华东地区近50年降水量的变化特征及其与旱涝灾害的关系分析

利用华东及周边地区113个气象站近50年的降水量资料计算了该地区降水量集中度和集中期,分析了华东地区降水量、降水量集中度和集中期的气候特征和变化趋势特征。结果表明,华东地区北部的降水量集中度明显高于南部地区,而南部地区降水量集中期超前于北部地区1个半月左右,体现了华东地区降水量时空分布上显著的地区差异。随着全球气候变暖,华东地区降水量有增加的趋势,降水量集中度无明显的变化趋势,降水量集中期有普遍推后的变化特征,主要表现在江西和河南南部。华东地区的降水量与降水量集中度和集中期有密切的关系,表现在降水量偏多的年份里,通常降水量集中度越强其降水量集中期偏迟。从年际变化看华东地区降水量时空的不均匀分布,导致降水极端事件频繁发生,是近年来旱涝灾害增多的一个原因。     

2020年6月广西持续性暴雨的天气气候特征

2020年5月30日至6月10日广西出现了大范围持续性暴雨天气过程,造成西江流域部分地区发生洪涝及其衍生灾害.基于广西90个气象观测站降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料,研究了此次持续性暴雨过程的天气气候特征.结果表明:(1)持续性暴雨期间,西太平洋副热带高压异常偏强、偏西,稳定控制在华南及南海地区,青藏高原上...     

青藏高原地面感热对北半球大气环流和中国气候异常的影响

在青藏高原地面感热通量的基本气候特征以及异常变化的空间结构和时间演变趋势研究的基础上,进一步就高原地面感热异常对北半球大气环流和中国气候异常的影响进行诊断研究,并利用IAP2-LAGCM对青藏高原地面感热异常的影响进行了数值试验.结果表明:冬季地面感热在青藏高原西部、藏南谷地、横断山地区异常偏强,中、东部异常偏弱时,可使北半球500 hPa高度场表现出较明显的EU型和PNA型;高原西部、青海中北部异常偏弱,高原中部及东南部异常偏强时,使北半球100 hPa高度场的年际差异加强;西部、南部为正,柴达木及青海东部地区为负时,则新疆南部、西北东部及江南地区少雨,全国大部地区气温偏高.夏季高原地面感热通量距平特征为西南、藏南谷地、横断山区偏强,高原大部(中心在青海南部)异常偏弱时,则500"a高度场上青藏高原南部(孟加拉湾)高度偏高,高原北部高度偏低,负值区在帕米尔;当感热通量距平特征为高原西南、藏南谷地、横断山区偏弱,高原大部异常偏强时,有利于南亚高压的建立与维持;当地面感热通量呈南正北负距平差异时,长江上游、黄河源头及西北地区东部和东北部分地区降水量比常年偏多,气温偏低,中国东部、南部降水偏少,气温偏高.通过数值模式进行的敏感性试验证实了大气环流及区域气候变化对青藏高原地面感热总体异常的响应.       

海南雷暴气候特征及大气环流背景分析

利用1966～2005年海南地区18个市、县逐日雷暴观测资料及NECP再分析资料和EOF分析方法,分析了海南地区雷暴天气的气候特征及其气候变化的可能影响因素.结果表明:海南雷暴的年际变化呈较明显的下降趋势;空间分布丰要旱现北部内陆地区多、南部沿海地区少的特点;全省雷暴集中发牛在4～10月,盛发期在5～9月;雷暴异常年5～9月平均大气环流与同期500 hPa大气环流特征的关系表现在雷暴频繁年低纬地区的位势高度距平场出现大范围的负距平.当年夏季西太平洋副热带高压较弱,位置偏东,雷暴偏少年则副高较强,脊线偏西.不稳定凶子K指数和TT指数对海南的雷暴有一定预报能力.     

1961—2010年中国华南地区夏季降水结构变化分析

利用1961—2010年华南地区64个气象站的逐日降水资料,通过计算降水集中度指数Q,分析了华南夏季降水的结构。结果表明：夏季华南地区北部（南部）大部分地区降水集中度较小（大),表明该地区降水较为分散（集中)。在趋势变化上,近50年华南大部分地区夏季降水量和降水集中度都是增多的。北部和南部的降水量也均呈增加的趋势,北部增加更明显。另外,降水集中度在华南北部和南部也均呈增加的趋势,即降水呈现更集中的趋势,尤其是华南南部降水集中度增加更明显。此外,无论降水量为1 mm以上、25 mm以上还是50 mm以上的降水,持续1 d降水的雨日都在减少,而超过1 d的持续性降水过程都在增多。在空间分布上,华南大部分地区1 mm以上降水的雨日呈减少的趋势,而25 mm以上和50 mm以上的持续性降水过程呈增加的趋势。     

