黄土高原区不同降水相态的时空变化

以1960~2013年黄土高原区及周边58个气象站的地面逐日降水数据为基础,对黄土高原区不同降水相态的时空分布特征进行了分析,研究表明：黄土高原区雨、雪分界线在35°N附近,以北区域以降雪为主,以南且110°E以西的区域以降雨形态为主。该分界线附近是雨夹雪的多发区。黄土高原区降雨有明显的年际波动,而降雪的波动不是很明显,雨夹雪和雾（露、霜）这几种降水相态年际波动较小且趋势一致。液态降水、降雪呈减少趋势,雪、雨夹雪、雾（露、霜）呈增加趋势。雪、雨夹雪、雾（露、霜）均存在显著的准30 a的振荡周期,此外,这4种降水相态还存在15 a、10~12 a、5 a中小尺度的周期。     

新疆巴州北部冬半年降水相态气象因子特征和判识指标分析

利用1961—2018年10月至次年4月新疆巴音郭楞蒙古自治州（巴州）北部6个国家观测站的天气现象资料,统计分析近58 a降雨、降雪、雨夹雪、雨转雪4种降水相态的气候特征,得出巴州北部10月和4月以降雨为主,12月和1月以降雪为主,雨夹雪和雨转雪主要在11月和3月。利用2003—2018年10月至次年4月库尔勒站探空资料,得到与降水相态转换关系密切的10种物理量,量化了降水相态判识特征及指标。结果表明：（1）地面最低温度、近地层温度、850 hPa温度、500～850 h Pa之间的位势厚度、700～850 hPa之间的位势厚度、0℃层高度可将4种降水相态完全判别,500～850 hPa之间的温差、700～850 hPa之间的温差能有效判别降雨、降雪、雨夹雪。（2）构建了降水相态预报评分办法,库尉轮平原和焉耆盆地的综合指标准确率达92.06%和94.36%,综合判定后预报评分达93.58%。（3）特性层温度及温差对降雨和降雪的预报效果好于雨夹雪;位势高度及厚度对降雪的预报效果好于降雨和雨夹雪;位势厚度对雨转雪的预报效果要好于特性层温度。研究降水相态综合判据对巴州北部降水相态的判别有很好...     

近60 a新疆塔城地区不同相态降水时空变化特征

基于1961—2020年9个国家气象观测站逐日资料,采用气候统计学方法分析了塔城地区不同相态降水的时空分布及变化规律,探讨了降水相态的变化成因及其可能影响。结果表明：(1)近60 a塔城地区年平均降水日数88.1 d,其中降雨日数最多,降雪日数次之,雨夹雪日数最少;3种相态降水在空间上呈现地区西北部多、中东部少的分布格局。(2)从不同相态降水日数的月际分布来看,降雨主要出现在4—9月,降雪在11月—翌年3月较多,3—4月和10—11月期间3种相态降水共存。(3)近60 a塔城地区各站不同相态降水的变化趋势存在一定的差异,总体呈现降雨日数增加而降雪日数减少的变化趋势,且降雨量的增速高于降雪量增速,其结果导致雪雨比率以-0.33%·(10a)^-1的速率减小。(4)气温增暖是塔城地区降水相态向多雨化转变的主要原因,同时北极涛动指数(Arctic oscillation index,AO)、北大西洋涛动指数(North Atlantic oscillation index,NAO)以及北半球极涡指数对降水相态的变化也有一定的影响。     

极涡面积指数与北太平洋海温季节变异相关分析

利用1951-2002年NCEP/NCAR的位势高度再分析资料,中国国家气候中心极涡面积指数和海温资料,研究极涡面积指数与北太平洋海温季节变异相关.结果表明,4个季节的太平洋极涡面积指数均与北太平洋的西风漂流区呈显著的负相关(显著性水平α≥0.05);冬季和春季太平洋极涡面积指数与同期太平洋海温呈相关显著的西北-东南向的"-、 "波列,为太平洋年代际振荡模态(PDO)分布;夏季和秋季北太平洋西风漂流区海温异常对滞后的冬季太平洋极涡面积指数变化影响显著;而春季的太平洋极涡面积指数变化对滞后的夏季和秋季西风漂流区海温变化影响显著;定义了风暴轴指数和西风漂流指数.春季太平洋极涡面积指数、北太平洋风暴轴和西风漂流区海温都在1969年发生突变,太平洋极涡面积明显增大,春季风暴轴亦相应偏南,西风漂流 ,区春季海温降低.     

