夏季青藏高原“湿池”变化特征的小波分析

采用1948-2007年共60年的NCEP/NCAR资料,计算了夏季青藏高原地区的可降水量,并采用小波分析方法对可降水量的变化特征进行分析.结果表明:夏季青藏高原上有一个明显的"湿池",湿池有3个可降水量中心,分别位于高原西南部、高原南侧和高原东南部.湿池3个中心的可降水量变化有着明显的年代际特征,高原西南部以13.9a的周期变化最为明显,高原南侧9.2a的周期变化最为明显,高原东南部时间尺度2.6a的周期变化最为明显.趋势分析表明,高原西南部的可降水量可能开始增加,而高原南侧和高原东南部的可降水量应该依然处于偏少的阶段.     

高原季风对500hPa中纬度西风带活动的影响

利用1948--2008年NCEP／NCAR逐月再分析资料和1958—2007年中国560站夏季降水资料,设计了一个区域西风指数,探讨了高原夏季风和500百帕中纬度西风带活动的时间一频率多层次年际、年代际时间尺度变化特征以及对我国夏季降水的影响。结果表明：高原夏季风对区域西风带活动具有显著的影响,近61年来,两者总体变化趋势相反,前者增强后者减弱。除了都具有1—2年、27—28年和线性趋势变化的共同周期外,还呈现出各自的周期变化,并且均发生过一次年代际气候跃变现象,前者发生在20世纪70年代中期,后者发生在80年代中期,高原夏季风由偏弱转为偏强,区域西风由偏强转入偏弱,在跃变前后两者各种周期的时间尺度和强度存在明显的不同。如果排除1—2年周期的不确定性,预计接下来高原夏季风将直接进入偏弱期,区域西风指数可能在3—4年后才转入偏强期,并且高原夏季风会比区域西风指数提前发生突变,对区域西风指数具有一定的指示意义。高原夏季风不仅自身对我国夏季降水产生重要的作用,同时,它通过影响中纬度西风带的活动,间接地影响着我国的夏季降水。     

青藏高原冬季降水时空分布特征研究

青藏高原冬季降水的气候特征认识对高原冬季雪灾的防御有着重要意义。基于青藏高原54个气象站1971~2010年冬季(12~2月)逐月降水量资料,利用现代统计方法分析了青藏高原冬季降水的时空分布特征及突变现象,利用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数(REOF)概括出高原冬季降水的6种主要空间分布型以及区域性特征进行分析。结果表明:冬季降水分布不均匀,偏东偏南部降水量相对较多,冬季降水在12月最少,2月最多;EOF对青藏高原地区冬季降水分解为6种模态,全区一致型、南北部型、东西部型、川西型、高原腹地型和西部型模态;EOF第1模态时间系数表明高原大部分地区冬季降水在20世纪90年代有显著增加、且存在14年左右的周期变化特征。REOF分析表明,高原地区冬季降水的局地特征显著,而高原腹地与中东部地区变化特征显示了高原冬季降水的主要变化特征,与EOF分析第1模态的变化特征较为一致。     

青藏高原东部土壤湿度变化及其与中国降水的关系

为进一步了解高原土壤湿度变化及其与中国降水的关系,利用青藏高原东部地区1991～2012年22个站10cm、20cm、50cm 3个层次的土壤相对湿度观测资料,分析高原东部地区土壤湿度的时空分布特征.同时利用全国1992～2012年的降水资料与1992～2011年的土壤相对湿度资料,采用求相关系数的方法分析高原东部土壤湿度与全国降水的关系.结果表明:(1)西藏东部土壤相对湿度由东至西呈递减趋势.(2)10cm土层较干,20cm土层的相对湿度是3层中最大的,50cm土壤的湿度变化较为平缓;表层土壤湿度变化较明显.21年来,各层土壤湿度呈不明显下降趋势.(3)高原东部地区土壤湿度与中国东部降水有显著关系,若东部高原春季土壤湿度偏湿(干),则江淮流域夏季降水偏少(多).     