基于VLF/LF三维闪电定位系统的广西闪电时空分布特征

利用广西2016—2019年三维闪电监测资料,分析广西闪电活动时空分布特征并进行天气学初探,得到以下结论:(1)广西雷电活动主要发生在4—9月,日变化季节性、区域性差异显著,月变化主要表现为桂中及桂南单峰型、桂西北和桂南双峰型及桂东北多波动型等3种类型,空间分布表现为桂南、桂东南、桂西北及桂东北4个雷电活动频繁区域。(2)广西雷电活动云地闪较云闪偏多,闪电的极性以负闪为主,云闪高度较为集中在0～1 km及2～7 km高度上,2～7 km高度上闪电频次年际、季节性、区域性差异显著。(3)春季印缅槽和亚洲经向环流偏强有利于广西雷电发生,反之则不利;夏季,西太平洋副热带高压平均脊线位置较常年(26.3°N)略微偏南(25.5～26°N)时有利于雷电发生,异常偏南或偏北则不利。     

广西暴雨的区域性和连续性研究

利用广西1961～2010年90个气象观测站的逐日降水资料,使用相关分析等方法研究广西暴雨的区域性和连续性,结果表明：前汛期存在三个大的暴雨高相关区：以桂林市、柳州北部形成一个暴雨区;一个以南宁市南部、崇左市北部地区、玉林部分地区为暴雨区;另外一个以梧州市西南部、玉林、北海、钦州三市为暴雨区。后汛期同样存在三个大的暴雨高相关区：以桂林、柳州二市、河池市南部形成一个暴雨区;一个以南宁、玉林二市南部、崇左市大部及沿海地区为暴雨区;另外一个以梧州、贵港、玉林及钦州、北海二市北部、南宁市中东部为暴雨区。总之,广西后汛期期暴雨相关显著区面积均比前汛期大。广西存在两个高的暴雨同时发生区域：一个由桂林市、柳州市北部组成的区域．该区域同一天发生暴雨的频率达到40％以上;另一个区域为桂南沿海地区,同一天发生暴雨的频率达到30％以上。     

ENSO对中国西北地区秋季异常降水的影响

以奇异值分解（SVD）方法为基础,用1960～1994年35年的资料,分析了ENSO对中国西北地区秋季降水异常的影响,然后用奇异向量的海温场时间系数与500hPa高度场和海平面气压场进行交叉相关,讨论了在ENSO年引起西北地区降水异常的环流特征。结果表明,赤道中东太平洋海表温度异常与西北秋季大范围的区域性降水异常有较好的对应关系,在ElNino年,西北地区秋季大部分地区降水异常偏少,其中青藏高原东北侧的青海东部、甘肃中东部、宁夏南部和陕西北部等西北主要的雨养农业区降水明显偏少。引起这种异常的环流特征表现为500hPa高度场出现PNA异常流型,强异常中心多分布在低纬度,印缅槽偏弱,西太平洋副高加强西伸,脊线南移,南海副高和北美副高加强;东亚中纬度冬季盛行的1波流型在秋季异常发展,新疆脊偏强,东亚大槽加深西移。海平面气压场上,乌拉尔山北部高压、欧洲南部低压及阿留申低压等较高纬度系统异常加强（加深）。LaNino年情况相反。     

广西热带气旋的暴雨统计分析及数值模拟

利用1949～2010年广西88个气象观测站的降水资料和1961～2010年NCEP/NCAR再分析资料,分析了影响广西热带气旋的数量、路径及其影响广西暴雨的特征,通过数值模拟研究了广西大范围暴雨物理量环境场的变化特征,结果表明:影响广西热带气旋个数有显著的减少趋势,并存在着明显的2a、4a和10a周期振荡信号,年日最多暴雨站数有增多的趋势。热带气旋影响下沿海地区发生暴雨的可能性最大,桂北山区最小。热带气旋从沿海地区登陆进入广西,造成广西各站发生暴雨概率最高,其次为从梧州、玉林进入广西的路径,最少的为热带气旋在北部湾西行进入越南。热带气旋的中低层环流中心一般为强降水区域,中心滞留时间越长降雨量越大,极大风速始终位于台风前进方向的右侧,大范围暴雨区域位于急流的左侧。在热带气旋影响日最多暴雨站数发生时中低层风速及高度场在近30年的变化特征:广西的东北面存在一个呈西北-东南向的风速增高带,西南面为风速减弱带;西北面为高度场减弱区,黄海一带为一个显著增强区。     

