Regional trends in recent precipitation indices in China

Summary Regional characteristics of recent precipitation indices in China were analyzed from a daily rainfall dataset based on 494 stations during 1961 to 2000. Some indices such as precipitation percentiles, precipitation intensity, and precipitation persistence were used and their inter-decadal differences were shown in this study. Over the last 40 years, precipitation indices in China showed increasing and decreasing trends separated into three main regions. A decreasing trend of annual precipitation and summer precipitation was observed from the southern part of northeast China to the mid-low Yellow River valley and the upper Yangtze River valley. This region also showed a decreasing trend in precipitation intensity and a decreasing trend in the frequency of persistent wet days. On the other hand, increasing trends in precipitation intensity were found in the Xinjiang region (northwest China), the northern part of northeast China, and southeast China, mainly to the south of the mid-low Yangtze River. The indices of persistent wet days and strong rainfall have contributed to the increasing frequency of floods in southeast China and the Xinjiang region in the last two decades. Persistent dry days and weakening rainfall have resulted in the increasing frequency of drought along the Yellow River valley including North China. Regional precipitation characteristics and trends in precipitation indices indicate the climate state variations in the last four decades. A warm-wet climate state was found in northwest China and in the northern part of northeast China. A warm-dry climate state extends from the southern part of northeast China to the Yellow River valley, while a cool-wet summer was found in southeast China, particularly in the mid-low Yangtze River valley over the last two decades.     

Correlation of Dust Storms in China with Chlorophyll a Concentration in the Yellow Sea between 1997-2007

Based on daily observation data at 222 meteorological stations in China,the characteristics of dust storms between 1997 and 2007 were examined.Next,the relationship between dust events and chlorophyll (Chl) a concentration in the Yellow Sea was investigated.There were six regions with high annual frequencies of dust storms.The seasonal distribution of dust storms showed spatiotemporal variation.The six regions with highest annual frequencies also exhibited high frequencies of dust storms in spring.Dust storms in most regions occurred in spring.Of all dust storms in China,sixty-five percent of all dust storms occurred during the spring.The area and frequency of dust storms were smaller in fall and winter than in spring and summer.A significant correlation was found between dust events and Chl a concentration in the Yellow Sea.High correlation regions included Qinghai-Xizang region,part of the Hexi Corridor,the western Inner Mongolia and Hetao Regions,and the Hunshandake Desert.The high correlation may be induced by the high ratio of dust storms in the abovementioned regions that arrive over the Yellow Sea,as inferred through a forward trajectory analysis;especially notable is dust transported at a lower altitude (< 3 km).     

基于多种探测资料对华北中部一次回流暴雪过程的分析

2020年1月5日07时至6日04时（北京时,下同）华北中部出现一次回流暴雪天气,过程最大降雪量15.5 mm。文中应用ERA5再分析和多种高分辨率观测资料分析了此次暴雪的大尺度天气背景和本地动、热力状况,探讨了暴雪落区、强度演变和降雪微物理特征及成因。结果表明,受河套地区地面倒槽和东北平原高压影响,900 hPa以下东北气流（被称为“回流”）自东北平原经渤海抵达华北平原,早于降雪7 h开始影响华北中部,受太行山阻挡在华北平原形成浅薄的近地面中尺度辐合线,对应暴雪落区;暴雪落区位于500 hPa高空槽前、700 hPa南北走向切变线东侧,850 hPa受西南低涡外围东南气流影响。降雪前1 h石家庄市观测到800 m以下转为东北风,1 km以下气温迅速下降至?5—?1℃,形成“冷垫”;暴雪区上空700 hPa附近低空急流较降雪早2 h出现,随后急流变厚、向下伸展至2 km高度,其下部暖湿空气沿“冷垫”爬升触发降雪,急流风速增至极值（19 m/s）和急流指数达峰值（约8）与大于1 mm/h强降雪时段重合,此时700 hPa上下为上升运动和水汽输送的大值中心。本次降雪粒子直径多为0.35—0.55 mm,降雪强度与粒子数浓度呈线性正相关;降雪云层位于1.3—5.5 km高度,大致以3 km （约?10℃）为分界线,下层为冰雪混合层,上层为冰雪层,冰雪层相对湿度与地面雪花粒子浓度及降雪强度呈正相关。基于雨滴谱仪探测资料反演的地面反射率因子与降雪强度拟合关系为Z=149.85R1.14。      

