西北地区春季多雨与少雨年的高空环流特征

对西北地区1961—2000年119个气象站的春季降水,分析了其空间分布和时间变化及其多雨与少雨年的500 hPa高度场、OLR场、700 hPa风场、湿度场。结果表明:多雨年中纬度500 hPa春季高度距平场东正西负,东亚大槽弱,欧洲低槽强,700 hPa春季矢量风距平场非洲至欧洲、西伯利亚海和菲律滨海盆为辐散区,印度和中国西北地区为辐合区,北半球欧亚700 hPa春季比湿距平场正中心位于阿拉伯海到孟加拉湾和长江流域,OLR主要负距平中心在东南沿海和孟加拉湾,西北地区亦为负距平,主要正距平中心在西太平洋。少雨年500 hPa春季高度距平场西正东负,中亚到新疆的高压脊强,东亚槽偏强,700 hPa春季矢量风距平场欧洲、西西伯利亚、泰国为辐合区,中国西北地区为辐散区,700 hPa春季比湿距平场正中心位于孟加拉湾和菲律宾海盆,OLR负距平中心在东南沿海—青藏高原北—新疆北部,西北地区亦为正距平,主要正距平中心在西太平洋。     

夏季北极涛动与西北夏季干湿特征的年代际关系

 摘要： 利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站夏季降水量、小型蒸发皿蒸发量，NECP/NCAR月平均再分析资料及夏季北极涛动指数，首先通过降水量和蒸发量定义了均一化干湿指数，进而分析了夏季北极涛动同西北地区夏季干湿特征之间的关系。研究表明：夏季北极涛动与西北地区大部分地区夏季干湿特征之间存在着显著的正相关关系，特别是年代际尺度上关系尤其密切。夏季北极涛动与西北地区夏季干湿特征空间变化的南北差异密切相关，在夏季AO偏强年代，海平面气压场在东亚大陆为正距平，太平洋为负距平;700 hPa风场在贝加尔湖地区及其下方有较强的反气旋性距平环流，西北西风带区出现西风距平，季风区出现北风距平，而500 hPa高度场在中国西北地区表现为西低东高结构。这样使得东亚夏季风偏弱，西北西风带区在夏季以西风气流为主，降水偏多，气候偏湿，而季风区盛行偏北气流，降水偏少，气候偏干。反之亦然。     

陕西春季干旱与多雨的环流特征对比分析

选用陕西86个气象站1961-2007年3~4月降水量和NCEP/NCAR再分析资料,利用标准化降水指数确定陕西春季干旱与多雨的划分指标,并对陕西省春季干旱与多雨年的同期和前期大气环流特征进行了合成分析,结果表明陕西春季降水具有南多北少,年际变率大等特点。陕西春季干旱少雨年同期500 hPa欧亚中高纬度距平场呈"-+-"分布,反映了中亚长波脊强盛,东亚大槽偏深的主要环流特征;而陕西春季多雨年乌拉尔山和日本海为正距平,鄂霍次克海和咸海、里海为负距平,欧亚中、高纬度距平场呈反位相分布,反映乌山阻塞高压建立与崩溃过程中,中亚长波槽经高原东移的环流特征,东亚中纬度纬向环流发展,冷空气易滞留在偏北地区,暖湿气流活跃更易北上,形成了陕西春季多雨天气。从850 hPa流场分布看,陕西春季多(少)雨通常对应同期对流层低层亚洲大陆东岸偏南气流的增强(减弱)。此外前年冬季乌山高压脊偏弱(强)和东亚大槽偏浅(深)与陕西春季多(少)雨有密切联系。     

