SVD分析青藏高原冬春积雪异常与西北地区春、夏季降水的相关关系

基于1971~2010年青藏高原70余个气象台站逐日积雪深度资料和西北地区春、夏季降水日资料,利用奇异值分解(SVD)方法分析了高原冬春积雪深度分别与西北地区春季、夏季降水的关系。结果表明:高原冬春积雪异常与西北地区春、夏季降水存在显著相关,冬春积雪深度的变化对后期春、夏季西北地区降水有指示和预测意义。高原冬春积雪深度异常对西北地区春、夏季降水主要以正反馈为主,但影响的关键区有所不同。高原冬春积雪中部偏多时,春季降水在陇东南、宁夏及陕西地区显著偏多;夏季降水在陇东南及宁夏西部显著偏多。从高原多雪年与少雪年的角度出发,分析了西北地区降水的差异,表明高原冬春积雪偏多,春季西北大部地区降水偏多,北疆偏少;夏季在南疆、甘肃中部、青海大部及陕西降水偏多,尤其陕西南部地区增多显著,北疆、肃北及陇东部分地区降水偏少。     

西北地区夏季降水与大气水汽含量状况区域性特征

运用NCEP/NCAR 1958～1997年格距为2.5°×2.5°的多个气象要素资料和1960～2000年西北地区95个测站的夏季降水资料,对西北地区夏季水汽含量特征及其水汽状况特征进行了分析.分析研究结果表明:(1)夏季西北地区西部整层大气水汽含量分布与降水的分布特征基本相似,而对于西北地区中东部,二者分布特征略有不同,无论干、湿年西北中东部大气水汽含量均存在相对高值区,表明西北地区整层大气水汽含量具有区域性可开发潜力.(2)西北全区夏季在20世纪60年代中期以前和80年代中期以后,大气中水汽含量较多,70年代前后较少.对于西北各个分区而言,北疆区夏季空中水汽含量最大,高原东北区最少.(3)西北地区夏季降水和西北地区西部哈萨克斯坦地区以及赤道东印度洋和赤道西太平洋交汇处的大气水汽含量相关最为显著.     

1961-2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用近60年西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比研究了西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：平均而言,西北地区夏季降水量占全年总降水量的50-70%。整体上西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%（43%）,降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%（57%）。两者同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年西北地区极端降水量和降水日数也呈现出线性增加的趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,但不同区域变化位相存在一定差异。     

中国西北地区春季降水异常的特征分析

利用陕、甘、宁、青、新和内蒙西部共１０６个测站的１９６０～１９９０历年春季（３～５月）的季总降水量资料,通过ＥＯＦ、ＲＥＯＦ、功率谱分析等方法,对我国西北干旱半干旱地区春季降水异常的时空特性进行了分析研究。结果表明,包括内蒙古西部在内的中国西北干旱半干旱地区的春季降水有６个主要的异常区域：高原东侧及渭水流域区、河套区、北疆区、柴达木盆地区、青海高原区、南疆河西区;内蒙西部的春季降水变化趋势与我国西北地区基本一致,准３年Ｘ周期也是其主要周期。     

南疆夏季降水异常的环流和青藏高原地表潜热通量特征分析

利用1980—2004年NCEP/DOE新再分析月平均资料及我国225个测站1980—2004年月降水量资料,通过诊断分析,研究了南疆夏季降水异常的环流和高原地表潜热通量特征。结果表明:南疆夏季降水偏少年,南亚高压西部偏强,西风急流位置偏北,500 hPa中高纬环流经向度减弱,伊朗高压偏北、偏东,西太平洋副热带高压偏西、偏南;降水偏多年则相反。南疆夏季降水偏少年,高原北部和南疆地区为下沉的垂直环流距平,Ferrell环流增强;降水偏多年则相反。南疆夏季降水偏少年和偏多年的前期冬春季开始孟加拉湾、青藏高原和南疆地区地表潜热通量具有相反的变化,南疆夏季降水与高原北部地表潜热通量呈显著正相关,与南部地表潜热通量呈反相关关系。     

