淮河流域6—7月涝年降水的10~30d低频振荡特征

利用1981—2010年全国753站逐日降水资料,NCEP/NCAR逐日再分析资料和NOAA向外长波辐射资料,通过小波分析和Lanczos滤波的方法,得到淮河流域6—7月涝年降水的10~30 d低频振荡特征并进行了分析。结果表明:(1)淮河流域6—7月涝年降水具有明显的10~30 d周期变化。(2)位于高、低空的低频(10~30 d)反气旋和气旋分别影响南亚高压和西太平洋副热带高压的东西进退,从而影响淮河流域的低频降水强度。(3)在850 h Pa上,南海上空的低频反气旋(气旋)和日本海地区的低频气旋(反气旋)使得淮河流域有(无)冷暖气流交汇,并随着低频反气旋和气旋向东北方向移动,造成淮河地区低频降水发展为活跃(中断)期。(4)在低频降水过程中,低频OLR负(正)值区域发展加强对应淮河流域降水过程加强(减弱),当负(正)值区到达淮河流域时,淮河流域降水到达极端活跃(中断)期。随后低频OLR负(正)值区向东移动,淮河流域低频降水过程向过渡期转变。     

延安市汛期降水的主分量分析

利用延安 1 3个测站 1 971— 2 0 0 0年共 30 a汛期 ( 5— 9月 )降水量资料 ,分析了汛期降水的时空分布特征 ,并进行了 EOF展开和特征向量及主分量分析。发现该地区 5— 9月各月降水量第一特征向量均反映南北变化一致的特点 ,其月际变化与西太平洋副热带高压的进退跳跃规律相吻合 ,是形成汛期降水量第一特征向量的主要贡献者 ;汛期总降水量主要存在“一致分布”、“南、北振荡”和“东、西振荡”三种分布类型 ,前 3个特征向量对其具有较好的解释意义     

中国东部降水的气候模态及雨季划分

应用中国东部地面观测气候平均候降水量数据和谐波分析方法,研究了华南、长江中下游、淮河流域、华北四个区域降水的年变化特征,特别是夏季风降水的阶段性和区域特征,并对构成降水年变化的气候分量进行分析,将各区降水年变化分解为年循环模态、季节模态、季节内振荡和月内振荡四个气候模态。结果表明:不同模态间的相互调制对降水的阶段性和区域性具有重要影响,年循环是影响雨季的主要模态,季节和季节内振荡模态对决定主汛期起重要作用。基于气候模态划分中国东部雨季和主汛期,方法简单,结果客观合理。     

中国东部夏季降水准两年周期振荡的长期演变?

采用中国气象局整编的中国160站月降水量资料 (1951年1月～2005年12月), 研究了中国东部地区夏季降水准两年周期振荡 (TBO) 的长期演变特征。最大熵谱分析和相对最大熵谱分析表明, 中国东部地区夏季降水TBO信号显著, 高值区基本呈带状分布, 方差最大值中心分布在江淮流域及南部沿海地区。根据中国东部夏季降水TBO分量的旋转经验正交函数展开 (REOF), 将东部地区划分为东北地区、 河套地区、 淮河流域、 长江流域、 华南西部、 华南中部及华南东部7个降水区。对各降水区的研究结果表明: (1) 东部夏季降水振幅变化TBO信号明显; (2) 各降水区夏季降水TBO有着不同的长期演变特征, 表现出不同的年代际变化。淮河流域、 长江流域和华南中部降水TBO特征较明显; 华南西部和东北地区降水TBO特征较弱; 河套地区在1990年代以前表现有较显著的TBO特征, 但1990年代后, TBO特征趋于不明显; 华南东部地区在1970年代中期以前TBO特征明显, 以后TBO特征减弱; (3) 淮河流域是中国东部地区由南向北的过渡带, 是夏季降水TBO的敏感地区。     

