人工神经网络用于我国东部汛期降水预测的研究

采用人工神经网络ＢＰ模式对我国东部６垮的１９９１年和１９９４年的汛期降水进行预测，模式预测的旱渤总体趋势与实况相符。并预测了１９９５年的夏季降水。     

青藏高原与同纬度东部平原汛期降水的关系

基于青藏高原(以下简称高原)39个及同纬度东部平原(以下简称平原)129个地面气象观测站逐月降水量资料和英国Hadley中心提供的海表温度(SST)数据。利用EOF、SVD以及相关分析等方法,分析了同纬度的高原与平原汛期降水量分布特征。结果显示:高原与平原汛期降水量均呈现出由东南向西北递减的空间分布特征,但高原地区空间差异更为显著;EOF揭示出两地区汛期降水量均存在南北反相和全区一致的空间分布特征,其中南北反相型的空间分布两者时间系数并不一致变化,全区一致型的空间分布两者具有较好的一致性。SVD揭示出两者全区一致型变化的时间系数在不同年代存在明显差异,1969—1989年相关系数处于相对低值时段,而1990—2010年处于相对高值时段,海温异常对其年代际差异的影响可能起到较为关键的作用。     

夏季热带西太平洋海温对厄尔尼诺发展阶段我国东部汛期降水的影响分析

通过分析处于厄尔尼诺事件发展阶段的我国东部汛期(6—8月)降水异常与海温的关系,指出热带西太平洋海温异常对厄尔尼诺发展阶段汛期降水的异常可能起到重要作用。尽管已有研究显示,处于厄尔尼诺事件发展阶段的夏季容易出现长江以南少雨的分布特征,但本文利用最新资料(1951—2014年)对于所有处于厄尔尼诺发展阶段的夏季降水的分析显示,降水与ENSO指标(Nino3和Nino3.4指数)的关系并不显著,却与热带西太平洋海温之间存在显著的相关。同样处于厄尔尼诺发展阶段,降水可能出现截然不同的异常特征,当热带西太平洋海温偏冷时,夏季降水容易出现以长江为界"南少北多"的分布特征,而当热带西太平洋海温偏暖时,降水则容易出现以长江为界"南多北少"的分布特征。分析还指出,当热带西太平洋海温冷、暖不同时,热带(太平洋至印度洋)海温的分布会呈现出不同的特征,从而对热带大气及东亚副热带大气产生不同的影响,最终导致我国东部降水出现不同的异常分布。对于刚刚过去的2014年夏季,热带西太平洋海温异常偏暖可能是导致降水异常分布的原因之一。2014年夏季处于厄尔尼诺事件的发展阶段,同时热带西太平洋海温是1951年以来历次厄尔尼诺发展年夏季之中的最高值,而相应于热带西太平洋偏暖的特征,降水呈现出明显的"南多北少"的异常分布。夏季降水与海温的这种显著关系说明,除了用来定义厄尔尼诺事件的热带中东太平洋海温之外,热带西太平洋海温对于汛期降水的预测也具有重要的指示意义。     

赤道海温异常对我国汛期降水的影响

本文用1958—1973年东太平洋赤道地区的海面温度资料,1958—1974年热带太平洋及其附近地区的月平均高空风资料(南半球资料始于1965年),以及长江中下游地区6站(上海、芜湖、安庆、屯溪、九江、汉口)的平均降水量资料,对东太平洋赤道地区海温异常与长江中下游汛期降水(以6月为代表)进行相关分析;对东太平洋赤道海水冷暖与热带地区上空(850毫巴和200毫巴)的流场进行对比分析;对赤道海温异常与平均经圈环流、纬圈环流的关系进行成因分析;最     

全球气候背景下厄尔尼诺对中国东部汛期降水的影响

对厄尔尼诺事件进行了定义，并详细讨论了不同气候背景下的厄尔尼诺过程对中国东部地区汛期降水的影响。分析发现：20世纪50年代以来共发生了14次厄尔尼诺事件；在70年代末、80年代初，赤道太平洋的海温有一个明显升高的趋势；不同气候背景下的厄尔尼诺过程中对中国东部汛期降水存在不同的影响，但是对长江中下游及江淮地区降水的影响是一致的，一般偏少。     

中国西部积雪对我国汛期降水的影响

本文利用台站及卫星资料建立了中国西部积雪３０年逐月时间序列。该序列是目前资料时间最长、最好的序列，为研究该区积雪月际和年际变化及其影响提供了较可靠的依据。中国西部冬春积雪对我国汛期降水的影响平均为负相关趋势，与６月降水的相关分布较有规律，冬春多（少），其它地区６月降水偏多（少）。我国西部多（少）雪对６月从份５００ｈＰａ高度的变化是：高原北边高纬高度降低（升高）及副热地区升高（降低），有（不）利于高     

