全球海表温度年代际尺度的空间分布及其对长江中下游梅雨的影响

使用统计诊断的方法,探讨了近百年全球海表温度年代际尺度的空间分布结构与长江中下游梅雨异常变化的可能联系.采用三次样条函数拟合的方法将1885～2000-全球海表温度场和长江中下游梅雨雨量百分比序列的年代际变化分量分离出来,在分析各自年代际变化特征基础上,研究了全球海表温度的年代际尺度分布结构对长江中下游梅雨异常变化的影响.结果表明(1) 全球海表温度年代际尺度变化分量清晰地表征出气候背景的分布状态,其中太平洋年代际振荡(PDO)型态表现突出,特别是1976年以后太平洋的气候背景呈现暖事件增强的趋势.同时,印度洋及大西洋中部海域的海表温度也表现出明显的升温趋势.(2) 长江中下游梅雨年代际尺度变化趋势与全球海表温度的年代际变化趋势基本一致,特别是与PDO典型分布型态的变化趋势有很好的对应,当PDO暖事件趋势处于较强时期时,长江中下游梅雨为偏多的趋势,反之亦然.其中20世纪70胩代中期PDO出现暖位相增强的突变,长江中下游梅雨也在此时期转入增多的趋势.同时,印度洋、大西洋部分地区的海表温度的年代际变化与梅雨的年代际变化之间也有一定的关联.(3) PDO指数与西太平洋副热带高压面积指数的年代际变化趋势一致的统计事实,从一个侧面说明海洋的-代际变化最终通过副热带高压的变动影响梅雨的异常变化的可能性.     

年代际气候变化研究进展

概述了全球尺度、我国大范围区域及长江中下游梅雨的年代际气候变化的一些研究进展,重点介绍了近期我国气象工作者有关这方面研究的一些成果。指出:①全球尺度的大气、海洋及气温变化不仅存在明显的年际变化,而且年代际变化也十分显著;②受全球气候年代际变化的影响,中国气候也存在多时间尺度的变化特征,但气候的年代际变化特征与全球气候年代际变化有不同之处;③长江中下游梅雨气候变异不仅与海-气相互作用密切相关,而且海洋的年代际变化也是梅雨异常变化的重要气候背景;④年代际尺度变化在全球变暖改变区域气候特征的过程中的贡献、年代际气候变化的形成及作用机制,特别是长江中下游梅雨的年代际变化的成因和机制都是仍需继续加强研究的问题。     

116 a长江中下游梅雨的气候特征

用EOF分解、聚类分析和相关分析法，对116a长江中下游5站逐年梅雨资料进行了检验。结果表明，用这5站的梅雨参数确实可以代表长江中下游梅雨的典型特征。根据梅雨量与候雨量的相关程度，分析了116a梅雨量集中的时段，对不同的梅雨参数用Morlet小波法分析了周期，找出了年际及年代际变化规律和趋势变化特征，并用滑动t检验法检验了是否发生突变。     

近百年全球海温异常变化与长江中下游梅雨

使用Butterworth带通滤波的方法,将1885年以来全球海温和长江中下游梅雨量进行2~3年、2.5~7年、11~13年和15~20年4个时间尺度周期带的滤波,分析了二者特定周期带振荡之间的相关关系。结果表明,全球海温与长江中下游梅雨特定周期带变化之间的相关比带通滤波前的相关显著,特别是较长时间尺度的周期带的相关更显著。     

