北非地区海-陆热力差异与夏季江淮流域旱涝的关系

基于NCEP/NCAR月均再分析资料和中国743站降水资料,根据夏季江淮流域51 a(1954-2004年)区域旱涝指数的年代际变化特征,确定北非地区作为研究的关键区.分析发现,关键区的地表温度异常在冬季具有较好的持续性,冬季北大西洋涛动是导致这种异常持续性的重要原因之一.通过对前冬北非地区地表温度和夏季江淮流域降水的SVD分析发现:当北非大陆地区偏冷,其西北侧的海区偏暖时,江淮流域夏季的降水将整体偏多;反之,江淮流域夏季的降水整体偏少.进一步研究发现,北非地区海陆地表温度异常的对比,要比其中单一海洋或陆地区域的异常对夏季江淮流域的旱涝有更好的指示能力.文中定义了一个海陆热力差异指数来表征这种地表温度异常的对比程度,该指数和夏季江淮流域旱涝指数呈较好的正相关关系,并且对夏季江淮流域极端旱涝年份也有较好的指示,认为该指数可以作为一个指示江淮流域整体旱涝事件的预报因子.     

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。     

21世纪初澜沧江流域夏季降水的突变及相应的大气环流异常特征

基于台站资料和三套格点化降水资料,分析了21世纪初澜沧江流域夏季降水的年代际变化特征,并着重研究了其在不同月份的特点以及可能带来的旱涝风险。分析结果发现:澜沧江流域夏季降水发生了显著的年代际变化,在2002年前后,澜沧江流域夏季降水量经历了由多到少的年代际突变,且该突变主要发生在流域的中、下游。同时,在夏季的不同月份,降水的年代际变化也具有不同的特点,主要表现为:初夏(6月)降水量明显减少,而盛夏(7月)降水略有增加,且7月降水呈现集中的趋势。夏季降水量在时间分布上的变化使得澜沧江流域中、下游湿季明显缩短,进而对流域旱涝灾害产生显著的影响,主要表现为:使流域6月干旱频率增加,初夏干旱风险加大,7月极端强降水的发生频率增加,盛夏洪涝风险加大。进一步对突变前、后的水平环流场进行对比分析发现:2002年以后,澜沧江流域6月对流层低层有偏北风异常,不利于西南季风的向北推进,对流层高层有辐合异常,不利于降水的发生。在孟加拉湾地区对流层低层有明显的偏东北风异常,高层有偏西风异常,表明孟加拉湾季风偏弱,不利于印度洋和孟加拉湾向流域的水汽输送,不利于降水的形成。在这样的高、低层异常环流系统的配合下,2002年以后6月降水量显著减少。     

江苏省夏季降水时空分布演变特征

根据江苏省63站的1961—2005年夏季降水量资料，应用EOF和REOF等统计方法分析了江苏省夏季降水的时空演变特征，其分析结果为：江苏省夏季降水可分为全省一致、淮北地区为中心、江淮之间地区为中心、苏南地区为中心等多种分布型，并且各种分布型具有明显的年代际变化特征，自1990年代起江苏省进入一个夏季旱涝异常年份频发的时期，并且南北降水相反分布的年份增多，为进一步准确预测夏季旱涝的发生提供了参考依据。     

中国南方旱涝年际年代际变化及成因研究进展

基于气候变暖背景下中国南方旱涝时空格局发生变化的基本事实,回顾了中国南方降水的主要模态和旱涝年际年代际尺度变化特征及其成因的主要研究进展。研究指出,El Ni?o发展年,中国南方大部地区降水偏少,尤其在长江及其以南地区,而El Ni?o衰减年则相反。强调热带印度洋海盆一致偏暖使西太平洋副热带高压增强,位置偏南,导致西北太平洋反气旋异常的形成和维持,有利于中国南方降水加强。青藏高原冬春季积雪多,春夏季高原感热和上升运动较弱,导致夏季风偏弱,有利于长江流域降水偏多易涝,反之亦然。关于多因子协同作用对南方旱涝影响,指出南方旱涝是多因子协同影响的结果, 如菲律宾反气旋受冬季青藏高原积雪、El Ni?o与前期春季印度洋海温等多因子协同影响。南方旱涝与影响因子发生了年际关系的年代际变化,在气候变暖背景下,随着后者的年代际转型,其对前者的影响关系也发生了年代际变化。因此,提出了应该关注南方旱涝的预测策略与方法,提高旱涝预测技巧。     

