1961—2005年河西走廊东部极端降水事件变化研究

利用1961—2005年河西走廊东部5个气象站的逐日降水资料,研究了河西走廊东部近45 a极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征.结果表明:在空间分布上,年极端降水分布与地理位置、海拔密切相关,也与影响本地的天气系统有关.河西走廊东部极端降水总量、降水频数呈南-北走向,最大值出现在乌鞘岭,最小值出现在民勤;极端降水强度也呈南-北走向,但最强中心在古浪,最小在民勤.近45 a来极端降水总量和强度呈增加趋势,总量增加最大的是乌鞘岭,武威最小;强度增加最明显的是武威,最不明显的是古浪;年极端降水频数在古浪和民勤呈减少趋势,其它地区为增加趋势,降水频数增加最明显的也是乌鞘岭,降水频数减少最明显的是民勤.全球大幅度变暖水循环加快使得河西走廊东部年极端降水指数都呈增加趋势,其中年极端降水总量、年极端降水强度、年极端降水频数都是90年代增加最明显;极端降水指数在6~7 a和9~10 a周期上反映明显,在60年代年极端降水指数都发生了突变.     

河北唐山地区盛汛期短时强降水概念模型及物理量特征分析

利用2006-2013年区域自动站降水资料以及NCEP再分析资料,应用EOF分析和中尺度天气图分析等方法对唐山地区盛汛期短历时强降水的时空分布特征、天气学概念模型以及物理量特征进行研究.结果表明：唐山东北部是短时强降水的活跃区、西南部为不活跃区,但西南部极端短时强降水更强;存在5种降水空间分布类型,分别是“一致型”“西北多型”“东南多型”“东北异常偏多型”“东北异常偏少型”.700 hPa切变线是否断裂、副热带高压及高低空急流的位置以及高低空干湿区配置决定了降水分布;短时强降水发生时局地水汽丰富,暖云层厚度较大,垂直风切变较弱,存在一定的不稳定能量,强天气威胁指数较小、0℃层较高,大多数类型都有强的水汽辐合,但“东北异常偏多型”辐合较弱,其水汽主要来源于本地.     

黄河、长江源区降水变化的水汽输送和环流特征

利用黄河、长江源区气象站的降水资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了黄河、长江源区降水的年际变化,对黄河、长江源区典型多雨年与少雨年的500 hPa位势高度和风场、600 hPa流场、大气水汽含量和水汽输送进行了合成和对比分析.结果表明:黄河和长江源区的降水在近50 a的长期变化趋势都不明显,但在最近10 a黄河源区的降水有明显的减少趋势.而长江源区的降水则有明显的增加趋势;江河源区在多雨与少雨年有明显的环流差异特征,在多/少雨年,500 hPa蒙古低压减弱/加强,西风风速减弱/增强,600 hPa高原辐合线偏北/南,江河源区大气水汽含量增加/减少,西南季风的偏南水汽输送增加/减少.使得江河源区有较多/少的水汽来源,从而降水增多/减少;黄河和长江源区有相似的多雨与少雨年环流差异特征,只是差异程度不同,长江源区多雨与少雨年环流特征差异的强度不及黄河源区.     

阿勒泰地区降水量、可降水量及降水转化率分析

根据1961-2007年47 a阿勒泰地区7个地面站每日4个频次的水汽压和日降水量资料, 分析了阿勒泰地区降水量的变化. 结果表明: 过去47 a阿勒泰地区年降水有增多趋势, 夏、冬季节降水呈明显增加趋势, 而春、秋季则增加较缓慢;降水空间分布表现为自南向北递增, 自西向东递减. 运用整层大气可降水量的经验计算公式, 计算了阿勒泰地区大气可降水量和降水转化率. 结果得出: 阿勒泰地区可降水量时间分布为夏季多、 冬季少;空间分布表现为自山区外围向山区中心递增, 降水量的大值区与可降水量的小值区对应. 降水转化率的时空分布说明这47 a其呈递增趋势, 且冬季较高. 研究结果表明, 阿勒泰地区具有一定的增水潜力.     

