近50年陕南、关中降水年际变化特征

利用陕西省陕南、关中54个气象站50a(1961—2010年)观测的日降水资料,分析小区域降水年际变化特征,结果表明:(1)区域年降水以减少为主,减少程度西部大于东部,宁强、华山和略阳雨量减少最多。(2)夏季降水以增加为主,减少站集中在秦岭山上和区域西部,降水向夏季集中倾向明显。(3)日雨量<5mm小雨,年雨量和雨日数减少趋势明显,雨日数减少站占96%,镇安、丹凤、高陵减少最多;雨量≥50mm暴雨,年雨量和雨日数增加趋势明显,集中在夏季,镇巴、紫阳、镇坪夏季暴雨日数增加最多。即小雨减少暴雨增多,暴雨灾害趋于严重。(4)在降水变化中地形等局地作用明显,是天气预报和研究气候变化应该考虑的因素。     

1967—2008年青藏高原汛期不同强度降水日数变化

利用1967—2008年青藏高原68个台站逐日降水资料,按照《气象规范》对不同等级降水的定义,对青藏高原汛期（5—9月）不同强度的降水日数进行分析。结果表明：1967—2008年青藏高原汛期总降水日数及各强度降水日数均呈现出由东南向西北递减的空间分布特征,降水总日数和小雨日数以减少趋势为主,最显著的区域位于青藏高原东北和东南部,中雨日数以增加为主,大雨日数变化趋势的区域差异显著。青藏高原汛期各强度降水日数存在明显的年际变化,总降水日数的变化主要受小雨日数影响。汛期降水各旬分布上,各强度降水日数主要集中在夏季（6—8月）,小雨日数越少（多）的旬内其占总降水日数的比例就越大（小）,中雨和大雨日数越少（多）的旬内占总降水日数的比例就越小（大）;小雨和中雨日数均在1978年发生突变,突变前后,青藏高原东南部小雨和中雨日数差异最为明显。     

1961—2010年北京地区降水变化特征

采用15个常规气象站1961-2010年逐日降水数据资料,分析了北京地区降水量、降水日数和降水强度的变化趋势,包括年和各季节的总降水量和降水日数,不同降水级别降水量、降水日数和降水强度变化趋势的时空特征。结果表明：在近50年内,北京地区平均年降水量和年降水日数、年降水强度均呈下降趋势;各季节中,夏季的降水量呈明显下降趋势,春季降水日数略有增加,夏季略有减少;降水强度在春季增大和夏季减小趋势明显;小雨雨量变化不明显,中雨雨量呈增加趋势,大雨和暴雨雨量呈明显降低趋势;小雨降雨日数略呈减小趋势,中雨降水日数呈显著增加趋势,大雨和暴雨降水日数呈较明显降低趋势;小雨降水强度略呈上升趋势,而大雨和暴雨的降水强度呈明显的降低趋势。     

CMIP5模式对中国东部夏季不同强度降水气候态和年代际变化的模拟能力评估

利用东亚地区逐日降水资料,评估了17个CMIP5气候模式对中国东部夏季不同强度降水的时空分布、不同强度降水对1970年代末中国东部夏季总降水量年代际转折的贡献的模拟能力。从夏季不同强度降水占总降水的比重来看,在中国东北和华北地区,小雨和中雨占主导;而在华南和江淮地区,大雨和暴雨则相对更为重要。CMIP5模式可大致模拟出中国东部小雨、大雨和暴雨占总降水比重的空间分布,但对中雨占比的空间分布模拟较差。总体说来,多数CMIP5模式高估了小雨和中雨的比重,但低估了大雨和暴雨的比重,从而导致大多数模式高估东北和华北的总降水量,而低估华南和江淮的总降水量。对1970年代末我国华北和江淮地区夏季降水量的年代际转折,观测资料表明该转折主要体现为大雨和暴雨雨量的年代际转折;仅有少数CMIP5模式能模拟出华北大雨和暴雨年代际减少的特征,使得这些模式对华北地区总降水的年代际变化也有较好的模拟能力。对于江淮区域,由于大雨和暴雨的比重被严重低估,尽管部分模式能模拟出夏季总降水量年代际增加的特征,但却多以小雨、中雨的年代际变化为主。多模式集合并不能显著提高模式对不同强度降水的空间分布的模拟能力,尤其是降水年代际变化的模拟能力。     