淮河流域夏季降水异常与若干气候因子的关系

基于旋转经验正交函数分解 (REOF) 方法探讨淮河流域1961—2010年夏季降水与厄尔尼诺/南方涛动 (ENSO)、北大西洋涛动 (NAO)、印度洋偶极子 (IOD)、太平洋年代际振荡 (PDO) 之间的关系,并进一步分析各气候因子不同位相单独以及联合对淮河流域夏季降水的影响。结果表明:淮河流域夏季降水与ENSO,PDO,NAO,IOD等气候因子具有较稳定的相关性,其中,PDO和IOD是影响淮河流域夏季降水的关键因子,且PDO与夏季降水呈显著负相关关系;各气候因子的冷暖位相单独及联合对淮河流域夏季降水的影响不同,PDO的冷期以及NAO,IOD冷位相使流域北部的夏季降水量呈显著增加趋势,PDO分别联合ENSO,NAO和IOD的冷、暖位相对流域北部地区和淮河上游地区的夏季降水影响显著。     

ENSO事件对淮河流域降水的影响

用30a的资料研究表明，ENSO事件和淮河流域降水异常之间有明显的相关性。功率谱分析显示ENSO的冷事件和暖事件有三个共同的明显周期，即18个月、26个月和47个月；淮河流域降水异常的周期成分复杂，但同样存在明显的26个月周期。对ENSO事件年份淮河流域降水异常的年内分布规律的分析结果表明：El Nino年份的春季和冬季降水明显增多，而在La Nina年份降水普遍减少，尤其以7月减少最为显著；在SO指数偏高年份，淮河流域降水明显减少，尤其是9、10、11三个月，减少量都在30％以上；而在SO指数偏低年份，春季和冬季降水增多明显。时间序列的滞后分析发现淮河流域降水异常对ENSO事件有3个月左右的响应滞后时间，对EL Nino响应的滞后时间大约4～5个月。     

陕北地区近47年降水小波变换分析

利用陕北地区12个站1959--2005年逐月降水资料和小波变换方法,对陕北近47a降水的季节变化和年际变化时间序列进行小波分析,并对未来降水变化趋势估计。主要结论;（1）陕北地区各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,21a左右时间尺度的周期振荡明显,且具有全域性;春、夏、秋和全年降水分别在1．5a、2a、21a和16a左右的时间尺度周期振荡也比较明显。（2）春季降水变化的显著时间尺度为1．5a和8a;夏季降水在2a的时间尺度上具有第一主周期;秋季和全年降水分别在21a和16a的时间尺度上具有第一主周期。（3）根据小波分析结果,估计夏季降水近期会逐渐增多,其它季节和年降水量的总体趋势偏少。     

印江、江口、松桃降水集中期及长历时降水致灾风险阈值初探

通过近30 a逐日降水资料对印江、江口、松桃3县降水稳定性分析得出：(1)汛期降水的主要集中在5—7月;(2)汛期雨量在年际间表现不够稳定,雨涝年的汛期雨量是干旱年的2倍多;(3)按滑动10 d计算集中期,松桃降水集中期主要是6月1—10日、6月22日—7月1日、7月10—19日;江口县降水集中期主要是6月29日—7月8日、6月1—10日、6月15—24日;印江降水集中期主要是6月18—27日、6月1—10日、7月15—24日。年际间降水集中期不稳定,需要常年做出预测。(4)印江、江口、松桃4月和10月有暴雨灾害出现,宜将当地的汛期定为4—10月。对长历时降水分析得出：(1)汛情的严重程度与4 d以内的长历时降水有较好的正相关,研究时长4 d以内的最大累积降水能反映汛情的基本情况;(2)依据经验频率,统计24 h、48 h、72 h和96 h共4个时长10 a 1遇、5 a 1遇、3 a 1遇的雨量情况,认为在无新增佐证的情况下,宜将3 a 1遇的降水量确定为长历时降水致灾风险阈值。     