卫星观测的我国近海海域闪电分布特征

利用星载闪电探测仪OTD(optical transient detecter)和LIS(lightning imaging sensor)所获取的1995年6月—2006年4月的卫星闪电资料,结合NOAA Optimum Interpolation SST海温资料,分析我国近海海域的闪电分布时空特征以及闪电活动与该海域海温之间的相关性。结果表明:我国近海闪电密度平均值为3.39 fl·km~(-2)·a~(-1),其中,南海和渤海的闪电活动相对频繁,随着与海岸线间距离以及纬度的增加,该海域闪电密度逐渐下降;在春季和冬季,黑潮主干海域的海温值相对较高,该处闪电活动也明显强于同纬度的东海近海和太平洋海域,表明黑潮海域是强闪电活动区;在季节变化上,我国近海海域闪电活动与同海域海温呈明显正相关,相关系数达0.797,闪电活动与海温变化体现出了一致的变化趋势;而在年际变化上,我国近海海域闪电活动与该海域海温的线性相关不显著,说明我国近海海域海温的年际变化并不是引起该海域闪电活动年际变化的主要原因。     

极地大气科学考察研究与展望

本文包括四部分。第一部分是对中国科学院大气物理研究所1984年以来的极地大气科学考察研究工作概要地作了回顾;第二部分是中国科学院大气物理研究所近5年来在极地大气科学方面研究的主要进展;第三部分是对未来极地大气科学考察研究的重点问题的展望与建议;第四部分是结论与讨论。作者认为,未来极地大气科学考察研究的重点问题应该包括:(1)南极北极冰雪变化差异成因,(2)北极冰雪变化异常与我国气候变化关系,(3)南极冰雪变化与人类未来。     

北太平洋海温场与我国西北地区春季沙尘暴的关系

通过聚类分析,将我国355个气象站1954～1998年春季沙尘暴发生频率的变化进行分类,在此基础上得到两个沙尘暴指数,利用其探讨了我国西北地区沙尘暴的发生与北太平洋海温的关系.结果发现,当加利福尼亚海温偏低,黑潮及北温带区域海温偏高时,我国黄河以北的内蒙古、甘肃、宁夏等地区,春季气温偏低,沙尘暴活动频繁.作者同时探讨了海温变化影响沙尘暴发生的可能原因.     

2008年初冰雪灾害和华南准静止锋

2008年1月中、下旬中国南方广大地区受到低温雨雪冰冻的极端异常气象灾害(简称"0801冰雪灾害").其降水性质属于隆冬季节华南准静止锋产生的持续性降水.以1月28日的锋面为例,用经典天气学分析方法从等压面图、垂直剖面图和单站探空曲线,讨论了华南准静止锋的三维空间配合.     

近50年黄河上游径流量与气候变化特征研究

根据1956-2010年唐乃亥水文站逐月径流量资料和1961-2009年黄河上游兴海、泽库、玛沁、达日、久治、玛多6个代表站的降水量、气温资料,分析了唐乃亥站径流量与黄河上游地区降水和气温的气候变化特征及其关系.结果表明:春、夏、秋、冬季的径流量分别占年径流量的14.9%、2.9%、34.7%、7.5%;唐乃亥站年和四...     

热带MJO对2009年11月我国东部大范围雨雪天气的可能影响

结合对历史资料的分析,研究了2009年11月热带地区一次强的热带大气季节内振荡（MJO）过程与11月我国东部大范围雨雪天气的可能联系,结果表明2009年11月强的MJO过程是我国东部大范围雨雪天气的一个重要的影响因子。MJO对流11月上中旬在印度洋地区异常活跃,尤其是MJO对流中心在第3位相（印度洋中东部）维持了9天（7—16日）,对应了11月两次最强的降水（雪）过程。对MJO历史事件的合成分析显示,当MJO对流位于印度洋时,我国东部大部地区降水概率明显增加,温度偏低,与2009年11月的实况一致。中高纬地区大气环流的异常有可能受到热带MJO对流强迫的影响,这种影响可能通过遥相关的方式来实现。当MJO对流位于印度洋时,有利于欧亚中高纬环流维持两脊一槽的分布,同时西太平洋副热带高压偏强偏西,东亚东部地区维持一条显著的对流活跃带,这些环流异常形势与2009年11月的实况也较一致,体现了MJO对热带外地区环流异常影响的一般特征。热带地区MJO对流的异常通过对流加热强迫,除引起大尺度纬向环流异常外,同样会引起经向环流异常,从而影响热带外地区环流。当MJO对流位于印度洋时,西太平洋地区为异常的下沉运动控制,东亚东部辐合上升,在热带和中纬度地区之间形成一个异常的经向环流圈,经向环流的存在进一步有利于低层低纬度水汽的向北输送,造成东部降水偏多。利用MJO的发展和演变,对于把握类似2009年11月这样的大范围雨雪气候异常很有帮助。      

