三峡库区洪涝特征及其与大尺度环流的联系

利用三峡库区降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了1980—2007年三峡库区洪涝年际变化特征,研究了三峡库区洪涝典型年份大尺度环流合成特征,进一步讨论了水汽输送特征。近年来,三峡库区年均洪涝、区域洪涝强度变化趋势不明显,而区域性洪涝较为频繁;乌拉尔山高压脊加强,经向环流增强,引导冷空气南下,与低纬北上暖湿气流交汇,三峡库区在以上环流背景下,易于产生洪涝灾害;蒙古高原,以及我国东北地区的环流背景合成有差异,三峡库区建库前典型洪涝年份较建库后环流异常更有利于降水;水汽输送异常在三峡地区均有汇合,建库前指示特征比三峡建库后大;典型洪涝年2004、2007年以及典型洪涝事件中,各个关键区水汽输送强度较弱。     

华西秋雨的空间分型及其特征分析

利用华西地区72个站点1959~2013年秋季(9~11月)降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过EOF、REOF、MK检验、二阶函数拟合分析、小波分析、合成分析等方法将华西秋雨区划分为南北两个显著区,并对各区域秋雨的时空分布以及旱涝特征进行了详细分析。结果表明:南北两个秋雨区既有共同特征又有个性差异;两者发生突变年份具有明显的一致性,均发生在20世纪80年代中期,年际均存在准6年周期变化,且80年代中期以后南北两个气候区均由年代际降水偏多期转入年代际降水偏少期,但两个秋雨区减少趋势存在明显差异,南区减少较北区显著;北区自2000年后秋雨年际波动明显,秋季降水有缓慢上升趋势,年代际长周期有所差异。影响关键区旱涝特征的大气环流形势与水汽输送特征也存在显著差异,北部型陕甘南区与中高纬度环流系统、北部冷空气以及来自孟加拉湾与西太平洋地区的两支水汽输送通道密切相关,南部型则主要与印缅槽、南支槽的异常活动以及孟加拉湾的水汽输送更为相关。     

季风湿润区冬季水汽收支年际及年代际变化特征

采用1958—2007年NCEP/NCAR再分析资料和我国160站降水资料,对东亚大陆季风湿润区冬季的水汽收支变化与大气环流和我国降水异常特征的关系进行研究。结果表明:冬季水汽收支时间序列表现出明显的长期气候变化趋势。挑选的水汽收支高、低值年不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚冬季风的强弱和降水的异常变化。高值年,蒙古冷高压和阿留申低压偏弱,对流层低层为异常偏南风,整层为异常逆时针环流,30°N以南的辐合和上升运动强,大气水分收入增多,降水增加;低值年则相反。差值合成的异常降水量中心值可达40 mm以上,差值合成的水汽异常输入主要集中在600~900 hPa。合成的经向水汽收支占净收支变化的91.3%,纬向上相差较小。季风湿润区南、北区域的水汽收支及降水的差异明显,纬向的收入支出对此差异贡献较大。水汽收支的年代际特征,不仅能够指示水汽输送的强弱及从海洋输入水汽的多少,还能够指示季风湿润区降水的变化,且差值合成的异常降水量最大可达30 mm以上。     

中国西北东部地区春季降水及其水汽输送特征

文中使用 1 96 2～ 2 0 0 2年逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料 ,考察了中国西北东部地区春季降水及其水汽输送的气候特征和异常变化。分析表明 ,该地区春季降水时段集中、变率较大 ,具有明显的年际和年代际变化特征 ;水汽主要来源于南部季风区 ,输送路径集中于青藏高原和偏南方向 ,偏东方向输送相对较弱 ,而且西太平洋副高和高原对输送路径具有显著影响 ;多雨年的异常水汽输送主要来源于偏东方向海洋上的异常向西输送和前期由菲律宾及其北部海区的向北输送 ;对异常水汽通量进行分解后发现 :由环流异常引起的平均水汽输送在多数年份的降水正异常过程中起主导作用 ,而平均环流对异常水汽的前期输送对于局地降水异常也有一定贡献 ;多雨年的环流异常集中表现为高度场上位于中国东北地区的正异常中心 ,这有利于偏东、偏南的异常水汽输送到西北东部。结果初步认为西北东部地区的空中水汽资源具有一定的补偿能力和利用潜力 ,该地区是维系西北内陆地区空中水资源乃至水分循环过程的水汽输送关键区     

