春季中国大陆降水的特征及其与全球海温的关系

利用NOAA CMAP 1979—2010年逐月再分析降水资料、1978—2010年逐月ERSST资料和NCEP 850 h Pa再分析风场资料,研究了春季中国大陆的降水特征,及影响其降水的关键时段和关键海温区。结果表明,春季中国大陆降水偏多年和偏少年频次与强度都相当,年际变化明显。20世纪80年代前期降水偏多,80年代后期至90年代末降水偏少,2000年后至今降水偏多;降水主要有2个周期频段:8~10和3~4年。确定影响春季中国大陆降水的3个关键海温区:海区1:75°—180°E,30°S—30°N;海区2:150°—120°W,30°—60°N;海区3:180°E—130°W,20°S—20°N。不同海区海温在不同时期对中国大陆不同地区春季降水的影响有所不同。     

TRMM卫星探测青藏高原谷地的降水云结构个例分析

利用TRMM卫星测雨雷达探测反演的降水廓线、红外辐射温度、微波高频辐射亮温和闪电资料,并结合数字地形资料和NCEP再分析资料,分析研究了1999年5月4日13:05(UTC,下同)青藏高原东南部某山谷及附近地区(29.49°N~30.13°N,95.08°E~96.89°E)的降水云结构。结果表明,该降水云团为特殊地形强迫而引起的一强对流降水;强对流降水云团水平范围约20km,它自谷地向上呈“蘑菇”状向上水平展开;最大降水率位于谷中云体下部,超过100mm.h-1;在谷地上方该强对流降水云团云体向下风方向延伸,形成下风方向大范围的弱降水。结果还表明,强对流降水云团中剧烈变化的地表降水率也反映在云团云顶红外辐射温度和云体微波辐射亮温的变化上。此外,虽然闪电附近云顶高度和云中的含冰量相差甚小,但闪电发生次数、持续时间和发出的辐射能量却十分不均。降水事件的天气背景分析表明,降水发生前13h内,高原500hPa一弱低压槽东移引起的大气低层辐合、中高层辐散及大气不稳定性增加,是此次降水事件发生的大气内在因素。     

华北地区夏季降水与全球海温异常的关系

利用华北17个站1951—2000年的逐月降水资料,与前一年1月到当年12月全球逐月海温距平(1950—1998年)求相关,得到了全球海温影响华北夏季降水的关键影响区为21°~27°N,175°E~175°W,对应的关键影响时段为当年1~3月。然后用SVD方法证实了当年1~3月是与华北夏季降水相关最显著的时段;而所选关键区正是处于一种范围更大的海温分布型的关键部位,而华北地区是所选海温关键区在当年1~3月影响中国东部降水的相关最显著的区域之一。     

我国西北和华北夏季降水的偶极子关系及其环流特征

用全国35年以上资料的672个站,讨论了华北和西北夏季降水关系及其环流特征,结果表明:(1)华北和西北夏季降水存在跷跷板式的偶极子关系,当华北夏季降水偏多时,西北降水偏少,反之亦然。华北夏季降水指数与西北夏季降水指数之间的相关系数为-0.28,超过了0.05显著性水平检验。这两条曲线的10年滑动平均的相关系数达到-0.61;而滤去年代际振荡后,它们的相关系数为-0.23,显著性水平接近0.05。这表明华北与西北夏季降水的偶极子关系主要是由年代际振荡引起的,但年际变化也是一个不可忽略的因素。(2)环流分析表明:华北与西北地区夏季降水的偶极子关系与贝加尔湖南部地区(45°~55°N,80°~110°E之间的8个格点)和西部巴尔喀什湖地区(35°~40°N,70°~90°E之间的5个格点)500 hPa高度距平符号相反有关,由它们之差(G-D)组成的华北和西北夏季降水的偶极子关系的环流指数,能很好地解释华北和西北夏季降水的偶极子关系。     