青藏高原东部土壤湿度变化及其与中国降水的关系

为进一步了解高原土壤湿度变化及其与中国降水的关系,利用青藏高原东部地区1991~2012年22个站10cm、20cm、50cm 3个层次的土壤相对湿度观测资料,分析高原东部地区土壤湿度的时空分布特征。同时利用全国1992~2012年的降水资料与1992~2011年的土壤相对湿度资料,采用求相关系数的方法分析高原东部土壤湿度与全国降水的关系。结果表明:(1)西藏东部土壤相对湿度由东至西呈递减趋势。(2)10cm土层较干,20cm土层的相对湿度是3层中最大的,50cm土壤的湿度变化较为平缓;表层土壤湿度变化较明显。21年来,各层土壤湿度呈不明显下降趋势。(3)高原东部地区土壤湿度与中国东部降水有显著关系,若东部高原春季土壤湿度偏湿(干),则江淮流域夏季降水偏少(多)。     

1993年夏季风期间青藏高原上降水变化特征

利用１９９３年青藏高原上１３个站的资料分析了高原上夏季风期间降水的分布和变化特征。发现１９９３年夏季高原降水的变化与常年明显不同：雨季持续时间达４月之久，且高原上大部分地区降水多于常年，雅鲁藏布江中上游流域夜雨率达９０％以上。另外，还进一步分析了高原降水中断和活跃的周期变化规律     

夏季青藏高原大气热源分布特征与对中国降水的影响

利用NECP/NCAR月平均再分析资料,研究1951～2010年夏季青藏高原主体大气热源分布、对东亚地区的环流影响及其与同期中国降水的关系.针对高原加热局地特征明显的特点,采用旋转经验正交函数等方法探讨不同类型的热源分布以及对东亚地区大气环流的影响.结果表明,当加热中心位于高原东南侧时,青藏高原夏季风加强,南亚高压偏南偏东,西太平洋副热带高压西伸加强,而东亚中高纬地区两脊一槽的经向环流分布形势明显,有利于中国长江流域的降水而不利于华南华北的降水发展.当加热中心位于高原中北部与西南地区时,青藏高原夏季风减弱,南亚高压偏西,西太副高明显偏东偏弱,中高纬环流的纬向特征明显,有利于中国地区北方降水而不利于南方地区的降水.     

川渝冬季降水的年际变化及其与海温异常的关系

为了认识川渝冬季降水与海温之间的关系,利用川渝地区44个站点降水资料和海表温度资料并借助EOF分解、小波分析和相关分析等方法,讨论了川渝冬季年际降水变化特征及其与前期海温异常之间的关系。结果表明：川渝冬季年际降水空间分布主要有3个类型,EOFl型为川渝冬季降水的一致偏多（偏少）,EOF2型为川渝西南部、东部降水偏少（偏多）,而川渝地区西北部、中部降水偏多（偏少）;EOF3型为川渝西南部降水偏多（偏少）,而东北部降水偏少（偏多）;EOF1型和EOF2型降水与前期海温的相关明显小于EOF3型并较为分散,EOF3型降水与前期夏季、秋季海温在热带中、东太平洋和印度洋中、北部呈现非常显著的正相关,对应ENSO特征非常明显。     

青藏高原全区与东西部各分区大气热源的变化规律对比

为了找出青藏高原与东西部各分区大气热源的变化规律,利用美国国家环境预报中心的月平均温度场、比湿场、风场以及位势高度场的再分析格点资料,采用"倒算法"计算得到高原地区月平均大气热源原始格点资料,对比分析青藏高原全区与东西部各分区大气热源在1948~2011年的年际和年代际变化特征,证实青藏高原大气热源的时空分布具有显著的差异性,研究结果表明:青藏高原全区和东西各分区的大气热源均表现出明显的年际振荡特征。在变化周期方面,青藏高原全区大气热源存在14年的显著周期,高原东部地区大气热源存在16年的显著周期,高原西部地区大气热源存在8年的显著周期。在变化趋势方面,青藏高原西部地区和东部地区1989年前,大气热源变化趋势相同,1989年后,大气热源变化趋势相反。在大气热源各个季节的空间分布方面,青藏高原全区大气热源各个季节热源热汇分布特征不同,春季西部地区出现热源中心,夏季东部地区出现热源中心,秋季东部地区出现热汇中心,冬季出现西部地区热源中心和东部地区热汇中心共存;在变化趋势突变检测方面,青藏高原全区大气热源在1989年存在显著的突变,西部地区大气热源1976年左右存在显著的突变,东部地区大气热源在1990年左右存在显著的突变。     

青海高原器测时期降水、气温的突变分析

对遍及青海高原３８个气象台站器测时期降水和气温分别进行聚类分析,得出３种不同变化类型的降水区域和３种气温区域,然后用ＭＫ突变分析方法和最优二级分割方法对各区域降水和气温气候序列进行均值和方差突变检测得出：青海高原大部分地区在６０年代末出现了降水突变现象,８０年代中后期普遍产生气温突变。     