甘肃黄土高原气温10 ℃初日的变化特征

用1971~2004年甘肃黄土高原39个站的气温10℃初日和高空资料,分析了其气候特征和环流背景,并建立了西峰代表站的气候预测方法。结果表明,甘肃黄土高原日平均气温稳定通过10℃的初日有3个偏早区,分别位于北道、兰州、泾川,有3个偏迟区,分别位于华家岭、东乡、岷县附近;最早的是北道为4月14日,最迟的是华家岭为6月5日。其空间分布特征是定西、临夏偏迟,天水、平凉、庆阳早,西北部的白银也较早。总的趋势是日平均气温稳定通过10℃的初日越来越早,特别是20世纪90年代以来,早的趋势更加明显;70年代大部分地方偏迟,80年代北部偏早,南部偏迟,90年代定西、临夏偏迟,其余偏早。初日早年,甘肃黄土高原500 hPa、700 hPa高度场受青藏高原北部到新疆宽广的高脊控制,温度场受青藏高原北部到新疆为宽广温度脊控制,OLR场受正距平控制;初日迟年,甘肃黄土高原500 hPa、700 hPa高度场受塔里木盆地深厚的低槽影响,温度场受新疆宽广的温度槽影响,OLR场受负距平影响。建立的西峰气温10℃初日模式的预测能力高。     

ANALYSIS ON INTRA-ANNUAL INHOMOGENEITY OF RAINSTORM EVENTS IN GUANGXI

Based on the daily precipitation data of 83 stations in Guangxi and the NCEP/NCAR monthly reanalysis data from 1979 through 2008, the characteristics of spatial and temporal distribution and variation of the rainstorm concentration degree （RCD） and the rainstorm concentration period （RCP） are analyzed by using the methods of Monte Carlo test etc. The results are shown as follows. The rainstorm events are concentrated in April-September, taking up about 90% of the yearly rainfall total, and the percentages of rainstorms in the annual total precipitation have an increasing tendency. RCD in the east of Guangxi is larger than that in the west. The RCP in the northeast and southwest of Guangxi is later than that in the other regions, and has the earliest onset in the northern mountainous regions of Baise and southeast Guangxi. The RCD exhibits an increasing tendency in the northwest and the coastal region while showing a decreasing tendency in the other regions. On a long-term basis, the RCP in the east and coastal region has a postponing trend but tends to be earlier in the other regions. The proposed mechanism is as follows： If the geopotential height in the south of Qinghai-Tibet Plateau and the West Pacific has a highly negative anomaly in winter, the western Pacific subtropical high will be strong in summer, which increases the RCD in Guangxi. If the geopotential height has a highly positive anomaly in winter, the subtropical high will have a significant periodic oscillation in summer, which decreases the RCD in Guangxi. The value of RCD is high （low） in the area of northern mountainous regions of Guangxi and Beihai in strong （weak） South China Sea summer monsoon years, while in the other areas, the value of RCD is low （high）.     

青藏高原冬春季雪盖对东亚夏季大气环流影响的数值试验

利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ进行了青藏高原冬春季雪盖异常对东亚夏季大气环流、加热场和降水影响的数值试验。结果表明，该影响十分显著，持续性很强。当高原冬春季雪盖异常增厚、范围扩大时，夏季（ＪＪＡ）高原地区及我国北方５００ｈＰａ位势高度降低，南方变高，西太平洋副高减弱。大气对雪盖异常的响应呈明显的波列特征。我国北方大部地区土壤温度降低，南方土壤温度升高。夏季各月降水异常分布形势并不完全一致，但与同期５００ｈＰａ高度场异常分布形势有关。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型(英)

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系,解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500 hPa高度的相关分析发现,夏季东亚附近容易出现一个类似偶极子的遥相关类型;(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关;(3)伴随鄂霍次克海高压的发展,此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流,起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

