陕西汛雨开始日期异常的气候特征及其影响系统

利用陕西省1961—2018年逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料,基于合成分析、相关分析等方法,研究了陕西汛雨开始早晚的气候特征及其影响系统。结果表明:陕西入汛日具有显著的年际和年代际变化特征,20世纪60年代主要以偏晚为主,70、80年代以偏早为主,90年代偏晚,进入21世纪以后以偏早为主,雨季主要集中在7月上旬至中旬中期。入汛偏早年,东亚副热带西风急流于6月下旬北跳,强度偏强,北跳偏早,欧亚中高纬为两槽一脊,副高偏强、偏西、偏北;低层,孟加拉湾至中国南海为巨大的气旋式距平环流,西北太平洋为显著的反气旋距平环流。入汛偏晚年,环流系统与偏早年相反。入汛早晚与冬春季海表温度相关,当冬季印度洋、春季热带北大西洋海温偏高,有利于入汛。     

1736-2010年华南前汛期始日变化

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点,参照华南地区前汛期降水特征,提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法,重建了1736-1911 年福州与广州前汛期开始日期变化序列;并利用福州与广州（分别始于1953 和1952 年）逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间;据此分析了过去300 年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明：1736-2010 年间,福州、广州两地前汛期开始时间平均为5 月第1 候;但存在显著的年际和年代际波动,其中重建时段（1736-1911 年）的主周期为2~3 年、准10 年和准40年,器测时段的主周期为2~3 年、准10 年和准22 年。在年际尺度,重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4 月第4 候,最晚的年份则分别为5 月第6 候和6 月第1 候;而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4 月第4 候和6 月第1 候。在年代际尺度,重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2 候和1.6 候;器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5 候和2.4 候。     

1736-2010年华南前汛期始日变化

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点,参照华南地区前汛期降水特征,提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法,重建了1736-1911年福州与广州前汛期开始日期变化序列;并利用福州与广州(分别始于1953和1952年)逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间;据此分析了过去300年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明:1736-2010年间,福州、广州两地前汛期开始时间平均为5月第1候;但存在显著的年际和年代际波动,其中重建时段(1736-1911年)的主周期为2~3年、准10年和准40年,器测时段的主周期为2~3年、准10年和准22年。在年际尺度,重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4月第4候,最晚的年份则分别为5月第6候和6月第1候;而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4月第4候和6月第1候。在年代际尺度,重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2候和1.6候;器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5候和2.4候。     

1766年以来黄河上中游汛期径流量变化的同步性

依据清代陕县万锦滩志桩水位记录和阿尼玛卿山祁连圆柏树轮,分别重建器测资料之前的三门峡和唐乃亥黄河汛期径流量,得到1766~2000年河源与中游年际分辨率的汛期径流量序列。中游与河源段流量都存在着具有明显阶段性的4~6 a周期和50 a周期,前一周期在1820年代前后与1960年代前后一致,而后一周期则基本贯穿两流量序列的置信区间之内。交叉小波分析显示,两者在年代际尺度上相关性最好,而在年际尺度上,则有非常明显的中游变化滞后于河源3~5 a的现象。年代际规模上黄河上中游的枯流首先是自然变化的结果。     

拉萨近半个世纪降水的变化特征

利用拉萨1952-2005年逐月降水量,≥0.1 mm、1.0 mm、5.0 mm和10.0 mm年降水日数,分析了近半个世纪拉萨年、季降水量及年降水日数的年际和年代际变化.结果发现:近半个世纪以来,拉萨年降水量表现为前30年呈不显著的减少趋势,减幅为17.8 mm/10 a;季降水量除夏季呈不显著的减少趋势外,其它各季均表现为增加趋势,以秋季增幅最大;≥0.1 mm、≥1.0 mm和≥5.0 mm年降水日数表现为不同程度的增加趋势.近25年≥10.0 mm的年降水日数呈极显著的增加趋势.20世纪50年代至80年代夏季降水量表现为逐年代减少趋势,秋季降水量则呈逐年代增加趋势,而冬季降水量为负距平.各等级年降水日数20世纪80年代偏少,90年代偏多.年降水量异常偏旱年主要出现在20世纪80年代,50年代和60年代的初期各出现一次异常偏涝年,70年代从未出现过异常年份.14年振荡周期可能是影响年降水量的主导周期.     

