和北部多雨(少雨)南部少雨(多雨)型；第1模态不仅具有年际变化，还具有明显的年代际变化；3个模态的趋势系数表明，全区多雨型、东部多雨西部少雨型、北部多雨南部少雨型均有增多的趋势。     

近四十年江苏省降水的变化特征

本文利用江苏省35个站1951～1990年逐月降水资料,采用EOF展开方法分析了全省年、季降水量的时空分布特征。发现我省降水的空间分布和时间变化有如下特点:①全省降水量的年际文化总趋势基本一致;②同一年内,全省各地降水量距平符号常有南北相反的分布特征;③在降水的时间变化上,全省年降水量在近四十年经历了多——少——多的准周期过程,在60年代中期有一次跃变,由50年代多雨期进入少雨期,80年代后期降水有增多的趋势;④各季降水量的变化在不同地区有差异,80年代夏秋季节的降水量在苏南明显增多,而淮北呈现出降水减少,尤以冬春季节为重。     

云南雨季和干季小时降水的时空特性分析

利用云南省2325个国家级台站和区域自动观测站逐小时降水数据,分析了2014~2018年云南雨季和干季的降水量、降水频次和降水强度的空间分布特征以及关键区域的降水日变化演变特征。结果表明:受复杂地形影响,云南不同区域降水特征差异显著,且与我国东部地区显著不同。年均降水量大体呈西南高、西北低的分布特征。对于云南西北部的怒江河谷地区,干、雨季降水均为夜间峰值,降水频次高,但强度较弱。对于云南最西部（99°E以西）的保山德宏地区,该地区累计降水量为云南最大,这一区域各台站日变化峰值均较为一致地出现在上午,在陆地地区较为少见。相邻的普洱和元江河谷位于云南南部（23°N以南）,雨季两区域降水相当,但元江河谷在干季与雨季均为突出的夜间至清晨降水峰值,普洱地区雨季则是明显的午后降水峰值。云南中部地区降水量较周边地区明显偏小,该地区降水频次在雨季主要表现为清晨峰值,而在干季却是午后峰值更为突出,这也与我国东部地区降水日变化特征差异明显。      

西昌卫星发射场及周围地区大气可降水量的气候分析

本文利用1974~2010年NCEP/NCAR月平均可降水量再分析资料和同期西昌发射场的实测降水资料,对发射场及周围地区大气可降水量进行气候分析。结果表明,发射场及周围地区大气可降水量具有明显的季节、月际、年际和年代际变化。四季都呈南湿北干的分布,夏季可降水量含量最大,冬季最小。发射场区可降水量分布在整体上大致为西北-东南向的凹字形,具有南北向扩散,东西向阻隔的作用。发射场干、湿年夏季可降水量差异明显,发射场及周围地区可降水量的平均降水转化率也明显不同,这些都影响了发射场降水气候的变化。      

中国雨季的一种客观定量划分

从客观分析角度出发,利用有序样本最优分割法对中国610个台站的气候平均（1961—2010年）候降水序列进行有序分割,给出中国不同区域的雨季定量划分。根据中国13个区域候降水量的气候平均值分布特征,并基于有序样本最优分割法的划分结果需同时满足分割段内波动小、段间差异大的要求,确定了各区域的合理分割数,通过制定3种雨季划分方案,对中国区域雨季进行了细致的定量划分。第1种方案将全年降水划分为雨季和旱季,结果表明,雨、旱两季差异明显的地区出现在华南西部沿海和新疆邻近区域;第2种方案将全年降水划分为雨季相对干期、雨季相对湿期和旱季3个降水阶段,这种特征出现的区域为华南大部分地区、江南地区、长江中下游地区、西南地区东部和南部,以及西北地区中东部;第3种方案将全年降水划分为春雨季、主雨季、秋雨季和旱季,出现这种特征的区域为长三角及淮河流域、黄淮和华北地区、东北地区、西北地区中部、内蒙古地区西部、青藏高原中东部及其以东地区。与已有的中国不同区域降水特征研究结果的比较表明,有序样本最优分割法不仅对中国雨季的划分客观有效,且其划分结果合理并具有明确的气象意义。     

Seasonal forecasts in the Sahel region: the use of rainfall-based predictive variables