INTERANNUAL VARIATION IN HEAT CONTENT OF THE WESTERN PACIFIC WARM POOL AND ITS EFFECT ON EASTERN ASIAN CLIMATE ANOMALIES

Using the 1980-2010 winter GODAS oceanic assimilations, study is conducted of the winter heat content (HC) established in the subsurface layer (5 to 366 m in depth) over the western Pacific warm pool (WP), followed by investigating the HC spatiotemporal characteristics, persistence and the impacts on the climate anomalies of neighboring regions. Results are as follows: 1) the pattern of integral consistency is uncovered by the leading EOF1 (PC1) mode of HC interannual variability, the year-to-year fluctuation of the time coefficients being well indicative of the interannual anomaly of the WP winter subsurface-layer thermal regime. The HC variation is bound up with ENSO, keeping pronounced autocorrelation during the following two seasons and more, with the persistence being more stable in comparison to SSTA in the equatorial middle eastern Pacific; 2) the winter HC anomalies produce lasting effect on the WP thermal state in the following spring and summer and corresponding changes in the warm water volume lead to the meridional transport and vertical exchange of warm water, which exerts greater impacts upon the sea surface temperature/heat flux over the warm pool per se and neighboring regions, especially in the Philippine Sea during the posterior spring and summer; 3) the increase in the winter HC corresponds to the spring OLR decrease and richer precipitation over the waters east to the Philippine Sea and the resultant convective heating anomalies are responsible for the rise of geopotential isobaric surfaces over tropical and subtropical western North Pacific, thereby producing effect on the western Pacific subtropical high (anomaly). Subsequently, the sea-surface heat flux exchange is intensified in the warm pool, a robust anomalous cyclone shows up at lower levels, air-sea interactions are enhanced and abnormal convective heating occurs, together making the winter HC anomalies even more closely associated with the variation in the summer subtropical high. As a result, the WP winter HC can be used as an effective predictor of the variation in spring/summer western Pacific subtropical high and the strength of summer monsoon over the northwestern Pacific.     

澳大利亚东侧环流及海温异常与长江中下游夏季旱涝的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的SST资料和1951～2005年中国160站月降水总量资料,研究了南极涛动,特别是澳大利亚东侧的环流及局地海温异常与长江中下游夏季旱涝的关系。研究发现,澳大利亚东侧位势高度异常与长江中下游夏季降水存在显著正相关,并由此定义了一个澳大利亚东侧位势高度指数（GHIEA）。当GHIEA指数偏大（小） 时,也即澳大利亚东侧位势高度偏高（偏低）,这种气压异常扰动可能通过Rossby波传播到北半球副热带地区,形成南北半球高度场的遥相关,使我国南海至菲律宾北部副热带地区位势高度增加（减小）,也即副高较强（弱）且偏南西伸（偏北偏东）,从而造成长江中下游地区降水偏多（少）。夏季南极涛动与长江中下游夏季降水的显著相关的原因主要是澳大利亚东侧局地位势高度异常造成的。澳大利亚东侧位势高度偏高（低）,南极涛动指数（IAO） 也随之偏大（小）,澳大利亚东侧位势高度异常通过南北半球高度场遥相关影响到北半球副热带地区的大气环流, 进而使长江中游夏季降水偏多（少）。另外,从局地海温异常角度也能部分解释澳大利亚东侧位势高度异常与长江中下游夏季降水存在显著正相关的可能成因:当澳大利亚东侧局地海域SST偏高（低）时,对应GHIEA指数偏高（低）,也即澳大利亚东侧位势高度偏高（低）。同时,当澳大利亚东侧局地海域SST偏高（低）时,南海地区SST也易于偏高（低）,使西太平洋副高较强并偏南西伸（较弱并偏北偏东）,从而造成长江中下游降水偏多（少）。     

南极海冰涛动对北半球夏季大气环流的影响

南极海冰首要模态呈现偶极子型异常,正负异常中心分别位于别林斯高晋海/阿蒙森海和威德尔海。过去研究表明冬春季节南极海冰涛动异常对后期南极涛动（Antarctic Oscillation,AAO）型大气环流有显著影响,而AAO可以通过经向遥相关等机制影响北半球大气环流和东亚气候。本文中我们利用观测分析发现南极海冰涛动从5～7月（May–July,MJJ）到8～10月（August–October, ASO）有很好的持续性,并进一步分析其对北半球夏季大气环流的可能影响及其物理过程。结果表明,MJJ南极海冰涛动首先通过冰气相互作用在南半球激发持续性的AAO型大气环流异常,使得南半球中纬度和极地及热带之间的气压梯度加大,在MJJ至JAS,纬向平均纬向风呈现显著的正负相间的从南极到北极的经向遥相关型分布。对流层中层位势高度场上,在澳大利亚北部到海洋性大陆区域,出现显著的负异常,在东亚沿岸从低纬到高纬呈现南北走向的“? + ?”太平洋—日本（Pacific–Japan,PJ）遥相关波列,其对应赤道中部太平洋及赤道印度洋存在显著的降水和海温负异常,西北太平洋至我国东部沿海地区存在显著降水正异常和温度负异常;低纬度北美洲到大西洋一带存在的负位势高度异常和北大西洋附近存在的正位势高度异常中心,构成一个类似于西大西洋型遥相关（Western Atlantic,WA）的结构,对应赤道南大西洋降水增加和南撒哈拉地区降水减少。从物理过程来看,南极海冰涛动首先通过局地效应影响Ferrel环流,进而通过经圈环流调整使得海洋性大陆区域和热带大西洋上方的Hadley环流上升支得到增强,海洋性大陆区域特别是菲律宾附近的热带对流活动偏强,激发类似于负位相的PJ波列,影响东亚北太平洋地区的大气环流,而热带大西洋对流增强和北传特征,则通过激发WA遥相关影响大西洋和欧洲地区的大气环流。以上两种通道将持续性MJJ至ASO南极海冰涛动强迫的大气环流信号从南半球中高纬度经热带地区传递到北半球中高纬地区,从而对热带和北半球夏季大气环流产生显著影响。     

