1961—2014年江苏省降水集中度的非均匀性特征

基于江苏省66个站点逐日降水观测资料,利用降水集中度指数PCD和Q,分析了1961—2014年江苏省降水集中度的非均匀性特征。结果表明：1） 江苏省降水集中度指数PCD和Q的历年平均值分别为0416和0353,PCD年际变化较大,多年呈减小的趋势,而Q的年际变化较小,呈增大趋势,但PCD和Q的多年变化趋势均较小。2） 全省从北部到南部降水集中程度逐渐减小,即江苏省北部地区降水比南部地区集中,但前者的降水集中时段较后者略晚。3） 多水年的降水集中度指数PCD比少水年大,即多水年降水比少水年更集中,而Q值在多水年和少水年差别不大,甚至少水年降水更集中。4） 降水集中度指数PCD和Q在多水年和少水年的空间分布均呈现“北高南低”特征,无论多水年还是少水年,江苏省北部地区降水均比南部更为集中。     

西南地区1971—2012年干旱变化特征分析

利用西南地区378个气象观测站1971—2012年逐月降水量和气温资料,计算标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析西南地区干旱气候及气候变化特征,结果表明：1971—2012年西南地区干旱强度中部最高,西部次之,东部最低;干旱强度增强,中部地区干旱强度增强最为显著,东部地区干旱强度增强趋势明显强于西部地区;干旱面积明显增大,干旱面积比率线性趋势率为（47%）/10 a,2000年以后该地区干旱发生范围增大最为明显;干旱持续时间中西部长、东部短,随时间变化呈明显上升趋势,中部地区增长最明显,东部次之,而北部减少。总之1971—2012年西南地区干旱强度增强,干旱面积增大,持续时间增长,中部地区干旱化最为明显,其次为东部地区。     

中国干旱发生频率的年代际变化特征及趋势分析

利用1951年1月—2007年10月中国160站逐月降水资料计算了12个月时间尺度的标准化降水指数（ISP）。依据旱涝等级划分标准统计中国各年代干旱发生的频率,并用Mann-Kendall法分析干旱的年代际变化趋势。结果表明,20世纪50年代中国干旱集中发生在新疆南部,60年代主要发生在新疆北端至黄河上游一带地区和以长江中下游为中心的东南部地区,70年代发生在黑龙江、吉林一带以及长江中游地区,80年代发生在西南、华北的两条纬向分布带上,90年代发生在长江、黄河中游地区,21世纪初干旱主要集中在华北北部和内蒙古东部地区。和此前10a相比,趋向干旱的地区在20世纪50—60年代主要位于新疆北部、内蒙古东部以及长江下游至东南部地区,60—70年代主要位于东北地区,70—80年代主要位于山东、西南东部,80—90年代主要位于长江、黄河中游之间,90年代至今主要位于华北北部、内蒙古东部和黑龙江东部地区。80年代前后中国干旱高发区的地理分布发生了一次年代际跃变。50—70年代中国干旱主要发生在西北、东北、江淮流域以及长江中下游至华南地区,而80年代至今干旱高发区转移到以前的干旱低发区。50年代至今,吉林和黑龙江东部以及自河北至贵州的狭长干旱带的干旱化趋势增长迅速,而新疆、甘肃、青海一带的干旱化趋势显著下降。     

呼伦贝尔不同生态区生长季降水集中度和集中期时空变化特征

基于呼伦贝尔地区16个气象站1961—2016年生长季逐候降水资料,统计分析了呼伦贝尔不同生态区降水集中度(PCD)和集中期(PCP)的时空变化特征及其与干旱发生的关系。结果表明:(1)呼伦贝尔地区PCD与PCP空间分布特征明显,PCD总体表现为由东北向西南递增,PCP总体由西北向东南递减;(2)1961年以来,呼伦贝尔大部分地区PCD和PCP均表现为下降趋势,即整体上降水趋于均匀、最大降水出现时间趋于提前;(3)PCD无明显突变现象,PCP在1978年发生突变;(4)PCD、PCP与干旱灾情发生一致率为牧区林区农区,其中牧区PCD、PCP与干旱的一致率均达80%以上,说明牧区干旱发生与降水集中程度关系最为密切。     

