基于降水遥相关型的夏季降水模式预测改进研究

我国月—季降水分布在空间上存在类似于大气环流遥相关的空间遥相关型。本文基于中国近57年夏季降水资料研究了我国夏季降水空间遥相关型的主要空间模态特征及其年代际变化,评估并改进了BCC_CSM模式、ECMWF_SYSTEM4模式以及NCEP_CFSV2模式对中国夏季降水的预测能力。研究结果显示,中国夏季降水实况中存在华北—长江下游、华东—中国中北部、华南—长江流域、西南—东北中部等4类显著的空间遥相关型。动力模式可以预测大尺度的降水分布,而对于不同区域之间降水遥相关这种雨带细节特征的预测能力则较为薄弱,存在着较多虚假相关。为改善模式降水预测技巧,以实况中的降水遥相关型作为约束条件构建了修正方案,以此来修正模式中的降水遥相关型分布。结果显示,经过修正能够有效地改善模式对东北中部、长江下游的预测能力,4年的回报检验结果显示,模式预测的平均距平一致率从47%提高为58%;平均均方根误差从153 mm减小为120 mm;平均趋势异常综合检验（PS）评分从64提高为73。     

冬季西太平洋遥相关型的环流结构特征及其与我国冬季气温和降水的关系

用近55 a资料研究了冬季西太平洋遥相关型(WP)异常环流特征及其与我国冬季天气气候的关系。结果表明:冬季西太平洋遥相关型与我国冬季天气气候关系密切。高指数年500 hPa高度场亚洲大陆上空中高纬为负高度异常,中纬度西风偏强,环流呈纬向型,对应海平面气压场上西伯利亚高压偏弱,东亚冬季风偏弱;低指数年情况相反。冬季西太平洋遥相关指数与我国冬季气温和降水存在显著的大范围正相关,与气温的高相关区为我国东部、南部沿海及西南地区所形成的U型区域,而与降水的高相关区则主要分布在我国东部地区。     

陕西盛夏极端降水频次及其与全球海温的遥相关研究

基于陕西省78个测站1961~2011年盛夏逐日降水量资料以及NOAA全球2°×2°海温场资料,分析了陕西盛夏极端降水事件气候特征及其与海温场的遥相关关系。结果表明:(1)盛夏,陕西南部、关中西部及陕北南部是极端降水事件高发区;(2)近年来盛夏极端降水事件呈上升趋势,1976年后显著上升;(3)极端降水事件与前期海温场具有较好的遥相关关系,与同期(同月)海温场相关性不显著;(4)上年秋季、冬季赤道中东太平洋和上年秋季阿拉伯海海温异常偏暖,赤道中东太平洋南北两侧海温偏冷,以及前期2月印度洋和中国近海海温异常偏暖,关中中东部及陕南中东部局地7月极端降水偏多,反之亦然;上年秋季印度洋和赤道东太平洋、上年冬季及当年春季印度洋西部海温异常偏暖,关中中西部地区8月极端降水偏多,反之亦然。     

太平洋海温变化对我国降水可预报性影响的分析

通过讨论我国160个测站的月降水与太平洋海温的关系，研究了太平洋海温对我国月降水可预报性影响的时空分布特征，探讨了利用太平洋海表面温度作我国月降水中长期预报的可行性和局限性。结果表明，海温对月降水的影响存在明显的时空分布特征：从时间上看，利用海温作降水预报在4月和11月全国平均效果较好；从空间上看，海温对降水的影响存在遥相关关系，其贡献在西北地区大于东部地区。     

