冬季大尺度流型与夏季中国降水量

对近45年（1951—1995年）前期冬季北半球500 hPa高度距平场和夏季中国降水量进行旋转奇异值分解（RSVD）,研究了耦合相关空间分布的区域特性,同时分析了相关型的时间演变。结果表明,旋转奇异值分解有效地揭示了前期冬季北半球500 hPa大尺度流型与夏季中国降水耦合相关型的区域分布特征,并且物理意义明确。利用Galerkin有限元集中质量法,讨论了非饱和土壤水流动的数值计算模型,用以模拟均质土壤,地下水埋藏很深且在不同的初始和边界条件下的水分运动。通过将第一类边界条件齐次化,而对于第二类非线性边界条件采用变分的办法将其直接转化为已知边界通量的计算,从而容易且较好地处理了带通量约束边界条件。对于入渗或蒸发问题,用通常的在分析比较不同地区降水化学特性时,如果列出各种离子的具体数值,既显得繁琐又不容易得出结论。现提出一种简便方法,即先概括出几种最重要的降水化学特性,分别以字母代表,再把这些特性分成几个等级以数字表示,就能很直观方便地比较这些地区的降水化学特性。还利用权威观测资料,以上述方法具体比较了世界主要酸雨地区的降水化学特性。       

中国和日本降水化学特性的分析比较

本文对中国33个站、日本29个站及美国9个站的降水化学资料进行了分析比较.结果表明,中、日、美三国的降水化学特性有很大不同.三国都有酸雨,但以美国的pH平均值最低.雨水中离子总浓度以中国为最高,其中SO_4~=,NH_4~+和Ca~(++)的浓度特别高.日本雨水中Cl~-和Na~+的浓度很高.NO_3~-在美国雨水中最高.从雨水中离子结构组成和几种重要参量的比值分析表明,中国雨水中的离子浓度受陆地源影响很大,而影响日本雨水中离子浓度最大因素是海洋.在美国以工业交通污染的影响相对最大.文中还对中、日两国不同地区的降水化学特性进行了分析和讨论.     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上, 以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例, 研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先, 运用定量的G-P关联维方法, 探讨了非线性分析的主要定量指标, 具体而言有, 饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵, 计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次, 结合定性的功率谱分析方法, 进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验, 从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。      

华南区域高分辨率模式中不同雷达回波反演技术方案的比较试验

结合一次比较典型的华南前汛期暴雨过程,对目前常用的几种雷达回波反演技术进行比较,试图得到一种适用于华南区域高分辨率模式的技术方案。首先比较了两种不同的水凝物反演技术对短期降水预报的影响,发现基于暖雨假设构造的经验公式反演得到的云微物理量进行Nudging以后预报降水比实况偏弱,而利用LAPS系统可以反演出高层的固态粒子,这些云粒子通过冰相过程可以产生强度与实况相当的降水。仅仅引入初始场的凝结物只对第一小时降水预报改进比较明显。通过对两种不同的水汽反演技术进行比较,发现1D+3D方法反演得到的水汽场并不适用于高分辨率模式,按该方法调整初始场水汽之后反而导致降水预报效果变差,而根据雷达回波调整水汽饱和的方法却可以有效提高前6小时的降水评分,这种改进主要来自降水漏报现象的减少。总体来说,结合利用LAPS系统反演云物理量以及水汽饱和调整方法是一套比较适合华南区域高分辨率模式的技术路线。     

珠三角地区闪电活动与大气化学污染的关系

研究了以广东省东莞站为代表的珠三角地区及作为对比的粤西遂溪站为代表的海边地区降水样品的化学成分与闪电活动间的关系,以及分析了珠三角地区污染源对降水化学成分的影响,通过进行相关分析,发现在珠三角地区,除了臭氧不明显外,空气中的二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物浓度(没有进入降水中)与闪电发生的次数都存在着显著的负相关关系。另外,还发现闪电降水具有十分明显的化学特征地区性差异,即相对其它地区,浓度较高的化学成分其闪电降水的化学浓度都要明显高于非闪电降水,而浓度较低的化学成分其闪电降水的化学浓度都低于非闪电降水,这进一步证明了pH值与雷电活动的关系并非主要由湿清除过程引起,而是与雷电活动有比较密切的关系。同时,通过进行相关分析发现,闪电活动与降水中某些离子浓度、降水的电导率及pH值间存在显著的相关关系,总的来说,闪电活动与当地的典型化学成分浓度有着显著的相关关系,例如闪电活动在海边地区与海盐性离子有显著的相关关系、在珠三角地区与主要由工业化和城市化环境所引起的各种离子有显著的相关关系。      