GPCP全球降水资料数据集介绍

南京大气资料服务中心最近收到GPCP全球降水资料,包括1°×1°的逐月、逐日全球降水资料和2．5°×2．5°逐月全球降水资料。逐月的资料数据集延伸时段从1979年1月到2008年4月;逐日资料数据集延伸时段从1996年10月到2008年4月。区域范围覆盖全球（0．5°E-359．5°E,89．5°S～89．5°N）;为地面一层,一个变量。统计内容见表1：     

中国南方地基雨量计观测与星载测雨雷达探测降水的比较分析

利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)探测结果和中国40°N以南地区约430个台站雨量计观测结果,分析研究了1998-2005年中国南方地区这两种降水资料气候分布的异同.研究结果表明两种降水资料在2.5°空间水平分辨率上,所描述的中国南方降水率气候分布在多年年平均和季平均上具有较好的一致性,但在降水率极值和极值区范围大小等细节上两者还存在一定的差异,主要是地面雨量计结果相对PR结果偏高,其中中同南方50%以上地区两者相差在1 mm/d以内、30%的地区两者相差在1-2 mm/d,夏季差异可超过2 mm/d.对两种降水资料差异的原因分析表明,地面雨量计空间分布密度是影响两者差异的决定性因素,当格子内雨量计超过6个时,两者的相关系数大于0.7;夏季两种降水资料的相关性都比其他季节差,不论格子内的雨量计数量多与少;对流降水多发地区,两种降水资料之间的差异大于层云降水多发地.利用PR探测结果对夏季青藏高原多年月平均降水率分布及高原东、西部的降水特点的分析表明,6月高原东部出现2 mm/d左右的降水区,而在7和8月1 mm/d的降水区域基本覆盖了除高原西部以外的整个高原,其中高原中部地区出现降水率近3mm/d的大值区.月降水距平的时间演变表明,高原降水偏少月份要多于偏多月份.     

江淮流域旱涝年夏季E-P通量特征分析

利用 1 958～ 1 997年NCAR/NCEP全球再分析资料和 1 951～ 1 998年全国 1 6 0站月降水资料研究了江淮流域旱涝年夏季E P通量的分布状况 ,旱年E P通量在4 0°N附近呈强辐合特征 ,涝年在 30°N附近呈强辐合特征 ,其分布形式与降水的对应关系显著。旱涝年E P通量不同的分布形式促使江淮流域旱年 4 0°N附近的高空西风急流得到加强 ,涝年 30°N附近的高空西风急流得到加强 ,使得相应地区的风场高层辐散、低层辐合得到加强 ,形成了有利于降水生成的动力条件 ,是江淮流域及中国区域不同形式的降水分布形成的重要因素。     

2000—2021 年影响山东的北上台风分类及降水落区分析

将2000—2021年影响山东的15个台风，按大尺度环流形势进行分类，以台风登陆之后500 hPa中纬度是否存在槽进行分类，可以分为3类：（1）中纬度有槽且形成闭合中心，台风与槽结合，在山东产生暴雨以上量级的降水；（2）中纬度只有高空槽，降水范围最大；（3）中纬度无明显槽脊，降水量和降水范围最小。以西太平洋副热带高压（简称“副高”）的位置分类，可分为3类：（1）副高西伸脊点过120°E且北部边缘过40°N，台风沿副高外围移动，降水最少；（2）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘过40°N，高空槽与副高在中国沿海交汇，降水范围广，山东降水与台风位置有关。位置偏西，降水范围大；位置偏东，降水主要集中在山东半岛地区；（3）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘不过40°N，台风环流中心较强，降水最强。以700 hPa环流形势分类，分为3类：（1）700 hPa有高压坝，降水范围最小；（2）700 hPa无高压坝，东北地区有冷涡，山东降水量和降水范围最大；（3）700 hPa无高压坝，中纬度存在大槽，降水量均可达大暴雨量级。     