1961-2012年京津冀地区不同等级降水日数时空演变特征

利用1961-2012年京津冀地区78个气象站逐日降水资料,采用趋势分析、Morlet小波和经验正交函数（EOF）等方法,分析京津冀地区不同等级降水日数的时空演变特征。结果表明：近52 a来,京津冀地区各等级降水日数的变化趋势不明显。空间分布上,雨日总数和小雨日数呈自西北向东南递减的特征;中雨日数和大雨日数分别存在两个大值中心,二者大值中心的位置相似,一个位于京津冀地区东北部,另一个位于西部太行山区;暴雨日数的空间分布特征不明显,具有随机性。雨日总数和小雨日数存在准13 a和准6 a两个尺度的振荡周期;中雨日数、大雨日数及暴雨日数存在15-18 a和8-11 a两个尺度的振荡周期。EOF第一模态分析表明,京津冀地区各等级降水日数在全区具有较好的一致性;第二模态分析表明,雨日总数、小雨日数、中雨日数和大雨日数具有南北反位相的特征,暴雨日数具有西北部和东部多（少）、中部和西部少（多）的分布特征。     

1961-2011 年渝东南地区降水变化特征分析

利用1961-2011年渝东南地区6个气象站的降水资料,分析了该地区的气候变化特征。结果表明：1961-2011年渝东南地区年、春季和秋季降水为线性减少趋势,秋季减少趋势显著;夏季和冬季降水为线性增加趋势,但不显著。年和四季降水的周期变化不太一致,年代际周期夏季和冬季降水比较显著。年雨日、小雨、中雨和大雨日数都为线性减少趋势,中雨和大雨日数减少趋势比较显著。暴雨日数整体上无明显变化。逐年代变化来看,雨日偏多最多的20世纪90年代表现为小雨和暴雨日数偏多,中雨和大雨日数偏少;雨日偏少最多的21世纪初期主要表现为小雨、大雨和暴雨日数偏少,中雨日数偏多。     

我国东部地区夏季不同等级降水日数年际变化特征分析

用全国1958--2004年逐日降水资料,分析我国东部地区夏季总降水日数以及不同等级降水日数的年代际变化特征,结果表明,1980--2004年与1958--1979年两个时段相比,我国东部各地区夏季总降水日数和不同等级降水日数具有明显不同的变化特征。东北地区总降水日数和总降水量减少,这主要与小雨日数减少有关。华北地区总雨日数和总降水量也呈减少特征,总雨日数减少是由于各等级雨日数减少引起,且小雨日数减少贡献较大,而总降水量减少却主要是由于暴雨日数的减少引起。长江流域总降水日数和总降水量增加,总雨日数增多主要与中雨以上级别雨日数的增多有关,而总降水量的增加主要与暴雨日数增加有关。华南地区总雨日数和总降水量减少,总雨日数减少主要与小雨日数减少有关,而总降水量减少是由于各等级降水日数减少引起。     

我国东部地区夏季不同等级降水日数

用全国1958—2004年逐日降水资料,分析我国东部地区夏季总降水日数以及不同等级降水日数的年代际变化特征,结果表明,1980—2004年与1958—1979年两个时段相比,我国东部各地区夏季总降水日数和不同等级降水日数具有明显不同的变化特征。东北地区总降水日数和总降水量减少,这主要与小雨日数减少有关。华北地区总雨日数和总降水量也呈减少特征,总雨日数减少是由于各等级雨日数减少引起,且小雨日数减少贡献较大,而总降水量减少却主要是由于暴雨日数的减少引起。长江流域总降水日数和总降水量增加,总雨日数增多主要与中雨以上级别雨日数的增多有关,而总降水量的增加主要与暴雨日数增加有关。华南地区总雨日数和总降水量减少,总雨日数减少主要与小雨日数减少有关,而总降水量减少是由于各等级降水日数减少引起。     