新疆夏季降水异常的时空特征及北极涡与阻塞高压对其的影响

采用新疆地区50个站1960-2000年6～8月降水资料,运用标准化距平、二项式系数加权平均、Morlet小波分析及线性倾向估计等方法分析了新疆夏季降水异常的时空特征,并基于NCEP/NCAR的500hPa再分析高度场资料对极涡、阻高与新疆夏季降水做奇异值分解,从而讨论了极涡与阻高对新疆夏季降水的影响,得到了一些结果。新疆夏季降水具有明显的空间不均匀性,天山山脉附近的降水量最大,而南疆的塔克拉玛干沙漠周边及新疆东部戈壁滩地区的降水量最小。新疆夏季降水存在明显的年际差异,20世纪80年代初之前年际变化振幅较小,之后年际差异急剧增大。新疆夏季降水的年代际变化、周期性也很显著,降水量总体上呈现明显的线性增长趋势。同期及前期冬春季极涡与阻高对新疆夏季降水均有重要影响。     

复杂地形条件下的降水相态预报指标研究

利用2003-2013年地面观测资料、探空资料及NCEP 1°×1°再分析资料,分析了近10 a甘肃省雨雪转换的时空分布特征,获得了复杂地形条件下相态转换的温度预报组合指标,结果表明:(1)雨雪相态转化主要发生在过渡季节的春季和秋季,占总次数的83.5%,空间上有三个高发区。(2)相态的转换发生在高原槽东移产生降水的环流形势下,通常500 h Pa冷平流清晰并沿西北、西方、北方等3条路径影响甘肃。当沿西北路径移动时,高原槽主体深厚,冷平流强度最强,河东大部发生雨雪转换,当沿西方路径移动时,高原槽浅且位置偏南,北方冷空气较弱,仅高原边坡、陇中及陇东中南部出现转换。(3)T_(地面)3.0℃、T_(地面)-1.0℃、-1.0℃T_(地面)3.0℃是雨、雪、雨夹雪相态转换的前提条件,在此前提下获得了三类站点相态转换的不同层次温度组合指标,经检验,该指标预报效果较好。     

基于SPEI的中国东北地区1961-2014年干旱时空演变

利用中国东北地区84个气象站1961-2014年逐月气温、降水资料,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）、气候倾向率及M-K统计检验方法,从不同时间尺度（年、季、月）探讨了东北地区干旱频率、干旱站次比和干旱强度的演变特征,研究了干旱指数与不同环流指数 （亚洲极涡面积指数I_APV、亚洲纬向环流指数I_AZC、东亚槽位置指数I_EAT、极地-欧亚遥相关型指数I_POL）的相关关系。结果表明：东北地区多年平均的干旱发生频率为26%～36%,不同等级干旱发生频次以重旱和特旱的增速最快。春、夏、秋三季干旱站次比和干旱强度都有所增强,其中秋旱变化最为显著,通过了0.95水平的显著性检验。从SPEI与各环流指数的相关来看,亚洲极涡面积指数与SPEI表现为全区一致的正相关关系,而其他3个指数与SPEI则表现出明显的反向变化。4个指数与SPEI的对应关系还存在明显的季节变化,其中亚洲极涡面积指数、亚洲纬向环流指数与SPEI在春、夏季的相关性更好,东亚槽位置指数、极地-欧亚遥相关型指数则是在秋、冬季与SPEI的相关性更显著。     

太平洋副热带高压、西风环流、极涡指数变化与中国夏季降水相关的研究

探讨了副热带高压、西风带环流、极涡指数的年际和年代际变化规律,揭示了来自副热带、中纬度和极地的大气环流系统的强迫对中国夏季降水的影响.结果表明初夏,当纬向环流指数偏弱时,中国东北和华北大部分地区降水量偏多,这表明东亚中高纬地区盛行阻塞和冷涡偶极子系统,呈有利于东北的冷涡雨季形势;盛夏,西太平洋副热带高压脊线位置和亚洲区极涡强度指数与中国同期降水量场相关波列,均为自北向南呈"-、 、-、 "经向波列分布;春季亚洲区极涡强度、亚洲纬向环流指数、西太平洋副热带高压北界位置以及前一年冬季北半球极涡强度指数与盛夏中国降水量相关显著.中国盛夏降水带,从东北地区开始,由北向南分4个雨带.     