初夏东亚季风强度指数与陕西降水异常关系

应用1979-2011年NCEP/NCAR再分析资料和陕西地面月降水资料,分析计算东亚初夏季风强度指数和陕西降水距平一致率,采用统计相关分析方法分析初夏东亚季风强度指数与陕西降水异常的统计关系,并采用合成分析方法讨论了初夏强(弱)东亚季风年陕西多雨(少雨)的大气环流特征。结果表明:初夏东亚季风偏强,陕西易多雨,且陕北、关中比较显著,而初夏东亚夏季风偏弱,陕西易少雨,偏少的程度陕北北部最明显;初夏东亚季风偏强时,欧亚中高纬度距平场自西向东呈"+-+"的波列分布,环流场中乌拉尔山长波脊偏强,贝加尔湖到巴尔喀什湖低槽偏深,西太平洋副热带高压偏强,相应的对流层低层青藏高原东侧为偏南距平风,而华北为弱偏东距平风,在西北地区东部形成了距平风的气旋性切变,有利于该区域初夏多雨;初夏东亚夏季风偏弱时,欧亚中高纬度距平场距平自西向东呈"-+-"的分布,中亚长波脊强盛,西太平洋副热带高压偏弱且位置偏东。陕西主要受中亚高脊前西北气流控制,陕西初夏多晴热天气,易少雨;但初夏东亚季风偏弱时,东亚中纬度盛行平直西风气流,西风锋区位于40°N附近,西太平洋副热带高压位置偏西偏南,青藏高原位势高度偏低,并多短波槽或低值系统活动,陕西初夏受西风带系统和高原东移的低气压系统影响,陕西大部易多雨。     

西北地区伏期干旱特征及影响因子分析

利用西北的甘肃、宁夏、青海、新疆四省(区)140个气象观测站1971—2000年的伏期（7—8月）总降水、蒸发资料计算湿润指数,用REOF方法对伏期干旱的时空特征进行了分析,选取5个典型干旱和湿润的年份,利用NCEP/NCAR再分析资料对比了干旱和湿润年份的500 hPa高度、700 hPa 湿度、SST和OLR的距平场特征。结果表明:西北干旱具有一致性,西北地区东部区、青海西北部及甘肃河西区、南疆区和北疆区是西北伏期干旱的异常区域。20世纪70年代前期、90年代后期干旱明显,80年代较湿润。干旱年中国北方的环流形势为西高东低,冷空气活动在西伯利亚,新疆高脊强盛, 西太平洋副热带高压较弱,700 hPa湿度距平场青藏高原中部、西亚及西太平洋为负,SST距平场太平洋北部和西太平洋为负,赤道太平洋为正,OLR距平场中国北方、印度半岛和西太平洋为正距平,而且印度半岛的正距平比湿润年份高。湿润年欧亚500 hPa高度距平场呈西正东负的分布,乌拉尔山脊强盛,东亚槽深,中国大陆700 hPa湿度为正距平场,水汽最大中心位于青藏高原,SST距平场太平洋北部和西部为正距平,日本、太平洋中部和赤道为负,OLR距平场中国大陆以负距平为主,中心位于甘肃中部和南疆盆地。     

川西高原夏季降水变化特征及其异常年环流形势

利用川西高原9个观测站的1960—2006年夏季降水资料分析了川西高原夏季降水的气候变化特征及其与大尺度环流的关系。得到如下主要结论:①1960—2006年,川西高原的夏季降水有微弱增加的趋势。20世纪60年代、80年代和近几年,川西高原夏季降水偏多,70年代和90年代川西高原夏季降水明显偏少。②川西高原夏季降水多雨年和少雨年的环流形势存着明显的差异。高原夏季降水与500 hPa乌拉尔山高压脊、亚洲东北部高压脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽密切相关,还与100 hPa南亚高压的强弱有关。③川西高原多雨年前期春季OLR距平场上,印度洋中部对流偏强,印尼-南海南部地区对流减弱。OLR的变化可以为川西高原夏季降水的预测提供参考依据。     

河西走廊春末夏初降水异常与大气环流及海温场关系

使用1961-2010年NCEP/NCAR逐月再分析资料、NOAA月平均海表温度资料和河西走廊月降水资料,在分析河西走廊春末夏初降水变化特征的基础上,对春末夏初降水异常的大气环流及其与早春3~4月海温场的关系进行了分析。结果表明:河西走廊春末夏初降水变化主要以全区一致型为主,存在3 a、5 a、10a和13~15 a显著周期变化。春末夏初降水异常多年850hPa距平风场河西走廊盛行东风,散度场为辐合;500hPa欧亚中高纬度高度距平场呈"+-+"分布,类似负欧亚遥相关型(EU);距平风垂直环流为印度洋上升,高原下沉、35~45°N上升的经圈环流;整层水汽通量距平场上,我国西北以东地区的东风气流有利于东部暖湿空气向西北地区输送,河西走廊为水汽辐合区;前期3~4月赤道南印度洋和赤道中东太平洋海温为大范围正异常。降水异常少年上述特征正好相反。通过3~4月海表温度与5~6月500hPa高度场相关分析表明,赤道南印度洋海温正(负)异常时,欧亚中高纬度会出现+-+(-+-)的类似EU遥相关型波列,说明前期赤道南印度洋海温异常对后期中高纬度EU遥相关型有激发或增强作用,进而影响河西走廊春末夏初降水异常。     