长江中下游梅雨量与西北地区东部夏季降水的联系

应用1951—2000年长江中下游梅雨量资料及全国160个站1951—2000年历年降水量资料,分析了长江中下游梅雨量与西北地区东部夏季降水量之间的联系。结果表明：梅雨量偏多年份,西北地区东部夏季降水正常或偏旱;梅雨量偏少年份,西北地区东部夏季降水偏多。梅雨特多(少)的合成流型与西北地区东部特征的干旱(多雨)流型相对应。并用MM5模式数值研究了多(少)梅雨年500hPa高度场演变的不同特征及其与西北地区东部降水的联系。     

不同类型El Nino事件及其与我国夏季气候异常的关系

详细讨论了不同类型El Nino事件与东亚夏季风（east Asian summer monsoon,EASM）和夏季降水的关系。结果表明,在西部型和驻波型El Nino事件的发展年,EASM都是偏弱的,而东部型的EASM偏强;在西部型和驻波型El Nino事件的衰减年,EASM偏强,而东部型的EASM正常。对于我国夏季降水,在西部型的发展年,华北、黄河中上游、洞庭湖与鄱阳湖流域以及华南部分地区降水偏少,而江淮流域降水偏多;在衰减年则相反。在驻波型的发展年,长江流域和华北北部降水显著偏少,华南、华北中部等地区降水偏多;在衰减年,四川盆地、华南等地区降水偏少,而长江流域、华北中部等地区降水偏多。在东部型的发展年,我国以少雨为主要特征,多雨区主要集中在四川盆地、黄淮流域;在衰减年,我国降水仍以干旱少雨为主要特征,多雨区主要位于华南、华北部分区域。     

前期东部高温干旱 后期南方暴雨频繁

本月,上旬我国西部地区低温多雨,东部地区高温干旱;自中旬起,雨区向东推移,江淮及长江中下游等地连降暴雨;下旬北方也普降喜雨,旱情得以缓解。 月内共有两个台风生成。 天气概况 本月的降水量,江南和华南一般有200—300mm,山东西南部、河北南部、山西中部和南部、河南北部、关中、内蒙西部和西北地区西部一般不足50mm,其余大部地区月降水量50—200mm。与常年同期比较,东北地区东南部、嫩江平原、北京、天津、河北北部、山西北部、黄河中上游和长江中下游等地较常年同期偏多5成至3倍。内蒙西部、甘肃北部、新疆南部、山西中部、河南东部、浙江西部和四川盆地较常年同期偏少5成以上,其余地区接近常年同期(图1)。     

2022年汛期气候趋势预测与展望

中国是自然灾害频发的国家,气象灾害造成的损失占自然灾害造成损失的70%。2020年夏季出现超长梅雨期,长江和淮河发生洪水;2021年夏季,华北雨季开始早,结束晚,期间发生了“21·7”河南地区特大暴雨事件。这些气象灾害都对人民生命财产造成严重损失。因此,有必要提前对气候异常进行预测,以提高国家的防灾减灾能力。2022年3月,中国科学院大气物理研究所开展汛期（6～8月）的全国汛期气候趋势预测会商会。通过综合大气所各个数值模式和统计模型的结果,在未来4～6个月全球短期气候仍处在La Ni?a事件恢复到ENSO正常状态的背景下,预计2022年汛期（6～8月）,东北东部和中部、华北大部分地区、黄河中下游、东南沿海、西北地区中部、西藏大部分地区、西南地区东部和云南大部分地区降水正常略偏多,其中环渤海湾地区降水偏多2～5成,可能发生局地洪涝灾害。全国其他大部分地区降水正常略偏少,其中长江下游地区和新疆北部降水偏少2～5成。预计今年登陆台风数正常略偏多。由于未来ENSO的趋势演变具有一定的不确定性以及夏季降水受到中高纬大气环流季节内变化的影响,因此,此次汛期预测结果具有一定的不确定性。我们将根据2022年春末、夏初大气环流和海洋等因子的实际演变趋势,做进一步补充订正预测。     

长江中下游盛夏持续性高温干旱对短期降水影响的数值试验

应用IAP 2-L AGCM模式,并考虑了下垫面异常,模拟了长江中下游盛夏不同强度的持续性地表高温干旱对短期天气的影响。结果表明,这种持续性高温干旱对长江中下游及我国东南沿海短期降水有十分明显的影响,持续高温干旱的强度不同,其影响结果不同。持续性适度高温和严重干旱造成短期降水减少,高温干旱仍继续维持达1个月的正反馈过程。在此持续过程中,土壤湿度变化起主导作用,而土壤热力状况的影响相对较小。     