台湾省山区的降水

地形对降水分布有显著影响,根据降水随高度变化的特性,台湾省的降水通常有下列几种类型: 1.季风降水:冬季台湾地区受高压影响,有二支来自于西伯利亚的东北季风气流。经由日本南部暖海面的这支气流要比直接穿过台湾海峡的一支气流更湿些。当季风吹向北部的大屯山和雪山时,山地迎风面的湿空气被抬升并达到饱和。最大降水出现在该岛北部地区。因受潮湿空气层的厚度的限制,山地的背风面成为少雨区、愈向南,降水愈少。夏季,台湾省处于西南季风和东南季风控制之下,这些季风均在赤道附近越过太平洋,并在台湾     

河谷地区日降水量与中尺度环流之间的关系

到目前为止,世界上对降水量日变化已进行了几十年的研究,这些研究包括对强风暴进行的研究,以及对降水频繁的热带和中纬度地区的夏季强对流的研究。尽管这些研究充分揭示了十二小时内的降水变化,并发现了强对流发生频率最大的地区,但是对盆地及山谷的降水仍缺乏详细的研究。     

2006～2013年CMIP5模式中国降水预估误差分析

用第五次耦合模式比较计划（CMIP5）的10个模式模拟结果与英国东安格利亚大学（UEA）气候研究机构（CRU）的最新降水格点分析资料比较,评估了三种典型浓度路径（RCPs）排放情景下模式集合对2006～2013年中国降水预估误差,结果发现模式间年降水预估在西北和东部沿海地区差异较明显,在沿海地区模式降水估计偏少,在西部和北方大部分地区偏多;冬半年大部分地区模式降水明显偏多,部分地区甚至偏多一倍以上;夏半年东部季风区降水估计偏少,但西部仍然偏多。模式降水误差随时间变化,夏半年误差变化明显的区域主要集中在北方和东部地区,冬半年在东北南部、华东及华南等地。此外,提高排放情景对年降水量估计影响明显的地区主要集中在我国西部的部分地区,加剧了西北模式降水估计偏多程度,但对东部地区影响不大。El Ni?o与La Ni?a年的模式降水误差分布相似,仅在沿海部分地区和华北北部差异较明显,逐年误差分布特征也与此相似。各种误差的对比分析表明,模式降水误差可能多来自模式本身存在的问题,如积云对流参数化、固体降水物理过程、地形处理及分辨率等。这些误差特征说明,直接使用CMIP5模式集合情景输出资料估计未来降水的方法存在较大的不确定性,必须对其进行评估,以降低潜在用户或决策者们制定未来规划的风险。     

短期气候预测评估方法和业务初估

根据短期气候预测业务目前的基本现状,提出了短期气候业务预测效果评估的几种参数。使用这些参数对国家气候中心气候预测室近20多年来全国范围月、季、年几种主要预测业务的降水距平百分率和平均气温距平的预测效果进行了初步评估。结果表明,月尺度预报中,温度预报好于降水预报;年度降水预报以对春季预报为最好;汛期降水预报水平有明显提高。     

重庆地区暴雨空间分布及雨量分时特征

采用重庆市34个地面观测站1981—2017年的降水观测资料,以及2005—2017年逐时雨量资料,分析了重庆地区暴雨的空间分布及日变化特征。结果表明:开州、酉阳、北碚为重庆的暴雨中心,开州年均暴雨日数最多达6.2d。荣昌、渝北、梁平、开州、彭水、酉阳等地大暴雨出现频率较高,南川、万盛大暴雨相对较少。暴雨平均雨量大值区分布在主城区、西部、东北部,西南部暴雨平均雨量较低。重庆地区的暴雨在不同时段主要影响区域不同。铜梁、合川、北碚等站点的暴雨夜间降雨量占比75%以上。代表站夜间平均降雨强度大于白天,大足、沙坪坝、涪陵降雨主要集中在22:00至次日04:00,酉阳03:00—06:00降雨强度较大。小时降雨量≥20mm暴雨日出现频率较高的时段在00:00—06:00和13:00—18:00。     