西北地区东部冬季降水与次年沙尘暴发生的关系

选用1970-2000年西北地区88个气象站的冬季降水量和1971-2000年沙尘暴日数资料, 用自然正交分解(EOF)分析了冬季降水的时空分布特征。结果表明, 西北冬季降水第一载荷向量分布有一定差异, 第二载荷向量零线位置基本以干旱和半干旱区界限为准, 各自然气候区冬季降水的时空分布具有不一致性的特征; 以民勤为代表站的A区、以敦煌为代表站的C区冬季降水量与次年沙尘日数呈相反的变化趋势。说明冬季降水对次年沙尘多发的春季下垫面土壤湿度、地表粗糙度等特征有一定的影响, 从而对代表了沙漠气候特征的A区和代表西风带影响的沙漠戈壁C区的沙尘暴发生起到抑制作用。     

1980-2019年西北地区海拔依赖性变暖与雪雨比的关系研究北大核心CSCD

海拔依赖性变暖(EDW)及其机制是近年来的热点研究问题,目前对于中国西北地区EDW及其与降水相态变化之间的关系尚不清晰。本研究利用1980—2019年西北地区185个站点的日气温与降水数据,对西北地区EDW、雪雨比、降雪量、降雨量变化的关系进行了探讨。结果表明:①整个西北地区秋季、冬季存在EDW,年尺度不存在EDW。从空间分布来看,半干旱区夏季、半湿润区春季和冬季、青藏高原区冬季存在EDW,各气候区年尺度也不存在EDW。②西北地区在空间上雪雨比变化与海拔关系并不显著,只有半湿润区春季雪雨比下降速率随海拔升高而增大,其与EDW有显著的统计负相关。此外,半湿润区1000 m以下和1000~2000 m区间春季气温与雪雨比变化之间呈显著负相关关系。③西北地区在空间上降雪降雨量变化与海拔关系也并不显著,只有半湿润区1000 m以上春季降雪量下降率随着海拔升高而增大,其与EDW有显著的统计负相关。此外,半湿润区1000~2000 m和2000~3000 m区间春季气温与降雪量变化呈显著负相关关系,半干旱区2000~3000 m区间春季、青藏高原区各海拔区间春季、河西走廊及内蒙古西部1000~2000 m区间秋季、青藏高原区2000~4000 m区间秋季气温与降雨量变化呈显著正相关关系。西北地区EDW与降水相态变化之间存在复杂的关系,其相互作用机制存在明显的时空差异,还需要进一步深入研究。     