1961—2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用1961—2020年我国西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比分析我国西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：西北地区夏季降水量占全年总降水量的50%以上。从整体上来看,西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%(43%),降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%(57%);降水量、降水日数同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年来,西北地区极端降水量和降水日数呈线性增加趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,不同区域变化位相存在一定差异。     

东北地区夏季降水时空变化特征

采用东北地区99个测站1960～2000年逐日降水资料，运用小波分析、突变分析、旋转EOF等方法，研究了东北地区不同区域夏季降水的长期变化特征。结果表明，东北地区夏季降水呈减少趋势，并存在14年和2～4年的变化周期。东北地区夏季降水异常可分为5种空间分布类型：东北西南部型、东北东南部型，东北东北部型、东北西北部型、东北中部型。东北东南部地区夏季降水减少趋势最明显，东北西南部降水的增加趋势最明显。各区域降水的变化周期有所区别，东北东北部存在16～18年的变化周期，其它地区存在10～14年的变化周期，各区域降水突变的时间主要在60年代和80年代。     

新疆夏季降水的环流差异分析

基于1961—2015年夏季6—8月NCEP/NCAR再分析数据和新疆81站逐月降水数据,分析了北疆和南疆夏季降水协同变化和单独变化时的环流差异。结果表明,当新疆夏季降水整体偏多时,中亚上空的异常气旋将阿拉伯海的水汽输送至新疆,西亚副热带急流位置南偏。当南疆夏季降水偏多,北疆夏季降水偏少时,中亚异常气旋南偏,至40°N以南,水汽由阿拉伯海和西北太平洋输送至南疆,急流位置南偏。当北疆夏季降水偏多,南疆夏季降水偏少时,中亚为异常的反气旋,北疆上空存在异常的气旋式切变,水汽由西北太平洋输送至北疆,急流位置北偏,强度加强。当南疆(北疆)夏季降水单独偏多时,中亚40°N以南为异常气旋(反气旋),以北为异常反气旋(气旋),急流位置南偏,水汽由阿拉伯海输送至南疆(北疆)。     

西北地区近40年年降水异常的时空特征分析

利用西北五省(区)137个测站1961—2000年历年月降水量资料,采用EOF、REOF、小波分析对西北地区年降水量的时空分布、演变规律及各异常区的周期特征进行了诊断分析。结果表明：(1)西北区降水受大尺度天气系统影响,第一持征向量反映了全区一致的多雨或少雨,但也存在东西和南北的差异。(2)西北区年降水空问异常可分为6个气候区(异常型),即高原东北区、北疆区、青海东部区、西北东部区、南疆区、河西走廊区。(3)近40年中除高原东北区及西北东部区降水呈下降趋势外,其余各区呈上升趋势。(4)各异常区降水存在l0年以上较长周期和3～4年短周期振荡,但其显著周期及其年代变化差异较大。     

近45a辽宁夏季降水的气候特征

利用1961～2005年辽宁省53个测站,6～8月降水量资料,采用EOF、趋势分析等方法,对辽宁地区夏季降水量的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究。结果表明：辽宁地区夏季降水的空间分布既有整体一致的性质,也存在东南部和西北部相反变化的差异。近45 a来,辽宁地区夏季降水有减少趋势,并且存在着4～6 a的周期变化。辽宁夏季及其各月降水都有明显的年代际变化特征,20世纪60年代夏季降水处于偏多时段,70年代偏少,80年代和90年代偏多,进入21世纪的前5 a降水偏少。     