沾益气温和降水的多尺度演变特征

利用1951～2005年沾益气温和降水观测资料,采用DB16正交小波分析了年平均气温和冬春季气温、年平均降水量和雨季、旱季降水量的多时间尺度演变特征。结果表明:年平均气温和冬季气温均具有年际和年代际变化特征,春季气温的年际变化是最显著的,年平均气温的年代际变化、气候基本态的变化相对较强。在气候基本态的变化尺度上,年平均气温和冬季气温都在20世纪70年代发生了变异,春季气温则是在20世纪90年代才发生了变异;在年代际变化尺度上,年平均气温变率相对较弱,冬春季气温变率相对较强。年平均降水量、雨季和旱季降水量都具有年际和年代际变化特征,其中7年以下的年际变化最为显著,其中年平均降水量年际变化、旱季降水量年代际变化以及雨季降水量气候基本态的变化相对较强。年平均降水量和雨季降水量在20世纪80年代以前是相对多雨时段,以后是相对少雨时段。此外,20世纪60年代中期以前年平均降水量和雨季降水量均是逐渐增加的,而20世纪60年代中期以后则在减少。旱季降水量则明显不同,20世纪70年代以前是相对少雨时段,以后是相对多雨时段,近55年来旱季降水量是逐渐增加的。     

西北地区东部汛期降水季节内分布特征分析

基于西北地区东部1961-2015年54个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,通过表征时间分配特征的参数-降水集中度和集中期,对西北地区东部5~9月逐旬降水的季节内非均匀性分布特征进行分析,结果表明：西北地区东部5~9月降水集中度和集中期的平均空间分布存在明显差异,从集中度来看,其东北部降水较集中,西南部较分散,而集中期主要在7月中旬到8月上旬,相比较甘肃陇东地区集中期较晚;从降水集中度与集中期的异常特征来看,第一模态均表现为全区一致性,第二模态均表现西北和东南反向变化特征,而集中度第三模态表现为东北和西南反向变化特征,集中期第三模态表现为东西反向变化特征;从降水集中度与集中期的变化趋势来看,近50 a来降水集中度越来越小,而降水集中期越来越早;另外从汛期降水量同同期降水集中度与集中期的关系来看,其与两者均存在正相关,其中集中度与降水的显著相关区在内蒙古西部以及陕西和宁夏北部,而集中期与降水的显著相关区在陕西和甘肃南部。另外利用前期大气环流指数对降水集中度和集中期建立的预报模型具有一定的预测能力,从而为西北东部汛期降水的季节内非均匀性分布特征的短期气候预测提供参考依据。     

塔里木河流域径流量周期特征及其影响因素

采用交叉小波变换与小波相干方法分析了塔里木河流域近40 a来年径流量、年降水量和年平均温度的周期特征,结果表明:塔河流域年径流量、年降水量和年均温度存在2.0~6.0 a左右的显著周期变化,除卡群站年径流量周期变化不显著,其余水文站的年径流量周期强烈震荡主要分布于20世纪60年代中后期至70年代以及90年代以后;各站年降水量的显著周期主要分布于20世纪80年代以后;年均气温显著周期主要分布于20世纪60年代中后期至70年代。同古孜洛克和卡群的径流量显著周期变化主要受和田和莎车降水量的影响;沙里桂兰克1965~1968的径流量显著周期主要是阿合齐气温周期显著变化引起的,20世纪90年代以后阿合齐降水量成为影响径流量周期变化的主要因素;大山口的年径流量周期变化受降水量和气温的共同影响。阿拉尔径流量的周期变化在20世纪70年代主要受源流降水量显著周期变化。由于人口和耕地面积的迅速增加,源流区用水量增加,20世纪90年代以后降水量的周期变化没有引起阿拉尔径流量的周期变化。     

丰满流域汛期降水变化特征分析

利用丰满流域水文站1936~2008年降水资料、1948~2008年美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,通过线性趋势分析、小波分析、M-K检验分析和最大熵谱分析对该流域汛期降水量变化特征进行了分析。结果表明:丰满流域汛期降水量与年降水量均呈减少趋势,特别是近20 a和30 a降水量减少较明显,汛期降水量下降趋势倾向值在1989~2008年达到-39.2mm/10a;年降水量下降倾向值在1979~2008年达到-26.5mm/10a,汛期降水量的减少较年降水量减少的明显。汛期6月、7月降水量下降的不明显,8月、9月降水量减少相对明显。最大熵谱分析和Morlet小波分析结果表明,丰满流域汛期降水量的周期变化存在着一个8~9 a左右的降水相对短周期和一个28 a的降水长周期;利用1948~2008年NCEP再分析资料对多雨、少雨的7月、8月200 hPa、700 hPa环流形势场、850 hPa风场进行了分析,以分析流域汛期降水减少的可能原因。丰满流域降水减少的可能原因是汛期影响该流域的台风次数减少、冷涡影响天数的减少,副高偏南、偏西不利于水汽向北输送和南支系统北上的影响。     

