中国东部夏季降水异常与青藏高原冬季积雪的关系

基于中国740站月降水、积雪、地温资料和NCEP/NCAR再分析月资料,采用相关分析、合成分析和最大协方差法,研究了1979—2008年青藏高原冬季积雪异常与长江中下游夏季降水的关系及其可能的影响机制。结果表明:(1)在年际时间尺度上,青藏高原中北部12月—翌年1月积雪指数与长江中下游夏季降水呈显著正相关。在年代际时间尺度上,1990s—2000s的高原积雪指数与长江中下游夏季降水具有较好的同位相变化特征。表明高原中北部12月—翌年1月积雪指数对长江中下游夏季降水异常具有较好的指示意义,可作为预测长江中下游夏季降水年际年代变化的依据。(2)高原12月—翌年1月积雪异常偏多,是长江中下游夏季洪涝的一个强信号,12月—翌年1月积雪指数正异常年与长江中下游夏季降水正异常年有很好的一致性。(3)高原冬季积雪异常影响长江中下游夏季降水的可能途径是:高原冬季积雪异常通过影响同期及其后春季地温,再由春季地温以某种方式把异常信号维持到夏季。之后,地温异常又改变了局地地气热量交换,导致周围大气环流异常,从而影响到其下游的降水过程。     

降水变化对中国南方强酸雨分布的影响

Acid rain has been recognized as a serious environmental problem in China since the 1980s, but little is known about the effects of the climatic change in regional precipitation on the temporal and spatial variability of severe acid rain. We present the effects of the re-gional precipitation trend change on the area and intensity of severe acid rain in southern China, and the spatio-temporal distribution characteristics of SO2 and NO2 concentrations are analyzed on the basis of SO2 and NO2 column concentration data. The results are as follows. (1) The emission levels of SO2 and NO2 have reached or passed the precipitation scavenging capacity in parts of southern China owing to the emission totals of SO2 and NO2 increasing from 1993 to 2004. (2) Notable changes in the proportion of cities subject to severe acid rain occurred mainly in the south of the middle-lower reaches of the Yangtze River during 1993-2004. With an abrupt change in 1999, the severe acid rain regions were mainly located in central and western China during 1993-1999 and moved obviously eastward to the south of the lower-middle reaches of the Yangtze River with the proportion of cities subject to se-vere acid rain increasing significantly from 2000 to 2004. (3) The spatial distribution and variation in the seasonal precipitation change rate of more than 10 mm/10a are similar to those of severe acid rain in southern China. An abrupt change in 1999 is seen for winter and summer precipitation, the same as for the proportion of cities subject to severe acid rain in southern China. The significant increase in summer storm precipitation from 1991 to 1999 mitigated the annual precipitation acidity in the south of the Yangtze River and reduced the area of severe acid rainfall. On the other hand, the decrease in storm rainfall in summer ex-panded the area of severe acid rainfall in the south of the Yangtze River in 2000-2006. Therefore, the change in seasonal precipitation is an important factor in the severe acid rain regions moving eastward and expanding in southern China.     

江淮流域年极端降水事件分类特征及其致洪风险

利用百分位法提取出江淮流域1979~2016年间50个区域性年极端降水事件,分为长江、江淮和倾斜梅雨暴雨、台风Ⅰ型和Ⅱ型暴雨5类.各类降水事件位涡正异常轨迹显示,降水系统沿500h Pa副高外侧引导气流不断东传,并在江淮地区中重复出现是其共性特征.各类降水事件的传播路径在江淮南部地区汇集, 50个区域性年极端降水事件中有21个集中出现在江淮南部的秦淮河流域,平均雨量超过100mm,其中14个区域性极端降水事件致灾,致洪暴雨中5个为长江梅雨暴雨、6个为江淮梅雨暴雨、2个为台风暴雨、1个为倾斜梅雨暴雨.城市发展、河网水系改变与区域极端降水事件叠加使得江淮南部地区临严重洪涝风险.以致洪暴雨为致灾条件,利用Flood Area水动力模型模拟RCP6.0(RCP8.5)气候变化情景下南京地区土地利用改变带来的洪涝风险,结果显示位于洪涝高风险区的城镇面积将从2010年的3.86km~2(3.86km~2)增加到2100年的9.00km~2(13.51km~2),集中在地势低洼的禄口机场、江宁东山和溧水区,政府决策部门在进行城市发展规划时应当重视可能的洪涝风险.     

长江三角洲强降水过程年极值分布特征研究

利用长江三角洲地区80个台站建站以来到2002年的逐日降水资料，用REOF和统计分布方法，计算并分析了长江三角洲地区年最大日降水量、年最大一次连续过程降水量的极端降水特征。结果表明：长江三角洲一次连续过程的降水量极大值的空间分布相对集中，时空变率小于日降水量极大值，这对于洪涝灾害的预测与评估具有很好的实用价值；强降水的渐近分布中，日极值降水的分布以Weibull分布最为普遍，一次连续过程降水以对数正态分布最为普遍。     

中国西南地区夏季降水的年际变化及与南亚高压的关系

根据西南地区夏季及夏季各月1951～1999年逐年的降水资料和同期北半球100hPa位势高度场资料,分析了我国西南地区夏季降水的年际变化特征及旱涝分布状况.结果表明:西南地区夏季降水存在3～4年的年际周期和10～16年的年代际周期.西南夏季降水量及西南夏季的旱涝分布与南亚高压存在较好的相关关系.由此认为,南亚高压是影响西南夏季降水的一个较为的重要因子.     