中国夏季不同强度降水模拟对不同积云对流参数化方案的敏感性研究

利用PσRCM9区域气候模式, 分析了中国夏季不同强度降水模拟对不同积云对流参数化方案的敏感性。结果表明, 采用四种积云对流参数化方案, 模式能够模拟出小雨、 大雨和暴雨的雨量百分比和雨日百分比空间分布的一致性特征, 但不能模拟出中雨雨量百分比和雨日百分比空间分布的相似性, 这是由于模式不能模拟中雨雨量百分比的空间分布形式所致。还发现模拟的我国夏季降水以小雨和中雨为主, 四种积云对流参数化方案均低估了中国夏季大雨和暴雨对总降水的贡献, 尤其是在我国西部、 东北和华北地区更明显。不同积云对流参数化方案下模拟的极端强降水阈值的空间分布形式基本与观测一致, 但强度与观测存在较大差异。相比较而言, Grell方案较Kuo、 Anthes-Kuo和Betts-Mille积云对流参数化方案更适合中国东南部地区夏季极端强降水的模拟。     

中国东部夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的关系

采用1961—2010年NCEP/NCAR再分析资料,NOAA海表温度资料和中国国家气候中心整编的中国东部387站逐日降水资料,分析了中国夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的可能关系。结果表明:(1)近50年中国东部夏季暴雨日数经历了3次年代际变化,先后发生在20世纪70年代中后期、90年代初以及21世纪初。(2)根据经验正交函数(EOF)分析主模态的空间分布型,结合聚类分析的方法,将中国东部夏季暴雨日数主要分为6种类型:渤海型、北方型、淮河型、长江型、南方型、南方和北方两支型。该分型对实际暴雨日数分布具有较好的代表性。(3)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的环流场特征,结果表明暴雨日数的分布类型与东亚夏季风密切相关,渤海型和北方型分布对应季风位置偏北,淮河型和长江型分布对应季风位置偏南,南方型分布时季风位置更加偏南,当暴雨日数呈现南方和北方两支型分布时,季风较强,影响中国东部大部分地区。(4)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的水汽输送特征,结果表明,影响中国东部夏季不同暴雨日数分布型的水汽输送与西太平洋的异常反气旋式环流密切相关,形成暴雨的水汽更多来自于西太平洋。(5)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的海温场特征,结果表明,渤海型和北方型暴雨日数多发生在拉尼娜发展或者维持时期;淮河型和长江型暴雨日数多发生在厄尔尼诺维持或者衰减时期;南方型暴雨日数多发生在厄尔尼诺发展时期;而当暴雨日数呈现出南方和北方两支型时,整个太平洋和北印度洋大部分地区均呈现出偏冷的状态,海、陆热力差异显著。     

华东地区夏季不同等级降水变化特征分析

采用华东地区78个气象站点逐日降水资料,根据日降水量的5个等级划分,应用线性趋势分析、相关分析等分析了不同等级降水频率和降水量的空间分布及其变化趋势。结果表明:(1)夏季不同等级降水频率在整个华东地区具有明显的地区差异,区域平均的降水频率由大到小依次为小雨、微量降水、中雨、大雨、暴雨。(2)平均的夏季总降水量呈南多北少的分布,各等级降水对总降水量的贡献率由大到小依次为暴雨、大雨、中雨、小雨,暴雨对夏季总降水量的贡献在某些年份可达50%以上。(3)区域平均的夏季降水日数呈下降趋势,但总降水量却有明显的增大趋势。(4)区域平均的某等级降水频率正异常时,华东地区各地该等级降水频率,亦多表现为正异常,尤其中雨以上等级降水频率异常符号在整个华东地区更为一致。(5)华东区域微量降水和小雨发生频率分别与其他等级降水存在显著的反相关关系,而中雨、大雨、暴雨三者发生频率之间无显著相关。     