SPATIO-TEMPORAL VARIATION CHARACTERISTICS OF EXTREMELY HEAVY PRECIPITATION FREQUENCY OVER SOUTH CHINA IN THE LAST 50 YEARS

This paper comprehensively studies the spatio-temporal characteristics of the frequency of extremely heavy precipitation events over South China by using the daily precipitation data of 110 stations during 1961 to 2008 and the extremely heavy precipitation thresholds determined for different stations by REOF, trend coefficients, linear trend, Mann-Kendall test and variance analysis. The results are shown as follows. The frequency distribution of extremely heavy precipitation is high in the middle of South China and low in the Guangdong coast and western Guangxi. There are three spatial distribution types of extremely heavy precipitation in South China. The consistent anomaly distribution is the main type. Distribution reversed between the east and the west and between the south and the north is also an important type. Extremely heavy precipitation events in South China mainly occurred in the summer-half of the year. Their frequency during this time accounts for 83.7% of the total frequency. In the 1960s and 1980s, extremely heavy precipitation events were less frequent while having an increasing trend from the late 1980s. Their climatological tendency rates decrease in the central and rise in the other areas of South China, and on average the mean series also shows an upward but insignificant trend at all of the stations. South China＇s frequency of extremely heavy precipitation events can be divided into six major areas and each of them shows a different inter-annual trend and three of the representative stations experience abrupt changes by showing remarkable increases in terms of Mann-Kendall tests.     

中国气候数值区划的研究

本文利用中国432个气象站的30年整编资料，运用数值方法对中国气候进行了区划，并与以往的中国气候区划进行了对比，发现两者结果基本上是一致的。数值气候区划方法具有客观定量之优点，又因引进了相似度的概念，使得不同气候型之间可以进行定量比较。     

层状云降水微物理特征及降水机制研究概述

层状云是中国北方大部分地区降水的主要云系，采用综合观测资料的分析研究并结合最新的数值模式对层状云特征和降水机制进行深入研究很有必要，也是含后工作的方向。描述了层状云的种类、特点，通过分析机载PMS(粒子测量系统)资料和地面雨滴谱资料介绍了国内外在层状云云滴谱、冰晶谱、雪质粒谱、雨滴谱、云中质粒总谱等微物理特征方面的研究方法及成果，还介绍了国内外在层状云降水机制方面的研究方法及成果，包括层状云降水数值模拟以及暖云降水机制和冷云降水机制研究。     

气候变化对河南烟区烤烟化学品质的影响

利用河南烟区2003-2012年64个气象站气象资料以及烤烟中部叶主要化学成分数据,采用数理统计分析方法,明确烟区气候要素变化特征以及影响烤烟烟叶化学品质指标的主要气候因子,在此基础上,探讨RCP4.5（Representative Concentration Pathways,简称RCP）和RCP8.5两种未来气候情景下河南烟区烤烟化学品质可能的变化。结果表明,2003-2012年河南烟区大田期温热要素和光照因素增加但不显著,水湿要素呈显著减少。3个生育阶段,成熟期的气温日较差和最高气温显著增加;旺长期和成熟期的降水日数和相对湿度呈显著下降;光照因素表现为伸根期和旺长期减少、成熟期增加,但均不显著。河南烟区烤烟化学品质指标与气候要素间的关系密切,不同指标间影响因素具有差异;旺长期太阳总辐射是影响化学成分协调性评分的主要气候因素,呈显著负相关。在未来气候变化下,由于旺长期太阳总辐射高于气候基准期（1981-2010年）平均值并在未来呈显著增加趋势,将导致烤烟化学成分协调性评分下降,两种情景下以RCP8.5情景下降更明显。     