水汽源区变化对陕西关中降水稳定同位素的影响

基于关中地区7个站点的降水同位素及气象数据,分析了δ~(18)O的时空特征及环境效应,模拟出代表站点的气团运移轨迹,利用向外长波辐射(OLR)数据研究水汽源区变化及对夏半年降水稳定同位素的影响。结果表明:δ~(18)O有着较为明显的季节性变化规律,由春季到冬季逐渐下降,空间分布则呈由东南向西北递减的趋势;大气降水线方程表现出明显的过渡性区位特征,夏半年以降水量效应为主;水汽主要通过西北与东南两个水汽通道输送,青藏高原的热力、动力性质对水源差异产生了较大影响;水汽源区变化与对流层中上部水汽含量场都与稳定同位素特征、水汽运移轨迹有着较强的对应关系,8、9月形成于西太平洋的热带辐合带(ITCZ)使东南季风成为夏季关中地区主要的水汽输送通道。     

高寒内流区极端降水的气候变化特征分析

利用中国气象局1969—2017年高寒内流区25个气象站的日降水资料,分析极端降水的变化特征,结果表明：1969—2017年高寒内流区降水量呈上升趋势,这种上升很大程度上可能是由于夏季降水量增加导致的,且20世纪90年代以后降水量增加趋势更加明显。极端降水指数除连续干旱日数外,均呈不同程度的增加趋势,其年际变化反映出在进入21世纪后高寒内流区降水向强降水量和日数更多、强度更强、极值更大的方向发展。极端降水指数空间差异性明显,连续湿润日数、雨日降水总量、雨日降水强度、单日最大降水量、五日最大降水量、极端降水量和日降水大于10 mm日数表现显著增加趋势的台站百分率分别为5%、64%、42%、60%、32%、35%和43%,连续干旱日数表现显著下降趋势的台站百分率为5%。极端降水事件具有一致性,总降水量增加,极端降水的频率、强度、极值也增加,小雨日数增加是降水总量增加的因素之一。极端降水增湿幅度有随海拔升高有增大趋势,高海拔区雨日降水量和雨日天数的增加是极端降水总量增加的主要因素。     

1971-2012年珠穆朗玛峰地区极端降水事件变化研究

利用西藏珠穆朗玛峰地区5个气象站点1971-2012年逐日降水量资料,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波分析等方法,分析了珠穆朗玛峰地区极端降水事件的时空变化特征. 结果表明：1971-2012年42 a来,珠穆朗玛峰地区大部分极端降水指数呈现出自东向西逐渐增大的空间分布格局, 连续干旱日数、连续湿日和降水强度表现为增加趋势,其他极端降水指数趋于减少. 其中,强降水量、极强降水量和年降水总量减幅较大,分别为-5.74 mm·（10a）^-1、-1.20 mm·（10a）^-1和-5.32 mm·（10a）^-1,在喜马拉雅山南坡的聂拉木站表现的最为明显. 大部分极端降水指数在21世纪最初的10 a减幅最大,在30 a际尺度上也表现为减少趋势. 除连续干旱日数外,极端降水与年降水总量关系密切. 各项极端降水指数都存在3～4 a显著周期,也存在10 a、12 a和15 a的周期. 在时间转折上,各项极端降水指数均未发生气候突变.     

中国降水同位素信息熵时空分布及其水汽输送示踪

研究水汽输送过程有助于更好地理解极端降水发生过程。但是, 降水系统的复杂性和降水同位素的随机性使得利用降水同位素示踪水汽输送过程具有较大的不确定性。利用信息熵研究了中国降水同位素组成概率分布特征, 发现降水氢氧同位素信息熵之间呈现很强的线性关系, 且斜率近似为1;对比分析了降水同位素信息熵和其平均值的时空分布特征, 发现降水同位素信息熵空间分布可以很好地揭示水汽由海洋向大陆的运移过程, 而这一特征并没有反映在降水同位素平均值空间分布上;利用降水同位素信息熵对影响中国的由季风形成的3条水汽通道进行了示踪分析, 发现降水同位素信息熵空间分布很好地指示出3条水汽通道的水汽来源和水汽运移路径及其季节变化。     

中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年100个台站逐日最低温度资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端低温阈值,对近45 a来西北地区逐年极端低温事件发生频次进行了时空诊断,并分析其同西北区域性增暖的响应.结果表明:一致性异常分布是中国西北年极端低温事件发生频次的最主要空间模态;中国西北年极端低温事件发生频次的空间分布可分为以下5个关键区:北疆区、青海北部区、西北东部区、南疆区及青南高原区;年极端低温事件发生频次除了青南高原区表现为微弱的减少趋势外,北疆区、青海北部区、西北东部区和南疆区均表现为显著的减少趋势,并且发生了突变现象.在年极端低温事件发生频次的各主要空间分区中,13～15 a和7～8 a的周期在所有分区中反映得比较清楚;年极端低温事件发生频次对西北区域性增暖呈显著负响应.     