福建省前后汛期最大一日降水量的时空变化

极端降水是洪涝灾害发生的主要原因之一。为了进一步揭示福建省极端降水的时空变化规律,根据福建省25个气象站点1960—2013年的逐日降水数据,应用平均值、相对值、频次统计等方法,统计比较了福建省前后汛期最大一日降水量的时间变化及其空间差异。结果表明:(1)根据前后汛期最大一日降水量变化,福建省极端降水可分为单汛型、双汛型,其中单汛型包括前汛型和后汛型,双汛型包括前高后低型和前低后高型。(2)前后汛期最大一日降水量具有明显的空间差异,从西部内陆向东部沿海呈现出前汛型—前高后低型—前低后高型—后汛型的转变。(3)前汛期最大一日降水量在54年间的变化趋势并不显著,而后汛期的最大一日降水量在大多数站点都呈现比较明显的增加趋势,即台风降水的影响趋于增大。     

云南雨季开始期的特征以及与南海季风和印度季风开始期的可能关系

应用EOF、Morlet小波分析方法对云南雨季开始期的时空特征及多尺度周期变化特征进行分析,使用相关分析初步分析印度季风和南海季风开始期与其关系.结果表明：（1）云南雨季开始期的EOF第一模态表明全省雨季开始期一致偏早（晚）,EOF第二模态表明滇中及以东、滇东北、滇东南、滇西南部分地区与滇西、滇西北、滇南大部分地区雨季开始期反相变化的空间分布特征.（2）云南雨季开始期存在着明显的周期性波动,连续小波变换分析表明云南雨季开始期存在2～4年和5～7年的振荡周期.（3）南海季风开始期与云南雨季开始期相关不好,印度季风开始期与云南雨季开始期存在很好的相关性.     

Variations in the starting date of the pre-summer rainy season in South China, 1736-2010

The starting dates of the pre-summer rainy season during historical times (1736-1911) in Fuzhou and Guangzhou of South China, were determined and reconstructed on the basis of historical documents in the Yu-Xue-Fen-Cun archive, together with observed features of precipitation during the pre-summer rainy season. In addition, starting dates of the pre-summer rainy season from 1953 in Fuzhou and from 1952 in Guangzhou were reconstructed for the instrumental period. These data allowed for analyses of inter-annual and inter-decadal changes in the starting dates of the pre-summer rainy season in South China over the past 300 years. Results show that the mean starting date of the pre-summer rainy season in South China was the first pentad of May; in addition, periodicities in the starting dates of 2-3 years, 10 years, and 40 years were detected during the period 1736-1911, and of 2-3 years, 10 years, and 22 years during the instrumental period. From 1736 to 1911, the earliest starting dates at Fuzhou and Guangzhou both occurred at the fourth pentad of April, while the latest starting dates were at the sixth pentad of May in Fuzhou and the first pentad of June in Guangzhou. During the instrumental period, the earliest and latest starting dates were at the fourth pentad of April and the first pentad of June, respectively, in both Fuzhou during 1953-2010 and Guangzhou during 1952-2010. The maximum difference between neighboring decades during 1736-1911 was 2.2 and 1.6 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively, and during the instrumental period it was 2.5 and 2.4 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively.     

Variations in the starting date of the pre-summer rainy season in South China, 1736–2010

The starting dates of the pre-summer rainy season during historical times （1736- 1911） in Fuzhou and Guangzhou of South China, were determined and reconstructed on the basis of historical documents in the Yu-Xue-Fen-Cun archive, together with observed features of precipitation during the pre-summer rainy season. In addition, starting dates of the pre-summer rainy season from 1953 in Fuzhou and from 1952 in Guangzhou were reconstructed for the instrumental period. These data allowed for analyses of inter-annual and inter-decadal changes in the starting dates of the pre-summer rainy season in South China over the past 300 years. Results show that the mean starting date of the pre-summer rainy season in South China was the first pentad of May; in addition, periodicities in the starting dates of 2-3 years, 10 years, and 40 years were detected during the period 1736-1911, and of 2-3 years, 10 years, and 22 years during the instrumental period. From 1736 to 1911, the earliest starting dates at Fuzhou and Guangzhou both occurred at the fourth pentad of April, while the latest starting dates were at the sixth pentad of May in Fuzhou and the first pentad of June in Guangzhou. During the instrumental period, the earliest and latest starting dates were at the fourth pentad of April and the first pentad of June, respectively, in both Fuzhou during 1953-2010 and Guangzhou during 1952-2010. The maximum difference between neighboring decades during 1736-1911 was 2.2 and 1.6 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively, and during the instrumental period it was 2.5 and 2.4 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively.     