北太平洋涛动与东亚夏季风的相关研究

利用1948-2002年NCEP/NCAR全球再分析资料、海平面气压场资料、月平均海温资料和国家气候中心1961-2000年151站逐月降水量资料、西北太平洋夏季副热带高压指数资料,采用作者曾定义的东亚夏季风强度指数(ISMφ)和北太平洋涛动(NPO)指数[NPOL和NPOW(Wallace)],用相关和奇异值分解(SVD)方法,分析了NPO区指数、海平面气压场、500 hPa高度场和北太平洋海温(SST)场与,ISMφ西北太平洋夏季副热带高压指数和中国大陆夏季降水量场的相关关系.结果表明①沿117.5°E的30°N和35°N的ISMφ与当年冬季的NPOw呈负相关,而前一年冬季的NPOw与当年的沿117.5°E30°N的ISMφ也呈负相关,表明当东亚副热带和中纬度地区夏季风强劲时,冬季NPO将呈现北高南低负位相阶段为主的形势,而如果前一年冬季NPO呈现北低南高的正位相阶段形势时,当年东亚副热带地区(30°N)的夏季风偏弱;②前一年冬季NPOL和NPOw与中国大陆夏季降水量场相关分布很相似,与中国的西北地区、长江以南的中下游地区呈正相关,与东北地区大部、江淮地区和福建省及西南地区呈反相关;③前一年冬季NPO区500 hPa高度场与中国大陆夏季降水量场SVD1呈由北向南的" 、-"相关波列,也就是当前一年冬季NPO区呈负位相涛动阶段时,中国东北地区大部、华南东部沿海、长江以北和淮河流域夏季降水量偏多,长江以南、东北地区西部、华北大部和西北地区夏季降水量偏少;④前一年冬季海平面气压场与中国大陆夏季降水量场的SVD1同前一年冬季NPO区500 hPa与中国大陆夏季降水量场的SVD1很相似;⑤前一年冬季NPO区正、负位相与中国大陆夏季降水量场的SVDl同前一年冬季ENSO位相与中国大陆夏季降水量场的SVD1具有耦合性特征;⑥前一年冬季NPOL5个正、负位相典型年所对应的当年夏季850 hPa流场和200 hPa Vx差值合成场显示,前一年冬季海平面气压场正、负位相涛动阶段的差异,将强迫出滞后半年的东亚大气环流形势和物理场的某些遥响应特征是,西太平洋副高显著偏南,200 hPa Vx的正距平中心亦偏南,反映影响东亚夏季风的加热场偏南.     

2000—2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征及成因北大核心CSCD

利用地面观测资料分析了2000—2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征,同时基于气候动力因子、温度、降水和NDVI资料,研究西北地区区域性沙尘暴成因。结果表明:2000—2020年西北地区区域性沙尘暴年总日数呈波动下降趋势,且存在两个高(低)频期。春季是区域性沙尘暴高发季,其中4月总日数最高,达47 d;相较于上旬和中旬,春季各月下旬更易出现区域性沙尘暴。新疆南部的塔里木盆地、内蒙古中西部和甘肃河西是西北地区区域性沙尘暴高发区,总日数均在10 d以上,其余大部分地方总日数均小于8 d。北半球极涡面积指数、强度指数及亚洲区极涡强度指数均与区域性沙尘暴日数显著正相关,北半球极涡从扩张期到收缩期转变及其强度的减弱,是西北地区区域性沙尘暴减少的重要气候动力因素。西北地区年(春季)降水量和平均NDVI均与区域性沙尘暴日数显著负相关,近21年西北地区大部分地方气候趋于暖湿化,植被覆盖整体以改善为主要趋势,此种转变有利于沙化面积收缩,减少非输入性沙尘暴的发生。     

南极海冰和极涡指数的时空特征及相互关系

本文采用聚类分析方法将南极海冰距平划分成５个变化相似的区域。并计算了对应各区的南半球５００ｈＰａ极涡面积和强度指数。分析了海冰与极涡指数的时空特征及相互关系。结果表明，不同区域的海冰和极涡的气候特征和年际变化的差异十分显著。１区和４区的海冰变化最大。海冰范围和极涡指数在多数区都在２－２．５ａ和５－７ａ的振荡周期。仅发现１区海冰范围是扩张趋势，其他４个区都呈收缩趋势。南极平均海冰范围以１．６个纬度／     