CMIP5气候模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能评估

使用分类集合的方法评估了第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个耦合模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能.结果表明,在评估的38个模式中,仅有6个模式(第1类模式)可以成功再现1970年代末中国东部夏季降水年代际变化的主要特征,即长江流域降水偏多、而华北和华南偏少.这些模式模拟的成功归因于它们能较好再现1970年代末东亚夏季风的年代际减弱及相关的环流场的变化,包括东亚沿海的偏北风异常以及西太平洋副热带高压的偏向西南、强度增强等.而对降水年代际变化模拟很差的第2类模式,则模拟出不出东亚夏季风的这种减弱特征.进一步的分析表明,两类CMIP5模式对太平洋年代际振荡(PDO)空间分布特征都有较好的再现能力,但对PDO年代际转变特征的模拟能力则差异较大.第1类模式能很好地模拟出1970年代末热带海洋的增暖和相关的PDO位相由负到正的转换,而第2类模式所模拟的PDO位相转变与观测完全相反,且也不能模拟出热带中东太平洋海洋的年代际增暖及江淮流域夏季的变冷,因此导致该类模式对1970年代末东亚夏季风的减弱和中国东部夏季雨型的年代际转变没有模拟能力.由此也表明,对耦合模式来说,中国夏季降水年代际变化的模拟能力在很大程度上取决于模式对海洋年代际变化信号的模拟.     

江淮流域旱涝与大气遥相关经向波列路径特征的相关关系

本文研究了江淮流域旱涝的影响系统及其演变特征,揭示了江淮流域旱涝前期的环流异常及遥相关现象。本文提出了江淮流域旱涝与北半球遥相关经向波列路径、位相有内在联系,即江淮降水前期遥相关波主要表现为EU(欧亚型)、PNA(太平洋北美型)两种类型的交替增强现象。另外,江淮梅期各阶段(6～8月)关键影响系统相关程度的变化亦反映出EU与PNA型遥相关波列各自增强与衰弱的过程,且江淮流域降水与同期北半球500hPa高度场各阶段相关特征可较清晰地描述出梅雨期不同阶段关键环流系统相互配置的变化关系及其中高纬冷、暖空气的活动规律的图象。     

不同年代际背景下南半球环流变化对中国夏季降水的影响

利用1951～2008年NCEP再分析资料和中国夏季降水观测资料,分析了南半球环流的年代际变化特征以及在不同年代际背景下南极涛动(AAO)对中国东部夏季降水的影响.结果表明,20世纪70年代末,南半球环流发生了年代际变化,东南太平洋和南大西洋副高减弱,而马斯克林高压(南印度洋副高)增强,绕南极低压带加深.在此背景下,AAO由负位相转变为正位相,对中国夏季降水的影响也随之发生改变.在春季AAO偏强的情况下,1976年之前,长江以南地区和华北地区降水偏多,江淮流域降水偏少;而在1976年之后,从华南沿海一直到江淮流域降水都偏多,华北到东北地区降水偏少.这说明AAO对中国夏季降水的影响与年代际背景有关,1976年之后,AAO对中国夏季降水的影响增强,影响范围更加偏北.在当前海温预报因子作用减弱的情况下,AAO有可能成为中国夏季降水预测的一个重要预报因子.     

江淮流域夏季降水异常与西北太平洋副热带30～60天振荡强度年际变化的联系

利用1978～2007年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料, 研究了夏季江淮流域降水多寡与30～60天振荡 (ISO) 强度年际变化的联系。结果表明: 江淮流域夏季降水异常与台湾海峡地区及西北太平洋低频能量变化相关显著。定义了ISO强度指数, 对ISO强度指数高低年夏季低频降水以及低频环流的位相合成表明: 高指数年主要通过存在于南海—西北太平洋地区的低频气旋、 反气旋系统的交替活动来影响副热带高压的进退, 从而引起江淮流域夏季降水异常; 低指数年江淮流域夏季降水主要受西太平洋副热带高压位置及强度变化的影响, 降水异常区主要位于江南地区。进一步研究表明, 非30～60天低频降水扰动与低频振荡强度也有很好的相关。低频环流对双周以及天气时间尺度环流变化可能存在调制作用, 这种作用对江淮流域夏季降水的年际异常起到非常重要的作用。     