北京降水特征与西太副高关系的若干统计

利用北京地区20个测站1975—2004年降水资料,以及国家气候中心定义的西太平洋副热带高压(下称西太副高)各指数资料,对北京地区降水的时空分布特征以及与西太副高的统计特征等进行了分析,结果表明:(1)北京地区降水分布不均匀,降水量大值区主要位于怀柔、平谷等中部山区,呈现东部和南部降水多,西部和北部降水少的分布形势。其夏季降水占年降水量的72.5%,其中,北京东部和南部的降水季节性特征比西部和北部更显著。(2)北京地区各站每年平均大雨以上的降水日数在3~8天之内;北京区域平均年降水量与中雨以上的各量级降水日数都为显著正相关关系,尤其是大雨日数降水的贡献,其次是暴雨日数。(3)北京地区年降水有连枯、连丰、枯丰交替的年际变化特征;其夏季降水有弱的准2年的周期振荡。(4)近30年来,随着年代演变,西太副高对北京地区夏季降水的作用有增强趋势。(5)北京区域性强降水日主要出现在7、8月份,约占总区域强降水日数的72%。其中有45.5%的区域强降水日与西太副高影响有关,特别是西太副高与西风槽共同作用的形势约占94.8%。(6)当西太副高平均脊线位于31.6°N,120°E处,西伸脊点位于110.6°E处,副高5880 gpm等高线北界位于37.1°N,120°E处,以及西风槽中点位于108.8°E,40°N,槽线北端位于46.6°N,槽底位于34.8°N时,最有利于北京出现区域强降水。     

中国中东部区域TRMM降水产品降尺度研究及其时空特征分析

该研究以中国中东部区域(17°～50°N,98°～135°E)为研究范围,在前人研究基础上,根据水汽与降水之间的关系,基于MOD05水汽产品,采用偏最小二乘法,对中国中东部区域2001—2010年10 a平均TRMM3B43_V 7月降水产品进行降尺度,旨在得到空间分辨率为1 km×1 km的月降水空间分布。通过比较分析,发现该降尺度模型能大幅提高TRMM产品空间分辨率,估算结果平均相对误差为15.35%,与地面观测较接近,能体现中国中东部区域降水宏观分布趋势,且估算结果精度高于前人基于归一化植被指数(NDVI)的降尺度模型,能满足降水产品的精细化需求。     

近五十年中国西北地区夏季降水场变化特征及影响因素分析

利用中国气象局信息中心提供的西北地区1951～2005年夏季月平均资料集和1958～2002年ERA40资料, 分析近五十年来西北地区夏季降水场的主要变化特征, 及与之相关的大尺度水汽输送和环流场变化, 讨论大尺度环流指数如涛动、 极涡、 赤道太平洋Niño3.4区海温与西北地区夏季降水的相关性。结果表明, 近五十年西北西部尤其是南疆的降水增多, 与西伯利亚 (50°N～60°N, 40°E～70°E) 上空位势高度增加和伊朗高原 (35°N～42.5°N, 60°E～75°E) 上空位势高度减少有很大关系。1987年后, 西北西侧水汽辐合也是该区降水增多的一个重要因素。西北东部降水受海温影响大。此外, 北大西洋涛动、 极涡面积可以反映近几十年来西北降水西增东减的年际波动。极涡面积大小与西北降水第一模态相关性尤其突出, 可以作为考察西北降水变化的一个重要指标。     

基于多源数据的“利奇马”台风大气环流、云及降水特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-4A静止卫星资料对“利奇马”生命过程的大气环流特征、云宏观特征进行了分析。针对“利奇马”超强台风期间的一次降水过程,利用GPM卫星的双频降水雷达(Dual-frequency Precipitation Radar,DPR)资料对其进行了宏微观特征分析。结果表明:在“利奇马”生命过程中,西太平洋副热带高压、40°N以北的高空槽脊、(35°N,80°E)的高压以及“罗莎”台风对“利奇马”的发展、移动均产生了重要的影响;其云系分布先后表现为螺旋状、逗点状、中心对称结构以及不规则形状,其南北两侧的云区范围、云顶高度也不断变化;在“利奇马”超强台风期间的一次降水过程中,近地表降水率大致呈环状分布,降水粒子浓度以及降水粒子半径的南北分布与东西分布相差较大,除了云墙降水为对流降水外,其他部分的降水以层云降水为主,层云降水对应的雨顶高度在4.5~12 km,主要集中在5.5~10 km;对流降水对应的雨顶高度在1~12 km,主要集中在2~5 km和6~11 km。     