东北亚地区初夏、盛夏和传统夏季降水特征及环流型的异同性研究

本文利用1979~2015年GPCP（Global Precipitation Climatology Project）逐月降水资料,采用经验正交函数（EOF）分解和Morlet小波分析方法,对东北亚地区初夏、盛夏和传统夏季降水的时空分布特征以及环流型开展了系统性的研究,揭示了东北亚地区传统夏季降水表现为盛夏降水贡献占主导,其年际和年代际特征以及环流特征同盛夏降水特征相一致,而初夏降水和盛夏降水特征及形成机制则具有显著差异。空间分布上,初夏的降水EOF第一模态表现为“+－+”的三极型分布,而盛夏和传统夏季则表现为南北相反的偶极型特征;时间演变方面,初夏降水表现为5~6 a振荡周期,盛夏为2~3 a为主的振荡周期,传统夏季则兼具上述两类振荡周期;在年代际调整方面,在1990年代末,盛夏降水和传统夏季降水在华北和东北地区发生了显著的年代际转折。此外,分析降水与环流的联系发现:初夏,由于西太平洋上空异常反气旋将西太平洋等地的水汽向北方地区输送,且受欧亚Ⅱ型（EUII）遥相关的作用,东北亚地区初夏降水异常具有明显纬向特征。盛夏,东北亚地区降水主要受到西太平洋副热带高压西伸北进、孟加拉湾和南海等地水汽加强的影响。欧亚Ⅰ型（EUI）遥相关和亚洲太平洋型（EAP）遥相关与我国东北以西和沿海地区的降水具有显著相关性。EU型遥相关的作用使东北亚夏季降水的异常中心存在西北—东南向的波列特征,EAP型遥相关的作用则使夏季降水存在经向三极型或偶极型特征。     

我国汛期降水的EOF分析

本文选取了均匀分布的32个测站作为研究对象,取其1951—1985年汛期(4—9月)的逐月降水量,利用经验正交函数(EOF)分析方法对我国汛期降水的基本气候特征进行了研究。分析表明,所得到的各特征向量场及其对应的时间系数很好地代表了我国汛期降水的空间分布和时间变化(包括季节变化和年际变化)。这些结果为我们进一步探讨海温场、高度场等物理因子与我国汛期降水型的关系提供了基础。     

欧亚环流异常对中国夏季降水的影响及其预测研究

文中利用奇异值分解 (SVD)方法 ,分析了 5 0 0hPa环流与中国降水的耦合作用。结果表明 ,夏季高度场和降水场相互的空间分布与大气环流的遥相关型紧密联系 ,所对应的时间系数对夏季旱涝趋势有较好的表征能力。冬、春季高度场和夏季降水场的相互关系显示出与夏季相类似的遥相关分布型。利用高度场与降水场奇异值分解的结果及前期环流异常信息 ,可以为夏季降水趋势预测提供参考     

中亚感热异常对我国西北温度、 降水的影响

利用1954-2004年NCEP/NCAR月平均再分析感热资料和我国西北地区31个测站温度、降水资料,采用SVD分析方法,分析了中亚感热场与我国西北地区温度、降水场的关系.分析表明:(1)4～9月的中亚感热与来年我国西北地区1月的温度呈显著的负相关.(2)5～7月中亚感热主要影响我国西北的新疆大部、甘肃、宁夏、陕西等地区来年1月的温度.(3)5～6月、7～9月、10～12月中亚感热分别影响我国西北7月、10月和来年2～3月降水.(4)5～6月中亚感热与7月我国西北的甘肃中南部、新疆东南部和阿勒泰地区的降水呈负相关关系.     

中国春末5月区域降水和北半球500hPa高度场典型相关分析

利用典型相关理论，研究了中国15个区春末5月降水指数与其前期(1—4月)和同期北半球500hPa高度场之间的相关关系。研究结果表明：我国5月降水和前期及同期500hPa环流场的相关性以前期1月和同期5月的最好。前期500hPa环流场对我国5月降水的影响具有明显的全球性，而同期的高相关区主要出现在上游的欧亚地区。此外，前期不同的大气环流运动变化形式对5月降水有不同的影响，即对于时间相隔较长的1—2月，中高纬度超长波的发展变化是主要的影响因子，对于相邻4月和同期5月更主要是不同类型遥相关的变化，如前期4月的西太平洋型(WP)和西大西洋型(WA)对我国5月黄河中上游地区的降水有着相当的影响。另外还发现，5月降水和1—5月高度场相关的典型特征向量分布在东部地区由南向北呈正负相间的波列结构，在全国范围内的东西方向上，相关区也是正负交替出现。     