华东区域台风降水量演变特征的初步研究

根据国家气候中心1961-2000年华东区域代表站逐日降水量资料，应用任福民等提出的方法，从降水量中分离出台风降水量；分析了华东区域台风降水量的演变特征。结果表明：（1）华东区域各省台风降水量均具有清楚的年际变化，不过各省年际变化并不同步。（2）各省台风降水量均存在多雨段和少雨段，但其相位可以不同。1971—1975年，福建、安徽和江西都处于多雨段，但江苏是少雨段，山东和浙江属正常段。（3）位于东南沿海的江苏、浙江、福建，TC降水量的年代际变化趋势与降水量的年代际变化趋势基本相同：因此，考虑降水年代际变化趋势时，必须关注TC降水的年代变化趋势。     

昌吉地区旱涝特征分析

通过Z指数法和降水资料对昌吉地区8个国家级气象观测站37a(1971—2007年)的旱涝变化趋势和时空分布特征研究,发现昌吉州各地降水和旱涝变化具有一致性.20世纪70年代以来,各地具有由偏旱转为偏涝的趋势,其中,西部地区的偏涝速度最快,东部地区的偏涝速度最慢.各地出现干旱的频率高于雨涝的频率,其中,西部出现干旱频率最大,东部最小;相反,西部出现雨涝的频率最小,东部最大.     

TRMM和CMORPH卫星资料对三峡库区降水的评估分析

利用1998—2016年TRMM和CMORPH两种遥感卫星资料降水和同期三峡库区气象观测站数据,通过比较干、支流和远、近库区气象站点的降水变化和蓄水前后降水量、雨日、降水强度和频率等变化特征,分析评估了基于两种卫星遥感降水和测站降水的三峡库区局地降水变化。结果表明:库区TRMM和CMORPH卫星降水年际变化特征总体上与气象观测站相符,反演效果在日尺度TRMM略逊于CMORPH,在季尺度CMORPH略逊于TRMM;两种卫星资料对冬季降水反演效果都偏弱。三峡库区干流和支流站点的降水变化总体一致,干、支流各站点降水量均具有较强的年际变化特征。TRMM相比CMORPH更能重现干、支流测站降水的年际变化特征,CMORPH降水年际波动振幅总体上比测站偏大。蓄水前后时段(1998—2003年与2004—2016年)对比,从不同等级降水的强度和雨日、季节降水频率和总量等变化反演效果来看,CMORPH资料分布相比TRMM更接近测站的变化趋势,反演效果略优于TRMM;但两种卫星资料的降水频率和降水量分布与测站的误差在蓄水前后变化都不明显。此外,气象测站、TRMM、CMORPH资料都表现出蓄水后三峡远、近库区年降水量的比值呈平稳波动状态,表明三峡水库蓄水后附近地区降水没有明显变化。     

京津冀地区暖季降水日变化特征分析

使用2007—2017年京津冀地区156个气象站暖季（5—9月）逐小时降水观测数据,根据地形将研究区域分为6个分区,分析各分区降水量季节内变化和日变化特征,结果表明：1）京津冀的多雨区主要位于沿燕山南麓到太行山,存在多个降雨中心。2）各分区降水量季节内特征总体表现为单峰型,即7月降水量最大,7月第3候至8月第4候是主汛期,8月降水量次之,5月最少。3）降水呈夜间多,白天少的特点,7月初之前的前汛期降水多发生在16—21时;主汛期降水呈双峰型,峰值在17—22时,次峰值出现在00—07时;8月中旬以后的后汛期多夜间降水,峰值多出现在00—08时。4）高原山区多短历时降水,长历时累计降水对季节降水贡献率大值区位于平原地区,而持续性降水贡献率大值位于太行山区和燕山迎风坡的西部。     

云南降水正态分布特征的初探

利用适合性检验方法，对云南省125个测站1961年一2000年40a逐月降水资料是否符合正态分布进行了检验，并对云南降水正态分布做了区划。研究结果表明，云南在雨季(5—10月)通过显著性检验的测站数明显少于干季(11一次年4月)通过显著性检验的测站数，其中8月份仅4站次通过显著性检验，而12月份高达97站次，占全省总站次的77．6％；即云南雨季降水多符合正态分布，而在于季多符合非正态分布，8月份几乎全省符合正态分布，而12月份大部份测站都不符合正态分布。云南降水量的正态统计分布一方面具有一定的区域性特征，另一方面又具有较强的局地性，不同的月份同一测站降水量的正态性不同。因此，在做有关降水量的分析预报时，很有必要考虑其正态性的统计分布特征。