基于册与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据1961-2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用删与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981-1990年为较低,2001-2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

基于SPI与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据东北地区1961-2009年71个气象台站月平均气温、降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江大兴安岭北部、黑龙江西南部以及黑龙江与吉林的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿震荡主要周期大约为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976及1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势,以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林增幅最大,辽宁次之,黑龙江最小,采用SPI与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北西部,特别是黑龙江的齐齐哈尔与大庆地区、吉林的白城地区及辽宁的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率在1981-1990年较低,在2001-2009年最高,而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

中国西南地区干湿年份水汽来源个例对比分析

中国西南地区常年气候湿润,但近年来该地频繁发生的干旱灾害造成了诸如农作物减产、森林火灾等巨大经济损失。为了深入探索西南地区干旱年份水汽输送的异常,并为今后西南地区干旱灾害的预警提供参考,本文利用TRMM和APHRODITE两种降水数据,分析了1998-2019年西南地区降水的年际变化及各季节降水量的年际变化,选出夏季干旱年(2011年)和秋季干旱年(2009年)以及夏季秋季都较为湿润的2008年,通过拉格朗日输送模型FLEXPART追踪了两个极端干旱季节(2009年秋季和2011年夏季)的水汽输送路径及水汽源地,并分别与湿润年份(2008年)的夏季和秋季做了对比分析。结果表明：(1)干湿年份的水汽输送路径一致,夏季西南地区的水汽输送路径主要可分为3条：西南路径、东南路径和西北路径,其中最主要的是西南路径,故主要的水汽源地为阿拉伯海-孟加拉湾一带;秋季西南地区的水汽输送的主要路径可分为两条：东南路径和西北路径,其中最主要的是东南路径,故主要的水汽源地为我国南海-太平洋西北部一带。(2)干湿年份水汽输送强弱存在差异,夏季西南地区干旱的原因是西南路径对水汽的输送较弱,而秋季西南地区干旱的原因...     

青藏高原夏季旱涝与大尺度环流的关系

利用欧洲中心ERA-40再分析数据和降水观测数据,分析了大尺度大气环流和海表温度对青藏高原夏季极端干旱与湿润的影响。研究指出,该地区的极端干旱和湿润事件与北大西洋／欧洲地区的环流异常以及横跨欧亚大陆的波列有关。西藏地区夏季发生干旱时,在北欧的斯堪的纳维亚上空会产生由北大西洋西南一东北向的风暴轴支配的强高压异常现象,产生沿“大圆路径”跨越欧亚向南传播至亚洲东南部的波列,并通过反气旋一气旋偶极子调整高原北部和东部流场,进而抑制孟加拉湾水汽向高原地区的输送。西藏地区夏季异常多雨时,纬向横跨大西洋的风暴轴引起欧洲中部低压异常,与之相关联的副热带西风急流和热带东风急流向北移动;与此同时,在北大西洋形成了沿着朝赤道方向路径传播的波列,使其更有利于到达副热带急流入口区（而不是进一步向南传播）。然后,当波列穿越地中海和阿拉伯海到达印度时被再次加强,并与（印度）季风的偏西风分支相互作用,为西藏地区带来充足的水汽。海表温度对于由厄尔尼诺（拉尼娜）／南方涛动和印度洋偶极子引发的青藏高原极端和严重干旱（湿润）事件具有指示意义。当热带北大西洋海表温度明显偏冷时,青藏高原同时或者滞后出现干旱。     

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

1978—2017年西南地区干湿时空变化特征

利用1978—2017年91个气象站点1、3、6和12个月的标准化降水蒸散指数SPEI,采用极点对称模态分解ESMD、M-K突变检验和空间插值等方法,对西南地区的干湿时空变化特征进行分析。结果表明:(1)过去40 a里,西南地区呈干旱化趋势;ESMD分解的模态分量有年际振荡(2 a)和年代际振荡(10 a)特征,趋势分量呈波动性下降,2010年后未出现回升,表明干旱化程度在逐步加深。(2)综合ESMD和M-K突变检验得到2000年代初为干湿的突变时间。(3)西南地区干旱强度与湿润强度呈现负相关,大部分区域主要以干旱为主,其中四川西北部和贵州中东部干旱最严重,而四川南部湿润强度级别较高。(4)春季有极端干湿出现,夏季大部分地区以湿润为主,局部发生了极端干旱,秋冬两季发生了不同程度的干旱,局部出现湿润。     