夏季北半球500hPa月平均场遥相关型及其与我国季风降水异常的关系

用一点相关法计算了盛夏北半球５００ｈＰａ遥相关型，得到７月份北半球存在７个遥相关型，８月份有６个遥相关型。研究了它们的中心，计算了各遥相关型的历年强度指数（１９５１－１９９０），研究了它们的年际变化、月际变化。指出７月份的东亚太平洋型、北美东西遥相关型；８月份的ＥＡＰ型、欧亚型与我国盛夏季风降水关系密切。１９９１年夏季发生的弱ＥＡＰ型是江淮流域大涝的一个重要原因。     

甘肃河东地区伏期降水特征及异常研究

应用甘肃河东地区 55个测站 1968～ 1995年伏期旬降水资料 ,采用EOF、REOF、遥相关 ,对河东地区伏期降水的空间异常特征、时间变化规律以及降水异常的主要成因进行了诊断分析。结果表明 :EOF展开后前三项载荷向量场反映了河东地区伏期降水的空间总体结构。REOF展开后划分了河东八个空间异常敏感区     

北半球1月和7月纬偏场遥相关结构分析

本文利用1951－1986共36年资料对北半球500hPa1月和7月纬偏场的遥相关结构进行了分析结果表明：冬季纬偏场的遥相关结构与位势高度场的遥相关结构一致，都存在5种呈经向分布的遥相关型。但在夏季，位势高度场中的遥相关现象不明显，纬偏场中却存在4种呈纬向分布的遥相关型。对比纬偏场1月和7月的遥相关结构,发现两者存在明显差异。     

北非和青藏高原感热振荡特征及与我国东部夏季降水的关系

利用EOF方法,分析了NCEP/NCAR 1948—2002年再分析资料中月平均全球地面感热资料,揭示了北非和青藏高原感热的振荡特征。分析了振荡关键区的感热距平与我国东部51个测站1951—2000年汛期降水距平的相关关系,用SVD方法分析了关键区感热距平场与我国东部51个测站全年各月降水距平场的空间耦合和时滞关系及关键区感热异常对我国东部降水异常的影响。结果表明,北非和青藏高原两个区域的感热变化呈负相关,它们对我国华北、江淮和华南三个区域的汛期降水滞后影响明显。感热对我国降水的影响以年代际为主。     

黄河,长江中下游季月降水场区划,旱涝特征及其与ENSO的若干关系

利用因子分析方法和聚类分析方法,分析1950—1984年黄河、长江中下游22个测站的季、月降水资料,指出该区域可划分为2—5个降水区域。研究了降水区的统计特征。初步探讨了这个地区的旱涝与厄尼诺/南方涛动的关系。指出,这个地区、某些季、月的大尺度降水与厄尼诺/南方涛动有密切关系。     

新疆夏季降水的区域特征分析

利用新疆103个测站1961—2006年6—8月降水量资料,采用旋转经验正交展开(REOF)方法对新疆夏季降水场进行客观分区,并对各区域夏季降水的特征进行了分析。结果表明:新疆夏季降水场可分为4个区域,各区域的夏季降水的长期演变趋势基本一致,但强度上存在差异,且存在明显不同的突变和周期特征。     

厄尔尼诺发生前的北半球大气环流及我国天气气候异常分析

本文对1951～1992年期间发生的厄尔尼诺、反厄尔尼诺的前期冬季、秋季的100 hPa、500 hPa北半球环流及我国的气温、降水场进行了合成分析。结果表明，前冬季500 hPa环流差异明显，主要特征是厄尔尼诺发生前中、西太平洋地区高度负异常；阿留申、堪察加500 hPa高度正异常，呈强的正WP遥相关型。同时，前冬期我国降水偏少、气温偏低，盛行强东亚冬季风。指出了具有这些特征的高相关区。所得的结果为早期预测厄尔尼诺事件提供了有价值的信息。     