青藏高原及周围地区大气可降水量的分布、变化与各地多变的降水气候

为了更深入地分析青藏高原及邻近各地多变的降水气候,利用NCEP 1958—1997年月平均比湿、风及高度等再分析资料及我国实测雨量资料等,整体地分析了高原及周围地区气柱可降水量的多年平均特征及其季节变化,也分析了我国南北方大气可降水量的年代际变化和华北及西北区东部干湿年夏季可降水量的差异等。结果表明,高原及周围地区的气柱可降水量有明显的地区及季节变化。本区域内以南亚和东亚夏季风区的可降水量最高,夏季可达60mm或以上;青藏高原上的可降水量最低,冬季为3mm左右。东亚和南亚季风区可降水量的冬夏季节变化最大,夏季的可降水量达冬季值的4倍。华北区干湿夏季的可降水量差异明显,湿年的可降水量可增加20％以上。近40年来华北和西北区东部夏季的气柱可降水量明显减少,而长江流域及江南地区20世纪80年代以来可降水量却部分增加了,呈北干南湿之势,遂形成我国降水北旱南涝的分布格局。这可能与东亚夏季风逐渐趋弱,特别是撤退期逐渐提前有关。另外,我国各地夏季可降水量的平均降水转化率也明显不同,青藏高原上最高,东亚季风区次之,而南疆盆地最低,这也影响了我国多变的降水气候。     

Spatial and Temporal Variations of Rainfall over Northern Asia in the Last 100 Years and Their Possible Changes in the Future

The reliability of CRU05 rainfall dataset produced by Climatic Research Unit, University of East Anglia is examined against 22 station observations in the northern China. While this dataset has high spatial resolution and long temporal coverage, comparison with station data suggests that it only has higher quality in the last 70 years in the western China. When using this dataset to analyze rainfall variability over the northern China, significant oscillations with periods of 3, 10, and 30 yr are found, with interannual and interdecadal oscillations being the major characteristics of drought and flood events in the region in the last 100 years. Using EOF and REOF analysis, 10 divisions with coherent rainfall variations have been identified, including (i) central Asia and north of Xinjiang, (ii) North China and east of Northwest China,(iii) north and middle of Mongolia, (iv) Hexi Corridor and west of Mongolia, (v)east of the Heilong River,(vi) north of Da Hinggan Mountains, (vii) north of Central Asia, (viii) south of Xinjiang and the Qinghai-Tibetan Plateau, (ix) south of Northeast China, and (x) north of Altay Mountains. Results suggest that the pronounced feature of drought in the arid and semi-arid areas of northern China is not isolated. Of course, it is consistent with rainfall variations in the arid areas of Mongolia and Central Asia. In addition,by analyzing prominent oscillations observed in the last several decades, the trends of rainfall variations over the region in the future 10-15 years are discussed.     

新疆地区夏季降水异常的时空特征及环流分析

利用中国160个站1951-2000年逐月降水资料，对新疆地区近50a来夏季降水异常的时空特征及环流形势进行了研究。考虑到新疆地区复杂的地形，将新疆地区分为南疆、北疆分别讨论，分析发现：北疆的雨季比南疆早一个月左右，并呈现双峰型特点；50a来，新疆夏季的降水总体是增加的，南疆比北疆明显，1985年是一个明显的气候突变点；新疆夏季降水存在准3a、准5～6a和准10～13a的显著周期，但南疆还存在显著的准20～22a的大尺度振荡周期，北疆则不存在；环流分析表明新疆地区夏季降水异常与500hPa环流配置及南亚高压密切相关。     

亚欧大陆北部与青藏高原雪盖特征及其与我国气温和降水的统计分析

本文利用1966～1983年雪盖资料分析了亚欧大陆北部及青藏高原地区的雪盖特征及其与我国温度及降雨的关系。分析指出亚欧大陆雪盖的年变化大,但变化趋势平稳;而高原地区的年变化小,但变化多波动。夏季高原雪盖面积占高原总面积的百分比远比业欧大陆的要大(指40°N以上大陆)。冬半年亚欧大陆雪盖变化与我国各地3周内温度变化呈负相关。夏季亚欧大陆北部雪盖大时,我国长江以北(华北除外)降雨偏少,华南偏多;反之亦然。     