非典型大西洋尼诺对中国东部前、后汛期降水的影响

采用1979—2020年共42 a的降水观测和再分析资料,使用多变量EOF、傅立叶滤波、线性回归、T-N波通量等方法,研究了非典型大西洋尼诺(Non-Canonical Atlantic Niño,NCA)对中国东部夏季前、后汛期降水的影响及物理机制。结果显示,NCA在前汛期引起中国南方降水增加,但在后汛期导致华南沿海地区降水减少而北方降水增加。这是由于在前汛期,NCA的暖海温异常位于热带北大西洋,可通过“风-蒸发-海表温度”正反馈引起拉尼娜,进而激发西北太平洋异常反气旋,其西北侧的异常西南气流有助于将暖湿水汽输送至我国南方,导致前汛期南方降水增加。在后汛期,NCA的暖海温异常南移至赤道大西洋,通过调节沃克环流增强拉尼娜,使得西北太平洋异常反气旋进一步增强并覆盖华南地区,导致华南降水减少而北方降水增加。此外,与NCA相关的东传罗斯贝波列在前/后汛期位于副热带/中高纬地区,其在我国东部引起的环流异常也有助于NCA在前/后汛期影响我国南/北方降水。     

MJO对我国东部春季降水影响的分析

利用澳大利亚气象局的MJO(Madden-Julian Oscillation)指数,通过位相合成及对比分析研究了MJO对我国东部春季降水的影响.研究表明,当MJO传播至中东印度洋时,我国长江中下游地区的春季降水为正异常,当其进一步东传至中南半岛-印尼群岛一带时,我国华南地区的春季降水为正异常,而在其他活动阶段不利于我国东部的春季降水.对比分析表明,MJO的活动主要通过引起大尺度环流异常、对流层中低层涡度及水汽输送的异常,进而对我国东部春季降水产生明显的影响.     

高原东部凝结潜热及其对北半球500 hPa高度场和我国汛期降水的影响

利用1961—2005年青藏高原东部雨季凝结潜热序列进一步分析其气候特征及其对后期北半球大气环流和中国汛期降水的影响。结果表明,青藏高原东部雨季各月的凝结潜热均有所增加,其年际变化的差异也较大,其中5月最大,6~7月较稳定,极大年份均出现在气候明显变暖的近10年,极小年份多数出现在气候相对较冷的时期。青藏高原东部凝结潜热具有一定的持续影响力,当其潜热增强时,可引起北半球同纬度带的位势高度场偏低,特别是西太平洋副热带高压偏弱,位置偏南,进而使我国长江流域汛期降水偏多,西北区东部、华北、东北区南部及华南降水偏少。     

MJO对我国东部春季降水影响的分析

利用1982-2011年夏季（5-8月）中国气象观测站点逐日降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA逐日向外长波辐射和海表温度资料集,通过选取低频降水事件的方法,分析了华南夏季12-30 d持续性强降水事件的基本特征,然后利用位相合成法对持续性强降水期间伴随的低频大气环流型以及低频信号的来源和传播情况进行研究,同时也分析了低频海-气耦合过程对持续性强降水的影响。结果表明：（1）华南夏季降水具有显著的12-30 d低频振荡特征,持续性强降水事件在6月发生次数最多,低频降水期间的雨带自东南向西北传播。（2）在持续性强降水发生期间,华南及邻近海域低层受强大的低频气旋式环流控制,低频上升运动显著,而中国南海-菲律宾海一带则是强的低频反气旋式环流,其西侧向北的低频水汽输送不断将中国南海的水汽送至华南及邻近海域进行辐合上升。低层的低频信号来源于热带西太平洋和中国南海-菲律宾海一带低频振荡的西北向传播,同时伴随着西太平洋副热带高压明显的西伸东退过程。（3）在高层,华南北侧（22°-45°N,95°-130°E）区域强大的低频气旋式环流和孟加拉湾-中国南海一带的低频反气旋式环流相互配合,使华南高层处于强大的辐散环境中,从而加强了华南低层的辐合与低频上升运动,造成持续性强降水的增强。高层的低频信号来源于低频罗斯贝波列的东南向传播。（4）低频大气环流异常通过云辐射和热通量过程改变低频海表温度异常,而由大气强迫的低频海表温度异常通过影响低层大气的稳定性来对大气施加明显的反馈作用,该海-气耦合过程有利于大气低层低频信号向华南地区传播,从而影响了华南持续性强降水的发生、发展与结束。     

南海夏季风强度与我国汛期降水的关系

对4种南海夏季风强度指数(1951～1998年)进行了对比分析,发现尽管它们在某些年份有差异,但在年际变化总体趋势上仍表现一致,并且由它们所确定的季风强弱年也基本相同.统计分析了南海夏季风强度与我国汛期降水的关系,结果表明,南海夏季风强(弱)年,我国夏季雨带型呈Ⅰ(Ⅲ)类分布,长江中下游地区夏季(6～7月)少雨干旱(多雨洪涝),广东省后汛期降水以偏涝(正常和偏旱)为主.南海夏季风强度指数与夏季长江中下游区降水和淮河区降水有显著的反相关,与江南区降水和华南后汛期降水有显著的正相关.我国夏季出现的严重洪涝(如1998年长江流域特大洪涝和1994年华南特大暴雨)与南海夏季风的强度异常有关.此外,分析还表明,南海夏季风活动强弱造成的北半球东亚500 hPa位势高度场的经向波列型遥相关是影响中国夏季降水的一个重要机制.     