1979-2018年青藏高原不同地区积雪季极端降水水汽来源分析

水汽是青藏高原水文循环的重要组成部分,对青藏高原地区的降水、水资源等有着重要的影响。本文利用FLEXPART方法,研究了1979-2018年青藏高原4个区域（青藏高原北部NEQXP、西北地区NWQXP、东南地区SEQXP和西南地区SWQXP）积雪季极端降水的水汽来源及相对贡献。研究表明：（1）NEQXP、NWQXP和SWQXP的年极端降水量和年极端降水日数显著增加,而SEQXP则不显著。（2）青藏高原4个区域极端降水的水汽贡献存在明显差异,SEQXP和SWQXP极端降水主要由阿拉伯海和孟加拉湾的水汽控制,而对NEQXP极端降水贡献最多的是本地蒸发,中亚地区的水汽对NWQXP极端降水的贡献占据主导地位。（3）阿拉伯海孟加拉湾地区、地中海地区、北非阿拉伯半岛地区、SWQXP、中亚地区和NWQXP逐年持续的水汽供应,引起NWQXP逐年极端降水的增加;而NEQXP极端降水增加更多是因为NWQXP逐年水汽增加;SWQXP极端降水增加是因为中亚地区和SWQXP逐年持续水汽的供给导致。这些结果有助于加深对青藏高原内部水汽循环差异和极端降水事件的认识,并从水汽来源的角度解释当前极端降水逐年增加的机制。     

中国干湿区变化与预估

本文采用干湿指数对1962~2011年中国干湿区范围变化进行了集中分析,并利用CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式对其变化趋势开展了预估研究。结果表明,1962~2011年平均极端干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区分别占中国陆地总面积的2.8%、11.7%、22.4%、32.6%和30.5%。期间,中国区域年干湿指数总体上呈现下降趋势,空间上表现为西部湿润化和东部干旱化的特征。显著缩小的是湿润区和极端干旱区,半湿润区、半干旱区和干旱区则显著扩大,这表明中国气候敏感区域在扩张。春季和秋季干湿指数变化趋势的空间分布与年平均的较为一致,冬季西北呈干旱化,夏季东南部地区为湿润化。相对于参考时段1986~2005年,在RCP4.5（Representative Concentration Pathway 4.5）情景下18个气候模式中位数的预估结果中,降水仅在东南南部减少,而潜在蒸散发在全区域增加,由于潜在蒸散发的增量超过了降水的增幅,中国区域将整体趋于干旱化,仅在西北地区呈湿润化特征;未来湿润区、干旱区和极端干旱区缩小,气候敏感性高的半湿润区和半干旱区仍将扩大。     

山西春季典型干湿年份水汽输送特征差异

应用山两62个气象站1961—2008年春季降水资料,同期NCEP/NCAR月平均再分析资料,用合成分析等方法探讨了山西春季典型干湿年份水汽输送特征差异。研究发现：春季典型干旱年,青藏高原南侧副热带偏西风及其在进入我国东部长江以南地区转向的西南风水汽输送减弱,高原北侧西风带水汽输送亦减弱,而西太平洋副高北侧西风水汽输送显著加强,西侧偏南风水汽输送减弱,使江南西南风向华北的水汽输送显著减少,山西偏北风水汽输送加大出现春旱;同时我国东部长江流域及向北到黄河流域、我国东部沿海水汽通量辐散加强,而华南及沿海水汽通量辐合加强;春季典型湿润年则相反。春季典型干旱年山西西风水汽通量减少和北风水汽通量增加量级相当,典型湿润年山西南风水汽通量增加明显大于西风水汽通量的增加。     

茂名地区近30年地表干湿状况及其变化趋势

利用适合广东气候的干湿气候指数公式,计算茂名地区各测站历年、各季、月的干湿气候指数,并分别分析干湿气候指数空间和时间的变化情况。结果表明:茂名地区全年各地绝大多数年份处于湿润状态,但在月份、季节上存在明显的差别。干湿气候指数年变化趋于减少,即干旱状况有可能发展,这可能与降水量的减少及温度的升高有关。     

黄河源区干湿演变条件下的水汽输送特征研究

基于"黄河源区玛曲-若尔盖土壤温湿监测网络"自2008年观测以来至2017年的观测资料,通过分析多层土壤湿度异常百分比指数SMAPI(Soil Moisture Anomaly Percentage Index),捕捉10年来该地区的干湿演变过程,并利用再分析数据资料NECP FNL(National Centers ...     

