华北各区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征

利用１９５１￣１９９７年华北地区２６个测站的６￣８月降水量资料,分析了上夏季降水标准差的窨分布和降水距平百分率年际和年代际变化的地域性特征。在此基础上,根据各站降水标准差和旱涝的一致性,对华北夏季降水异常进行分区,研究了各区降水长期变化的趋势及其阶段性和跃变的特征。最后,探讨了华北地区目前这个少雨期何时结束的问题。     

我国夏季降水的年代际变化及华北干旱化趋势

利用１９５１￣１９９４年全国３３６个测站夏季（６－８月）降水和太平洋海水表面温度资料来分析我国夏季降水的年代际主华北地区干旱化趋势。分析结果表明：我国夏季降水在１９６５年前后发生一次气候跃变,华北地区从１９６５年后夏季和水明显减少,干旱化的趋势明显,这种趋势与西非萨赫尔地区乾坤化的趋势相似;分析结果还表明我国８０年代的气候与７０年代的气候有较大差别,这种差别表现在长江、淮河流域从７０工末起降水增多     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

我国大陆上空可降水量的时空变化特征

利用1958-2001年NCEP/NCAR和ECMWF月平均再分析资料,由地面积分到300 hPa计算了我国大陆上空整层大气的可降水量,对可降水量的时空变化规律及我国大陆上空可降水总量变化特征进行了分析,并利用部分站点探空资料对大气再分析资料获得的结果进行了校验.结果表明:我国大部分地区年平均可降水量表现为减少趋势,而西北地区和华南沿海呈增加趋势;各个季节平均可降水量趋势变化特征并不相同;去除线性趋势的可降水量异常变化主要表现为全国大部分地区一致的年代际振荡,在1965年可降水量由偏多向偏少转变,而在1987年前后可降水量又由偏少向偏多转变;我国大陆上空年平均可降水总量的变化特征主要表现为从1960s中期的持续减少和大致从1980s后期的增加趋势特征.     

西安近57年降水量变化分析

利用1951—2007年西安国家气象观测站二级站的月降水量资料,分析西安年代际、季和月降水量演变趋势。结果表明：西安年降水量总体呈下降趋势,20世纪90年代降水递减趋势明显。1991—2007年17a平均比历年（1951—2007年）平均减少28．7mm,比前40a（1951—1990年）平均减少40．9mm;季节降水量秋季、冬季为递增趋势,其中秋季递增率较大;春季、夏季为递减趋势。其中春季递减率较大,年代际平均递减率为9．7mm／10a。月降水量递减率较大的有：3,4,5,7,8月和11月,月降水年代际平均递减率分别为2,4,2,7,3,4mm／10a;6月,9月和10月降水量递增率较大,月降水年代际平均增长率分别为3,4,4mm／10a;其他月份随年代际变化不明显。     

近58年柳州市汛期降水特征分析

利用柳州市1951～2008年的月降水量资料,采用线性倾向估计和小波分析方法,分析了近58a柳州市汛期（4～9月）降水的变化特征。结果表明：近58a来柳州市汛期降水主要呈波动性变化,线性趋势变化不明显,但前汛期降水总体呈上升趋势,降水量约增加87mm;后汛期降水量总体呈下降趋势,约减少了89mm。因此,前汛期有变涝趋势,后汛期有变旱趋势。近58年柳州市汛期降水年代际变化的主要周期为20～25a,20世纪80年代以后,汛期降水存在周期10-15a的年代际变化。20世纪80年代以前,柳州市汛期降水主要的年际变化周期2～4a,以后的年际变化周期是4～8a。     

华东地区登陆台风降水变化的初步研究

利用华东地区129站1954—2004年逐日降水量资料,用降水客观分离的方法及其改进方案对登陆该地区的台风降水（tropical cyclone precipitation;TCP）进行分离;再用方差分析、气候趋势系数和线性回归等方法,分析TCP的气候特征,并与总降水的相应特征比较。结果表明：华东地区登陆台风降水量空间分布不均匀,福建东南沿海地区最大,具有向西北方向递减的趋势,这种趋势与地形等因素有关;TCP的年际变化明显,9 a和15 a周期显著;TCP年代际变化表现为20世纪50年代最多,70年代前开始减少,比华北地区台风降水减少出现的时间提早10 a;TCP与总降水两者的时间演变特点差异较大。     

