影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

大范围持续性强降水过程与30～60 d低频降水的联系及其预报指数

研究低频振荡是目前开展强降水过程延伸期预报的有效途径。利用1981—2010年中国753站逐日的降水观测资料、NCEP/NCAR第二套再分析资料及实况天气图等资料,分析大范围持续性强降水过程与30～60 d低频降水的联系,并根据前期低频信号构造强降水过程预报指数。研究表明,(1) 大范围持续性强降水过程与低频降水紧密相联,低频降水对强降水过程有显著贡献。在30～60 d低频降水显著年,强降水过程均发生在低频降水峰值阶段;但对于低频降水而言,仅有56%的峰值阶段发生强降水过程。(2) 当低频降水峰值阶段发生强降水过程时,来自东北亚和南海的低频位势高度低值系统在长江中下游汇合,“南北高、中间低”的低频位势高度分布有利于低频气流强烈辐合,并在经向上形成两个完整的反向低频垂直环流圈,促进了上升运动发展,导致强降水过程发生;而对于低频降水峰值未发生强降水过程的情况,北方冷空气南下较弱,高纬度低频影响系统位置偏北,长江中下游附近表现为“南高北低”的低频位势高度分布和单圈垂直环流,不利于低频气流强烈辐合。(3) 综合高、中、低纬的前期低频信号构造了强降水过程预报指数,对延伸期(10～25 d)长江中下游大范围强降水过程预报具有参考价值。      

近60年我国东部区域性持续高温过程变化特征

利用1961—2019年中国2407个气象站的日最高气温资料,在判别华南、长江、黄淮和华北4个区域持续高温过程的基础上,比较各区域持续高温过程的气候变化特征。结果表明:华南区域性持续高温过程跨越季节最长,从5月中旬至10月初均可能出现;华南区域性持续高温指数存在显著的线性增长趋势,其增长率最高（3.3 d·（10 a）-1）。长江区域性持续高温过程持续性强,气候平均年累积日数最多,但通常出现区域持续高温过程最迟;长江区域性持续高温指数存在线性增长趋势。黄淮区域性持续高温指数的线性增长趋势不明显,但黄淮区域历史上仅有的4次非夏季持续高温过程均发生于20世纪90年代末至21世纪初。华北区域性持续高温过程气候平均年累积日数少、结束早;华北区域性持续高温指数存在显著的线性增长趋势,线性增长相关系数仅次于华南。长江和华南两区域持续高温指数的相对强弱存在显著的年代际变化,1961—1978年长江明显强于华南,1979—2019年则为华南略强于长江。     

基于低频振荡特征的夏季江淮持续性降水延伸期预报方法

本文利用1981~2008年我国南方地区200站逐日降水量、NCEP再分析资料和NCEP气候预报系统 (CFS) 的模式回算数据, 针对降水低频信号, 分析了江淮地区夏季降水的延伸期可预报性, 并选取对江淮持续性强降水有显著影响的东亚环流指数作为预报因子, 以降水20~50天低频分量作为预报量, 进行了针对江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸期预报试验。结果表明, 江淮地区夏季降水具有明显的20~50天周期的低频振荡特征。降水的20~50天低频振荡, 尤其是峰谷值位相的变化与实际降水集中期和中断期的交替有较好的关系, 研究20~50天降水低频分量的延伸预报, 对于江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸预报有一定的指示意义。本文尝试提出一种基于大气环流低频信号和数值模式预报产品的动力与统计相结合的预报方法, 以期为江淮地区夏季持续性降水过程的延伸期预报提供参考。     

江苏省汛期强降水过程的延伸期预报试验

针对汛期延伸期降水预报问题,根据大气低频振荡特性,运用低频天气图预报方法,通过分析关键区低频天气系统(低频气旋和低频反气旋)的活动特征,建立低频系统与强降水过程间的对应关系,通过低频系统的活动特征来预报降水过程。在2011年7—9月江苏省延伸期强降水过程预报试验中,低频天气图预报方法的预报效果较好,且预报时效为10~30 d,可以在延伸期业务预报中加以应用。此外,还运用模式统计降尺度方法预报降水落区,为强降水过程的发生提供背景依据和参考信息,具有一定的实用意义。     

低频天气图方法在湖南省雨季强降水过程预报中的应用

利用2006—2010年4—6月NCEP/NCAR 500 hPa高度场和700 hPa风场逐日格点资料及湖南省97个地面气象观测站逐日降水观测资料,运用低频天气图方法,确定影响湖南强降水过程天气关键区,分析影响湖南强降水过程的低频天气系统活动周期、变化路径及低频天气系统与强降水过程的配置的基础上,建立了湖南省4—6月延伸期强降水过程预报模型,回报拟合率以4月最高,平均为64.4%;5月次之,平均为54.9%;6月最低,平均为50.7%;10、15、20、25和30 d等不同预报时效的准确率以提前30 d的回报准确率最高。应用于2011年4—6月强降水过程预报,准确率为70%,其中报对7次强降水过程,空报3次,无漏报。     