全球海表温度场中主要的年代际突变及其模态

用滑动t检验法对NOAA提供的改进扩展重建的全球海表温度场（1867～2005年）的年平均时间序列进行了年代际突变的定量检验。给出了几个年代际突变时期的时空分布，这些时期有:1894～1901年、1905～1909年、1920～1930年、1939～1945年、1954～1958年、1973～1979年和1994～1998年，并确定了全球海表温度年代际突变的时间，不仅发现了大家熟知的1924、1942和1976年左右的突变，还发现了1894、1907、1956年和最近的1997年的突变。分析表明，赤道太平洋和南太平洋是海温变化的敏感区的可能性较大，其次是北太平洋和南印度洋。用合成差分析得到了全球海表温度场的年代际模态的空间分布，1895～1906年和1908～1923年、1925～1941年和1943～1955年以及1977～1996年和1998～2005年这三对模态分别在大部分海域大体上存在较为明显的反位相结构，太平洋上各个时期均表现为PDO模态，只是强度和范围有所不同，大西洋的南北结构具有不对称性，增暖占主导地位。用滑动t检验法对PDO的年代际突变的信号进行了定量的检验，发现其年代际突变的时间依次为:1908、1924、1942、1956、1976和1997年，除了1894年的突变外，其余突变年份与上述全球海表温度场的年代际突变时间基本上是一致的，这说明PDO是全球海表温度场年代际突变的重要成员之一。假如存在1997年左右的突变，1998至今时段就是全球海表温度场一个新的年代际背景，就其年代际模态而言，目前的强度比1943～1955时段的年代际背景还要强；就PDO目前的强度来说， 与1909～1923和1957～1975这两个时段的强度大体相当。     

121 a 梅雨序列及其时变特征分析

对2001--2005年长江中下游梅雨期进行了划分。确定的梅雨参数包括梅雨集中期、梅雨长度、梅雨量、梅雨强度、入梅日期和出梅日期等。然后对1885--2005年共121a的长江中下游5站逐年的梅雨参数进行时间演变分析。从各梅雨参数趋势变化上可估计,在未来10a里,梅雨量仍将偏多,梅雨长度将偏长,入梅日期将偏早,出梅日期也将偏早。对梅雨参数进行Morlet小波分析得出,从1980s开始,入梅日期和出梅日期都出现明显的2～3a和6a的年际振荡周期;入梅日期还出现明显的12a左右的年代周期,出梅日期出现了16a左右的年代际周期。进入1990s后,梅雨长度出现了8a的年际周期,梅雨量则出现明显的4a和8a的年际周期以及一个近16a的年代际周期。     

苏南地区夏季面雨量与北半球500hPa环流遥相关的年代际变化

用40年（1961－2000年）观测资料，分成1951－1980年和1981－2000年两个时段，研究了江苏南部地区夏季（6－8月）面积平均雨量与北半球500hPa季平均环流时滞遥相关的年代际变化。结果表明这两个时段遥相关的空间分布存在显著差异，且后一时期时滞遥相关强度明显强于前一时期，它反映了北太平洋年代际振荡（PDO）对东亚季风降水和环流年际相关的影响，与年代际和年际时间尺度振荡之间的相互作用有密切联系。     

春季南支槽的年代际变化及其与降水、大气环流的关系

由于春季青藏高原动力作用在其南侧形成南支槽,南支槽年代际变化的异常,可能与中国降水异常有密切的关系。利用NCEP/NCAR月平均再分析资料和中国596个测站月降水资料,采用突变检验、合成分析等方法,分析了1950 2014年春季南支槽的强度和东、西位置的年代际变化特征,探讨了两者与同期中国降水年代际异常及环流背景场的关系。结果表明:春季南支槽的强度和位置都具有显著的年代际变化特征,南支槽强度在20世纪70年代末期有一次强弱突变过程,位置在90年代初期发生了明显的由东向西移动的转折,分别选取强度和位置突变前后的时间段进行分析,得到春季南支槽强度突变前(后),南支槽越强(弱),位置突变前(后),南支槽越偏东(西),会出现黄河流域、长江中下游及其以北和以南的大部分地区降水偏多(少),而青藏高原及其周围地区降水偏少(多)的现象,从两者突变前后与大气环流、垂直运动和水汽条件的显著关系能够合理地解释突变前后降水差异的原因。在此基础上,总结了春季南支槽年代际尺度与中国降水、大气环流的概念模型,可为中国春季的气候变化和气候预测提供更多的科学依据。     

中国近40年日平均气温的概率分布特征及年代际差异

利用全国129站日平均气温资料,从偏态系数、峰度系数入手分析了日平均气温的概率分布特征及年代际差异,结果表明:近40年中国各季日平均气温的均值分布大致呈南高北低,夏季日平均气温的日际变化最小,四季日平均气温不服从正态分布的地理差异明显。1961~1975年时段至1976~2000年时段,夏季、春季日平均气温不服从正态分布的范围明显加大,冬季不服从正态分布范围,北部加大,南部减小,秋季与冬季大致相反;在夏、春、秋季日平均气温方差的变化对日平均气温概率分布的影响是主要的,均值变化的影响次之,冬季在黄河中下游和长江下游流域均值的变化对概率分布影响是主要的,方差变化影响次之,其他地区相反。     

