近50年新疆气温和降水量变化及其与NAO指数的交叉小波谱分析

利用1961—2008年的逐日降水和气温资料,采用线性趋势、小波功率谱和交叉小波谱等方法分析了新疆降水和气温的变化,以及与北大西洋涛动(NAO)变化之间的关系。结果表明,近50年新疆存在降水增多和气温上升的趋势,有暖湿化现象,这与西北地区由暖干趋于暖湿的结论相一致。同时,新疆平均年降水量与NAO存在准2年和准6年周期,夏季降水量与NAO存在准3年和准5年周期,冬季降水量与NAO存在准3年周期。新疆年均气温与NAO存在准3年周期,夏季气温与NAO存在准3年周期,冬季气温与NAO存在准3年和准8年周期。新疆全年、冬季和夏季的降水与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关大多集中在20世纪80年代;而气温与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关也大多集中在80年代。     

近47年雅鲁藏布江中游地区汛期降水量的小波分析

根据雅鲁藏布江中游地区4个代表站(拉萨、泽当、日喀则和江孜)近47年(1960—2006年)月降水量总量资料,利用墨西哥帽小波函数,分析了该地区近47年汛期(5-9月)降水量序列的周期变化特征。结果表明:雅鲁藏布江中游地区汛期降水量存在准14年和准2年的周期振荡,其中日喀则和江孜站以准14年的周期为主,而拉萨和江孜站以准2年周期为主;在12-16年左右的时间尺度上经历了8个干湿交替,而准2年周期在1964-1976年和1984-1997年期间表现得尤为显著;20世纪70年代中期以后8年左右时间尺度的周期变化显著;在近47年内有5个时段出现了不同尺度周期振荡同位相叠加,致使降水量异常年份较多。     

全球粮食气象产量及其与降水量变化的关系

利用全球150个国家和地区1951~1985年（部分国家为1951~1991年）小麦和水稻的原始产量及降水量资料,分析了小麦和水稻气象产量的特征、全球粮食气象产量与降水量变化的关系。结果表明,气象产量的贡献约占作物产量的3%~14%,且小麦和水稻气象产量占作物产量比重的分布具有明显的地域性。气象产量大都服从正态分布,其长期变化在地域性分布上有一定的规律,在时间分布上存在准12年、准8年和准2年周期。气象产量同降水量关系密切,欧洲、非洲中南部和南美洲大部的小麦气象产量与年降水量呈反相关,而非洲北部和中东则呈正相关,除非洲西部、孟加拉国和黑海附近等少数地区外,全球大部分国家和地区水稻气象产量与降水量呈明显的正相关。     

准双周低频活动与山西4—9月降水的关系

利用1979—2010年山西省日降水量资料与欧洲中心再分析资料,通过诊断分析方法探讨了欧亚范围大气低频活动与山西省4—9月降水天气过程的关系。结果显示,山西日降水量的主要分布模态有全省一致型、北中部型、中部型;山西日降水量准双周周期特征明显。影响山西降水的500hPa低频关键区在我国东部沿海渤海附近,低频影响系统是渤海低频高压。渤海低频高压存在准双周变化周期;渤海低频高压指数转为正位相超前山西降水日0～3d。渤海低频高压来源于西西伯利亚低频高压(主要出现在西西伯利亚东部至中西伯利亚西部),西西伯利亚低频高压传播至渤海附近大约一个准双周周期。     

广东省前汛期暴雨与500 hPa关键区准双周振荡

采用小波分析、功率谱和交叉谱分析、Lanczos滤波等方法探讨了1961—2008年广东省前汛期暴雨的变化及与影响广东省前汛期降水的500 hPa关键区准双周振荡的关系。结果表明:20世纪90年代以来,广东省6月发生暴雨的日数明显增多,强度增强;但90年代后期以来,前汛期暴雨的总日数却减少;前汛期暴雨总日数具有较明显的准6～7年周期振荡。广东省前汛期暴雨量占总降水量的37.7%,它与总降水量呈显著正相关。广东省前汛期降水与500 hPa关键区在大多数年份均存在显著的准单周、准双周振荡。虽然它们也存在30～60 d振荡,但不显著。500 hPa关键区与广东省前汛期降水在准双周振荡尺度上关系最密切,振荡超前或滞后的时间差在2 d之内。统计近48年4—6月500 hPa关键区准双周振荡波谷前后3 d(个别4 d)广东省暴雨出现的概率为79%。采用典型个例的合成分析,得到500 hPa关键区准双周振荡波谷附近有、无暴雨出现的大气环流场演变具有明显差异,可为广东省前汛期暴雨的中期预报提供参考。     