广州逐日降水振荡及其延伸期预报的简谐波模型

利用1951—2010年广州逐日降水资料,采用功率谱、小波变换、Lanczos 滤波器和简谐波拟合等方法研究了广州逐日降水的振荡特征及其延伸期预报方法。结果表明,广州逐日降水振荡主要表现为2～4.1 d、8 d、13.3 d、40～60 d和120 d变化等5种时间尺度的准周期振荡,其中准单周变化、11～21 d、21～80 d的季节内振荡具有振幅和周期接近的1～2个振荡周期性循环出现的特征。利用小波变换揭示出近期逐日降水距平5 d滤波序列变化的主要周期,采用简谐波拟合的方法建立了广州逐日降水5 d滤波序列的延伸期预报模型。对1990—2009年近20年的后报结果分析表明,所建立的延伸期预报简谐波模型除第24 d和29 d外,前33 d的预报值与低通滤波值之间的相关达到0.05的显著性水平。对未来34 d降水低频分量极大值的预报与实况低通滤波极大值相差在0～2 d的概率最高,可为中期与延伸期降水过程出现时段的预报提供重要参考。      

贵州省近47a来降水的小波变换分析

利用贵州省17个站1959-2005年的逐月降水资料,对贵州近47a来降水的气候特征及春夏秋冬4个季节的降水变化特征进行了小波分析研究,并对未来降水变化趋势进行了估计.分析得出,贵州省各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,21a左右时间尺度的周期振荡明显,且具有全域性.春季降水变化的显著时间尺度是8a和21a;夏季降水在4a的时间尺度上具有第1主周期;秋季、冬季和全年降水分别在21a、2a和5a的时间尺度上具有第1主周期.预计除了夏季降水在近期会逐渐增多,其它季节和年降水量的总体趋势将减小.     

2007年淮河强降水时期低频环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象台站降水资料,研究了2007年夏季淮河流域强降水的低频振荡及其环流特征。结果表明,2007年夏季淮河流域强降水低频振荡的主要周期是10 25天。淮河流域降水强弱与对应低频周期存在联系,降水主要发生在低频周期的正位相时期,而在负位相时期结束或明显减弱。降水的低频变化一方面与副热带高压和南亚高压的低频变化有关,另一方面还受到中高纬度冷空气低频变化的影响。在低频周期的峰值位相,对流层高层出现的低频反气旋使南亚高压偏东,脊线偏北,并有利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的上升运动。中高纬地区出现大片正位势涡度,冷空气的低频活动显著偏强,南下侵入到中国淮河流域的冷空气较多,形成有利于淮河流域强降水的环流场。相反,在低频周期的谷值位相,对流层高层出现的低频气旋使南亚高压偏西,脊线偏南,不利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的下沉运动。高纬度冷空气的低频活动偏弱,南下侵入到中国淮河流域的冷空气也较少,最终形成不利于淮河流域强降水的环流场。     

基于分钟降水数据的长沙市场次降水事件特征分析

采用长沙市1980—2017年的分钟降水数据,开展降水场次随间歇时间变化的敏感性分析,确立降水间歇时间为240 min,分3—11、3—6、7—9月3个时间段从降水场次与过程降水量、开始时间、结束时间、持续时间、间歇时间等5个方面进行长沙市场次降水事件特征分析。分析表明:长沙3—11月年平均出现121次降水事件,3—6月出现68次降水事件,7—9月出现32次降水事件;降水事件开始时间与结束时间随不同季节及降水量阈值呈现不同的日变化特征;降水持续时间在1 h以内的最多,有76%集中在12 h以下;间歇时间在12 h以下的为46%,超过24 h的降水事件占39%。     

多模式集合预估21世纪淮河流域气候变化情景

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告(the Fourth Assessment Report of the Intergov-ernmental Panel on Climate Change,IPCC AR4)的14个全球气候耦合模式对中国淮河流域气温和降水的模拟能力进行了评估,预估了该地区21世纪的降水和气温变化。同时,还分析了14个气候模式对1961-1999年气温和降水的模拟能力,并且根据Taylor方法选取具有较好模拟能力的模式做集合分析。结果表明,不同的气候模式对淮河流域的气温和降水都具有一定的模拟能力,但大多数模式模拟的气温偏低、降水偏多;选取的模式集合可以明显改善模式的模拟能力,但是没有表现出明显的优势。对淮河流域降水和气温未来情景的预估表明,各模式给出的情景结果尽管存在一定的差异,但模拟的21世纪气候变化的趋势基本一致,即气温持续增加,降水出现区域性增加;还重点分析了14个模式集合的结果在2010-2039年、2040-2069年和2070-2099年3个时段的年平均、季节平均降水和气温变化及其时空变化特征,结果表明,3个时段的气温和降水在不同情景下都是逐渐增加的,A2情景下增幅最显著,B1情景下增幅最小。     