三峡库区夏季旱涝变化特征及成因

利用1951-2008年三峡库区范围内10个国家基本站的夏季降水资料,通过Z指数分析了三峡库区夏季旱涝的变化特征,确定出6个严重涝年(1954,1956,1980,1982,1983年和1998年)和6个严重旱年(1959,1966,1972,1976,2001年和2006年)。结合NCEP/NCAR的再分析资料以及NOAA的OLR资料,对严重旱涝年份的大气环流形势进行合成分析。结果表明:三峡库区夏季旱涝变化具有较好的一致性,1979年经历了由旱到涝的年代际转变;2001年后,三峡库区进入偏旱阶段。三峡库区夏季严重涝年和旱年环流形势存在显著差异,当100hPa南亚高压异常强大,500hPa高度距平场欧亚高纬度地区从自西向东呈"-+-"距平波列分布,乌拉尔山和鄂霍次克海地区有持续性阻塞高压发展,西太平洋暖池对流偏弱,西太平洋副热带高压位置易偏南,三峡库区以南的西南水汽输送增强,使得三峡库区的水汽辐合增强,这种环流形势配合有利于三峡库区洪涝的发生,严重旱年则相反。     

近61年夏半年西南低涡的统计特征与异常发生的流型分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,统计了1954 2014年间夏半年(5 10月)西南低涡发生次数的年际变化,并着重分析了西南低涡异常发生年份的气候特征。结果表明,西南低涡多发年,低层流场在西南低涡关键区表现为西南风旺盛且辐合异常强,气旋性切变加大,低纬季风环流增强,导致大量正角动量输送至关键区,有利于西南低涡生成;同时印度洋输送至关键区的水汽通量增加,也有利于降水发生。而西南低涡少发年,低纬季风减弱,关键区为异常北风控制,南支绕流偏弱,水平散度场表现为辐散异常强,造成角动量输送减弱,不利于西南低涡生成;且来自于印度洋的季风水汽输送减弱,亦不利于降水发生。因此,除地形和加热作用外,西风带以及季风环流带来的水汽和角动量输送也是影响西南低涡发生的重要因子。     

季风湿润区夏季水汽收支的年代际变化特征

采用1983—2002年NCEP/NCAR再分析资料和我国660站降水资料,对我国东部季风湿润区夏季水汽收支变化与大气环流和我国降水异常特征的关系进行研究。结果表明:20世纪80—90年代夏季水汽收支时间序列表现出明显的年代际变化增加趋势,与降水时间序列的相关系数为0.71;水汽收支高值、低值年代不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚夏季风的强弱和降水异常变化。合成的水汽输送年代际异常在东亚—西太平洋区表现为4个异常环流,异常水汽通量辐合区位于长江流域及以南地区。水汽收支高值年代,亚洲大陆高纬度地区低压偏弱,大陆表面温度及西太平洋海温偏高,我国东部沿海盛行异常偏南风,低层气流辐合、高层气流辐散强,垂直上升运动强烈;低值年代则相反。合成的经向水汽收支占总收支的71.3%,合成的异常降水量最大达100 mm以上。     

青藏高原冬季积雪关键区视热源特征与中国西南春旱的联系

利用1955-2010年地面气象站积雪深度、降水资料和NCEP再分析资料,采用统计相关,异常指数与相关矢等计算方法,对2010年西南春旱区域性特征、青藏高原积雪视热源特征进行了综合分析,研究了西南春旱典型区域,获得了影响西南地区春季降水的青藏高原积雪视热源关键区。对高原积雪关键区积雪深度与该区域大气视热源的相关性进行了综合分析,发现青藏高原积雪关键区2月的视热源代表性最好。重点分析了青藏高原积雪关键区2月大气视热源与后期西南严重春旱区降水的异常指数年际变化及其相关关系,结果表明,冬季青藏高原积雪关键区积雪浅、整层大气视热源偏高,有利于西南地区春季出现干燥的偏北气流,导致我国西南地区春雨异常偏少。青藏高原积雪关键区视热源对我国西南春旱预测具有明显的指示意义。     