高空西风急流东西向形态变化对梅雨期降水空间分布的影响

利用40年的NCEP/NCAR再分析候平均资料和同期长江中下游地区逐日降水资料,使用合成方法分析了梅雨期东亚副热带高空西风急流的东西位置和形态变化特征,探讨了高空西风急流对梅雨期降水空间分布的影响.分析结果表明,梅雨期东亚大陆上空西风急流强度减弱且持续维持、西太平洋上空西风急流核分裂减弱直至出梅后消失,这是梅雨期200 hPa东亚高空西风急流东西向位置变化的主要特征.梅雨期,200 hPa副热带西风急流中心呈现东西向位置变化和海陆分布形态差异,西风急流中心东西向位置变化对梅雨起讫有着较好的指示意义.梅雨期东亚副热带高空西风急流东西形态分布差异不仅影响到长江中下游地区降水空间集中区的位置而且还影响到降水中心强度.进一步分析表明,当东亚西风急流主体位于西太平洋上空时,在长江下游地区形成高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动加上充足的水汽条件供应,有利于在长江下游形成集中的强降水区域.当高空西风急流位于东亚大陆上空时,在长江中下游地区高低空急流无耦合形势存在,长江中下游地区也没有强的集中降水区域.因此,东亚副热带高空西风急流东西向形态变化对长江中下游地区的高低空环流结构、地面集中降水区域的空间分布具有重要的影响.     

FGOALS模式对梅雨期东亚副热带西风急流变化特征的模拟

中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式（FGOALS）,能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构,模拟出以120°E为界的急流海陆分布型,与NCEP/NCAR再分析资料风场空间分布一致,但FGOALS模式模拟的急流中心强度偏弱、位置偏北偏西。FGOALS模式也模拟出了ENSO年际演变过程中的海陆空间分布型,但对ENSO背景下西风急流强度、位置和形态演变过程的模拟与NCEP/NCAR再分析资料存在较大差异。基于热成风原理、地转风关系和波活动通量等研究了模式模拟急流位置和强度偏差产生的可能原因:FGOALS模式模拟的青藏高原加热效应偏弱、低纬度对流活动偏弱,导致对流层中上层上升运动偏弱和潜热加热减弱,使得中低纬度对流层中上层温度出现冷偏差、南亚高压偏弱,温度经向梯度和南亚高压北侧气压梯度力偏弱以及大气内部动力作用偏弱,从而造成急流中心强度和位置出现偏差。梅雨期西风急流空间分布型与长江中下游强降水落区有着密切联系,FGOALS模式模拟的西风急流中心强度偏弱和位置偏北偏西,模式输出的长江中下游地区降水量与观测值相比偏少。此外,FGOALS模式对ENSO背景下大气环流异常的模拟有待改善。     

长江中下游梅汛期强降水过程非均匀特征

根据长江中下游地区205站1960—2004年的逐日降水量和梅雨期的特征参数,计算并分析了长江中下游地区梅汛期暴雨降水过程降水量、集中度和集中期的时空非均匀特征。结果表明:长江中下游梅汛暴雨降水量、暴雨日数显著增加,而集中度和集中期无明显变化;暴雨降水量和暴雨降水集中程度在时空上的叠加是造成长江中下游地区大旱大涝趋势加重的重要原因之一。     

江淮流域水稻高温热害灾损变化及应对策略

构建基于Logistic模型的规范化可累计高温热害综合指数,研究了江淮流域高温热害与单季稻产量损失的时空对应关系,发现江淮流域西北部为单季稻高温热害灾损关键区,高温热害平均减产率从20世纪70年代的8.9％上升到21世纪的17.9％,花期处在高温集中时段是单季稻减产的主要原因.江淮流域单季稻生育关键期高温热害出现年代际波动,20世纪60年代高温热害最强,21世纪初覆盖范围最广.高温热害覆盖面积比例在1971年发生突变后迅速上升,到21世纪初超过63.6％.每年7月11日至8月15日为江淮流域高温集中时段,高温出现比例超过20％.20世纪70年代以来高温集中时段的热害强度以增强为主,江淮东南部趋势显著,但通过采用晚熟品种和推迟播期,江淮东南部单季稻花期成功避开高温集中时段.综合考虑气温稳定通过20℃终日的气候平均值、高温热害变化和气候变暖背景下热量资源的改善,借鉴江淮东南部成功经验,建议全流域推广中晚熟品种,自北向南播种期延迟到5月上、中、下旬,花期安排在8月下旬至9月上旬,避开高温同时能保证单季稻生育关键期处在20℃以上安全生长季内.     

中国强降水过程时空集中度气候趋势

1 Introduction Changes in climate variability and extrem es of weather and clim ate events have received increasing attention in the pastyears since these events have the strongestimpacton society. There hasbeen a widespread increase in heavy and extrem e…