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。     

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。     

太阳活动异常与降水和地面气温的关系

利用1951~2000年太阳10.7 cm射电流量、全国160站观测到的降水和气温距平资料,分析了太阳活动异常对中国夏季、冬季降水和气温的影响。结果表明:太阳活动强的年份,夏季南方、东北少雨,黄河中上游流域、黄淮地区以及长江中上游则多雨;冬季全国均多雨。北方(尤其是东北和新疆)冬季气温偏高,夏季气温偏低。太阳活动弱的年份,夏季华南及黄河以北多雨,而长江流域及以北到黄河中上游夏季则少雨;冬季全国均少雨,北方冬季气温偏低。进一步讨论了中国东北地区夏季降水与太阳活动的密切关系。     

长江流域夏季极端降水时空分布特征

利用1961—2017年长江流域700个气象站夏季(6—8月)逐日降水量资料,采用泰森多边形法计算各子流域面雨量,通过Box-Cox变换和百分位法确定长江各子流域极端降水事件阈值,分析各子流域夏季极端降水事件的时空分布特征以及流域间降水空间配置关系。结论如下:(1)长江流域夏季极端降水事件的年代际特征明显,20世纪60年代至70年代极端少雨事件频发,20世纪80年代至90年代中下游以极端多雨事件为主,上游以极端少雨事件为主,21世纪以来以大范围极端少雨事件为主,且多发生在上游,而金沙江石鼓以上易发生极端多雨事件。(2)长江流域夏季极端降水前2个空间分布模态表现为:流域大部一致型,即岷沱江东部、嘉陵江北部及两湖南部夏季极端降水与流域其他地区呈反位相;南北反位相型,即长江以南与以北地区夏季极端降水呈相反的空间分布。(3)当夏季极端多雨时,长江流域夏季降水空间差异较大,空间分布格局大致有4类,但以沿江干流偏多为主;夏季极端少雨时,长江流域夏季降水空间一致性较高,以全流域大部偏少为主,仅岷沱江和嘉陵江或者两湖南部偏多。     

全球气候模式对中国降水分布时空特征的评估和预估

使用观测和多模式集合的降水资料,评估全球气候模式对中国降水时空分布特征的模拟能力,并给出21世纪的预估。结果表明:全球气候模式在一定程度上能够再现中国地区降水的分布型,也能模拟出降水的区域性差异,对年降水10年、20年尺度的周期变化模拟效果较好。21世纪SRES A1B情景下中国年及夏季降水主要模态以全国一致型为主,2045年前后由少雨型转为多雨型;冬季降水为少雨型与多雨型交替出现。     

亚洲季风区ITCZ对华北雨季异常的可能影响

分析了冬、春季亚洲季风区ITCZ活动对华北夏季降水的影响。用OLR资料定义了ITCZ综合指数，分析表明该指数能比较清晰、客观地综合反映出亚洲季风区深对流活动的强度和位置。用该指数分析了华北多雨年和少雨年前期热带大范围对流活动的变化特征。印度和东亚季风区的ITCZ活动在多雨和少雨年显示出明显不同。华北夏季降水与2-4月ITCZ综合指数的时滞相关性最明显。这种时滞相关可能与球面Rossby波的频散相联系，并可以为华北夏季降水的长期预报提供新的参考依据。低频振荡分析表明，多雨年南北两个半球的低频振荡强度较强，范围较大，并不断由南向北传播，这种传播很可能与副热带高压的北跳有关。而少雨年低频振荡在南半球或热带地区呈准静止状态。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

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。     

陕西近四十年来降水变化诊断分析

本文根据1951—1988年的降水资料,对陕西降水变化作了初步分析,结论如下:1.近四十年来,陕西降水变化有阶段性波动,全省大部分地区五十年代为多雨期,六十至七十年代为少雨期,进入八十年代,多雨洪涝是陕南和关中的主要气候问题,陕北地区与陕南地区的降水变化趋势相反,这种变化和我国大范围的气候背景基本一致.2.根据降水演变趋势,展望未来5—6年陕西降水变化趋势大致是:陕北仍以干旱少雨为主,关中地区降水正常到偏多,陕南仍以多雨为主.     