基于格点降水场的中国东部冬季降水变化特征

采用1958-2007年国家级2419地面台站0.5°×0.5°格点降水场和NCEP/NCAR月平均再分析资料,对中国东部冬季降水量变化及对应的大气环流变化特征进行研究。结果表明：冬季近50 a降水量时间序列表现出明显的长期气候变化趋势。20世纪90年代降水较多,大气水汽充足, 60、70年代相反,这种特征反映出水汽在东亚地区输送的强弱及从海洋输入中国大陆水汽的多寡。降水量强弱年差值合成的异常降水量可达40 mm以上。降水量与水汽收支时间序列的相关系数为0.605。水汽收支与降水场的回归系数揭示了长江流域以南地区为异常大值区。降水量强年,冬季风偏弱,对流层低层和高层为异常气旋式环流,低层盛行异常偏南风,孟加拉湾、南海异常暖湿水汽输送到中国东部地区,中国东部近海海温偏高,配合加强的异常垂直上升运动,有利于水汽的增加,造成降水量增加。     

近50a江淮地区梅雨期水汽输送特征研究

利用1958—2007年ERA再分析风场及气压场资料和APHRO高分辨率逐日降水资料,对近50 a来梅雨期水汽输送的时空特征及其与江淮地区降水的关系进行了研究,发现各条水汽通道对江淮地区梅雨期降水强度及范围的影响程度均不同。梅雨期影响我国降水的水汽输送有显著的年际变化,并且水汽输送强弱年对应江淮地区降水强度也有明显差异。相关分析及合成差值的结果显示,西太平洋水汽输送贡献更大,且西太平洋水汽输送(东南通道)增强时,江淮地区降水增多。印度洋水汽输送的加强会减弱太平洋的水汽输送从而使得江淮少雨。在全球变暖的背景下,西太平洋的水汽输送对降水的增强作用有所减弱而印度洋输送所导致降水强度减弱的范围则明显扩大。自1980年起,江淮降水出现缓慢增多的趋势与全球变暖所导致的东亚环流异常进而影响水汽输送异常相关。     

副热带高压活动与日月运行的关系

依据公开发表的资料，系统地研究了副热带高压活动与日月运行的关系，证实了各类副高活动均与日月运行的某些周期活动有关，主要表现形式为周期性泊松联系和与天文奇异蹼同步效应两种，并且指出，副高活动类型不同，则所对应的联系对象和联系方式也不同。     

西风带中槽脊的移动与发展的估计

本文考虑到西风宽度有限并存在急流,波动的南北宽度有限并其相对于急流轴的位置可有不同,以及槽脊热力结构的特征等因子,研究了槽与脊的移动速度,讨论了槽脊的发展问题。所得的结果经过试验与实际情况很一致,认为对槽与脊的移动发展的预报甚有实际应用意义。     

三峡水库气候效应及2006年夏季川渝高温干旱事件的区域气候模拟

针对2006年夏季川(四川)渝(重庆)地区的高温干旱事件，使用RegCM3区域气候模式，采用双重嵌套和次网格(SUB-BATS)方法，进行中国和三峡地区2005—2006年气候50 km和10 km(通过SUB-BATS方法达到2 km)分辨率数值模拟，并在此基础上进行了三峡地区下垫面改变(三峡水库建成蓄水)的气候效应模拟试验，重点分析了模式对中国和三峡地区夏季气候和气候异常的模拟能力，以及三峡水库对气温和降水的影响。结果表明，模式能较好模拟出中国和川渝地区的气候及以2006年川渝地区高温干旱为代表的气候异常，双重嵌套和SUB-BATS方法的应用，使模式能够提供局地和区域气候更详细的信息。有无三峡水库的对比试验表明，水库对周边区域气温、降水的影响很小，大部分格点上的变化达不到90%统计信度检验标准，气温变化中少数通过检验的格点基本集中于水库水体本身，邻近区域内气温和降水的变化随距库区的距离变远而变得更弱。除了库区本身降温和降水减少外，模拟结果中出现的变化更多表现为模式中出现的噪音。2006年夏季的川渝高温干旱，更多是由于大的环流场造成的，与局地强迫的关系不大，三峡水库在其中所起的作用非常微弱，可以忽略不计。     

三峡库区降水—径流关系及径流量预报模型研究

利用2000—2007年长江上游各分流域面雨量实测资料、雷达遥测面雨量资料以及各水文站的历史资料,对流域降水量、洪水传播时间、径流数据以及基流值进行了针对性处理;通过单日产流Pa+P—R(降水量加前期影响雨量—径流)分析和场次洪水总量Crr—P(a径流系数—前期影响雨量)分析,结合各分流域拟合效果及检验,研究了三峡库区降水—径流关系,证明采用雷达遥测的降水数据作为降水量输入来预报各分流域未来时段内产流量是最佳选择,由此建立了三峡库区径流量的预报模型。     