大气环流指数和海温对呼伦贝尔地区年降水预测的指示意义

文章对近50a（1961—2010年）内蒙古呼伦贝尔地区的年、汛期和冬春季降水量和降水距平百分率（R%）作了统计,发现年R%和冬春季R%呈上升趋势,汛期R%略呈下降趋势;通过对年R%与大气环流指数、海温的相关分析发现：前期副热带高压（副高）、北半球极涡、大西洋欧洲环流C型、西藏高原位势高度和印缅槽（南支槽）强度指数等均与年R%密切相关,当北半球极涡收缩、强度减弱,副高扩张、强度加强,西藏高原位势高度偏高,南支槽减弱时,有利于来年呼伦贝尔地区降水,否则,相反。此外,前一年夏季北印度洋海域和赤道东太平洋海域海温对呼伦贝尔地区来年降水有显著影响,这两块海区的海温和上述环流指数可考虑作为呼伦贝尔地区年降水的预测信号使用。     

Analysis of changes in the relationship between precipitation and streamflow in the Yiluo River, China

The Yiluo River is the largest tributary of the middle and lower Yellow River below the Sanmenxia Dam. Hydro-climatic variables have changed in the Yiluo River during the last half century. In this study, the trends in the annual precipitation and streamflow were analyzed in the Yiluo River during 1960–2006. The results indicated that both the annual precipitation and streamflow decreased significantly (P?<?0.05) from 1960 to 2006. Pettitt’s test shows that there was a change point for annual streamflow series around the year 1986 (P?<?0.05), while there was no change point identified for the annual precipitation series from 1960 to 2006. Annual streamflow decreased more significantly than annual precipitation since 1986. The relationship between the annual precipitation and streamflow presented a non-stationary state since 1986. This non-stationary relationship was mainly influenced by human activities. The average annual amount of water diversion from the Yiluo River increased significantly since the mid-1980s, accounting for 31.3 % of the total streamflow decrease from 1986 to 2006. In addition, land use/cover change (LUCC) contributed to 27.1–29.8 % of the decrease in streamflow. Human activities, including water diversion and LUCC, together contributed to 58.4–61.1 % of the decrease in streamflow and led to the non-stationary relationship between the annual precipitation and streamflow from 1986 to 2006. This study detected the changes in the precipitation–streamflow relationship and investigated the possible causes in the Yiluo River, which will be helpful for the understanding of the changes in streamflow in the Yellow River Basin.     

北疆冰雪运动气候适宜性及其变化特征

基于北疆43站的降雪量、日平均气温、日最高气温以及日平均风速等资料,应用冰雪运动气候适宜性指数(ISCI),对1961—2017年冬春季北疆的冰雪运动适宜性及其变化特征进行评估,结果如下：(1)北疆大部分站点都适宜开展冰雪运动,阿勒泰等地最为适宜,但伊犁河谷大部分站点、阿拉山口与达坂城等地适宜程度相对较低。(2)冰雪运动气候适宜程度与降雪量并非线性关系,北疆冬春季区域平均降雪量越大,很适宜与不适宜开展冰雪运动的站点都越多。海拔在1200 m以上的站点均适宜开展冰雪运动。(3) ISCI指数的年际差异明显,区域平均ISCI指数随时间推进而减小,但不同站点的ISCI指数线性变化趋势有升有降。1998—2017年期间,北疆适宜冰雪运动的站点较之前大范围减少。(4)阿勒泰地区各站在所有时间阶段中均适宜开展冰雪运动,尤其是阿勒泰北部,冰雪运动气候适宜程度呈阶段性增大,而伊犁河谷大部分站点的冰雪运动适宜程度整体呈阶段性减小。     

北京1960—2008年气候变暖及极端气温指数变化特征

应用均一化逐日气象观测资料,分析了北京地区1960—2008年气候变暖及主要极端气温指数的统计特征。结果表明：近49年来北京年平均气温增温速率约为0.39℃/10a,最高、最低气温变化具有明显的非对称性。霜冻日数和气温年较差呈现下降趋势,暖夜指数及热浪指数呈现上升趋势,除气温年较差外,其他极端气温指数的气候变率均在加大。北京年平均气温及极端气温指数主要存在21年、15～17年及准10年周期特征。年平均气温与极端气温指数之间存在较强相关性,气候变暖突变发生前后某些极端气温指数发生频率表现出明显差异。自1980年起,北京市区极端最高气温及其增温率明显高于近郊和远郊,高温日数市区多于近郊,近郊多于远郊;近、远郊极端最低气温温差高于城、近郊温差。     

6月份格陵兰海冰异常对黄河中上游7月份旱涝的影响

通过北极4个区的海水DQ%指数和全国160站7月份降水关系的诊断分析指出，6月份格陵兰海冰异常与黄河中上游7月份旱涝存在着明显的联系，6月份格陵兰海冰少(多)时，黄河中上游7月份易涝（旱）。产生这种联系的物理机制是6月份格陵兰海冰异常影响7月份欧亚大气环流，导致黄河中上游7月份降水产生异常。通过对相关场进行显著性检验，确认了6月份格陵兰海冰异常与黄河中上游7月份旱涝联系在统计上的可靠性。同时发现，有时随机数序列与气象要素场的相关场会达到很高的显著水平，而且这种相关场中的显著相关区的分布并不是杂乱无章的，而是成片分布的。这项工作指出了把对相关场的显著性检验与相关场成因的物理机制分析相结合的必要性。     