江淮梅雨期极端降水的气候特征

应用1959—2000年江淮地区76站逐日降水资料,对梅雨期月降水量进行REOF分解。将江淮区分为4个具有不同梅雨期降水空间分布特征的区域,进而分别分析这4个区域梅雨期暴雨以上极端降水的季节、年际和年代际变化特征,以及周期振荡和突变性质。结果表明:4个区暴雨以上极端降水总量和极端降水日数最大值均发生在梅雨期,梅雨期极端降水呈上升趋势,且具有不同的年际和年代际变化特征;江淮西南区梅雨期暴雨总量和暴雨日数在20世纪90年代还存在明显上升突变现象;4个区梅雨期极端降水存在不同时间尺度的周期振荡。     

1960—2014年淮河流域极端降水发生时间的时空特征

利用淮河流域25个分布相对均匀站点的逐日降水资料,借助线性趋势、圆形统计、EOF分析等方法对1960—2014年流域的极端降水发生时间的时空特征进行分析。研究表明:(1)淮河流域极端降水发生时间主要集中在7月中下旬,并表现出明显的年际振荡。流域平均的极端降水发生时间表现出提前趋势,但未达到0. 05显著性水平。发生时间集中程度随年份上升,上升趋势达到了0. 05显著性水平。综合分析表明,流域7月份发生极端降水的可能性增大。(2)流域极端降水发生时间在空间上由西南向东北逐渐推迟,大部分站点发生时间呈微弱提前的趋势,该分布规律与梅雨和台风的影响有关,而提前趋势与20世纪90年代以来我国主雨带的年代际北移有关。(3)流域极端降水发生时间的EOF分析结果显示,第一模态空间典型场呈"西北-东南"反位相分布;第二模态空间典型场呈一致性分布,分别揭示了流域极端降水发生时间在空间上的分异特征和近似一致性分布特征。     

南海地区降水的时空特征

文中利用美国 NCEP重分析资料中的 1 979～ 1 995年 1 7a逐旬的全球降水资料 ,采用小波分析方法分析了南海地区降水的多时间层次和多空间层次结构 ,研究了南海季风的爆发及时间演变 ,探讨了南海季风爆发的机制。结果表明 :( 1 )南海季风爆发于 5月中旬 ,季风爆发过程实际上是小范围 ( 32个经度 )降水向大范围 ( 64个经度 )降水调整的过程 ,一旦出现较强的大范围降水 ,并到达南海地区 ,就爆发了南海季风 ,调整完毕则是印度季风和东亚季风的相继爆发。( 2 )在 1 0°N以北的地区 ,季风最早发生在南海 ,然后逐渐西移到印度 ,达到印度季风最盛期后 ,迅速东撤。( 3)南海地区可分为 3个区域 :北部 ( 2 0～ 2 2°N)、中部 ( 1 0～ 2 0°N)和南部 ( 1 0°N以南 )。南海雨季主要发生在 1 0°N以北的北部和中部 ,北部雨季是平稳增强的单峰型 ,而中部雨季是突发性的 ,雨季内降水起伏较大。( 4 )南海季风区有很强的年变化 ,30～ 60 d和 2 0～30 d的变化也比较显著 ,还有 3个月左右的周期变化。除年振荡以外 ,各种周期振荡随时间变化较大 ,在雨季表现得最强烈。( 5)南海季风的爆发与 2 0～ 30 d和 30～ 60 d两种低频振荡有关。     