近50年来中国夏季降水及水汽输送特征研究

利用1951-2006年中国448站夏季降水资料、NCEP/NCAR VersionⅠ的再分析资料,研究了近50年来中国夏季降水年代际变化特征及其分区,并从季风性水汽输送的变化角度出发,讨论了影响中国一些主要地区降水变化的可能机制.研究发现:(1)从总体上来说,自1951年至今,中国夏季降水存在3个突变时段,即1956-1960年,1980年前后以及1993年以后.且90°E以东突变后的主要变化特征都是多雨区由北向南传播,而90°E以西则是多雨区由南向北传播;2)近56年来就110°E以东的中国东部夏季降水而言,1980年以后多雨区由华北南移到长江中下游,又于1993年以后由长江中下游继续南移至华南;3)中国东部各地区降水和850 hpa风场、整层水汽输送场的相关分布一致表明,中国110°E以东各降水区以南为来自偏东偏南的季风性异常水汽输送,而以北为来自偏北风和相应的异常水汽输送,两者在降水区汇合造成风和水汽输送异常辐合.因而,西太平洋副热带高压南侧的东南季风及其异常水汽输送、北方冷槽的偏北风及其异常水汽输送是中国东部夏季降水异常的主要成员,这和一般认为的这些地区降水异常来自孟加拉湾的季风性异常水汽输送的观点不同,需要作进一步研究.总之,对于中国东部旱涝的形成,应该重点注意来自西北太平洋副热带高压西侧的直接或间接经南海到达的异常四南季风性水汽输送.     

东亚夏季风边缘带的气候特征

利用近30年的NCEP再分析格点资料及中国站点降水资料,从降水、湿度、风场、水汽输送等角度研究了东亚夏季风边缘带的气候特征及其与华北、西北降水的关系。结果表明,降水场、比湿场、风场、水汽输送场所描述的东亚夏季风边缘带位置基本一致,大致沿西南—东北走向自西向东经过黄河上游—河套—华北北部—东北。夏季风边缘带附近的夏季降水年际变化较大,且夏季降水量与季风强度呈正相关。当夏季风影响到西北、华北北部时,西北、华北夏季降水偏多;反之则偏少。     

ON THE RELATIONSHIPS BETWEEN THE SUMMER RAINFALL IN CHINA AND THE ATMOSPHERIC HEAT SOURCES OVER THE EASTERN TIBETAN PLATEAU AND THE WESTERN PACIFIC WARM POOL

The relationships between the summer rainfall in China and the atmospheric heat sources over the eastern Tibetan Plateau and the western Pacific warm pool were analyzed comparatively, using the NCEP/NCAR reanalysis daily data. The strong (weak) heat sou…     

中国西北夏季气温变化及其对青藏高原地面感热异常响应的诊断与数值试验

利用陕、甘、宁、青、新五省（区）９０个测站,１９６０～１９９０年历年夏季月平均气温,采用主成分分析、旋转主成分分析和全球大气环流模式,对中国西北夏季气温变化的时空异常特征及其对青藏高原地面感热通量强弱变化的响应进行了诊断分析和数值试验。结果表明：中国西北地区气温变化在空间上具有较好的一致性,但由于地形和下垫面的影响,夏季气温异常主要表现为６种气候类型（区）,即青海高原区、河套区、北疆区、渭水流域区、南疆西部区、东疆－河西走廊区。５０年代以来气温演变的主要特点是除青海高原和北疆外的西北大部分地方夏季由暖变冷。当北半球５００ｈＰａ高度距平场呈欧亚型振荡,则有利于中国西北大范围气温偏高（低）。青藏高原地面感热通量的异常增强,可引起西北夏季西部偏暖,东部偏冷。     

80年代前期我国夏季降水的特点及其成因

80年代前期,我国东部地区夏季降水的主要特点是南北少、中间多。主要雨带基本上徘徊在江淮、汉江和渭水流域一带,少雨区在黄河以北和江南南部。分析发现,80年代前期西太平洋副高处于加强西伸、位置偏南的时期,中高纬度经向环流明显,有利于我国夏季降水的这种分布。分析还发现,这一时期西太平洋副高的加强西伸和位置偏南既有它自身的变化特点,也与太阳活动处于高值时期、赤道太平洋冷水区海温增暖及南方涛动指数持续偏低有关。