In the Sahel region, seasonal predictions are crucial to alleviate the impacts of climate variability on populations' livelihoods. Agricultural planning (e.g., decisions about sowing date, fertilizer application date, and choice of crop or cultivar) is based on empirical predictive indices whose accuracy to date has not been scientifically proven. This paper attempts to statistically test whether the pattern of rainfall distribution over the May–July period contributes to predicting the real onset date and the nature (wet or dry) of the rainy season, as farmers believe. To that end, we considered historical records of daily rainfall from 51 stations spanning the period 1920–2008 and the different agro-climatic zones in Burkina Faso. We performed (1) principal component analysis to identify climatic zones, based on the patterns of intra-seasonal rainfall, (2) and linear discriminant analysis to find the best rainfall-based variables to distinguish between real and false onset dates of the rainy season, and between wet and dry seasons in each climatic zone. A total of nine climatic zones were identified in each of which, based on rainfall records from May to July, we derived linear discriminant functions to correctly predict the nature of a potential onset date of the rainy season (real or false) and that of the rainy season (dry or wet) in at least three cases out of five. These functions should contribute to alleviating the negative impacts of climate variability in the different climatic zones of Burkina Faso.     

用降水量和无雨日数判别广州季节性干旱的对比分析

利用广州市1951-2006年实测日降水量资料,通过统计方法对使用降水量和无雨日数判别广州季节性干旱情况作对比分析。结果发现,各季降水量和无雨日数序列之间都存在显著的反相变化关系,以冬季最显著、夏季最差;对日雨量较大的季节如春、夏季,用无雨日数判别季节干旱现象要比降水量更合适些,而对其它季节则2种指标无明显差别。     

SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND VARIATION TRENDS OF HIERARCHICAL PRECIPITATION IN GUANGDONG PROVINCE OVER THE PAST 50 YEARS

The climatic characteristics of the precipitation in Guangdong province over the past 50 years were analyzed based on the daily rainfall datasets of 86 stations from 1961 to 2010. The rainfall was divided into five categories according to its intensity, and their spatiotemporal characteristics and variation trends were investigated. The annual rainfall amount was within 1,500 to 2,000 mm over most parts of Guangdong, but substantial differences of rainfall amount and rainy days were found among different parts of the province. There were many rainy days in the dry seasons (October to March), but the daily rainfall amounts are small. The rainy seasons (April to September) have not only many rainy days but also heavy daily rainfall amounts. The spatial distributions of light rainy days (1 mm 100 mm) are generally concentrated in three regions, Qingyuan, Yangjiang, and Haifeng/Lufeng. The average rainfall amount for rainy days increases form the north to the south of Guangdong, while decreasing as the rainfall intensity increases. The contributions from light, moderate and heavy rain to the total rainfall decreases form the north to the south. The annual rainy days show a decreasing trend in the past 50 years. The light rainy days decreased significantly while the heavy, rainstorm and downpour rainy days increased slightly. The annual total rainfall amount increased over the past 50 years, which was contributed by heavy, rainstorm and downpour rains, while the contribution from light and moderate rains decreased.     

局地经圈环流和沙漠

应用 Xie和 Arkin降水资料和 NECP／NCAR再分析资料，研究了撒哈拉和中国西北沙漠地区的干旱气候。结果表明，尽管该两区域都有在年降水量少于50mm的十分干旱的区域，但其年度特征却非常不同。在撒哈拉沙漠中心的南部地区和中国西北沙漠地区，超过70％的降水出现在6－8月；而在撒哈拉沙漠中心以北地区，降水主要集中在12－2月。这种十分干旱的气候不能用Channey提出的生物圈－辐射效应加以解释。由于6－7月的强下沉中心远在撒哈拉强干中心的北部，其形成也不能用Rodwell和Hoskins提出的季风－沙漠机制予以解释。利用局地经圈环流的概念对两地干旱气候的分析和比较发现，局地经圈环流的下沉在12－2月支配着局地的垂直环流，导致干旱气候形成。这时撒哈拉北部的弱的、相对的多雨的气候是因受中海气候型影响所改。而在6－7月局地该为上升运动，其中尤以中国西北地区为显著。因此撒哈拉南部及中国西北的沙漠地区降水多集中在6－8月。不过与此上升运动相伴的是低空来之中、高纬的强而干的北风，它携带的水汽甚少，不利深对流发展。正是这种局地经圈环流导致了该两处干旱气候的形成。     