东北区夏季低温事件概率空间分布与亚洲阻塞流型域及其冷空气活动路径

采用国家气候中心的全国160个和东北88个测站1960~2010年的逐月观测资料、美国NCEP/NCAR的再分析资料,对东北区夏季低温事件概率的空间分布与冷空气活动路径及其环流特征进行了分析,结果表明:东北区测站严重冷夏A事件≥20%概率区主要分布在黑龙江省的大部和吉林省的中东部,概率大值轴呈东北-西南向分布;东北区测站冷夏B事件≥20%概率区主要分布在东北区的中西部和长白山东部区,概率大值轴呈西北-东南向分布;5 个A事件典型年的500 hPa 亚洲地区呈现乌拉尔山与鄂霍次克海阻高,与东北区均为负距平区构成双阻塞偶极子流型,偏东和偏北区域为温度场负距平极值中心;5 个B事件典型年则巴尔喀什湖和贝加尔湖为正异常区,东北亚至北太平洋阿留申群岛附近上空为负距平区,构成亚洲地区东西向偶极子阻塞流型,温度场负距平分布为偏西北-东南走向;选择850 hPa 的假相当位温θse 的316 K候平均等值线的变化,反映来源于极地或超极地的冷空气活动路径的时空范围,其A和B事件典型年冷空气活动路径均分别与与东北区A、B事件大概率区的主要轴向分布是吻合的.     

欧亚大气环流对中国北方夏季沙尘天气的影响

根据1960-2010年全国701个地面站沙尘天气观测资料分析了中国夏季沙尘天气的空间分布和年际变化,发现南疆和内蒙古两个沙尘源区的夏季沙尘指数51年来均呈现出减小的趋势。通过分析夏季沙尘指数典型高、低值年环流场发现：500 hPa高度场上强烈发展的高原-贝加尔湖平均脊和减弱的东亚大槽,减少了高空低值系统对南疆和内蒙古中西部地区的影响,地面场上“北负南正”的变压场分布使得两个地区西风和西北风减小,最终导致夏季南疆和内蒙古地区沙尘天气减少。沙尘指数高值年时影响两个地区天气系统的差异在于：影响南疆地区的天气系统主要是高空的西路冷空气和地面场上发展的南疆热低压,而影响内蒙古地区的则是北路和偏北路冷空气以及地面场上强烈发展的蒙古-内蒙古热低压。     

甘肃黄土高原春季透雨日期的气候特征

利用甘肃黄土高原和宁夏回族自治区中南部1971—2000年67个站的春季第一场透雨日期资料和美国NCEP/NCAR高空环流、OLR资料,用EOF和REOF方法分析了春季第一场透雨日期的时空分布特征,并且选透雨日期典型早年与迟年对其与高空环流和OLR的关系进行了分析。结果表明,研究区北部透雨平均日期迟, 在5月下旬, 而南部早, 在4月中旬;20世纪70年代透雨日期偏迟,80年代透雨日期偏早,90年代偏迟。透雨早年500 hPa 4月平均高度距平场呈东正西负,500 hPa和700 hPa 4月平均流场青藏高原及我国西部为辐合区,700 hPa和500 hPa 4月平均湿度距平场西北地区为正距平中心,OLR平均距平中纬度负距平呈东西分布,青藏高原东部有负距平中心;透雨迟年500 hPa 4月平均高度距平场呈西正东负,500 hPa和700 hPa 4月平均流场高原上以偏西气流为主,700 hPa和500 hPa 4月平均湿度距平场正距平中心位于我国南部,与透雨早年相比明显偏南10个纬度,OLR平均负距平明显偏小。     