近百年来我国降水量的变化

从相邻地理区域内降水距平分布特征的相关性出发,通过降水量距平场经验正交函数展开,建立了我国42站月降水量插补模式,并得到了各站1881—1981年间连续、均一的降水量序列。对年、季降水量距平场的经验正交函数分解表明,不同符号的降水量距平带状交替出现,是我国年、季降水量距平分布的基本型式。42站年、季降水量的主成分,一般都没有明显的长期趋势,方差谱分析得出的统计显著周期分量,有集中出现在周期为35年、4.7年和2年左右波段中的倾向。统计分析表明,4.7年左右的周期分量,可能与南方涛动有关。除了降水量变化的周期性以外,在太阳黑子11年周期中,平均距平程度也有显著的变化,在太阳黑子活动11年周期极大值年附近,旱、涝出现机会显著增加。     

近54年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a(1957-2010年)的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明:1)近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2)在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2~3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3)该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4)年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3~4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5)辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

1949～2005年海南岛登陆热带气旋的若干变化特征

利用热带气旋(TC)年鉴资料和海南岛逐日降水量资料,对海南岛57a登陆TC年频数、强度、登陆位置、活动时间、登陆维持时间、登陆TC降水量的变化特征进行了分析。结果表明:在全球气候变暖背景下,海南岛登陆TC年频数有显著减少趋势,但登陆时TC的平均强度和极端强度都有增强趋势,这主要归功于南海登陆海南岛的热带低压年频数的显著减少和强热带风暴的弱增加;登陆TC具有准3a的周期,而南海登陆海南岛的TC具有准3a、准5a的周期,西太平洋登陆海南岛的TC具有准13a和准3a的周期;海南岛登陆TC的登陆点位置有南移趋势,80年代中期以来在海南岛最南端地区登陆的TC频数明显增多;登陆TC的活动时间和登陆维持时间均有弱的缩短趋势;登陆TC暴雨与登陆时TC强度成显著负相关关系而和登陆维持时间有显著正相关关系,但登陆时TC强度对暴雨的影响强于登陆维持时间;登陆TC年降水量呈减少变化趋势,其中登陆风暴和强风暴的年降水量有增多趋势,登陆热带低压和登陆台风年降水量均有减少趋势。     

广西春季低温阴雨预测概念模型

分析广西春季低温阴雨周期性及其QBO特征,太阳黑子相对数、厄尔尼诺事件与广西春季低温阴雨的关系,以及广西春季低温阴雨前期500hPa环流的演变特征,得出:(1)广西低温阴雨天气具有准2a周期.(2)在太阳黑子暴发年,破坏了低温阴雨的准2a周期振荡,全区低温阴雨结束期为偏早趋势;在太阳黑子相对数低值年,广西低温阴雨天气的变化存在22a左右的周期.(3)受东传型厄尔尼诺事件的影响,全区大部低温阴雨结束期偏迟,总日数偏多.西传型厄尔尼诺事件的影响,全区大部低温阴雨结束期偏早,总日数偏少,无全区性结束期偏迟,总日数偏多的年份.(4)广西春季低温阴雨前期500hPa环流演变具有较明显的持续性.建立了低温阴雨天气预测概念模型.     

广东省春节气候特征

运用SSA与最大熵谱分析春节平均气温以及降水量周期特征,得到平均气温的主要周期成分是准4年及准6年振荡,降水量以2-3年的短周期振荡为主,并且有年代际的波动。     

东亚冬季风指数的定义及其年际年代际异常

利用NCAR/NCEP再分析资料,通过相关分析方法分析了多种可以表征东亚冬季风活动的气象要素指数的相关性特征,选取地面温度、海平面海陆气压差和500hPa高度3个要素,综合定义了一个东亚冬季风指数。结果表明,该指数表征的东亚冬季风有明显的QTO和QFO周期振荡特征,这一特征与冬季风年代际背景有关,强冬季风年代背景下的振荡比弱冬季风年代背景下的振荡显著,同时该指数能很好地表征东亚冬季风活动的各个方面。对强弱冬季风年的大气环流的结构及其相应的低纬度对流活动、海洋和高低层大气热力状况的分析表明,强弱冬季风活动不仅表现在中高纬度高低层大气环流变化的差异,在局地Hadley环流和赤道附近Walker环流、低纬度对流活动、海洋和大气的热力状况的变化方面也表现出了显著的差异。     