JFSAS静止锋预报产品在中国强降水落区上的释用

利用2005～2011年5月保存的部分日本数值预报传真图资料,分析JFSAS图中静止锋的活动规律、及与之对应的12h前后08时天气图中大雨、暴雨、大暴雨区域存在的关系,辅助分析对应时段的预报降水图,得出以下主要结论:①静止锋对强降水预报有较好的指示意义;②静止锋锋区、暖区、冷区、延长线上均有强降水发生,且强降水对应静止锋的位置不是唯一的;③利用静止锋预报,既能判别降水预报图中强降水落区的可用性,又能对降水强度进行一定程度的修正;④当长时间持续预报静止锋活动时,往往与黄淮、江淮、江南、华南等地持续性暴雨过程相关联。     

淮河流域持续性强降水的重要前期信号

利用淮河流域4省20—20时逐日降水量资料,NCEP再分析500 hPa高度场资料,对1961—2006年淮河流域持续性强降水过程进行界定,并分析了持续性强降水前期、过程中的中高纬度阻塞高压发展变化。结果发现：平均而言6月29日至7月25日为淮河流域降水最集中的时段,持续性强降水过程大多发生在6月中旬到7月中旬;淮河流域持续性强降水的重要前期信号为：降水开始前一阶段乌拉尔山附近均有明显的阻塞形势出现,双阻形势居多,而持续性强降水期间乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍茨克海附近的阻高偏强,单阻居多,持续性强降水大多开始于乌拉尔山附近阻高指数锐减后的2～5天;持续性强降水年份乌拉尔山附近阻塞高压大多存在15～30天左右的主要振荡周期,绝大多数年份乌拉尔山附近阻塞高压和180°E附近阻高在强降水发生之前开始出现西退的现象。淮河流域持续性强降水过程的环流特征对把握淮河流域的强降水特点及预报前兆信号有实际意义,为淮河流域持续性强降水预报提供了依据,具有重要的应用价值。     

海河下游延伸期降水过程的低频预测方法

本文对海河下游地区强降水过程与大气低频信号进行了诊断分析,结果表明雨日的低频涡度场在我国存在显著的偶极子型异常分布。根据这一异常分布特征构造了一对低频预报指数Dcurl35和Dcurl12以及相应的延伸期强降水过程的低频预报方法。进一步使用该低频预报方法进行了历史降水过程的回报检验和2014年强降水过程的预报试验,结果证明该方法对海河下游延伸期强降水过程有较好的预报能力,可以实际应用于海河下游延伸期强降水过程预报业务。      

辽宁省夏季强降水天气环流特征分析

由于强降水而引发的洪涝是辽宁的主要灾害之一，做好强降水预报是做好洪涝预报的基础。中期预报以其较长的时效性，愈来禽引起人们的重视。随着科学技术的发展，在3～6天中期预报时效内准确预报强降水已成为可能。据统计，在综合考虑全省平均及分片平均候累积降水量的前提下，1961-1994年夏季辽宁省共发生强降水过程43次、较强降水过程40次。强降水过程不同于干旱过程，强降水过程一般具有突发性和持续时间短的特点，发生较强降水或强降水过程往往决定于候内一次降水过程的强度和持续时间。     

2012年4—10月我国主要暴雨天气过程简述

利用日降水资料(08—08时)和常规天气图资料,以1981—2010年30 a平均降水量为气候态,统计2012年4—10月我国主要暴雨天气过程,概述各主要暴雨过程的重要影响系统、出现时段、范围及累积降水量。结果表明:2012年4—10月我国共出现190个暴雨日,34次主要暴雨过程,单站最大日降水量487mm,过程最大降水量631mm;4月华南、江南大暴雨过程比常年偏多,7月中下旬长江流域强降水频繁,长江三峡出现建库以来最大洪峰;汛期登陆我国的台风偏多且时间集中,北上台风偏多;汛期北方降水量比常年偏多,多个大中城市出现严重内涝。     