长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系

以长江中下游流域实测降水数据和亚洲季风指数为基础,采用Mann-Kendall检验、线性相关和偏相关分析、小波分析等方法,揭示长江中下游夏季降水的时空变化特征及其与亚洲季风系统之间的相互关系和影响差异。结果表明,近50 a来长江中下游夏季降水量呈显著的增加趋势,其与亚洲主要夏季风指数之间均呈负的线性相关关系,且显著性影响范围东亚夏季风大于南海夏季风大于南亚夏季风。不同亚洲夏季风子系统间存在复杂的相互作用关系,尤其是东亚夏季风和南海夏季风之间的相互作用对长江中下游夏季降水产生了重要影响。长江中下游夏季降水量与亚洲主要夏季风指数存在2~4 a时间尺度上的显著相关性,且以反位相关系为主。此外,长江中下游夏季降水量与东亚夏季风的相干性最为突出,在小于8 a的时间尺度上,两者之间的相关性在近50 a来呈现减弱的趋势,特别是自20世纪80年代中后期以来。     

曲靖罕见夏秋冬连旱天气分析

利用1951～2009年沾益测站的降水资料以及NCEP/NCARR的月平均气象场再分析资料分析了2009～2010年曲靖严重干旱天气成因。采用Z指数对曲靖秋冬春连旱异常年份进行划分,表明2009年是夏秋冬连旱最严重的年份。并通过分析曲靖历史上夏秋冬降水偏少年和偏多年的500 hPa高度距平场差值场来为2009年严重的连旱天气提供成因分析,认为:冷空气和偏南气流异常是造成曲靖降水正负异常的成因。2009年夏秋冬季环流与历史上旱年同期的中高纬槽脊强弱分布形势并不一致。从夏季到冬季,贝加尔湖附近位势高度经历了从偏高到异常偏低的变化,孟加拉湾到西太平洋的环流场位势高度持续性异常偏高,暖湿气流缺乏,即使北方有冷空气南下,由于云南下沉运动较常年明显偏强,冷空气也无法与水汽汇合,水汽输送少是产生持续气象干旱的关键原因。     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。     

洞庭湖流域各季节旱涝及其与大气环流和关键区海温的关系

利用逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,分析了洞庭湖流域春、夏、秋季57年来旱涝异常的年际变化以及典型旱涝异常年份的全球海温分布形势,并利用降尺度和趋势分析方法探究气象因子对ENSO和关键区海温的响应,以加强对流域旱涝前期影响因素的认识。结果表明：1）流域在春、秋季旱涝变化趋势不明显,在夏季较明显地变湿。2）前期冬、夏季ENSO事件分别对流域春、秋季旱涝产生显著影响,而与夏季呈不显著的统计特征。3）在消除前期ENSO信号后,阿留申群岛附近海域（S3）、澳大利亚东部海域（S4）海温和印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole, IOD）现象仍分别为春、夏、秋季与流域旱涝有密切联系的海温因素。4）S3区SST对流域春季旱涝的影响通过西风带环流实现,S4区SST偏高似乎是东亚夏季风强度偏弱的表现,成熟的IOD现象为流域秋季旱涝的主导因子。     

天津夏季降水演变规律及其城市效应

利用1956~2005 年天津25 个雨量站的月降水数据, 借助累积距平、相关分析、Mann- Kendall 秩次相关检验 法等, 分析了夏季降水的时空演变规律。在此基础上, 结合ARCGIS 空间分析功能, 研究了天津雨岛效应的时空特 征。结果表明: 25 个站点的年降水量70%以上集中在夏季, 夏季降水倾向率均为负, 60%的站点通过了显著水平检 验。从加权平均得到的全市夏季降水序列得出1956~2005 年倾向率为- 24.7mm/10a, 其中1956~1988 年倾向率为 7.6mm/10a, 1989~2005 年倾向率达- 28.6mm/10a, 由此可见天津夏季降水减少主要发生在近17 年。又比较其不同 历史时段的空间演变规律发现, 夏季降水减少趋势北部山区大于南部平原, 南部平原的市区大于市郊, 呈现城市雨 岛效应, 特别是在20 世纪70 年代初期之后雨岛效应更加明显, 且受降水的丰枯影响较大, 丰水年雨岛现象明显, 枯水年雨岛消失。     