T—lnP图的制作及一些稳定度指数不稳定能量的计算

本文对T－lnP图（即埃玛图）的制作及一些稳定度指数和不稳定能量的计算进行了较为详细的说明，并进行了实际验证，表明用计算机进行温度对数压力图的制作，不仅方便快捷准确，而且能避免人为的误差。     

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。     

长波的垂直結构和它的移动与发展的关系

本文利用线性两层模式討論了对流层上部和下部扰动的发展和移动,以及它們之間相互关系。有以下主要結果: 1.一般常用的“溫度波落后于气压波,扰动发展”这一規則,对于超长波(波长大于10000公里)只适用于对流层上部,对于波长为7000公里左右的长波自对流层中部以上皆可应用,对于較短的长波整个对流层皆可应用。 2。当槽线或脊线随高度向西傾斜时,扰动的上层发展,下层阻尼;向东傾斜时,上层阻尼,下层发展;当时,上下层同时发展. 3.溫度波和高度波的移速可以不同,甚至方向可以相反;无論在上层或下层,当脊移进輻散区或槽移进輻合区时,扰动发展;当脊移进輻合区或槽移进輻散区时,扰动阻尼. 4.扰动的振幅和移速随时間而变,它不仅决定于基本流場的参数和扰动的波长,同时决定于扰动本身的上下結构. 5.周期性变化的稳定波在发展时期,其振幅的发展一天可达两倍半以上.因此日常所观測到的环流的巨大变化是否都属于一般所謂的西风带不稳定的現象值得深入研究.     

我国北方和西南一些地区谷物天气产量变化与大型环流长期振动的分析

本文揭示了我国北方和西南一些粮产区的天气和谷物天气产量存在着60—70年的长期振动,并有特定的大型环流系统的长期振动与之相配合。提出了北方和西南的“环流-天气-天气产量”同步振动模式。简言之,当冬春季节亚欧大陆冷高压偏弱和南印度洋高压偏强,相应地,夏季赤道低压偏弱和西太平洋台风发生数偏少时,我国北方处于多水期、西南处于少水期,北方和西南地区的谷物天气产量偏高。反之,北方处于少水期、西南处于多水期,谷物天气产量偏低。     

气候系统性态行为复杂性的探索

用滑动t-检验方法(Moving t-tcst technique)对中国东部部分地区年降水量序列进行阶段分析,从各阶段气候性态频率分布特征得到启示．对气候系统性态行为的复杂性进行探索。提出气候系统性态行为的确定性与随机性份额比接近Fibonacci数(黄金分割比)的假设。用信息论的方法对气候变量的不确定性做了定量计算和分析，讨论了气候预测的局限性．提出气候预测(以年降水量为例)准确率的理论上限在中国北方可能为75％左右：在中国南方可能为80％左右。     

台风内部的中尺度波动与多边形眼墙的形成

用小波变换分析了1948～2003年南海夏季风强度指数序列振荡特征,并研究了Lanczos滤波器滤出的不同时间尺度上南海夏季风强度与SODA资料提供的海洋热力条件的关系。结果表明,南海夏季风强度变化存在准4年的年际变化、约9年周期的十年际变化和38年左右周期的年代际变化。年际变化最强,年代际变化最弱。不同尺度上的南海夏季风强度变化与海洋热力条件的显著相关区有很大的地域差异。南海夏季风强度的年际变化主要与近赤道地区的热带海洋变化有关,相关关系呈准2年变化。若前一年秋冬季节的赤道东印度洋、赤道西太平洋出现海温和温跃层深度正异常和赤道西印度洋、赤道中东太平洋出现海温和温跃层深度负异常时,对应于当年的年际尺度上的南海夏季风加强;反之则减弱。南海夏季风强度与后期海温的对应关系为:南海夏季风加强,秋季时,南海周边海区和澳大利亚东部海区海温显著负相关;冬季时,热带西印度洋、赤道中东太平洋和赤道大西洋海温出现显著的正相关。南海夏季风强度的年代变化受PDO的调制。年代际尺度上南海夏季风强度的变化即与全球变暖有关,也与PDO有关。