热带东风急流的演变特征及其与亚非降水的关系

为初步了解热带东风急流与亚非降水尤其中国东部、华南地区天气系统之间的关系,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,结合全球综合分析降水集(CMAP)及Ni o3.4海温指数,采用突变检验、小波分析、相关分析、合成分析等方法,对TEJ的结构、演变特征及其与亚非地区降水和大气环流的关系等进行研究。分析表明:TEJ从南海上空向西延伸,经印度到达非洲北部上空,中心位于印度半岛南端、阿拉伯海上空。利用"区域平均"法,定义了热带东风急流指数(TEJI),讨论了该指数62年的年际、年代际变化特征,并分析了TEJI与亚非降水、大气环流及ENSO的关系,结果表明:TEJ呈现强度一致减弱趋势,且突变大致发生在1978年;小波分析表明标准化TEJI存在准10年振荡周期;主要降水带出现在急流入口区右侧和出口区左侧,降水主要位于南亚和东亚季风区内;亚非季风区夏季降水与TEJ响应最敏感的区域是西亚、北非(负相关)、南亚(正相关);海平面气压场和南亚高压与TEJ密切相关,对中国东部和华南地区的旱涝预报起着重要的作用。     

东亚副热带西风急流的时间演变特征及其与中国东部夏季降水的关系

为深入了解东亚副热带西风急流与中国天气系统之间的联系,利用1961-2007年美国国家环境预报中心（NCAR／NCEP）再分析月资料和同期中国596站的降水资料,运用经一纬向急流轴和区域平均两种定义方法分析了西风急流的时间演变特征及其与中国东部降水型的关系,结果表明：（1）两种方法对西风急流东西、南北位置转折时段的分析很接近,分别出现在20世纪80年代和70年代;对西风急流强度、南北位置周期的表征也很一致,分别为10-15年和5-10年。（2）当西风急流位置偏北（南）时,东部地区整层大气环流呈“南北上升中间下沉（南北下沉中间上升）”的形势,850hPa的流场和水汽通量输送都有利于华北地区（江淮河流）的降水,易于形成“南北多中间少（南北少中间多）”的雨带分布,推测这两种反相位雨型的间隔时间为2．5-5年;相比之下,急流东西位置和强度的周期性变化与东部局地降水存在一定联系。     

青藏高原植被变化特征及其对气候变化的影响

利用1982-2001年美国国家航天航空局(NASA)的归一化植被指数(NDVI)资料以及55个青藏高原地区气象台站实测的最高气温、最低气温、平均气温和降水资料,初步分析了青藏高原地区各季节植被变化特征及其对气候变化的影响,通过分析发现,各季节青藏高原地区NDVI均以增长为主.特别是高原南部、北部和西部等地区增加明显,高原中东部地区植被有所减少.通过相关分析和台站概率相关分析发现,高原冬季和春季NDVI与后期春季和夏季的最高气温、最低气温、平均气温和降水有较好的正相关关系,但有的表现在相关系数比较显著,有的表现为概率相关较明显.     

青藏高原冬季植被变化与南亚夏季风关系分析

利用1982年1月-2001年12月青藏高原植被归一化指数(NDVI)和NCEP/NCAR再分析月平均资料,应用相关分析、奇异值分解(SVD)和经验正交分解(EOF)的方法,分析了青藏高原冬季的NDVI变化与南亚夏季风的关系.通过分析表明,高原植被与南亚地区850hPa纬向风场和纬向风垂直切变(U850hPa-U200hPa)有比较好的正相关关系.用纬向风垂直切变EOF分析的第一特征向量对应的时间系数定义一个南亚夏季风指数(EOFI),该系数与高原冬季NDVI相关较好,而且能较好地反映南亚夏季风的变化.     

新疆地区对流层中下层及地面温湿变化特征

针对新疆地区1969-2009年近40年对流层中下层以及地面温湿变化特征,利用经过质量控制的中国新疆地区14个探空站1969-2009年比湿和温度资料,采用线性回归、滑动t检验等方法对新疆地区温度、湿度变化趋势和突变年进行分析,并用同一时期12个地面站的降水资料对比分析新疆地区降水量的变化特征。结果表明：南疆和北疆500hPa和850hPa高空比湿在1980年中后期均有增加的趋势,2005年后均又发生了由升转降的变化;地面比湿和降水总体均呈显著增加趋势,南疆地区降水在2005年后为持续负距平,与高空比湿变化特征一致;41年期间两个区域的温度变化在对流层中下层和地面都呈显著增加趋势,且地面增温最显著,增温速率随高度增加而降低。北疆和南疆地区500hPa比湿分别在1989年、1985年,南疆850hPa在1986年均发生由降转升的显著性突变,且均在2005年发生由升转降的显著性突变;北疆地区850hPa和两个区域地面比湿均在1986年发生突变,之后显著变湿;北疆和南疆500hPa温度分别在1985年、1986年发生由降转升的显著突变,两个区域850hPa和地面温度均在1996年发生相同突变,显著水平都达到0．01。     