我国华北地区春季降水的年代际变化特征及其可能成因的探讨

利用我国160个台站1951~2000年逐月和华北地区80个台站逐日降水观测资料,分析了我国,特别是华北地区春季降水的年代际变化特征。分析结果表明:华北地区春季降水具有明显的年代际变化,1951~1965年华北地区春季降水略偏少,1966~1976年华北地区春季降水更加偏少,春旱较严重,1977~2000年为华北春季降水明显偏多,这时期5~6月降水比1966~1976年有明显增多;并且,分析结果也表明了华北地区和黄河流域春季降水存在着与夏季降水相反的年代际变化特征。另外,作者还利用欧洲中心ERA40资料集的1958~2000年月平均700 hPa风场再分析资料,分析了东亚上空春季700 hPa风场的年代际异常情况,从而来探讨华北地区春季降水年代际变化的成因。其分析结果表明:1965年以前,蒙古高原上空存在着明显的反气旋距平环流,我国华北地区有偏北风距平,这使得我国华北地区在1965年以前春季降水偏少;1966~1976年,我国华北地区仍为偏北风距平,且我国东部沿海到南海上空的偏北风距平增强,这使得华北地区春季降水进一步减少;1977~2000年,东亚上空700 hPa环流场发生了一个明显的变化,华北地区出现偏南风距平,且我国东部沿海到南海上空的偏南风距平增强,这使得我国南方暖湿气流易输送到华北地区,从而造成我国华北地区春季降水增加。     

华北地区雨季极端降水量的非均匀性特征

利用1957-2011年华北地区50个站日降水资料,分析极端降水量的集中度和集中期,探讨华北地区雨季极端降水的非均匀性特征。结果表明：华北地区极端降水量东南部大,西北部小;集中度也为东部大,西部小,即东部地区极端降水较集中,西部地区较分散。极端降水多出现在7月下旬,即华北的主汛期。极端降水量和集中度呈显著减小趋势,集中期减小趋势不显著。华北地区雨季极端降水量的集中度和集中期与同期极端降水量有较好的相关关系,极端降水量越多,极端降水出现越集中,且出现时间越晚;反之亦然。这种关系在环渤海湾地区最显著。分析京津唐地区极端降水发现,极端降水量及其集中度、集中期均呈显著减少趋势。京津唐地区极端降水量在20世纪90年代中期出现突变,90年代后,极端降水量明显减少,且更分散,集中期主要表现为提前。     

西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

华北汛期降水量变化中年代际和年际尺度的分离

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化中,不仅具有年际变化的特征,同时还具有明显的年代际变化特征.我们将这两种时间尺度进行分离,即将降水量的变化进行5年滑动平均,以滑动平均值代表年代际变化,并以每年的汛期降水量与滑动平均值的差代表去除了年代际变化后的年际变化.然后,利用NCAR/NCEP再分析资料对与这两种不同时间尺度相关联的大气环流异常进行了分析,发现两者具有不同的表现,说明影响这两种不同时间尺度的物理原因可能是不同的.与年代际变化相对应的大气环流异常主要表现为出现在我国东部地区的南北风异常以及欧亚大陆上空的位势高度异常.若对这两种时间尺度不进行分离,而直接按讨论年际变化的一般方法简单地分析与年际变化相关联的大气环流异常时,所得到的分析结果中既包含与华北降水年代际变化相关联的大气环流异常,又包含与去除年代际变化后的年际变化相关联的大气环流异常.而除去年代际变化后,与华北汛期降水年际变化相关联的大气环流异常主要表现为在东亚上空位势高度和纬向风的异常,意味着急流在涝年位置偏北.     