长江中下游梅雨与春季南半球年际模态(SAM)的关系分析

利用1951～2000年中国160站梅汛期（6～7月）月平均降水资料和南半球月平均海平面气压资料，对全国梅汛期降水与其前期春季（4～5月）南半球年际模态进行了统计分析，结果表明：长江中下游梅雨与春季SAM指数存在显著的正相关，东亚梅汛期大尺度大气环流异常同样与春季SAM指数有着紧密的联系，强SAM春季对应着后期弱东亚夏季风，西太平洋副高加强西伸，以及长江中下游地区垂直上升速度的增加，这些为长江中下游梅雨的增加提供了有利的大气环流和水汽条件，而弱SAM春季情况则正好相反。春季南半球年际模态的异常为长江中下游梅雨的预测提供了有参考价值的前兆信号。     

1885~2000年长江中下游梅雨特征量的统计分析

该文分析了1885~2000年长江中下游梅雨特征量的基本统计特征及其相互关系，在此基础上研究了梅雨较长时间尺度的变化特征。结果发现:①梅雨量的大小与梅雨期的长短和出梅日期的早晚为显著的正相关；②梅雨的主要周期为3 a、6 a和8 a，它们分别与低纬100 hPa高度场、热带系统以及全球陆地温度的变化有关；③控制入梅、出梅和梅雨期6 a左右周期的气候因素是相同的，而3 a左右的周期可能受到不同气候因素的影响；④长江中下游梅雨在近116年期间，经历了6个不同的气候阶段。     

近52年淮河流域的梅雨

气候资料表明梅雨期不仅出现于长江中下游区，也会出现于淮河流域中南部。为此应用淮河流域分布均匀的5站日雨量资料结合西太平洋副热带高压脊线的季节进程划分出近52年（1953—2004年）淮河流域梅雨期。该处梅雨期和长江中下游沿江区一样十分显著，其平均入梅及出梅期分别比长江中下游沿江区推迟5 d和7 d，其梅雨量年际丰枯是形成该地区汛期旱涝的主要因素。江淮流域梅雨在多数年趋势一致，但有1/4年份淮河梅雨与长江中下游沿江区距平符号相反。1979年附近淮河梅雨出现突变，即由此前的梅雨偏少、出梅偏早趋势突变为有较大振幅的2.2~2.3年短波振荡，梅雨量大及出梅迟年明显增多。在1979年前后也因此出现了两段梅雨异常期:1958—1966年淮河枯梅期和1979—1987年淮河丰梅期。进一步发现7月东亚中纬沿海槽的伸缩对淮河梅雨量、出梅的影响比鄂霍次克海高压及乌拉尔高压更显著。     

中国长江中下游梅雨锋暴雨形成机理以及监测与预测理论和方法研究

国家重点基础研究发展规划项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”经过项目全体科学家的 5a研究 ,取得了一系列重要的研究成果 :(1)提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型 ;(2 )建立了梅雨锋暴雨的天气学模型 ;(3)梅雨锋是由多个不同尺度系统构成的梅雨锋系 ,它具有介于温带锋系结构与热带辐合带结构之间的副热带锋系结构 ,在长江中下游有时可表现为双锋结构。锋前的湿物理过程与锋上强对流系统发展形成的正反馈过程以及梅雨锋系的不同尺度系统的相互作用是梅雨锋维持与发展的重要机制 ;(4 )提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法 ,并形成一系列新的反演产品 ;(5 )成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法 ;(6 )发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统 ,在 2 0 0 3年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用。上述研究成果表明该项目已经圆满地完成了预定的目标与任务。     

近46年江淮下游梅雨期的划分和演变特征

应用近46年江苏省中、南部各五站逐日雨量和西太平洋副高逐候脊线纬度资料分别划分出苏南和江淮两区梅雨期。部分梅雨期内含2段甚至3段梅雨集中期,因此也存在间歇期;出梅并不等同于入（盛）夏,少数年虽出梅却无（盛）夏。在所揭示的一系列区域气候特点中,最值得注意的是首次划分出的江淮梅雨期,它与苏南梅雨期并不尽同,有二成年份出梅期延迟至8月。两区梅雨期都具有很大的年际变化,尤其是苏南梅雨量的年际变化一直处于上升趋势且在近十年达到极大。     