拉格朗日水汽源诊断方法在三江源区的应用

以NCEP/NCAR每日4次的GFS (Global Forecast System) 再分析资料驱动大气三维输送模式FLEXPART (Flexible Particle Model), 借助于拉格朗日水汽输送和源区识别技术, 在考虑了空气块输送过程中的比湿变化基础上, 诊断三江源区大气的水汽来源、输送途径及其空间结构特征。结果表明:夏季三江源区短时输送 (6 d内) 的水汽主要来自于青藏高原以及其西北侧陆地区域, 而更长时间 (8~10 d) 的来源可追踪到阿拉伯海和孟加拉湾等远距离海洋区域; 水汽输送通道主要有两支, 第1支为沿着索马里海到阿拉伯海的跨赤道水汽输送, 第2支为在西风控制下从中亚乃至西亚地区向三江源区的输送。定量分析亦显示:6月青藏高原西侧的水汽输送贡献最大, 7月阿拉伯海成为了主要水汽来源, 8月阿拉伯海水汽输送贡献减小。     

滇中喀斯特地区大气降水水汽来源和输送特征

本文利用2010—2019年滇中石林县的全球再分析资料，通过HYSPLIT模型的后向轨迹对不同季节和不同高度的水汽来源进行追踪和分析。结果表明：石林县四季的水汽源地和水汽运移路径存在差异。春季水汽主要来源于受高空西风影响的欧亚大陆和非洲北部，夏季水汽主要来源于孟加拉湾，南海和西太平洋海域，秋季水汽主要来源于孟加拉湾—南海和西太平洋，冬季主要来源于欧亚大陆和非洲北部的高空西风、孟加拉湾海域。石林县的水汽通道有阿拉伯海和孟加拉湾—南海、西太平洋、欧亚非大陆、局地五条水汽通道，且春夏秋冬四季的不同高度层的水汽输送通道和水汽贡献率存在较大差异。     

滇西北高原一次突发性特大暴雨过程水汽输送特征分析

针对滇西北高原华坪县一次突发性特大暴雨天气过程,采用常规计算及数值模拟方法,分析其水汽输送特征。结果表明:中南半岛热带低压及孟加拉湾低压稳定维持为暴雨区水汽输送通道建立提供较好的大尺度环境场;暴雨区存在两条水汽输送通道,孟加拉湾低压东侧偏南气流转向后形成的西南水汽输送与副热带高压南侧偏东气流转向后形成的西南水汽输送,其源地可追溯至南海、西太平洋、孟加拉湾、阿拉伯海等地;水汽输送及水汽辐合主要来自700hPa以下层,其中700hPa与850hPa水汽输送特征与整层水汽输送特征表现一致;数值模拟结果可较好再现暴雨区水汽输送特征,同时发现后向追踪时段内,暴雨区中低层水汽输送起始于该高度层之上,随暴雨发生时间临近水汽输送高度逐渐降低。     

三江源地区暴雨的水汽输送源地及路径研究

利用NCAR/NCEP再分析数据,首先分析了 2018年7月22-23日(简称"0722")和8月2-3日(简称"0802")三江源地区两次暴雨天气过程的天气形势和水汽输送特征,然后用WRF模型输出数据驱动HYSPLIT模型,定量分析两次暴雨的水汽输送路径及各路径的水汽贡献率.研究表明:两次暴雨的主要影响系统均为三江源...     

西北西部夏季干湿年的水汽输送特征

利用1961—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国地面气候资料国际交换站数据集台站降水距平百分率资料,分析了西北西部干、湿年夏季的水汽输送差异。结果表明,北疆偏湿润年,在对流层中、低层有一支源于阿拉伯海的异常水汽输送通道,它向西北方向流经波斯湾后折向东北方向流入北疆,这是热带海洋水汽输送进入北疆的最短路径。南疆—河西走廊西部偏湿润年,异常水汽通道主要是位于对流层中、低层的一支源于北方的水汽输送带,它作反气旋式运动后以偏东气流的形式流入河西走廊西部及南疆,由于该水汽输送源自北方,水汽含量小,这可能是造成该地域极度干旱的直接原因之一;另一支更弱的异常水汽通道位于对流层高层,它源自阿拉伯海,流经印度半岛后折向北,越过青藏高原后进入南疆。     