近55 a中国西北地区夏季降水的时空演变特征

利用1961—2015年中国西北地区274个气象观测站点的日降水数据和再分析大气资料,采用EOF分析及累积距平等方法,研究了近55 a中国西北地区夏季降水的时空演变特征。结果表明：1）1961—2015年中国西北地区夏季降水的演变可分为三个时段,1961—1975年,该区域降水普遍偏少;1976—1996年,西北地区的东部降水偏多,西部降水偏少;1997—2015年,其东部降水偏少,而西部降水偏多。2）1976—1996年,西北地区东部降水偏多,是因为该地区夏季降水强度和降水频次明显增加,而西部降水偏少,则是该区域小雨与中雨的频次减少,降水强度偏弱造成的;1997—2015年,由于有效降水日数减少,降水强度偏弱等原因导致西北地区东部降水偏少,与此同时,西北地区的西部却因降水强度明显增强,持续降水日数和极端降水事件增加使得该区域降水呈现偏多的态势。3）降水区的转移,伴随着北半球对流层中层中纬度波列的演变,同时来自东欧与印度季风的水汽输送也对降水的异常起到了关键作用。     

亚洲夏季风各子系统主要变率相互关系初析

使用NCEP/NCAR再分析资料和CMAP月平均降水资料分析了亚洲夏季风各个子系统的相互关系。结果表明亚洲夏季风子系统之间存在显著相关。从同期强度变化可知,当东亚季风偏强时,大尺度亚洲季风、东南亚季风、南亚季风均偏弱,相关区域降水偏少;而同时大尺度亚洲季风偏强时,东南亚和南亚季风偏强,相关区域降水偏多;东南亚季风偏强时,南亚季风偏弱,南亚地区降水偏少;反之亦然。从不同周期强度变化可知各个子系统相关仍然显著。      

热带东、西风界面附近的扰动流场

在正压无辐散的条件下,讨论了东、西风不连续面上的正压不稳定性,得出:在这种情形下,东、西风界面上的扰动总是不稳定的。文中用小参数的方法,对界面附近扰动发展的非线性问题进行了计算,算到二级近似。结果表明,非线性过程引进短波长的谐波。界面的变形和扰动随时间增长较快,经过0.5天,界面有很小的变形,附近只有很弱的闭合环流;到1.5天,界面变形显著,环流范围增长达300公里,而且短波占主要部分,界面北侧东风气流中的气旋式环流进一步发展,风速也显著增强。     

1986年夏季西藏东部近地层湍流输送特征的分析

本文以1986年夏季西藏高原气象实验(TIPMEX-86)期间获得的资料为基础,运用廓线方法,计算了实验期间感热、潜热和动量湍流通量并分析了与通量输送有关因子的变化。分析结果表明,各种湍流通量都有明显的日变化、日际变化和旬变化。7月份感热通量比6月份大约减少了2/3以上。计算得出那曲6月13—28日拖曳系联C_d的平均值为0.0052,同期感热通量的整体输送系数C_h为0.0075;而拉萨6月11日—7月20日C_d的平均值为0.0056,同期C_h的平均值为0.0085。根据整体输送系数和各种有关因子的关系分析表明,C_d,C_h不可能用一个常数代表,它们不仅仅是风速的函数,而且其变化还包含了稳定度、风速梯度、温度梯度的综合效应。     

从大氣環流變化論東亞过渡季節的來臨

自然季節的劃分無論是在氣候学工作上和天氣預告,特别是中、長期預告工作上都是一個很重要的問題。 我國勞動人民从很古的時候就把天文現象和产業生产的实踐結合起來劃分季節。近代从氣象观測的科学工作建立以後,人們更科学地依據大量的氣候資料按照     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE SUBSYSTEMS OF THE ASIAN SUMMER MONSOON

In this study, the relationship between the subsystems of Asian summer monsoon is analyzed using U.S. National Centers for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research reanalysis and Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation monthly mean precipitation data. The results showed that there is significant correlation between the subsystems of Asian summer monsoon. The changes of intensity over the same period show that weak large-scale Asian monsoon, Southeast Asia monsoon and South Asian monsoon are associated with strong East Asian monsoon and decreasing rainfall in related areas. And when the large-scale Asian monsoon is strong, Southeast Asia and South Asia monsoons will be strong and precipitation will increase. While the Southeast Asia monsoon is strong, the South Asia monsoon is weak and the rainfall of South Asia is decreasing, and vice versa. The various subsystems are significantly correlated for all periods of intensity changes.     