Persistence in rainfall occurrence over Tropical south-east Asia and equatorial Pacific

Summary Daily rainfall observations during the principal rainy seasons over a large part of Tropical Asia and the equatorial Pacific are analysed for persistence by fitting Markov chains of various order. Daily rainfall data of 98 stations from India, Sri Lanka and Thailand falling in the monsoonal regime and 9 stations in the non-monsoonal regime of the equatorial Pacific are examined.The appropriate order of Markov chain is determined by analyzing wet and dry spell length characteristics and by applying the Schwarz Baysian Criterion to the arbitrary sequences of 5-day length. Markov chains of order greater than 1 are found to characterize the persistence in rainfall over India and to some extent over wet zones of Sri Lanka and central equatorial Pacific. Simple Markov chains are suggested for Thailand, the dry zone of Sri Lanka and the stations of central equatorial Pacific lying some what away from the equator.With 5 Figures     

东北三江流域夏季旱涝基本特征分析

用美国国家环境预报中心 (NCEP) 再分析的高空月平均资料以及中国范围内160个测站的月降水量资料, 对夏季我国东北地区的降水进行分型并分析其环流形势.结果表明, 我国东北三江地区夏季多雨年和少雨年的环流形势存在明显的差异, 1998年夏季属于典型的多雨年; 鄂霍茨克海阻塞高压的出现和发展, 是造成嫩江、松花江流域夏季降水异常偏多的主要原因; 对流层低层水汽通量辐合加强, 是东北地区降水的重要水汽条件; 12月份或冬季的极涡强度指数与次年8月份或夏季我国东北地区的降水存在密切的正相关, 这种关系可以作为预测我国东北地区夏季持续强降水的一个信号.     

贵州夏季降水异常的区域特征

利用贵州省19个测站1951～2000年夏季逐月降水资料,计算了降水量的月平均（区域平均）标准化距平。并进行模糊聚类分析、经验正交函数分解（EOF）和小波分析,研究了贵州夏季降水异常的区域特征。结果表明,贵州夏季降水在近50 a中存在5个明显的气候段：20世纪50年代前期为多雨期;50年代中期到60年代前期为少雨期;60年代中后期为多雨期;70～80年代为少雨期;90年代以后进入多雨期;降水呈增多的趋势。全省一致性是贵州夏季降水的最主要特征,同时还存在区域差异。贵州夏季降水异常有5种空间分布型,即：全省旱（涝）型、东旱（涝）西涝（旱）型、南旱（涝）北涝（旱）型、中东旱（涝）西南涝（旱）型和西南旱（涝）其余涝（旱）型。各型降水具有多时间尺度振荡的特点,存在10～12 a、4～5 a、2～3 a的周期。     

Climate variability over the Greater Horn of Africa based on NCAR AGCM ensemble

Summary The variability and extreme wet anomalies in the Greater Horn of Africa (GHA) climate are investigated based on a multi-year National Center for Atmospheric Research (NCAR) AGCM ensemble data. While the GCM ensemble average reproduces realistic inter-annual variability of rainfall pattern over the GHA sub-region compared to observations, there is a distinct northward shift in the simulated regions of rainfall maxima throughout the season. However, in agreement with observations and many previous studies, the inter-annual variability derived from leading mode of EOF analysis is dominated by ENSO-related fluctuations. On the other hand, the spatial pattern corresponding to the second mode (EOF2) exhibits a unique dipole rainfall anomaly pattern (wet/dry conditions) over the northern/southern halves of our domain during all the three months of the short rains season. When the 3–10 year periodicity is filtered out from the 40-year EOF2 time series of the ensemble mean data, three distinct quasi-decadal regimes in the rainfall anomalies is exhibited for both monthly and seasonal mean data. It is also evident from our results that a combination of anomalous surface and mid-tropospheric flow from northwestern and eastern Atlantic Ocean and easterly flow from the Indian Ocean played a significant role in setting up the non-ENSO related 1961 floods. Coversely, during the ENSO-related 1997 floods, the mid-troposheric flow was characterized by anomalous westerly flow originating from the Congo rainforest that converged with the flow from Indian Ocean along the East Africa coast and over eastern/northeastern Kenya. The anomalous moisture flux convergence/divergence in both the ensemble and NCEP reanalysis is also consistent with the mid-trospheric flow anomalies that are associated with the two wet events.