近50年广东省分级降水的时空分布特征及其变化趋势的研究

利用广东省86个常规气象观测站1961—2010年的逐日降水资料,分析近50年广东省降水气候特征,探讨不同等级降水空间分布及随时间变化特征。结果表明:广东省降水丰沛,年均降水量多为1 500~2 000 mm;降水气候特征的区域差异较大,不同区域降水量与降水日数分布差异显著;各月的降水日数差异没有降水量月分布的差异明显,非汛期的日降水量较小,而汛期降水日数多且日降水量大;小雨日和中雨日的区域差异小,大雨日、暴雨日、大暴雨日的大值中心主要集中在广东省的三大暴雨中心地区 (清远中心、阳江中心、海陆丰中心),雨日量级分布大致由北向南逐渐增强,且随着降水等级的增加降雨日数迅速减少;小雨、中雨和大雨的降水贡献率均由粤北地区向沿海地区递减,暴雨和大暴雨的贡献率由粤北向沿海递增;小雨日数显著减少、大雨以上日数略有增多,总降水日数也呈减少趋势;小雨和中雨的贡献率呈减少趋势,大雨以上贡献率增多,使年均降水量呈增多趋势。      

SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND VARIATION TRENDS OF HIERARCHICAL PRECIPITATION IN GUANGDONG PROVINCE OVER THE PAST 50 YEARS

The climatic characteristics of the precipitation in Guangdong province over the past 50 years were analyzed based on the daily rainfall datasets of 86 stations from 1961 to 2010. The rainfall was divided into five categories according to its intensity, and their spatiotemporal characteristics and variation trends were investigated. The annual rainfall amount was within 1,500 to 2,000 mm over most parts of Guangdong, but substantial differences of rainfall amount and rainy days were found among different parts of the province. There were many rainy days in the dry seasons (October to March), but the daily rainfall amounts are small. The rainy seasons (April to September) have not only many rainy days but also heavy daily rainfall amounts. The spatial distributions of light rainy days (1 mm 100 mm) are generally concentrated in three regions, Qingyuan, Yangjiang, and Haifeng/Lufeng. The average rainfall amount for rainy days increases form the north to the south of Guangdong, while decreasing as the rainfall intensity increases. The contributions from light, moderate and heavy rain to the total rainfall decreases form the north to the south. The annual rainy days show a decreasing trend in the past 50 years. The light rainy days decreased significantly while the heavy, rainstorm and downpour rainy days increased slightly. The annual total rainfall amount increased over the past 50 years, which was contributed by heavy, rainstorm and downpour rains, while the contribution from light and moderate rains decreased.     

CAPABILITIES AND LIMITATIONS OF GRAPES SIMULATIONS OF EXTREME PRECIPITATION IN THE WARM SECTOR OVER A COMPLEX OROGRAPHY

A comprehensive observational study on a warm sector torrential rain (WSTR) on 20 May 2016 over south China is presented with a pioneering examination of simulation capabilities based on the Global/Regional Assimilation and Prediction System for Tropical Mesoscale Model (GRAPES_TMM). The results show that the meso-scale convective boundary formed between north wind from mountainous areas and the south wind from plain regions as well as the cold outflows boundary both contribute to the convections over Xinyi, and the convections were blocked and stayed stagnant in the trumpet-shaped topography for about 8 hours which eventually caused the torrential rains. Comparative verifications of the observational studies by simulations showed that GRAPES_TMM had better estimations of large-scale frontal precipitation than the local warm-sector torrential rains. The simulations of local torrential rains in the warm sector showed strong biases in precipitation location and amount. GRAPES_TMM also showed overestimated surface winds and a faster moving speed bias, as well as an overall underestimation of the nocturnal surface temperature during the WSTR. This work may lead to several prospective researches of its model improvements on model physics such as land surface process and PBL parameterization.     