1796—2015年成都雨季降水量序列重建与特征分析

利用清代雨雪分寸记录和现代器测资料,重建了成都1796—2015年分辨率为年的雨季降水量序列。结果表明,过去220 a间成都的平均雨季降水量为838 mm,19世纪20~40年代、80年代到20世纪10年代、20世纪30~40年代降水偏多,19世纪初到20年代、50~70年代、20世纪20年代、50年代到21世纪初降水偏少,并在1879—1880年发生了由少到多的明显突变;降水最多的10 a为1832年、1896年、1898年、1899年、1903年、1907年、1915年、1921年、1937年和1947年,最少的10 a为1814年、1838年、1865年、1868年、1869年、1872年、1930年、1939年、1970年和2002年。成都雨季降水量存在显著的50~75 a周期,和太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation, PDO)指数在50~70 a信号上存在较强的负相关,且与上一年冬季至当年秋季北印度洋的全球海表温度（SST）及当年夏秋季赤道太平洋的SST也存在较强的负相关,SST偏暖（冷）时,雨季降水量往往偏少（多）。     

中国西部雨季特征及高原季风对其影响的研究

 利用中国西部269站侯降水资料,对西部的主雨季进行定义,并分析讨论了雨季的空间分布和时间变化特征,结果表明,西部雨季演变是从西北和东南两头开始,相向中部移动,结束期也是如此,两头早中间迟。新疆的主雨季不明显;将西部雨季主要划分为北疆、南疆、高原西部、高原东部、东南区、东北区等6个区。各区降水量逐侯时间变化的分布有3种形态:南疆、高原西部和东南区为单峰型,北疆和高原东部为双峰型,东北区为三峰型。高原东侧和内蒙古西部雨季开始期推迟,结束期提前,雨季有变短趋势,西部其余地方相反,开始期提前,雨季有变长趋势。西部雨季开始期与结束期的年代际变化有同位相振动特征,即两者同时提前或推迟。初步分析了高原季风对西部雨季的影响。     

东亚夏季风推进过程的气候特征及其年代际变化

利用1951~2001年NECP的逐日再分析资料及中国东部366站1957~2000年逐日降水资料,提出东亚夏季风推进过程的定量指标,分析东亚夏季风推进过程的年代际变化。结果表明：标准降水指数为1.5的等值线较好反映了中国东部夏季雨带的南北移动,以及雨带推进过程中呈现的阶段性与突变性特征。东亚夏季风的推进过程具有显著年代际变化,与夏季风前沿位置有关的指标在20世纪60年代中期前后发生显著变化,与夏季风推进强度有关的指标则在70年代末出现突变。60年代中期前,南海夏季风的建立时间较迟,但北推较快,夏季风前沿到达华北地区时间较早,在华北地区维持时间长,夏季风的北界位置偏北,华北雨季、淮河梅雨明显。70年代末以后南海夏季风的建立时间较早,夏季风前沿附近南风强度明显偏弱,降水主要集中在长江流域及其以南地区,华北雨季不明显。     

海河流域雨季气候特征及监测分析

论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海河流域雨季变化,以期改进该区域雨季监测技术。主要结论为：① 采用比湿副高法QSH监测华北(海河流域)雨季是合理的,在业务应用上具有很好的操作性;② 海河流域雨季平均的开始日期为7月9日,结束日期为8月19日,雨季长度41 d;③ 1961—2019年间海河流域雨季综合强度指数、雨季长度、雨季累计降水量长期变化不存在明显减小、缩短、增加或增大、延长、减少的趋势,但存在明显的年代际变化特征。海河流域雨季每18 a左右有一次强弱周期变化,近年处于较弱时期。     

东南沿海前汛期降水极值变化特征及归因分析

选取东南沿海五省(市)(上海,浙江,福建,广东和海南)79个站点1960-2012年前汛期(4-6月)的降水极值序列,将广义可加模型(GAMLSS)引入非平稳降水频率分析中,分析了降水极值的变化特征;运用主成分分析法分别构建综合气候指数和以温室气体排放量为代表的人类活动指数,同时考虑两类指数对降水极值序列变化特征的影响,运用贡献分析法和GAMLSS模型分析了气候因子和人类活动因子对降水极值变化的影响机制.结果表明:① 东南沿海降水极值增加趋势显著,变异性明显增强的区域主要集中在浙江东北部,广东中北部和西部沿海,福建东部等地区;② 人类活动的加剧与降水极值的变化显著相关,尤其在社会经济发达地区,在社会经济快速发展阶段(1986-2012年)人类活动对极端降水的贡献要明显大于发展缓慢阶段(1960-1985年),浙江和广东两省尤为突出;③ 浙江省东北部,福建省大部,广东西部沿海以及中北部地区是极端降水的高风险区,需加强对极端降水及其次生灾害的风险防范.