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

1961-2015年青藏高原降水量变化综合分析

降水量及其季节分配与降水形式变化一直是全球气候变化研究的热点之一。使用青藏高原72个气象站点1961-2015年的逐日降水量资料,基于趋势、波动特征和极端事件相结合的新视角,全面剖析了该地区近55年降水量的趋势、波动与极端事件变化。结果表明：（1）时间上,近55年青藏高原年降水量、年最大日降水量和一年中日降水量≥ 10 mm的天数分别以6.59 mm·（10a）^-1、0.33 mm·（10a）^-1和0.26 d·（10a）^-1的速率显著增加,增幅分别达到36.2 mm、1.8 mm和1.4 d。（2）空间上,过去55年青藏高原绝大部分地区年降水量增加,不稳定性增强。但波动变化存在较大的地区差异,广大的中西部地区年降水量波动缓慢增强,而高原东部地区自北向南波动快速增强区与快速减弱区相间分布,极端降水强度与频数亦有类似的变化格局。（3）趋势、波动与极端变化三者组合预示,青藏高原东部的祁连山地区、柴达木盆地东部、青海湖流域与长江源区极端降水事件将明显增加,高原中西部地区发生强降水的可能性亦增加,而高原东南缘地区干旱事件将增多。     

春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系研究

基于1961—2017年北疆47站夏季逐日降水资料、NOAA海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用90%分位确定北疆夏季单站降水阈值,得出极端降水量,讨论了春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系。结果表明：北疆夏季极端降水和春季热带印度洋（20° S~15° N,50°~110° E）及赤道东太平洋（15° S~15° N,90°~180° W）海温呈正相关,两个关键区春季热带海温异常偏暖时,北疆夏季极端降水偏多,仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,北疆西北地区夏季极端降水偏多。当春季热带印度洋和赤道东太平洋关键区海温同时异常偏暖时,200 hPa西风急流轴明显偏南,500 hPa西西伯利亚和中亚地区低值系统活跃,南方路径输送的水汽增加,有利于北疆夏季极端降水的发生;仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,200 hPa西风急流强度增强,500 hPa西西伯利亚地区低值系统活跃,配合偏东路径的水汽输送,北疆西北地区夏季极端降水偏多。     

长江中下游地区雨涝指数构建及其应用

为客观识别区域暴雨洪涝过程、定量评估区域暴雨过程强度,基于极端事件中持续时间和强度关系理论,采用近5 d最大降水强度作为降水相当强度指标,构建雨涝指数和区域雨涝过程强度的算法,利用1961-2019年长江中下游地区逐日降水资料,分析长江中下游地区的区域雨涝过程次数、强度以及雨涝趋势变化特征。结果表明:① 1961-2019年长江中下游地区区域雨涝过程次数整体呈增加趋势,21世纪以来区域雨涝过程发生次数明显增多,持续5~9 d的区域雨涝过程占全部雨涝过程的2/3以上;②区域内雨涝日数总体呈现南多北少分布,雨涝日数变化趋势表现为西北部减少、东南部增多;③年降水量和雨涝趋势的时空变化使得长江中下游地区的旱涝差异进一步增大,降水多的东南部更涝,降水少的北部和西部愈加干旱。     

中国极端降水事件的频数和强度特征

使用1951-2004年中国738个测站逐日降水资料,采用百分位的方法定义极端降水事件的阈值,分析了不同持续时间的极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。结果表明,极端降水事件多发于35°N以南,特别是在长江中下游和江南地区以及高原东南部,且在这些地区极端降水事件持续时间也较长。季节分布上,主要出现在夏季,以低持续性事件为主。在中国东部地区,持续时间越长的极端降水其强度往往越强。趋势分析表明,全国持续1d极端事件的相对频数具有上升趋势而平均强度具有下降趋势,其空间上均表现为全国大部分上升、华北和西南等地下降的趋势。持续2d以上极端事件在长江中下游流域、江南地区和高原东部等地区有显著增多和增强的趋势,而在华北和西南地区有减少和减弱趋势,但全国平均的趋势不显著。     