我国四季极端雨日数时空变化及其与海表温度异常的关系

利用1960—2004年我国586个气象站的逐日降水观测资料,对每个季节和每个站点,以雨日降水量升序排列的第90个百分位值定义极端日降水阈值,分析揭示了我国四季极端雨日数的时空变化特征、与海表温度异常的关系以及相联系的大气环流异常型。结果表明,我国长江流域极端雨日数在冬季和夏季呈显著增加趋势,华北地区极端雨日数在冬季显著增加、而在夏季显著减少,华南地区极端雨日数在春季显著增加,东北地区极端雨日数在冬季和春季显著增加,而西北地区极端雨日数在四季均显著增加。各季极端雨日数在线性趋势变化之上表现年际和年代际变化特征,并且其典型异常型明显不同,春、秋季表现为长江以南与以北地区反位相的"偶极型"变化,夏季表现为长江流域与华南、华北地区反位相的"三极型"变化,冬季表现为全国大部分地区同位相的"单极型"变化。我国季节极端雨日数与印度洋-太平洋海表温度异常的关系主要表现为与ENSO的关系,而ENSO影响我国极端降水异常是通过相应的大气环流异常型来实现的。     

INTERCOMPARISON OF THE INTERDECADAL VARIATIONS OF SUMMER PRECIPITATION IN CHINA SIMULATED BY AOGCMS FROM THE IPCC-DDC

Simulations of the interdecadal variations of summer rainfall over China are assessed from 5 coupled AOGCMs from the Data Distribution Center (DDC) of the Intergovernmental Panel in Climate Change (IPCC) under the IPCC-Special Report in Emission Scenarios (SRES) A2 and B2 scenario. We examined their ability in simulating the interdecadal variations of summer precipitation over China from 1951 to 1990. The difference before and after the mid-1960’s and the late 1970’s is given respectively to check the capability of the models, especially in reproducing the rainfall jump in North China. We also investigated the interdecadal variations simulated by the models in the 1990’s and the average of 2001-2020 in the future under the scenario A2 and B2. The analysis shows that the current AOGCMs is not good enough in simulating the interdecadal variations of summer precipitation in China. The interdecadal variations of summer rainfall simulated by most of the models cannot reproduce the observation in North China. Higher resolution models are suggested to well simulate the interdecadal variability in regional scale.     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

Variability and predictability of Northeast China climate during 1948–2012

In this work, authors examine the variabilities of precipitation and surface air temperature (T2m) in Northeast China during 1948–2012, and their global connection, as well as the predictability. It is noted that both the precipitation and T2m variations in Northeast China are dominated by interannual and higher frequency variations. However, on interdecadal time scales, T2m is shifted significantly from below normal to above normal around 1987/1988. Statistically, the seasonal mean precipitation and T2m are largely driven by local internal atmospheric variability rather than remote forcing. For the precipitation variation, circulation anomalies in the low latitudes play a more important role in spring and summer than in autumn and winter. For T2m variations, the associated sea surface pressure (SLP) and 850-hPa wind (uv850) anomalies are similar for all seasons in high latitudes with significantly negative correlations for SLP and westerly wind anomaly for uv850, suggesting that a strong zonal circulation in the high latitudes favors warming in Northeast China. The predictability of precipitation and T2m in Northeast China is assessed by using the Atmospheric Model Inter-comparison Project type experiments which are forced by observed sea surface temperature (SST) and time-evolving greenhouse gas (GHG) concentrations. Results suggest that T2m has slightly higher predictability than precipitation in Northeast China. To some extent, the model simulates the interdecadal shift of T2m around 1987/1988, implying a possible connection between SST (and/or GHG forcing) and surface air temperature variation in Northeast China on interdecadal time scales. Nevertheless, the precipitation and T2m variations are mainly determined by the unpredictable components which are caused by the atmospheric internal dynamic processes, suggesting low predictability for the climate variation in Northeast China.     