东亚夏季风的变化及对松嫩流域旱涝影响

根据近50年来美国NCEP/NCAR再分析资料及松嫩流域39个站1951~2000年的逐日降水资料,用相关分析、合成、对比分析及小波分析等方法分析了东亚夏季风的年际、年代际变化及对松嫩流域旱涝的影响。结果表明,东亚夏季风对位于中高纬度的松嫩流域的旱涝趋势确有影响,但东亚夏季风的年际、年代际变化很大。东亚夏季风与松嫩流域盛夏降水特点相似:都具有3~5年、10~12年的变化周期,在20世纪60年代末、80年代初都有气候突变。松嫩流域的旱涝趋势除与东亚夏季风有关外,还与中高纬度的西风带天气系统及西太平洋副热带高压密切相关。     

近50年长江中下游春季和梅雨期降水变化特征

利用1961—2009年长江中下游地区52个气象站逐日降水资料,研究了该地区春季降水与梅雨期降水的连续变化特征,划分了连续旱、连续涝、先旱后涝和先涝后旱4类连续性事件,并探讨其成因。结果表明:长江中下游地区春季降水量年际和年代际变化较为显著,其中连续旱和连续涝事件发生较多。前冬Ni?o3区的海温与春季和梅雨期降水量相关性超过0.05显著性水平,前冬青藏高原积雪深度与6月西太平洋季风指数与梅雨期降水量相关性均达到0.05显著性水平。当春季水汽丰富,同时春季与6月副热带高压中心位置持续偏西可能导致春季和梅雨期降水持续偏多;春季水汽丰富,但春季至6月副热带高压中心位置由偏西向偏东转变,可能造成先涝后旱;春季水汽偏少,且春季与6月副热带高压中心位置持续异常偏东,易造成持续干旱。2011年水汽突变可能是导致旱涝急转的直接原因,前冬的La Ni?a事件不利于春季降水而6月副热带高压位置异常西伸, 则容易引发旱涝急转。     

黄河流域夏季旱涝变化及气候物理因素的影响

利用1951—2008年NCAR/NCEP再分析资料及中国气象局整编的160站降水资料,探讨了黄河流域夏季降水气候分布范围,在此基础上研究了黄河流域夏季降水旱涝的年代际变化特点。结果表明：20世纪90年代以前,黄河流域夏季旱涝变化为9—11 a和2—3 a周期,20世纪90年代后周期变化不明显。对导致黄河流域夏季旱涝的气候物理因素分析表明,东亚高度场负距平异常直接造成中国黄河流域的夏季偏旱,而亚洲高度距平场东高西低的配置造成中国黄河流域偏涝;夏季南亚季风、东亚季风在中国黄河流域的辐合是流域降水偏多的关键。在同期OLR距平场,涝年黄河流域处在大的负距平中,对流强盛有利于水汽的辐合。影响大气的主要下垫面要素海温场,赤道东太平洋海温指数与夏季中国黄河流域降水同期呈负相关关系。中国黄河流域旱年赤道东太平洋海温多为正位相,对应中国黄河流域涝年赤道东太平洋海温多为负位相。提出了一个寻找旱涝成因方法并为预测旱涝变化提供参考。     

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点。该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型。研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异。利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化。而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度。华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响。而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模。     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

据1991年特大洪涝过程的物理分析试论江淮梅雨预测

本文以１９９１年江淮梅雨为个例,通过对特大洪涝形成过程的物理分析,就梅雨预测问题提出了一些认识。分析表明,１９９１年江淮流域较长梅雨期内所发生的３场大暴雨是很有代表性的,它们是大气环流季节转变不同进程中的产物,因而具有不同的环流背景和降水性质,且在洪涝的形成中起着不同的作用。据此,我们提出了江淮梅雨的３个模型,指出应在由春夏之交到盛夏这个较长时期内分阶段地考虑梅雨预测。另外还指出,确定雨带的落区,不但应强调副高和东南季风活动对雨带南北进退的作用,而且也要注意西南季风的活动会导致雨带东西向的摆动。最后,就旱涝形成物理过程的诊断研究在旱涝模式预测方法中的意义作了讨论     

江淮梅雨异常空间分布型对比分析

利用国家气候中心整编的中国160个测站的月降水资料,提取1951—2012年江淮流域26站6、7月份的梅雨量距平场资料进行EOF分析,将梅雨雨型分为北涝南旱型和南涝北旱型。利用NCAR/NCEP再分析资料对两种空间分布的典型年大气环流背景特征进行合成分析,结果表明:北涝南旱年,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势偏强,极涡偏弱,西太平洋副热带高压和南亚高压位置偏北,东亚副热带夏季风偏强,水汽辐合中心偏北;南涝北旱年情形基本相反,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势和极涡偏强,西太平洋副热带高压和200 hPa南亚高压位置偏南,东亚副热带夏季风偏弱,水汽辐合中心偏南。     