1962-2007年广东干湿时空变化特征分析

利用广东省74个气象站点1962-2007年的月降水与气温数据,计算多时间尺度的标准化蒸散发指数,采用旋转经验正交函数(REOF)、Mann-Kendall趋势检验和小波分析等方法分析广东近50年来的干湿时空变化特征。研究结果表明:① 广东20世纪70年代以来干旱发生事件随时间持续增多,空间范围扩展;② 根据REOF时空分解的前6个空间模态,可以将广东划分成6个干湿特征区域,分别位于珠江三角洲、韩江流域及东江流域上游、西江流域及北江中下游流域、粤东沿海区域、北江上游区域和粤西沿海区域;③ 广东干湿发展具有明显的东西部差异性,其中西江流域和北江中下游流域、雷州半岛为主的粤西沿海流域存在着显著的干旱趋势;④ 6个分区干湿变化普遍具有2~8年的振荡周期,但最强振荡周期有所差别。     

气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响分析

根据新中国成立以来山东省气温资料进行分析,从温度变化来反映山东气候变暖的趋势;在此基础上根据山东省近60年的水文资料分析气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响。结果表明,60年来山东气候呈变暖趋势,随着气候的变化,山东省年降水量呈减少的趋势,并导致极端天气气候事件出现频率及强度呈增大趋势。     

Climatic Regionalization and the Spatio-Temporal Occurrence of Extreme Single-Year Drought Events (1500–1998) in the Interior Pacific Northwest, USA

Tree-ring records from western juniper (Juniperus occidentalis var. occidentalis Hook.) growing throughout the interior Pacific Northwest identify extreme climatic pointer years (CPYs) (i.e., severe single-year droughts) from 1500–1998. Widespread and extreme CPYs were concentrated in the 16th and early part of the 17th centuries and did not occur again until the early 20th century. The 217-yr absence of extreme CPYs may have occurred during an extended period of low variance in the Pacific Decadal Oscillation. We mapped climatic boundaries for the interior Pacific Northwest based on the location of sites with similar precipitation variability indices. Three regions, the Northwest (based on chronologies from nine sites), the Southwest (four sites), and the East (five sites) were identified. Our results suggest that western juniper radial growth indices have substantial interannual variability within the northwestern range of the species (central Oregon), particularly when compared with western juniper growing in its eastern range (eastern Oregon, southeastern Idaho, and northern Nevada) and southwestern range (southern Oregon and northeast California). We suspect that the substantial differences in the variability of western juniper radial growth indices are linked to the influence of ENSO events on winter/spring precipitation amounts.     

2013年青海北部春季旱涝急转的特征及其成因分析

利用1961-2013年3-5月的逐日降水、气温和高度环流场资料, 计算了月季降水、气温序列、气象干旱指数序列、高原地面加热场强度指数序列, 研究了春季旱涝急转的主要特征及其规律, 解释了2013年青海省春季降水前期偏少、后期偏多和旱涝急转的成因. 结果表明: 2013年3月1日-4月27日青海大部分地区降水偏少、气温偏高, 出现了大范围不同程度的气象干旱, 海北大部分地区出现50 a一遇的特大气象干旱, 西宁大部分地区出现25 a一遇的严重气象干旱; 4月28日-5月20日青海大部分地区降水偏多, 气温偏高幅度开始逐步减小, 前期的干旱得到缓解, 并出现了大范围不同程度的渍涝, 旱涝急转的台站达21个. 通过对比分析发现, 若极涡面积偏小、中亚和西亚低压槽维持时间长、冷空气主要在欧洲东部和亚洲西部地区堆积、进入中国的冷空气路径偏西、高原位势高度场偏低、东亚槽位置偏东、西太平洋副热带高压北界位置偏北时, 青海降水偏多, 容易出现渍涝. 在相反的环流形势下, 青海降水偏少, 容易发生干旱. 4月干旱和5月渍涝处在青海高原降水长期变化的大气候背景之下, 前期1-3月青藏高原地面加热场强度偏强、春夏季过渡时间提前也有助于青海5月异常降水的形成.