华北夏季单峰和双峰降水过程的特征及其机理

采用1954—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国753站逐日站点降水资料,定义了华北雨季的开始日和结束日,发现华北夏季存在单峰和双峰两种降水过程,选取典型单峰和双峰降水过程,对比分析这两种降水过程的特征和机理.结果表明:1)在华北雨季期间,单峰降水过程中的副高脊线没有中断的现象,而双峰降水过程中的降水中断现象是因副高的东退南压所致.2)华北夏季单峰降水年的季风中断现象不明显,季风的影响能一直持续至雨季结束,而双峰降水年的季风加强(减弱中断)对应着降水峰值(中断).3)滤波后的华北夏季降水时间变化显示,当30～60 d和7～14 d振荡的波峰相对时,则出现降水峰值;当30～60 d振荡的波谷和7～14 d振荡的波峰相对时,则出现降水中断.4)华北夏季双峰降水年的低频纬向风传播与双峰降水的时间演变具有较好的对应关系.     

华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征

应用奇异谱（SSA）方法分析了华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征，结果表明，华北地区月降水序列的年际振荡信号较强，占总方差的44．7％，显著振荡周期分别有17个月（准1～2a）、30个月（准2～3a）、60个月（准5a）和11个月（准1a），不同分区降水的准周期振荡信号各有差异。各种准周期振荡随时间的长期演变亦很明显且各不相同。奇异交叉谱（SCSA）诊断表明，华北地区降水的年际振荡与Nino区海温的准周期信号存在着显著的耦合关系，且这种耦合关系随时间是变化的，表现出耦合振荡强度的阶段性变化和耦合位相随时间的改变。各分区降水与不同Nino区海温的显著耦合周期信号及其随时间的长期演变各具特色，体现了华北地区降水对Nino区海温异常响应的复杂性。     

ENSO与中国东部夏季降水异常关系的年代际变化

根据1960—2011年Had ISST资料集中的月平均海表温度资料和中国753站逐日降水资料,基于转经验正交函数分解等分析方法,发现中国夏季降水的变化具有明显的独立性特征,可以分为相对独立的11个雨区,并在此基础上讨论了11个雨区夏季降水与ENSO的相关关系及其年代际变化,发现不同雨区的夏季降水与ENSO相关关系的年代际变化特征不尽相同,据此可分为3种类型:第1类为稳定不相关型,代表区为东北地区、长江中下游地区、江南地区、闽赣地区、环琼州海峡地区;第2类为稳定相关型,代表区为河套地区、黄河中下游地区;第3类为相关关系变化型,代表区为辽吉地区、黄淮地区、淮河流域以及两广地区。而在第3类相关关系变化型中,4个雨区夏季降水与ENSO相关关系的年代际突变时间也存在差异,两广地区的突变年份在1975年左右,辽吉地区和黄淮地区的突变年份在1980年左右,淮河流域的突变年份在1985年左右。     

淮河流域夏季极端降水频次空间分布的客观分类及其形成机理

本文基于1961～2016年淮河流域四省（江苏、安徽、河南、山东）逐日降水观测资料及全球大气再分析资料,利用K均值聚类、旋转经验正交函数分解对淮河流域夏季极端降水频次分布进行了客观分类,利用统计诊断和数值模拟的手段讨论了其相关环流异常和形成机理。结果表明:（1）淮河流域夏季极端降水频次的空间分布可客观分为以极端降水主要发生在淮河流域33°N以南地区的南部型,主要发生在32°～36°N之间的中部型,和主要发生在34°N以北的北部型这三种分布类型;（2）南部型极端降水频次分布与西北太平洋副热带高压异常偏西偏南有关,西北太平洋异常反气旋北侧的异常气旋性环流使得水汽输送停留在淮河流域南部,导致南部极端降水频次偏多。中部型对应淮河流域受鞍型场环流结构控制,导致中部极端降水频次偏多。北部型极端降水频次分布时,淮河流域处于反气旋性环流异常西南侧,偏南风将水汽输送至淮河流域北部,导致北部极端降水频次偏多;（3）南部型和北部型的极端降水频次分布相关环流异常分别受厄尔尼诺和拉尼娜相关海表温度异常所影响,而中部型极端降水频次分布的相关环流异常是巴伦支海/喀拉海海冰异常在欧亚大陆上空激发的自西北向东南传播的准定常罗斯贝波所导致的。