赤道东太平洋海温与长江下游地区降水异常的相关分析

本文采用最大熵谱分析方法揭示了赤道东太平洋海温和长江下游地区降水均存在3-4年和准两年的周期性振荡特征。且通过时滞相关分析发现两者均存在显著的相关关系,并以降水滞后海温约4个月的正相关最为明显。在此基础上利用一个多级数字滤波器对两者的逐月距平序列进行了高通、低通和带通滤波,并对两者在不同时间尺度上的滤波分量进行时滞相关分析,结果发现只是在2-4年的时间尺度上两者相关最为密切,并以降水滞后海温4-5月的正相关最为显著。     

1644—1911年广东省旱涝多时间尺度变化特征及影响因子分析

建立清代1644—1911年广东的旱涝指数序列,采用滑动t检验、完备总体经验模态函数分析了清代广东旱涝的突变特征和多时间尺度周期性特征。结果表明,清代广东旱涝指数整体较平稳,呈现先明显增加后减少、后略微增加的趋势。旱涝指数序列具有多个跃变点,且有年际尺度4.2 a和7.8 a,年代际尺度11.6 a、15.2 a、36.5 a和70.1 a,世纪尺度130.3 a左右的周期。发现广东旱涝有多个周期与太阳黑子相对数序列及东亚季风指数序列周期接近,故用交叉小波分析发现广东旱涝指数序列与太阳黑子相对数序列在0~6 a、7~8 a和11~16 a等多个时间尺度具有强凝聚性共振周期,与东亚夏季风指数序列在4~8 a和25~45 a等多个时间尺度具有强凝聚性共振周期。      

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。      

南海夏季风爆发前后华南前汛期降水日变化对比分析

利用华南地区248个国家级地面气象站逐小时降水数据和14个探空站数据,分析了2003—2016年4—6月华南前汛期降水日变化特征。据南海夏季风爆发时间,将降水分为爆发前后两个时段。华南地区主要存在两条大雨带,一个位于云贵高原至南岭山脉以南,另一个位于广东沿海地区。偏北雨带集中发生在后半夜至清晨时段,偏南雨带集中发生在中午至下午时段。南海夏季风爆发前后,降水量不存在明显相关性,相关系数较大时次位于中午至下午时段。前后期年降水标准差在0.5附近,变化幅度明显时段主要集中于凌晨至清晨。午后出现3 h多年降水量变化幅度最大值,最小时段为中午12时。降水量、降水频率和降水强度的经向分布特征明显且相似:降水量和降水频率在112 °E附近出现日变化转折,以西多出现不稳定夜雨,以东白天降水波动较大。在南海夏季风爆发前,降水特征主要表现为西部高频、南部高强,在清晨更多作用于对暴雨系统的增长;季风爆发后则表现为西北-东南南的高频率高强度降水形态,在傍晚更多作用于增加降水发生频率。      

DECADAL CLIMATE VARIABILITY OF RAINFALL AROUND THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER AND ATMOSPHERIC CIRCULATION

1 INTRODUCTION Summer climate plays an especially important role in the people’s daily life around East Asia, one of the most populated regions in the world, for most of the regions receive more than 70% of the annual precipitation in summer due to the effect of monsoon climate. Global climate change caused by mankind activities have become a hot topic in recent years, though it is still not clear how these activities result in the climate change around East Asia. Successive studies (Qi…     

海平面月平均气压场低频波的时空谱分析

本文根据Hayashi提出的时空谱分析方法,对1951—1974年10—60°N的海平面月平均气压场格点资料进行分析,给出了瞬变低频波及其分量(纯东进波、纯西退波和驻波)的时空特性。分析了不同谐波、不同纬度上盛行的周期,并对主要周期的特性加以分析。最后,文章分析了南方涛动与北半球行星1波的关系。指出南方涛动对北半球星行星1波的影响主要表现为热带东传的低频波,北半球副热带也存在着涛动系统,造成准3年周期的低频驻波。      

A PRIMARY STUDY OF SUMMER MONSOON INDEX OVER THE SOUTH CHINA SEA AND EAST ASIA BASED ON SATELLITE OBSERVATION

The results by statistical analysis of black body Temperature (TBB) pentad mean from the Japanese GMS in the period of May to August, 1980-2002, show that the summer monsoon index (SMI) is defined to be the pentad mean TBB≤273 K. Its intensity includes three levels: TBB>268 K for weak monsoon, 268 K≥TBB>263 K for normal monsoon and TBB≤263K for strong monsoon over the South China sea and East Asia. In the meantime, a diagnostic method using TBB pentad anomaly is also introduced to help identify monsoon intensity. The SMI is used to run statistical analyses of the initial onset of the monsoon and its pentad variations with the year and month. A fairly close relationship is found between pentad monsoon activity and heavy rainfall periods in the two typical flood years of 1994 and 1998, which resulted from heavy rainfall over the Yangtze River basin and south China.