关键区海温年代际异常对我国东部夏季降水影响

利用1931—2010年UKMO HADISST1全球月海表温度、NOAA再分析资料及我国东部96个站月降水量资料,使用REOF,SVD及合成分析等方法探讨了关键区冬季海表温度 (SST) 年代际异常对我国东部夏季降水的影响。结果表明:当冬季黑潮区SST年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度呈“+-+”距平分布,西风带经向环流盛行,西太平洋副热带高压加强、西伸;850 hPa风场距平场上,北方地区为反气旋性异常控制,南海上空为异常偏南气流,这样的环流配置有利于我国东部夏季多雨带出现在长江中下游地区;当冬季南印度洋偶极子 (SIOD) 年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度为正距平,阻塞形势发展,经向环流盛行,有利于冷空气南下,西太平洋副热带高压强度偏强,位置略偏南、偏西;850 hPa风场距平场上,北方地区为一反气旋性异常控制,异常偏北气流延伸至我国南方地区,索马里越赤道气流偏强。这种环流配置使得副热带锋区偏南,夏季多雨带位于华南及东南沿海地区。     

EFFECTS OF PACIFIC SSTA ON SUMMER PRECIPITATION OVER EASTERN CHINA, PART Ⅱ: NUMERICAL SIMULATIONS

Based on an observational analysis, seven numerical experiments are designed to study the impacts of Pacific SSTA on summer precipitation over eastem China and relevant physical mechanism by NCAR CCM3. The numerical simulation results show that preceding winter SSTA in the Kuroshio region leads to summer precipitation anomaly over the Yangtze River valleys by modifying atmospheric general circulation over eastern Asia and middle-high latitude. West Pacific subtropical high is notably affected by preceding spring SSTA over the middle and east of Equator Pacific; SSTA of the central region of middle latitude in the corresponding period causes the summer rainfall anomaly over eastern China so as to trigger the atmospheric Eurasia-Pacific teleconnection pattern.     

EFFECTS OF PACIFIC SSTA ON SUMMER PRECIPITATION OVER EASTERN CHINA, PART II: NUMERICAL SIMULATIONS

Based on an observational analysis, seven numerical experiments are designed to study the impacts of Pacific SSTA on summer precipitation over eastern China and relevant physical mechanism by NCAR CCM3. The numerical simulation results show that preceding winter SSTA in the Kuroshio region leads to summer precipitation anomaly over the Yangtze River valleys by modifying atmospheric general circulation over eastern Asia and middle-high latitude. West Pacific subtropical high is notably affected by preceding spring SSTA over the middle and east of Equator Pacific; SSTA of the central region of middle latitude in the corresponding period causes the summer rainfall anomaly over eastern China so as to trigger the atmospheric Eurasia-Pacific teleconnection pattern.     

近50年河南初夏旱涝异常特征分析

对1958～2006年河南38站的6月降水量进行分析,发现EOF第一模态呈全省一致的分布型,因此用38站平均降水量代表全省初夏降水.选取旱、涝年,对异常合成场进行分析,在涝年,北太平洋和日本以南洋面为负的潜热通量异常;500 hPa贝加尔湖以北有正的高度异常,我国东部和近海为正的高度异常,北太平洋为正的高度异常;850 hPa河南省西部是异常的东北风,东部是异常的西南风.通过定义高度指数,得到与河南省初夏降水关系密切的500 hPa高度场分布型,即贝加尔湖高压脊偏强,东亚大槽偏弱和西太副高偏北同时存在.对海洋要素场的相关分析表明,前期太平洋黑潮区的SST较高,海洋持续向大气输送潜热通量偏多,后期其东北侧太平洋从大气吸收热量,导致上空的位势高度偏高,有利于河南省降水.