四川盆地夏季水汽输送特征及其对旱涝的影响

利用1981—2000年夏季观测资料,分析了四川盆地夏季平均的水汽输送状况及四川盆地典型旱涝年的水汽输送差异特征,并在此基础上,初步分析了四川盆地旱涝异常的大气环流背景。结果表明:四川盆地的夏季水汽主要来源于青藏高原、孟加拉湾及南海地区。当西太平洋副热带高压偏北偏西时,其外侧东南风可以把南海水汽带到盆地西部,孟加拉湾及青藏高原水汽受到阻挡被迫停留在盆地西部,形成了盆地西部异常的水汽辐合,东部异常的水汽辐散,由此导致四川盆地西涝东旱。反之,当西太平洋副热带高压偏南偏东时,其西南侧的南海水汽不能到达盆地西部,只能到达盆地东南部,而孟加拉湾及青藏高原水汽则可以进入盆地东部,在盆地东部形成异常的水汽辐合,在西部形成异常的水汽辐散,造成四川盆地西旱东涝。     

南海、孟加拉湾不对称环流变化对2009年西南特大秋旱的影响

利用NCEP再分析资料及我国160站降水资料,分析了2009年秋季东亚中、低纬环流特征和水汽输送特征及其对西南干旱的影响。同时讨论了秋季不同ENSO状态下东亚地区水汽输送差异,并与2009年进行比较。结果表明:孟加拉湾(简称孟湾)和南海之间环流形势在2009年秋季发生不对称变化,造成两地上空气压梯度减小,孟湾和南海上空分别出现一个反气旋式和气旋式距平环流中心,我国西南至中南半岛处于两距平环流中心之间偏北距平风控制之下,使得进入我国的西南气流异常减弱。水汽输送随之出现变化,南海南部季风低压水汽环流圈异常偏强,孟湾和南海水汽主体经中南半岛重回南海而未进入我国,最终造成我国西南降水异常偏少,出现干旱。这段时间内,西南地区上空出现异常下沉运动,对流活动受到抑制,加剧了干旱程度。在El Ni o年,我国西南及江南地区秋季水汽通量比La Ni a年明显增大,西北及华北则减少。2009年秋季我国的降水分布及南海一带水汽输送特征与普通El Ni o年特征不符,甚至出现相反状态,经对2009年秋季东亚El Ni o影响特征作简单模拟还原和分析,认为上述差异可能与El Ni o反气旋环流影响位置偏北有关。     

热带印度洋夏季水汽输送特征及对南亚季风区降水的影响

利用NCEP/NCAR再分析环流资料、CMAP降水量和NOAA海温资料研究了热带印度洋夏季水汽输送的时空变化特征,并考察其对南亚季风区夏季降水的影响.热带印度洋夏季异常水汽输送第一模态表现为异常水汽从南海向西到达孟加拉湾后分成两支,其中一支继续往西到达印度次大陆和阿拉伯海,对应印度半岛南端和中南半岛的西风水汽输送减弱,导致这些区域降水减少;第二模态表现为异常水汽从赤道东印度洋沿赤道西印度洋、阿拉伯海、印度半岛、中南半岛的反气旋输送,印度和孟加拉湾南部为反气旋异常水汽输送,水汽辐散、降水减少,而印度东北部为气旋性水汽输送,水汽辐合、降水增多.就水汽输送与局地海温的关系而言,水汽输送第一模态与热带印度洋海温整体增暖关系密切,而第二模态与同期印度洋偶极子关系密切.     

APO异常对我国西北地区东部秋季干湿变化影响

利用1961—2010年NCEP/NCAR的月平均和逐日再分析资料、中国区域589个站月降水量和气温月平均资料,研究夏季亚洲—太平洋涛动 (APO) 异常与我国西北地区东部秋季干湿变化的关系。结果表明:夏季亚洲—太平洋涛动指数 (APOI) 的异常变化与我国西北地区东部干湿指数 (DROI) 呈显著正相关。夏季APOI正异常年对应的秋季中高纬度地区500 hPa高度场乌拉尔山以西高压脊加强、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽加深、鄂霍次克海东部高压脊加强;东亚西风急流轴偏北;经阿拉伯海、印度半岛—孟加拉湾的西风水汽以及北太平洋反气旋底部的偏东水汽输送均为加强趋势,并结合中纬度西风水汽输送使研究区秋季偏湿,反之亦然。进一步研究表明,夏季APO为正异常时,秋季西北地区东部上升运动加强、暖湿气流加强 (均在第54—56候最为明显)。