山西降水与ENSO的相关性研究

基于山西38个测站1958-2013年的逐月降水资料、CPC南方涛动指数、NOAA逐月太平洋海温等资料,应用趋势分析和相关分析等统计方法分析了近56年山西年及四季降水对ENSO事件的响应。结果表明:1 La Nina年,山西年降水、秋、冬季降水易偏多,春、夏季易偏少;El Nino年,春季降水易偏多,年降水、夏、秋和冬季易减少。La Nina次年,冬季降水易偏多,年降水、春、夏和秋季易偏少;El Nino次年,年降水、春、夏季降水易偏多,秋、冬季易偏少。2山西年降水与上年太平洋海温在Nino 3,4区存在小区域的正相关,上年对应海域海温偏高(低),年降水易偏多(少),与同期太平洋海温在Nino 3区存在负相关,对应海域海温偏高(低),年降水易偏少(多);春季降水与前期冬季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在正相关;夏季降水与前期春季(同期)太平洋海温在Nino 3区存在负相关;秋季降水与前期夏季(同期)太平洋海温在Nino C(Nino 3和Nino C)区存在负相关区;冬季降水与前期秋季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在大面积负相关。3 SOI与山西大部分地区的降水趋势指数为显著负相关,中西部、东北部局部地区相关系数达-0.5以上,SOI为正(负)值时,上述地区月降水易偏少(多);SOI与东北部滞后1个月的降水趋势指数有相关系数达-0.45以上的负相关区域;SOI与滞后2(3)个月的降水趋势指数的相关分析表明,不同区域对SOI变化的响应不同,相关系数分别为-0.38~0.29和-0.43~0.22。     

印度洋偶极子中的西极子对西藏高原盛夏降水的影响

利用西藏高原地区1987-2016年的逐月夏季降水资料和印度洋偶极子指数资料分析了两者的关系,结果表明：高原地区盛夏降水与表征西印度洋异常海温的西极子指数表现出良好的相关关系,在西极子指数正异常年时高原降水偏多10%~30%,其中高原中部偏多最为显著,而在负异常年时与之相反。分析其机理研究发现,在正西极子异常年,南海和西太暖池区域的深对流加强、西太副高偏西偏南和印度热低压的减弱使得来自热带的水汽更容易深入高原腹地,其次,南亚高压东体异常增强,配合低空异常辐合,都使得高原降水偏多。同时,高原上空局地纬圈环流在高原中部（90 °E附近）上空（400 hPa以上）有异常辐合上升区,使得高原中部更容易发展暖湿切变线、高原低涡等中尺度涡旋低值系统,造成更多的降水。本研究从高原气候变化响应海洋年际变化的角度分析了区域降水的季节差异,可以为高原气候预测提供新的思路。     

夏季鄂海阻高活动天数的年际变化及其前期征兆分析

利用1951-2009年NCEP/NCAR高度场月平均资料、全球海表温度月平均资料、国家气候中心提供的东北地区24站逐月温度资料、鄂霍次克海阻塞高压（东阻）活动天数等数据,采用相关和奇异值分解分析（SVD）方法,分析夏季（6-8月）东阻活动天数的年际变化及其前期征兆,结果表明：夏季东阻活动天数年际变化阶段性明显,21世纪以来不仅处于强盛后期明显下降趋势阶段,而且年际变率显著增大;夏季东阻活动天数与中国东北地区中部及东部的温度呈显著负相关;春季至夏季赤道东太平洋（NINO3区）SSTA（特别是1977-2009年）呈El Niño位相是夏季东阻活动的最重要强迫源,当赤道东太平洋为El Niño状态,以及阿拉伯海与北太平洋西风漂流区为暖海温时,夏季东阻活动天数偏多;与夏季同期大西洋海温的SVD1模态表明,当大西洋海温SSTA整体上处于冷（暖）位相分布时,东阻活动天数偏少（多）;夏季东阻活动天数与春季NPO和极涡面积指数相关存在着的年代际变化特征,1951-1976年,夏季东阻活动天数仅与春季北半球极涡面积指数、亚洲极涡面积指数呈显著正相关, 1977-2009年,不仅与春季极涡面积指数呈正相关信号消失,而且,1951-2009年与春季NPO指数呈显著的正相关信号,在此期间也迅速减弱消失。     

红水河流域2009年后汛期8～10月降水偏少环流特征分析

选用国家气象局气候中心系统诊断预测室每月提供的500百帕环流指数、环流特征量资料等资料,对2009年红水河流域8～10月份降水偏少成因的主要环流特征进行分析,得出2009年8～10月500百帕亚洲地区中高纬以纬向环流为主;极涡中心偏向东、西半球,强度比常年偏强,位置偏北,不利于冷空气南下到低纬地区。南海夏季风爆发及结束时间比多年平均偏晚,强度较常年偏弱;副高位置偏西、偏北,强度偏强;热带气旋活动路径偏西、偏北。在这种大型环流形势的配置下,使得低纬大部地区产生较大降水的条件受阻,是造成红水河流域后汛期降水偏少的主要原因。     