黄渤海登陆热带气旋活动的统计分析

利用中国气象局整编的1949-2000年的热带气旋资料,分析了52年间在黄渤海沿岸登陆的热带气旋的年际和季节分布、强度、移向和移速、源地及变性等气候特征,揭示了此类气旋大部分强度较强并易发生陆上变性,变性后增强的气旋的雏持时间较长等事实,并发现了其变性的高频地区位于黄海北部至中朝边境。     

中国东部地区夏季极端高温的特征分析

利用中国东部地区449个气象站的日最高气温资料,应用趋势分析法等,分析了1960-2012年夏季极端高温日数、持续高温日数的时空变化特征。分析发现:北方地区、华南地区和杭州湾周围地区两个高温指数都呈现增加趋势,长江与黄河之间的中部地区都减小。而在长江下游南部地区极端高温日数显著增加,但持续高温日数却明显减少。从季节特征上看,淮河以北的地区两个高温指数主要集中在6、7月;而以南的区域主要集中在7、8月。各个地区的这两个高温指数与降水日数均呈现显著的负相关,但南北有明显的差异,北方地区负相关的在年际变率以及5 a尺度都很显著,而中部地区则只在年际尺度上显著。杭州湾与华南地区持续高温日数与降水日数的相关体现在5 a尺度上。北方极端高温的显著增加与该地区降水日数与降水量明显减少密切相关。西北太平洋副热带高压显著的西伸,与东南地区的两个高温指数的变化有关。     

Simulation of extreme precipitation indices in the Yangtze River basin by using statistical downscaling method (SDSM)

In this study, the applicability of the statistical downscaling model (SDSM) in modeling five extreme precipitation indices including R10 (no. of days with precipitation ≥10?mm?day^?1), SDI (simple daily intensity), CDD (maximum number of consecutive dry days), R1d (maximum 1-day precipitation total) and R5d (maximum 5-day precipitation total) in the Yangtze River basin, China was investigated. The investigation mainly includes the calibration and validation of SDSM model on downscaling daily precipitation, the validation of modeling extreme precipitation indices using independent period of the NCEP reanalysis data, and the projection of future regional scenarios of extreme precipitation indices. The results showed that: (1) there existed good relationship between the observed and simulated extreme precipitation indices during validation period of 1991–2000, the amount and the change pattern of extreme precipitation indices could be reasonably simulated by SDSM. (2) Under both scenarios A2 and B2, during the projection period of 2010–2099, the changes of annual mean extreme precipitation indices in the Yangtze River basin would be not obvious in 2020s; while slightly increase in the 2050s; and significant increase in the 2080s as compared to the mean values of the base period. The summer might be the more distinct season with more projected increase of each extreme precipitation indices than in other seasons. And (3) there would be distinctive spatial distribution differences for the change of annual mean extreme precipitation indices in the river basin, but the most of Yangtze River basin would be dominated by the increasing trend.     

1950—2009年夏季菲律宾低空越赤道气流的变化特征

利用1950—2009年NECP/NCAR的月平均经向风再分析资料,根据夏季(6—8月)菲律宾低空越赤道气流的特征,定义了该支气流的强度指数IS和位置偏移指数IL,并根据这两个指数分析了菲律宾越赤道气流的时间变化特征及对应的环流特征,以及其与亚洲夏季降水的关系。结果表明,IS主要呈现弱、强、弱、强的年代际变化特征,IL主要呈现振荡、稳定、径直转向的年代际变化特征。IS与由低层澳大利亚高压北侧冷空气活跃和西太平洋副热带高压减弱所造成的经向气压梯度的变化有关,IL与澳大利亚地区和赤道低槽区高、低层的南北气压梯度有关。IS与印度尼西亚、孟加拉湾南部、热带西太平洋和澳大利亚东部的降水关系密切,IL与孟加拉湾和中国南海南部的降水关系密切。此外,IL与澳大利亚上空的垂直运动具有密切联系。     

1953～2017年黄河源区气温变化的多尺度特征

基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。     

近40a中国不同量级降水对年降水量变化的影响性分析

采用1968-2007年全国595个气象台站的日降水资料,将降水量分为0．1～9．9mm、10～24．9mm、25～49．9mm和≥50mm共4个不同量级降水,通过趋势系数等统计诊断方法,分析了年雨日与年降水量相关性、年雨日与日平均降水强度的变化趋势、不同量级降水的日数和强度的变化趋势以及它们分别对年降水量变化的影响。...