MJO对广西汛期降水的影响

利用1979—2012年中国753站地面气象观测站4—9月降水日资料和NCEP/DOE高度场、风场,温度场再分析Ⅱ格点日资料,基于实时多变量MJO指数研究MJO对于广西汛期(4—9月)降水的影响。根据MJO的8个不同位相使用逐日资料进行合成分析,结果表明:MJO对于广西汛期降水有显著影响。当MJO活跃中心位于西印度洋时,副高加强西伸,广西低层西南风增强,大量来自南海和孟加拉湾的水汽在广西上空辐合,广西汛期降水增强;当MJO活跃中心东移靠近西太平洋时,副高减弱东退,偏南暖湿气流向广西输送的水汽减少,其辐合减弱,广西汛期降水减少。     

厄尔尼诺与我国汛期降水

本文详细地讨论了厄尔尼诺与我国汛期大尺度降水的关系。指出,厄尔尼诺东部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区的结构具有PNA遥相关型;厄尔尼诺中部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区分布在赤道东太平洋到千岛群岛一线上。进而指出,厄尔尼诺东部型峰期过后,我国汛期降水的大尺度特征是长江流域降水偏少,江南和华北地区降水偏多。在厄尔尼诺中部型峰期过后则相反,长江流域降水偏多,江南和华北降水偏少。     

CO2倍增对我国东部极端降水的影响

利用GFDL-CM2.1耦合模式控制试验和CO₂增长试验逐日降水输出结果,评估了CO₂浓度加倍对我国极端降水变化的影响。结果表明：CO₂浓度加倍导致我国东部地区年极端降水的强度增强、降水量显著增多及降水频次显著增加（除华北南部外）; CO₂浓度加倍对我国春夏季极端降水影响较大,导致东部多数地区春夏季极端降水频次增加,强度增强;而CO₂浓度加倍导致华北南部和长江中下游春夏季雨日减少以及小雨、中雨减少,从而导致年总降水量减少。     

WRF模式对焦作2008年汛期降水的检验

利用WRF模式2008年6-8月逐日降水预报产品资料,对焦作7站降水预报进行分月分时段的统计检验,结果表明:WRF模式对焦作市0-12 h的晴雨预报能力最强,各月各站均在71%以上,其中6月最高,有6站准确率均在80%以上;12-24 h平均晴雨准确率大部分站都在65%左右.对降水的定量、定性预报能力,前12 h明显优于后12 h;对小雨、中雨预报效果较好,对大雨也有一定的预报能力;对暴雨降水预报能力较差,空报率、漏报率较高.总体看来,模式的空报率、漏报率较高,且空报率大于漏报率.     

我国汛期降水的EOF分析

本文选取了均匀分布的32个测站作为研究对象,取其1951—1985年汛期(4—9月)的逐月降水量,利用经验正交函数(EOF)分析方法对我国汛期降水的基本气候特征进行了研究。分析表明,所得到的各特征向量场及其对应的时间系数很好地代表了我国汛期降水的空间分布和时间变化(包括季节变化和年际变化)。这些结果为我们进一步探讨海温场、高度场等物理因子与我国汛期降水型的关系提供了基础。     

南亚高压与我国东部夏季降水的关系

该文采用1973—2013年NCEP/NCAR再分析资料,结合国家气候中心提供的全国160个站逐月的降水资料,利用标准化处理、Pearson相关分析、偏相关分析以及合成分析等方法,分析了近35 a来200 h Pa位势高度等压面上夏季南亚高压的各个特征指数变化特征及其之间的相关关系。结果表明,南亚高压东伸脊点与我国东部地区夏季降水的关系较好。夏季南亚高压东伸脊点的位置与我国夏季长江中下游流域的降水有着明显的正相关关系,与东南沿海地区夏季降水存在着明显的负相关关系。南亚高压东伸脊点的位置偏东年时,南亚高压的强度变强、面积变大,长江中下游流域出现降水偏多的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏少的现象;南亚高压东伸脊点的位置偏西年时,南亚高压的强度变弱,长江中下游流域出现降水偏少的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏多的现象。     

我国东部春季土壤湿度影响夏季降水

该项目受到国家自然科学基金项目和国家基础研究发展规划项目的资助.最新研究成果揭示中国东部春季土壤湿度与夏季降水有联系.春季,从长江中下游到华北的土壤偏湿,对应着中国夏季东北和长江流域降水偏多,华北和南方降水偏少.     

南方涛动和热带海温与西北地区东部汛期降水关系分析

利用山西省沁水县气象观测站1961年-2000年40a的气温和降水资料,分析了沁水40a的气温和降水趋势变化。结果表明：沁水县近40a年平均气温在波动中呈上升趋势,特别是冬季升温显著;降水总体为波动中明显减少的趋势,夏季降水呈递减趋势,而春、秋和冬季则呈现增-减-增-减的波动趋势。夏季的降水增减决定着沁水降水的变化倾向。降水量异常偏多和偏少年份主要出现在20世纪60年代。