近54 a江苏梅雨演变特征及2014年梅雨监测分析

通过对1961-2014年江苏省56个常规气象观测站降水及历年5-8月太平洋副热带高压资料进行了整理、订正及分析,揭示了江苏省梅雨入出梅日期、梅雨量、梅雨强度等特征量的变化趋势及年代际变化差异,并对2014年江苏省梅雨异常进行了分析。研究表明：长江以北和长江以南站点均表现出梅雨强度增强,梅雨期内降水频次和强降水事件频次增多的趋势,其中长江以南的梅雨强度、降水频次和强降水事件频次的变化趋势分别为0.18/（10a）、0.75 d/（站·10a）和0.25 d/（站·10a）较长江以北的变化趋势0.07/（10a）、0.01 d/（站·10a）和0.08 d/（站·10 a）更为明显,年代际变化特征也不尽相同。从2014年梅雨监测来看,长江以北处于空梅年份,长江以南则出现了长度为11 d的梅雨。     

Changes in Regional Heavy Rainfall Events in China during 1961–2012

A new technique for identifying regional climate events, the Objective Identification Technique for Regional Extreme Events(OITREE), was applied to investigate the characteristics of regional heavy rainfall events in China during the period1961–2012. In total, 373 regional heavy rainfall events(RHREs) were identified during the past 52 years. The East Asian summer monsoon(EASM) had an important influence on the annual variations of China's RHRE activities, with a significant relationship between the intensity of the RHREs and the intensity of the Mei-yu. Although the increase in the frequency of those RHREs was not significant, China experienced more severe and extreme regional rainfall events in the 1990 s. The middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China were the regions in the country most susceptible to extreme precipitation events. Some stations showed significant increasing trends in the southern part of the middle and lower reaches of the Yangtze River and the northern part of South China, while parts of North China, regions between Guangxi and Guangdong, and northern Sichuan showed decreasing trends in the accumulated intensity of RHREs.The spatial distribution of the linear trends of events' accumulated intensity displayed a similar so-called "southern flooding and northern drought" pattern over eastern China in recent decades.     

南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系

利用1979—2016年NCEP再分析资料, 分析了南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系。结果表明:南海夏季风爆发时间在1993/1994年出现年代际转变, 1979—1993年爆发时间相对偏晚, 夏季华南降水偏少, 长江中下游至日本南部降水偏多; 1994—2016年爆发时间偏早, 夏季华南降水偏多, 长江中下游到日本南部降水偏少。南海季风爆发时间年代际转折与夏季东亚副热带降水关系可能受到菲律宾越赤道气流强度的调控, 季风爆发时间与菲律宾越赤道气流有显著正相关, 且均在1993/1994年间存在年代际转变。在1994—2016(1979—1993)年南海夏季风爆发偏早(晚), 菲律宾越赤道气流偏弱(强), 澳大利亚北部有偏北(南)风异常, 将暖池的热量往赤道输送, 使得赤道对流增强(减弱), 产生异常上升(下沉)运动汇入Hadley环流上升支, 增强(减弱)的Hadley环流导致下沉主体偏北(南), 促使副高脊线偏北(南), 从西北太平洋(孟加拉湾)往华南地区(江淮到日本南部)输送水汽增强, 所以华南(江淮到日本南部)夏季降水偏多。      

2010-2019年遵义4-8月短时强降水的时空特征分析

该文利用2010—2019年4—8月遵义13个国家站逐时地面降水观测资料,从年变化、月变化、日变化以及空间分布等多个角度进行统计,从不同等级雨强的时空分布进行分析,初步得出了遵义短时强降水事件的时空分布特征:①从短时强降水总频次的空间分布上看,东部发生频次较其余地区高;4月,发生频次地区差异小;5—8月,地区差异大。②从月分布来看,短时强降水高频中心有如下变化:4月集中在东北部、5月在南部和东南部、6月西移北抬到西部和中部、7月西移南压到西部和南部、8月东北移至东北部,高频中心的变化和副热带高压的南北位移有很好的对应。③从年分布来看,短时强降水事件平均每年发生49次,最多的是65次(2019年),最少的是33次(2017年)。4—6月事件频次迅速增加,6月到达峰值,6—8月事件频次开始逐渐减少,74.1%的短时强降水事件发生在夏季,尤其以6月份居多。④从日变化来看,08—13时短时强降水事件发生频次逐渐减少,13时达到一日中最低值,13—07时事件发生频次逐渐增加,有3个峰值,17—19时、20—22时和01—07时,期间有2个短暂的间歇期。4—7月白天平均发生频次较夜间少,8月反之。⑤6—8月是较高等级短时强降水事件的高发季节,尤其以6月份居多,但统计个例中≥70 mm/h的雨强却是在5月份出现。     