西藏高原降水、气温气候特征分析

利用西藏地区的地面历史资料和５００ｈＰａ高度场资料,就高原的季风气候特征作了分析。结果表明：①冬季,西藏地区主要受高原北侧西风带系统或南侧南支槽的影响。夏季,西藏地区主要受印度半岛～孟湾热低压的高原切变线共同影响。当伊高强烈东伸或西太副高强烈西伸时也会控制西藏地区。②西藏高原各气候区降水分布存在明显的差别。部分地区降水有双峰特征。进入８０年代后,夏季降水呈减少趋势,而冬季降水呈增多趋势。③从７０年代中后期开始,高原上冬夏季平均气温都明显上升,部分地区升幅达２．０℃以上。④冬季高原降雪波动最大的地区在南部边缘地区,暴雪天气频繁。夏季降水波动幅度最大的地区在沿江西段,干旱、洪涝天气交替出现。     

达州市气候变化的特征分析

基于达县测站1961-2007年的地面常规观测资料,主要采用小波分析,结合趋势分析、功率谱分析等方法分析了达州市47年来近地表气温、降水随时间的变化特征.结果表明,达州市近50年来冬季(年平均)地表气温变暖幅度约为0.9℃(0.4℃),增温速率接近0.18℃/10a(0.08℃/10a),低于全球的升温幅度.利用小波分析方法研究冬季气温的周期性发现,达州市的冬季气温存在着明显的8年和50年以上的特征时间尺度和周期性振荡.通过对降水的趋势分析发现,夏季降水的增加幅度比年均显著.小波分析方法结果显示达州市的夏季降水同样存在50年以上的特征时间尺度,但在小尺度上20世纪70年代末前后存在不同的变化特征.     

川西高原植被特征及其气候变化的相关分析

利用常规气象资料及NOAA-AVHRR的归一化植被指数（NDVI）资料和趋势系数、皮尔逊相关、Morlet小波分析等统计诊断方法,分析了1982年1月-2002年12月川西高原植被和气候因子（气温和降水）的变化特征及其相关关系和周期特征。结果表明：川西高原地区植被覆盖良好,大部分区域植被覆盖增加,局部退化（高原南部和东部）;气温总体呈增加趋势,降水量总体少变,局部有所减少;NDVI与气温和降水有一定相关性,其中与气温的相关性比与降水相关性大;NDVI周期约为5和10年左右,与降水和气温周期相同。川西高原地区植被及气候特征的分析为川西高原旅游和经济的发展规划提供依据,为研究川西高原的生态、气候资源提供参考。     

硫酸盐气溶胶对长江中下游夏季降水年代际转型的影响

为了研究人为硫酸盐气溶胶增长对1970年代末长江中下游夏季降水年代际转型的影响,使用全球气候模式（GFDL—AM2）,对硫酸盐直接气候效应进行了模拟。结果表明,硫酸盐气溶胶增长引起的降水年代际变化与观测到的降水转型有很好的时空一致性;观测中包括副热带高压西伸南移、中国东部近地面异常北风等夏季风年代际减弱信号以及对应的垂直温度、上升运动分布等均能很好地被模式再现。机制上,硫酸盐气溶胶通过引起负辐射强迫,造成中国中东部的大部分地区地面到对流层中层降温,海陆热力对比减小,使东亚夏季风减弱,雨带容易在长江中下游停留,从而导致该区域降水增多。于是,硫酸盐气溶胶增多对长江中下游降水年代际转型有重要贡献。     

广东阳江夏季降水的气候特征分析

为解阳江夏季降水的气候特征,进一步做好阳江气候降水预测,利用Motlet小波分析理论、Mann-Kendal检验和滑动t检验等方法对阳江单站57年(1953-2009年)6月到8月逐日降水资料进行分析,结果表明:阳江夏季降水经历了3个阶段,由降水逐渐增加时期变化到相对干旱时期,再到现阶段降水年际变化大;主要的降水周期为7-8年,1963年是降水的突变点;小雨量级降水为主要降水类型,在1980年以来阳江夏季大雨和暴雨降水日数逐渐增多,而大雨和暴雨量级降水是降水量的主要构成。