华北夏季降水的年代际变化及其与东亚地区大气环流的联系

利用1990－1999年华北夏季降水，海平面气压和1950－1999年NCEP月平均资料，借助小波变换研究了华北夏季降水的年代际变化特征，再用合成分析研究了华北夏季降水的年代际变化与东亚地区大气环流的联系，结果表明：近百年的华北夏季降水经历了20世纪30年代末之前和40年代末到70年代末两个多雨期阶段，20世纪30年代末到40年代末和70年代末之后两个少雨期阶段，华北夏季少雨期，东亚夏季风偏弱，亚洲地区500hPa高度场为正距平，副高脊线和北界位置偏南，贝加尔湖附近常伴有阻塞高压存在，而华北夏季多雨期则相反。     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

中国月平均降水场的时空相关特征

本文通过对我国1951～1984年月平均降水资料的分析,给出了我国东部降水的空间分布具有三种类型,一种类型是长江流域多雨,华南和华北及东北少雨;另一种类型与此型相反;第三种类型为正常型,降水距平百分率全场都很小。并指出了长江中下游地区降水时间特征具有明显的半年韵律现象,冬季1月和12月的降水可以作为6～8月降水的信息期。同时还表明在1951～1984年中9个ElNino年的下一年6～8月汛期降水具有不完全相同的类型。     

广东省汛期旱涝成因和前期影响因子探讨

根据广东省８６个气象站降水量资料，用正态化Ｚ指数对前，后汛期旱涝等级进行了划分，前汛期旱涝年对比分析表明：西太平洋副高造成的南海地区较强偏南风和较强东亚大槽以及较强垲支西风急流（有利于中纬度冷空气南侵）之间的相互作用是影响广东前汛期降水偏多的直接原因，广东前汛期偏早的主要原因是冷空气偏弱，西太平洋暖池海温变化是这种相互作用的重要影响因子，暖池海温偏高（低），广东前汛期正常偏旱（涝）。前期１２－２月西太平洋暖池海温是前汛期旱涝变化的重要强信号之一，预测前汛期旱涝时应特别关注两极极涡的强度变化和中纬度地区位势高度变化，后汛期旱斩份对比分析表明：亚洲夏季风系统偏强（弱）是造成广东省后污期偏涝（旱）的最重要因素，登陆广东的热带气施个数对后污期降水的影响也比较大，还探讨了后汛期旱涝的预测问题，提出前期５月份北太平洋东部地区５００hPa位势高度距平是预测后汛期旱涝的重要强信号，其位势高度为正距平，则广东后汛期偏早，负距平则偏涝，南半球中高纬地区大气环流变化通过对印度夏季风的影响从而影响后汛期旱涝的变化。     

Using a Hidden Markov Model to Analyze the Flood-Season Rainfall Pattern and Its Temporal Variation over East China

The homogeneous hidden Markov model (HMM), a statistical pattern recognition method, is introduced in this paper. Based on the HMM, a 53-yr record of daily precipitation during the flood season (April–September) at 389 stations in East China during 1961–2013 is classified into six patterns: the South China (SC) pattern, the southern Yangtze River (SY) pattern, the Yangtze–Huai River (YH) pattern, the North China (NC) pattern, the overall wetter (OW) pattern, and the overall drier (OD) pattern. Features of the transition probability matrix of the first four patterns reveal that 1) the NC pattern is the most persistent, followed by the YH, and the SY is the least one; and 2) there exists a SY–SC–SY–YH–NC propagation process for the rain belt over East China during the flood season. The intraseasonal variability in the occurrence frequency of each pattern determines its start and end time. Furthermore, analysis of interdecadal variability in the occurrence frequency of each pattern in recent six decades has identified three obvious interdecadal variations for the SC, YH, and NC patterns in the mid–late 1970s, the early 1990s, and the late 1990s. After 2000, the patterns concentrated in the southern region play a dominant role, and thus there maintains a “flooding in the south and drought in the north” rainfall distribution in eastern China. In summary, the HMM provides a unique approach for us to obtain both spatial distribution and temporal variation features of flood-season rainfall.     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

近五十年我国西北地区降水强度变化特征

鉴于近五十年来我国西北东部降水减少、西部降水增多的现象, 本文根据中国气象局信息中心提供的西北及内蒙古自治区日降水资料集, 利用筛选后的西北186个测站1958～2005年的数据, 对四季西北东、西部不同强度降水的降水量、降水日数、降水强度变化进行了分析。结果表明: 近五十年来, 中国西北地区降水以强降水为主, 较强以上强度降水占总降水日数的5%, 但其降水量占总降水量75%; 西北东部不同强度的降水都减少, 而西部只有弱降水减少, 其他强度的降水都增加, 且西北西部中等以上强度的降水增加较显著; 弱降水的总量减少, 弱降水的强度却加大, 强降水强度增强, 而极强降水强度却减弱; 降水的日数变化是降水量变化的主要原因。     