冷空气与梅雨的关系及影响

通过分析1954～1999年梅雨期合肥低温日数与安徽省梅雨量、梅雨期长度的关系发现：梅雨期的冷空气强弱是影响梅雨的一个重要因子。冷空气势力强，一般梅雨期长、梅雨量多；反之，梅雨期短、梅雨量少。     

2013年梅雨监测及近50年江西梅雨气候特征

利用1959—2013年江西梅雨监测区37站降水量、气温资料和500 hPa西太平洋副热带高压脊线日平均位置资料,根据《梅雨监测业务规定》的相关指标,对2013年江西梅雨进行监测,并采用EOF等方法分析江西梅雨气候特征。结果表明:1)江西于2013年5月25日正式入梅,于6月29日结束,梅雨期总雨量为420.9 mm,梅雨强度为0.58。2)江西梅雨的时空变化特征是北部地区梅雨量的全区一致型分布占总方差的77.8%,将江西北部地区作为一个整体来分析其梅雨量的时空变化特征是合理的。3)江西气候平均入梅日为6月8日,出梅日为7月1日,梅雨季长度为23 d,梅雨量为352.7 mm,梅雨强度为-0.18。入梅日期、出梅日期、梅雨季长度和梅雨强度与梅雨量特征量之间存在显著的相关关系,入梅越早,出梅越晚,梅雨期长度越长,梅雨强度越强,梅雨量就越大。4)梅雨各特征量存在显著的年际和年代际变化特征,5个梅雨特征量具有相同的2—3 a周期变化,另外还主要存在6—8 a、13—15 a和21—23 a周期变化,但各参数在1959—2013年的不同时段具有不同的显著性。     

梅雨锋降水性云的数值模拟--用暖云数值模式估算和分析梅雨锋降水的尝试

本文将江淮地区梅雨期的持性层探空资料和相应云区的增强显示红外云图参量值输入改进的一维半非常定暖云数值模式进行了数值试验。仅对其中三类不同降水强度的模式云的发生发展过程及其演变特征作了数值分析,并提出了一种用云模式的输出雨量(模式雨量)来预测梅雨锋降水量的简单方法。结果表明,本文云模式在研究梅雨锋降水性云的宏、微观结构和估算梅雨锋降水量等方面有一定使用价值。     

梅雨期中国东部降水的时空变化及其与大气环流、海温的关系

利用1961～2000年中国台站降水资料、 NCEP/NCAR再分析资料以及扩展重建海平面温度 (Extended Reconstructed Sea Surface Temperatures, ERSST) 资料, 采用EOF、小波变换、合成及相关方法探讨中国东部梅雨期降水的时空变化及其环流、水汽输送和海温异常特征.分析指出中国东部梅雨期 (6月11日～7月10日) 降水存在三种主要空间型: 江南北部多雨型、长江流域多雨型和江淮平原多雨型.三种降水型都存在多时间尺度特征, 由于年际和年代际振荡的周期和强度随时间的变化有不同表现, 三种雨型旱涝年出现的年份有所不同.三种雨型对应的东亚夏季风环流各子系统的强度、位置、水汽输送等也存在明显差异.梅雨期三种雨型与冬季海温的研究表明:赤道东太平洋海温偏高有利于出现江南北部降水型; 赤道印度洋、南海和西太平洋黑潮海温偏高有利于出现长江流域降水型; 北太平洋中纬度海温偏高则有利于出现江淮平原降水型.     

近50年来湛江、韶关气候变化的小波分析

利用MHAT小波函数分析了湛江和韶关两地近50年平均气温和年降水量多时间尺度的演变特征,并对其气候突变进行了初步分析。结果表明,湛江气温变化包含了16年、4年和2年的振荡周期,其降水具有11年、4年的周期变化特征;而韶关的温度序列只具有5年、3年的高频振荡周期,降水变化则包含了11年、7年、4.5年的周期振荡。经气候突变的分析检验,湛江、韶关的气温及降水在不同时间尺度下具有不同的突变点。