1961—2011年江苏夏季分级雨日的气候特征

利用江苏省1961—2011年夏季67站逐日气象观测资料,按照不同量级的日降水量,运用趋势分析、突变分析、小波分析等方法对近51 a江苏省夏季雨日进行研究。研究发现:各级雨日分布均呈明显的由西北—东南向的变化特征;各级雨日均存在明显的年际、年代际变化和突变特征;各级雨日存在准6 a的年际振荡周期和准12 a的年代际振荡周期,但是存在的主要时段有所差异。各级雨日的趋势变化中,除微量雨日为下降趋势外,其它各级雨日以上升趋势为主。分析各级雨日对有效雨日的趋势贡献:江苏北部地区有效雨日的减少主要来自于大雨、大暴雨日的减少;中部地区的有效雨日增多来自于小雨、大雨和暴雨雨日的增多;南部地区有效雨日增多来自于小雨、大雨和大暴雨日的贡献。     

黔东南相当暴雨日数与雨日数的气候变化

利用1961—2015年共55 a黔东南地区16个气象观测站实时降水量观测资料,建立相当暴雨日数和雨日数的时间序列,分析黔东南地区相当暴雨日数与雨日数的时空变化特征。结果表明:黔东南相当暴雨日数的分布是以西南侧的雷公山脉为中心沿东北方向递减,雨日数则以东部和西部为大值区,南部和北部为小值区;相当暴雨日数主模态分别为西北—东南向递减的同位相型、西南—东北向为反位相型;雨日数主模态以西北至东部一线为中心,向两边递减的同位相分布,这与地形对降水机制影响有很大关系。相当暴雨日数呈上升趋势,雨日数在上世纪60年代中期至21世纪初相对稳定变化,之后呈下降趋势;相当暴雨日数和雨日数均具有2 a左右的主周期变化,雨日数还具有11 a左右的长周期变化。     

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。     

华东地区不同等级降水日数的时空分布特征

根据华东地区1961～2010年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、Mann-Kendall检验和经验正交函数（EOF）分析等方法揭示不同强度降水日数的时空演变特征。结果表明,华东地区的小雨日数为总雨日数的72.42%,占总雨日数的最大比重。同时发现小雨日数和总雨日数（暴雨和大暴雨日数）表现为显著的减少（增加）趋势,说明总雨日数的减少主要是由于小雨日数的减少所致。EOF 分析结果显示总雨日和小雨日的主要 EOF 模态在空间上表现出全场一致的减少趋势以及南北反相位的特征。福建中部既是总雨日数和小雨日数最大的区域,也是两者减少趋势最明显的地区。暴雨日数和大暴雨日数高值中心出现的区域基本重合,大致在浙江-江西-安徽三省交界处。     

1971~2017年新疆夏季分级降水特征

利用1971~2017年新疆100个气象观测站的逐日降雨资料,在降水分级的基础上,采用EOF分解、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对新疆夏季降水特征进行研究,结果表明:受天山山脉影响,新疆夏季降水主要集中在天山山脉附近,呈由北向南递减的空间分布特征;近47年新疆区域平均的夏季降水呈持续增长趋势,存在明显的多时间尺度波动,并在1987年发生由少到多的突变;EOF分析的前四个模态依次反映出新疆夏季降水具有整体一致、南-北向相反、东-西向相反以及中部与周边地区相反的变化特征;从空间分布看,新疆夏季各级降水的雨量与雨日均呈现明显上升趋势,其气候变化趋势系数与夏季降水基本一致,表现出北疆大于南疆、西部大于东部、山区多于盆地和谷地的空间分布特征;从时间变化看,新疆区域平均的夏季各级降水的雨量与雨日以上升趋势为主,其中暴雨的上升趋势最为显著,大雨次之,小雨和中雨最弱;新疆区域平均的夏季各级降水均表现出多尺度周期振荡特征。