1961—2015年中国暴雨变化诊断及其与多种气候因子的关联性研究

气候变化背景下,频发的暴雨事件造成城市内涝、人员伤亡和财产损失,已经成为全社会广泛关注的焦点问题之一。为了诊断中国暴雨的时空变化及其与不同自然因子的关联性,采用1961—2015年中国659个降水站点数据,采用线性趋势、EOF分析等多种统计方法诊断了中国暴雨时空变化特征,结果表明,中国暴雨雨量、雨日和雨强在1961—2015年以胡焕庸线为界呈现出东南高-西北低的气候态空间分布格局;线性趋势分析表明1961—2015年中国暴雨雨量和雨日从东南沿海向西北内陆呈明显“增-减-增”的空间分布格局,且呈增长趋势的站点占主导,分别高达80.88%和79.81%;从西北内陆到东南沿海的年代剖面分析表明中国暴雨雨量和雨日随着年代推移在迅速增长;对低通滤波后的中国暴雨进行EOF分析表明中国暴雨雨量和雨日的增长东南沿海快,内陆地区慢。根据IPCC等已有研究中筛选出对中国地区有影响的28个气候因子,并将其与659个站点的暴雨进行相关分析,结果表明不同气候因子与不同区域暴雨呈现出错综复杂的相关性特征,其中与暴雨雨量呈现以正相关和负相关为主的气候因子分别为15和13个,全局相关因子包含AAO(Antarctic Oscillation)、Pacific Warmpool,而其它气候因子在七大分区中与暴雨的关联性各有突出,表现出明显的空间异质性。      

INTERDECADAL VARIATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN ENSO AND SUMMER INTERANNUAL CLIMATE VARIABILITY IN CHINA

Interdecadal variation of the relationships between ENSO and the summer interannual climate variability in China is investigated by using techniques of sliding correlation analysis with the tropical Pacific SSTA and the observed surface air temperature and precipitation from stations in China. The results indicate that there are stable and robust relations that the Northern China is relatively dry during the developing phase of ENSO while the Yangtze River valley is relatively wet during the decaying phase of ENSO. On the other hand, interdecadal variations of the relations are also found in other regions. Over the time both prior to the Pacific decadal climate shift (before the late 1970s) and after it (after the late 1970s), during the developing phases of ENSO the summer precipitation anomaly in South China changed from below to above normal, whereas that in Northeast China changed from above to below normal; the summer surface air temperature anomaly in North and Northeast China changed from cooling to warming, whereas that in South China changed to cooling; during the decaying phases of ENSO the North China changed from wetter to dryer while the Huai River valley changed from dryer to normal; North China, Yangtze River valley and South China tend to be warmer. Based on the composite analysis of the NCAR/NCEP reanalyze datasets, significant differences existing in ENSO-related atmospheric circulation anomaly in East Asia during pre- and post-shift periods may be responsible for the interdecadal variation of relationships between ENSO and surface air temperature and precipitation in China.     

Changes in temporal concentration property of summer precipitation in China during 1961–2010 based on a new index

Based on the property of entropy, a new index Q was defined to measure the temporal concentration property of summertime daily rainfall in China, based on daily precipitation data collected at 553 observation stations in China during 1961–2010. Furthermore, changes in the temporal concentration property of summer precipitation in China were investigated. The results indicate that the regions with larger Q values were located in most parts of Northwest China and the north of the Yellow River, where daily precipitation tended to become temporally concentrated during the study period. On the contrary, smaller Q values were found in eastern Tibetan Plateau, southeastern Northwest China, and most parts of Southwest and South China. The most obvious increasing trend of Q index was found in South China and most parts of Southwest China, where precipitation showed a temporal concentration trend. However, a decreasing trend of Q index was found in Northwest China, the Tibetan Plateau, and the north of the Huaihe River. Variations of the Q index and the summer rainfall total during 1961–2010 in China both exhibited an increasing trend, implying larger temporal variability in rainfall attributes. It is illustrated that the summer precipitation in general became more temporally concentrated with more intense rainfall events and wetter days.     

青藏高原春季土壤湿度异常对我国夏季降水影响的模拟研究

利用耦合的全球海气模式（NCAR CCSM3）， 对青藏高原春季土壤湿度异常影响我国夏季7月降水的机制进行了数值模拟。结果表明， 高原6~62 cm深度的中层土壤湿度异常与表层土壤湿度异常有很好的一致性， 相对而言， 中层土壤湿度异常的持续性较好。若5月高原中层土壤偏湿， 则春末至夏初高原地面蒸发、 潜热通量增加， 而感热通量、 地面温度降低， 高原表面的加热作用减弱， 使得印度高压西撤偏晚， 环流系统的季节性转换偏晚， 东亚地区形成有利于我国夏季出现第I类雨型的环流分布形势， 使我国东部雨带偏北， 华北地区多雨， 江淮地区降水偏少， 华南地区降水偏多; 反之亦然。