全球海温异常对中国降水异常的影响

用EOF和SVD方法分析了Climatic Research Unit的1951—2005年全球逐月海温距平场的时空变化特征及其与中国160个测站的月降水距平的时滞和空间耦合关系,讨论全球海温距平场的空间分布和时间演变对我国降水异常的影响,并着重分析了关键区在其特定关键时段内对我国降水异常的影响区域。结果表明,全球海温距平场有三个影响我国降水的关键区,即北太平洋、印度洋和我国南海以及赤道中东太平洋。这三个关键区的海温距平场具有明显的年际和年代际变化特征,突变发生在1976年左右,对我国降水有较为显著的影响,其中北太平洋关键区前期冬季海温对我国7月降水的影响、印度洋及南海前期冬春海温对我国5月降水的影响以及赤道中东太平洋前期冬季海温对我国7月降水的影响显得尤为重要。讨论了这三个关键区前期的海温距平场对我国不同区域不同时期降水影响的耦合关系,为我国区域降水异常预测的不确定性提供了依据。     

南半球澳大利亚、马斯克林高压气候特征及其对我国东部夏季降水的影响

本文研究了南半球的澳大利亚、马斯克林高压的气候特征及其对我国东部夏季降水的影响。指出，马斯克林高压、澳大利亚高压在形成我国夏季6、7月份降水中有重要作用。但是，它们的表现形式不同，随月份、地区有差异。此外，还指出，马斯克林高压在激发EAP遥相关型中有一定作用。     

中国长序列资料测站月降水、月均温相关联系的稳定性分析

选取我国长序列资料测站点中月降水与月均温资料较全的6个站点：西安、广州、汉口、沈阳、重庆、上海,以10a为一次成组实验,时域分辨率定为季,计算出各季月降水与月均温的相关系数,然后用相关分析和贝努里概型分析月均温与月降水之间的相关联系,初步得出我国长序列资料测站点春、夏、秋、冬月降水与月均温的相关稳定性联系。结果表明：①我国月降水与月均温在春、夏、秋、冬季均存在相关关系,以夏、秋季节最显著且为负相关,故我国常见干热或湿凉型夏、秋季;②我国华南地区春季月降水与月均温负相关关系显著,故常呈现干热或湿冷型春季;西北地区冬季月降水与月均温负相关关系较为明显,常呈现干热或湿冷型冬季。     

近50 a华南盛夏降水的季节内差异及大气环流异常特征分析

基于CRU、CMAP、PREC/L、CN05.1、NCEP/NCAR以及全国160个台站的月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解、依赖于季节的经验正交函数(SEOF)分解、滑动平均、空间相关、回归以及合成分析等多元统计方法研究了近50 a华南盛夏降水异常的基本特征及其季节内差异,并讨论了其大气环流异常。结果表明:(1)盛夏7、8月华南降水异常的空间分布都表现为区域一致性,即整个华南地区都为正(负)异常。(2)华南盛夏降水异常在月季变化的时间尺度上存在着同位相和反位相演变,1963—1993年,华南7、8月降水大致为反相演变,即7月华南全区一致偏涝(旱)而8月一致偏旱(涝);1994—2015年,二者总体表现为同相演变,即7月华南全区降水一致偏涝(旱)时8月亦一致偏涝(旱)。(3)大气遥相关型的变化是同相和反相两种演变模态产生的主要原因,同相期间对流层中层7月表现为欧亚遥相关(EU)和东亚太平洋遥相关(EAP)相互配置,8月表现为类似EU和太平洋北美遥相关(PNA)型;反相期间对流层中层7月表现为类似北美东西遥相关(NAEW)型,8月表现为类似EAP型。(4)西太平洋副热带高压的变化与华南盛夏降水季节内差异密切相关。反相期间7月与8月西太平洋副热带高压的差异主要体现在东西位置变化较大,而同相期间变化不大。