IPCC A1B情景下中国西南地区气候变化的数值模拟

利用ECHAM5/MPI-OM 全球海气耦合模式模拟的当代(1986-2000 年)和IPCC A1B情景下未来(2011-2025 年)2×15a 的模拟输出格点场资料,驱动20 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3 进行西南地区气候变化的数值模拟,主要分析未来地面温度和降水的可能变化。结果表明：①通过与32 个地面气象站观测资料和CRU资料对比分析,RegCM3 能够很好的模拟研究区基准时段地面温度和降水的局地分布特征。②A1B情景下未来西南地区年、四季平均温度均明显增加,北部温度变化幅度大于南部。③最高/最低温度一致升高,冬季最高/最低温度变化幅度大于夏季;年、秋冬季降水有所增加,冬季降水增加明显,而春夏季降水略有减少。④研究区未来春夏季温度升高、降水减少的趋势可能导致局部地区高温、干旱等极端天气的可能性增大;同时冬季降水增加,可能加重局部地区洪涝灾害的风险。     

青藏高原强降水日数的时空分布特征

 根据青海和西藏48个气象台站近48 a（1961-2008年）的逐日降水和气温资料,分别以日降水量超过5 mm和25 mm作为冬半年（11月～翌年3月）和夏半年（5～9月）强降水的临界值,分析了青藏高原冬、夏半年强降水日数的时空分布特征。结果表明：（1）高原强降水日数与总降水量的空间分布型非常相似,夏半年均表现为由东南向西北递减,而冬半年则为由高原腹地向四周递减。（2）夏（冬）半年强降水主要集中在7月上旬～8月中旬（11月上旬和3月中下旬）。（3）夏（冬）半年强降水存在准6 a（5～6 a）的年际振荡以及准10～11 a（15 a）的年代际振荡。（4）强降水日数变化趋势的空间差异较大,夏半年高原北（南）部强降水日数普遍以增加（减少）趋势为主,而冬半年除雅鲁藏布江流域呈减少趋势外,高原大多数地区均表现出显著增加趋势。     

华南地区1961-2014年夏季长周期旱涝急转特征

根据华南地区110个气象站1961-2014年5-8月逐月降水资料,计算夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI),经与降水量和灾情比对,LDFAI能反映出华南夏季的旱涝急转特征.采用旋转经验正交函数,趋势系数计算,线性倾向计算,T检验,M-K检测等方法,对华南地区夏季LDFAI的时空变化特征进行了研究.结果表明:① 从整体上看,华南区域平均的LDFAI趋势变化不明显,但其强度呈显著的阶段性变化特征,存在2个偏强时期和1个偏弱时期.② 从区域变化特征上可以分为5个主要空间区域,通过对各空间区域代表站的资料进行分析,1区(粤北和桂东北)和2区(粤西和桂东南)夏季LDFAI呈下降趋势,且1区下降趋势显著并在1988年发生了显著下降的突变;3区(粤东)和5区(海南岛)LDFAI呈显著上升趋势,且3区在1980年发生了显著上升的突变;4区(桂西)LDFAI呈现阶段性变化特征.③ 从年代际特征看,1区和2区LDFAI随年代下降,相应5-6月降水随年代增多.3区和4区LDFAI在1990s和2000s为较大值,该时段7-8月降水明显偏多.5区LDFAI随年代上升,相应7-8月降水随年代增多.     

近50a青藏高原东部夏半年强降水事件的气候特征

基于青藏高原东部47个站点1963-2012年的5~9月逐日降水资料,分析了近50 a该区夏半年强降水的时空分布特征和相对强度。结果表明:青藏高原东部夏半年强降水事件在7月出现的频次最多,以持续1 d的单站暴雨为主;强降水量和频次在近50 a呈弱增长趋势,其存在准12 a的年代际震荡,且在1978年之后,强降水量同时存在大致准3 a的演变周期,在各自然分带强降水量和频次的变化趋势存在差异;夏半年强降水量和频次呈现出自东南向西北阶梯性递减的分布特征;青藏高原东部夏半年强降水的相对强度与强降水量呈反向特征,其中以柴达木地区相对强度为最大,藏东川西区为最少;各自然分带的强降水量和频次与夏半年降水量有很好的相关关系,而强降水的相对强度与夏半年降水量表现出不同的正负相关性。