中国西部干旱地区太阳直接辐射通量密度与大气质量的关系

本文根据中国西部干旱地区大气物理状态(大气可降水量和大气浑浊度)的变化范围,利用太阳直接辐射通量密度的理论计算公式,计算了各种大气透明系数状况下的太阳直接辐射通量密度。计算结果表明,大气质量m=2时的透明系数P_2和m相同时,由于水汽和气溶胶的含量配置不同而引起太阳直接辐射通量密度的差异,在辐射日变程的主要时段(m=1-3)内并不大。于是得到各种透明系数P_2状况下太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的平均关系。不同海拔高度比较,当透明系数P_2相同时,各自的大气物理状态虽然不同,但m相同时的太阳直接辐射通量密度基本相同。现有的表征太阳直接辐射通量密度值和大气质量联系的关系式都不能很好地描述计算结果。根据太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的特性,我们提出了新的关系式。最后,整理了不同拔海高度和不同地理景观的四个日射站(西藏那曲、青海格尔木、甘肃敦煌和民勤)的多年观测资料。经验计算结果与观测值比较,一致性良好。     

夏季西太平洋副热带高压的振荡

本文用1965年,1976—1985年夏季(6—8月)500hPa逐日西太平洋副热带高压脊线位置的复经验正交函数(CEOF)展开讨论了夏季西太平洋副热带高压的振荡特征。发现西太平洋副热带高压主要存在15—20d以及10d左右的振荡周期,它们一般都是从西太平洋的东部(180°E)向西部(110°E)传播的,其速度为5—7long./d。西太平洋副热带高压10d以下的短周期振荡一般自西(110°E)向东(180°E)传播。其东西部的振荡呈反位相。15—20d周期的振荡能量主要集中在西太平洋东、中部(150—170°E),而10d左右周期的振荡能量主要集中在西太平洋的西部(120一140°E)。一般6月下旬至7月中旬是西太平洋副热带高压的低振荡能量期,而7月中旬以后有一段高振荡能量期。     

中小尺度运动中风场和气压场的适应

在大型运动中有所谓地转适应的现象,本文研究了中小尺度运动中风场和气压场之间的适应问题。 由尺度分析可以发现:在一般中小尺度运动方程中,时间导数项较其中的各主要项小一个量极。因此可以认为中小尺度运动是在力的准平衡状态下进行缓慢的演变。当有某种原因破坏了这种力的准平衡态时,即有一种机制使运动回到准平衡来。这种准平衡态是惯性力(即速度平流)、科氏力和气压梯度力三者之间的准平衡。 由准平衡态的破坏恢复到准平衡的过程称为中小尺度的适应过程;准平衡态下的演变过程称为准常定过程。文中讨论了这两种过程中运动的物理性质。指出:对中尺度运动而言在适应过程中D>>ζ,在准常定过程中D≤ζ,这里D和ζ分别为散度和涡度。 设在某一有限的区域中,运动的平衡态受到了严重破坏,作为初值问题可以计算破坏以后运动的发展。计算结果表明:在短暂的时间内,气象要素有一急烈变化和调整,重新恢复准平衡态;时间稍长运动即进入准常定的演变。     

球面定常行星波射线的变化与波列的分支

为了解释大气低频波列的结构特征,本文把慢变介质中波传播的理论应用于行星波。采用射线追踪方法,借助于几何直观,在波射线与纬线平行的纬度附近,讨论了波数k_s的分布对波射线变化与波列分支的作用。并讨论了沿波射线路径波幅的变化。提出,在波数k_s为极值的纬度附近,定常行星波列存在着明显的分支现象。在传播期间,波幅在分支纬度附近为极大值。这些结论与双测和模拟的结果是相当一致的。此外,本文还讨论了“大圆路径理论”的局限性。     

海温与涛动

本文所用的月海温资料是取自美国国家气候中心。经统计学和气候学方法对全球主要洋流区海温与北太平洋涛动、南方涛动、北大西洋涛动相互关系进行初步分析,认为:当厄尔尼诺年时,全球大多数主要洋流区海温普遍上升,它们与东太平洋赤道冷水带海温的正相关显著。这时,西澳大利亚寒流区、东澳大利亚暖流区、墨西哥湾暧流区的海温都下降.这三个洋流区与东太平洋赤道冷水带的海温呈负相关明显。秘鲁寒流区与东澳大利亚暖流区、西澳大利亚寒流区,加那利寒流区与墨西哥湾暖流区海温场存在着东西向跷跷板式的变化特点是引起南方涛动和北大西洋涛动的主要成因之一。