海表温度和地表温度与中国东部夏季异常降水

主要研究太平洋与印度洋海表温度和地表温度场与中国东部夏季降水的相关关系,以及异常大降水产生的下垫面条件.研究结果表明:(1)夏季黑潮区海温与同期长江流域的降水存在明显正相关,北方地区夏季降水与靠近非洲东岸的印度洋海域存在明显负相关.(2)夏季海温异常与同期中国降水异常场之间的相关分析(SVDI)表明,20世纪70年代后期当海温由La Nina多发期向El Nino多发期转变后,长江流域向异常多雨转变,而其北方和南方地区则向异常少雨方向发展.(3)中国东部区域降水与陆面温度的明显相关区有:(a)春,夏季热带非洲和夏季亚洲大陆部分地区地表温度与当年长江流域夏季降水存在显著正相关;(b)春季4、5月份部分亚洲大陆地表温度与当年华北地区夏季降水有明显负相关.(4)通过对比分析发现:长江(1954,1998和1999年)或江淮(1991年)流域几次特大异常降水的下垫面条件是黑潮区为海温正距平,同期欧亚大陆主要为正地表温度距平场.     

Regional trends in recent precipitation indices in China

Summary Regional characteristics of recent precipitation indices in China were analyzed from a daily rainfall dataset based on 494 stations during 1961 to 2000. Some indices such as precipitation percentiles, precipitation intensity, and precipitation persistence were used and their inter-decadal differences were shown in this study. Over the last 40 years, precipitation indices in China showed increasing and decreasing trends separated into three main regions. A decreasing trend of annual precipitation and summer precipitation was observed from the southern part of northeast China to the mid-low Yellow River valley and the upper Yangtze River valley. This region also showed a decreasing trend in precipitation intensity and a decreasing trend in the frequency of persistent wet days. On the other hand, increasing trends in precipitation intensity were found in the Xinjiang region (northwest China), the northern part of northeast China, and southeast China, mainly to the south of the mid-low Yangtze River. The indices of persistent wet days and strong rainfall have contributed to the increasing frequency of floods in southeast China and the Xinjiang region in the last two decades. Persistent dry days and weakening rainfall have resulted in the increasing frequency of drought along the Yellow River valley including North China. Regional precipitation characteristics and trends in precipitation indices indicate the climate state variations in the last four decades. A warm-wet climate state was found in northwest China and in the northern part of northeast China. A warm-dry climate state extends from the southern part of northeast China to the Yellow River valley, while a cool-wet summer was found in southeast China, particularly in the mid-low Yangtze River valley over the last two decades.     

Identifying Regional Prolonged Low Temperature Events in China

This study examined regional prolonged low temperature (PLT) events in China from the observational station data for the period 1960–2008 using the new criteria. The new definition of a site PLT event is that the daily minimum temperature does not exceed the 10th percentile threshold of the local daily minimum temperature climatology for at least 5 days at a station. The regional PLT event is defined as at least five adjacent stations exhibiting site PLT simultaneously for >5 d. Under the new definition, 552 regional PLT events were identified, and three indices: duration, extent, and intensity, as well as a comprehensive index (CI) were used to quantify the event severity. In addition, geographical patterns and temporal variations of regional PLT events were investigated using three event categories: strong, moderate, and weak. Spatially, strong events were mainly located in the north of Xinjiang and along the Yangtze River to the south of the Yangtze River; moderate events occurred in Xinjiang and south of the Yangtze River; and weak events occurred south of the Yellow River. The variation for the annual frequency of regional PLT events in China in the last 49 years showed a significant decreasing trend with a rate of-1.99 times per decade, and the significant transition decade was the 1980s.     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

根据1951～2005年中国大陆730个台站的逐日降水资料和持续性暴雨发生的特点, 提出了采用局地持续性暴雨和区域持续性暴雨事件的两种客观定义来描述和统计近50年我国持续性暴雨时空特征及其变化。单站逐日降水量连续三天或三天以上均大于等于50 mm为一次局地持续性暴雨；区域持续性暴雨指在一定区域范围内连续三天降水量总和大于等于100 mm且每天降水量大于等于25 mm的面积超过某一阈值 (详细定义见正文）。根据局地持续性暴雨定义, 指出: 近50年中国局地持续性暴雨事件主要发生在江南和华南地区, 发生季节以6月为最多；根据区域持续性暴雨定义, 统计分析了四类典型的区域持续性暴雨类型, 分别是: 渤海辽西型、北方经向型、南方锋面型和华南低压型。其中南方锋面型又可根据持续性暴雨易发生的地理位置分为江淮型、江南型和华南型三种。对这六类区域持续性暴雨的历史个例进行同比分析, 研究了不同类型持续性暴雨发生的季节性和年际变化,以及它们在大尺度环流背景方面的共性特征。