亚洲中高纬度地区春夏季节转换早晚与梅雨期中国东部降水异常的联系

6月初,亚洲中高纬地区的气温迅速增暖后趋于稳定,大气环流由冬季环流转变为夏季环流。根据1951~2017年间各年亚洲中高纬地区春夏季节转换（以下简称季节转换）的时间,基于NCEP再分析资料和中国地区的观测资料,研究了季节转换发生早晚对梅雨期中国地区降水及环流的影响。在季节转换偏早（晚）年的梅雨期,对流层中层（500 hPa）高度距平场从东北亚中高纬、中国东北和日本以南地区出现“+ ? +”（“? + ?”）的经向波状结构。在850 hPa距平风场上,也有相近的波状结构。当东北亚脊偏强（弱）时,东北地区为气旋式（反气旋式）环流距平,西太平洋副热带为反气旋式（气旋式）距平。环流异常导致东北地区降水异常偏多（少）,长江流域降水偏少（多）。本文还初步探讨了亚洲中高纬地区入夏时间的早晚如何影响梅雨期大气环流和中国东部降水异常的途径。在季节转换偏早（晚）年,东北亚高压脊建立较早（晚）,强度偏强（弱）,而且对应的东北亚脊异常往往可持续到梅雨期结束,从而有利于东亚沿岸 “+ ? +”（“? + ?”）经向波状环流及相应雨带的形成。     

东北地区旱涝的OLR特征分析

该文选取了东北地区4个典型多雨年和4个典型少雨年, 利用OLR资料对该地区旱涝年OLR场的时空分布规律及其低频振荡的传播特征进行了合成对比分析.结果表明, 东北旱涝与低纬OLR的分布及其变化密切相关, 特别是西北太平洋副热带高压、西太平洋ITCZ和印度ITCZ的位置和强度以及赤道中东太平洋OLR的距平在旱涝年均有显著差别, 并且热带和副热带OLR低频振荡的向北传播对东北地区夏季降水也有至关重要的影响.     

上海梅汛期候降水异常的低频信号及延伸期预报

提高汛期降水过程的延伸期预报能力是目前天气预报和气候预测发展的重要方向。本文以上海梅汛期降水为例,利用非传统滤波方法提取多变量季节内分量,分析了梅汛期季节内候降水异常及其相联系的延伸期关键低频信号,进一步综合多变量低频信号建立了梅汛期候降水异常延伸期预报方法,并开展了多年的回报和试报检验。结果表明:①梅汛期候降水异常季节内分量具有显著的40～60d低频振荡周期,与降水异常实况具有显著的正相关和较高的符号一致率;②梅汛期季节内候降水异常与超前10～35d的热带及中高纬低频信号有关,主要包括:热带MJO(Madden Julian Oscillation)自阿拉伯海的向东传播、西太平洋副热带高压季节内活动的西北向传播、PNA(Pacific-North American)遥相关型的季节内位相转换以及东北亚冷空气的持续性异常影响;③综合上述多变量低频信号建立了延伸期候降水异常预报模型,对提前10～35d的延伸期候降水异常的季节内分量具有预报技巧,也能较好地预报实际的候降水异常趋势。     

A New Precipitation Index for the Spatiotemporal Distribution of Drought and Flooding in the Reaches of the Yangtze and Huaihe Rivers and Related Characteristics of Atmospheric Circulation

Characteristics of the spatiotemporal distributions of precipitation anomalies in the reaches of the Yangtze River and Huaihe River (YHR) were studied using EOF method. Four main precipitation pat-terns for the YHR in summer identified by the first two modes: a region-wide flood over the entire YHR (RWF); a region-wide drought over the entire YHR (RWD); a flood in the south with a drought in the northern region of the Yangtze River (FS-DN); and a drought in the south with a flood in the northern region of the Yangtze River (DS-FN). Based on the first two modes and the actual precipitation departure percentage, a new precipitation index is defined in this paper. The typical flood/drought years associated with the various rainfall patterns defined by this precipitation index are more representative and closer to reality compared to some existing precipitation indexes which just use the area-mean precipitation or the EOF time components individually. The characteristics of atmospheric circulation in summer corresponding to the four main precipitation patterns over the YHR in summer show the features of atmospheric circulation differ in different precipitation pattern years. Although the different patterns share a common main influential circulation system, such as the blocking high over northeastern Asia, the low trough of westerly flows in the mid latitudes, the West Pacific Subtropical High (WPSH), and the high ridge over the Tibet Plateau, the difference in location and intensity of these systems can lead to different distributions of precipitation anomalies.