东北气候和生态过渡区近50年来降水和温度概率分布特征变化

文章从中国160个站的观测资料中选取位于东北气候和生态过渡区内9个测站的冬、夏季降水和温度资料,分析该地区近50年来冬夏季降水和温度的年际变化及其概率分布特征,结果表明,东北气候和生态过渡区的冬夏季降水和温度有明显的年代际变化特征,在不同的年代际变化阶段,降水和温度的总体概率分布特征差异较大,这种概率分布形式的差异与高温、干旱等极端天气气候事件的频繁发生具有密切关系。20世纪80年代以来降水处于平均值减小的总体分布中,温度则处于平均值增加的总体分布中,因此该地区冬季发生暖冬和少雨(雪)的机会增大,夏季出现严重干旱和高温的可能性增大。     

树轮记录的西藏东北部过去552 a上年10月至当年5月降水量变化

青藏高原是气候变化研究的热点区域,由于其极端寒冷、干旱的气候条件,环境因子对树木生长的限制作用明显,高原东部地区广泛分布的长龄针叶树成为过去变化研究的重要代用资料。本文利用位于西藏东北部3个采样点的川西云杉树木年轮资料,建立了宽度年表。树轮宽度指数与类乌齐和昌都气象站气温、降水资料以及格点PDSI的相关与响应分析发现,上年10月至当年5月的降水量是制约该区域树木的径向生长的主要气候因子,且具有明确的生理意义。在此基础上,建立了树轮宽度指数与降水量的线性转换方程(n=32,R~2=52. 9%,F=33. 7),重建了西藏东北部公元1460—2011年期间上年10月至当年5月的降水量序列,确定其存在6个明显的偏湿阶段(1512—1533、1551—1630、1659—1729、1771—1790、1838—1862、1976—2011年)和5个明显的偏干阶段(1460—1511、1591—1614、1730—1770、1791—1837、1892—1930年)。空间代表性分析表明重建序列能较好地代表西藏东部地区(94°E～100°E,29°N～33°N)的降水变化。本文降水序列与研究区周边的树轮降水记录的对比发现,其共同的特征是19世纪早期的持续干旱和1980年中期以来的增湿过程,但本序列中最长的湿润期(1659—1729年)以及20世纪早期的干旱期(1892—1930年)与其他两条降水记录并不一致。近20年来明显的增湿过程可能是由于高原增温导致对流活动增强,进而增加有效降水。树轮降水记录不一致的原因除了降水存在较强的局地性特征以外,还可能是由于研究区处在南亚季风和西风系统的交互作用区。     

基于多相态KE-I关系的降水动能计算方法

降水动能描述了水凝物到达地表的动能大小,是计算土壤颗粒分离和土壤侵蚀等地表物理化学过程的重要参数之一。针对目前降水动能计算多考虑降雨特征,忽略其他相态降水的问题,本研究基于2018年全国25个雨滴谱仪站点的降水观测数据,结合速度(V)-直径(D)关系对水凝物进行相态划分,拟合了不同相态降水的降水动能-降水强度(KE_V-I)经验公式,总结出适用于雨、雪、雹的动能计算关系模型,并对各相态降水动能进行偏差分析和校正。结果表明：(1)降雨动能计算适用KE_V-I指数型关系公式,降雪和降雹动能计算适用幂函数型关系公式;(2)降水动能偏差与总降水中非液态占比呈正相关,仅以降雨KE_V-I经验公式估算所有相态降水的动能会显著高估降雪动能和低估降雹动能,对降水整体估算偏差在-0.05到0.31之间;(3)通过建立各相态的KE_V-I计算模型,降水整体估算误差得到有效降低,降雪偏差从7.08降至-0.05,降雹偏差从-0.29降至0.03。本文所提出的方法能够有效提高降水动能估算的准确度,为区域土壤水力侵蚀计算提供更好的支...