An Interdecadal Change of Summer Atmospheric Circulation over Asian Mid-High Latitudes and Associated Effects

The atmospheric circulation over the mid-high latitudes in Asia has an important influence on regional climate, yet its long-term variation has not been fully explored. The main task of this study is to reveal the interdecadal variation features of summer atmospheric circulation over Asian mid-high latitudes in recent decades. The results show that the atmospheric circulation over mid-high latitudes of Asia has stronger interdecadal fluctuations than that over low latitudes and one significant change center appears near Lake Baikal. It is found that the atmospheric circulation near Lake Baikal has a significant interdecadal change around 1996 and a deep anomalous anticyclonic circulation has been controlling this region since then, which contributes to the significant increase in the surface temperature near Lake Baikal since 1997 and makes the region a remarkable warming center in Asia in recent 40 years. During 1997-2015, the pattern of less precipitation in the north and more precipitation in the south of east China is closely related to the anomalous anticyclonic circulation near Lake Baikal. Especially, this anomalous circulation near Lake Baikal has been found to contribute to the obvious interdecadal decrease of the precipitation in northeast China and north China near1997. The sea surface temperature(SST) of northwestern Atlantic is an important influence factor to the interdecadal change in the atmospheric circulation near Lake Baikal around 1996.     

太平洋湍流热通量异常与中国夏季降水年代际变化

采用NCEP/NCAR再分析感热、潜热资料,利用EOF方法,分析了夏季太平洋湍流热通量年代际变化的时空特征及其与中国夏季降水的关系。分析结果显示,1951—2003年夏季太平洋湍流热通量距平的年代际分量的EOF前3个模态的方差贡献率分别为32.27%、12.52%、11.10%,且这3个模态分别与中国华北、华南和东北地区夏季降水的年代际关系密切;太平洋湍流热通量年代际异常EOF第1模态的时间系数与东亚夏季风指数年代际变化有显著的负相关。20世纪70年代中期以前,太平洋湍流热通量异常偏多,东亚夏季风偏强,对应华北降水偏多;20世纪70年代中期以后,太平洋湍流热通量异常偏少,东亚夏季风偏弱,对应华北夏季降水减少,干旱化趋势明显。     

中国西北干旱、 半干旱区感热的年代际变化特征及其与中国夏季降水的关系

利用1951～2000年我国西北干旱、 半干旱区地温、 气温和表面风场逐日4个时次 (02、 08、 14和20时) 的台站观测资料, 计算并分析了我国西北干旱、 半干旱区春、 夏季感热的年代际变化特征。分析结果表明: 中国西北干旱、 半干旱区春、 夏季感热输送出现相反的年代际变化特征, 春季感热从20世纪70年代中期开始增强, 而夏季感热却减弱了。并且还分析了中国西北干旱、 半干旱区4月感热与中国夏季降水的相关关系, 其结果表明了中国西北干旱、 半干旱区的春季感热输送与中国夏季降水有很好的相关关系, 其中正相关区分别位于东北地区和长江中下游地区, 而负相关区分别位于华北地区和西南地区。作者还利用欧洲中心 (ECMWF) 1958～2000年再分析资料分析水平和垂直环流的年代际变化特征, 在1977～2000年期间, 中国西北地区春季感热增强, 使此地区上升气流增强, 华北地区上空下沉气流增强, 不利于华北地区夏季降水偏多, 并出现持续性干旱, 而长江流域的上升气流增强有利于长江中下游地区夏季降水增多, 出现洪涝。因此, 西北地区春季感热异常可以作为我国夏季降水的一个预报因子。     

A possible linkage in the interdecadal variability of rainfall over North China and the Sahel

1. Introduction The capital city of China, Beijing, and other largecities, such as Tianjin and Shijiazhuang are all locatedin North China (roughly the region 35?–40?N, 110?–125?E), a region with a very large population. In thepast several decades, the rainfall decreased remarkablyin North China. Nevertheless, the amount of waterdemanded by agriculture and industry and the popu-lation at large has increased. These two trends havemade the de?ciency of water resources in North Chinabeco…