亚非季风区夏季降水与热带东风急流的关系

本文分析了亚非季风区(0—40°N,30°W—150°E)6—8月各月的平均降水分布与热带东风急流的关系,主要结果如下: 1)降水分布和降水量的逐日变化与热带高空东风急流的位置和强弱变化有密切关系,在急流不同部位降水特征不同,多雨区主要出现在急流入口区的右侧和出口区的左侧,对多年平均东风急流中垂直速度的计算表明,热带高空东风急流与降水分布的关系可以用急流的动力学机制来解释。 2)比较季风较弱的1972年(大部分地区降水偏少)和季风偏强的1975年(大部分地区降水偏多)发现,1975年东风急流较1972年强     

基于TRMM卫星探测的南海及周边地区降水、云和潜热特征的比较研究

利用1998—2013年热带测雨卫星（TRMM）3A12资料,对南海及其周边地区降水、云和潜热的三维特征及其变化进行了对比研究,把南海及其周边地区分为四个区域:华南地区、中南半岛、马来群岛、南海。结果表明:（1）地面降水率EOF分析的第一、二模态方差贡献率分别为57.16%和8.72%,第一模态向量场均为正值,降水呈现南多北少的分布特征;第二模态向量场体现了降水变化南北反相的特征,马来群岛降水变化与其他三个区域反相。从两个模态时间系数序列看出,1998—2005年整个区域降水总体减少,区域降水北部增多南部减少;2005—2013年整个区域降水总体增多,区域降水南部增多北部减少。（2）南海及其周边地区降水夏秋季多,春冬季少,降水中心春夏季北移,秋冬季南撤,其中马来群岛夏季降水最少,冬季最多;其它三个区域都是夏季降水最多,华南和中南半岛冬季最少,南海春季最少。（3）赤道附近对流降水为主,23 °N以北区域层云降水为主,5~23 °N之间区域两种类型降水比例随季节变化,其中陆地降水比例随季节变化明显,特别是华南地区陆地夏季对流降水比例大于50%,冬季层云降水比例大于80%;海洋对流降水所占比例普遍大于50%,随季节变化小。（4）云冰、云水含量水平分布大值区与降水大值区相对应;二者随高度先增加后减少,云冰在13 km高度达到最大值,云水在2.5 km高度达到最大。春冬季,马来群岛云冰含量最大;夏秋季,南海云冰含量最大。云水含量在四个季节都以南海最大。（5）潜热加热率水平分布大值区与降水大值区相对应;随高度呈双峰分布,峰值分别出现在1~2 km高度和4 km高度处,春冬季马来群岛潜热加热率最大。      

超低仰角扫描改进高山雷达降水估测

利用2004年5月云南大暴雨过程的26次昆明雷达超低仰角对比观测体扫资料,分析了昆明雷达0°和0.5°仰角数据以及对比了定量估测降水的情况。结果表明：0°仰角探测到的降水分布范围更大;与0.5°仰角相比,通过定量计算,探测降水范围能提高约9.96%,估测的降水总量约为11.6%。从探测到的降水量和范围来看,0°仰角较0...     

近30年BCC-CSM(m)模拟高原积雪状况评估及其对夏季降水的影响

为了得到适用于青藏高原积雪研究的高分辨率、长时间序列的区域尺度资料,利用近30年逐月区域气候系统模式BCC?CSM(m)模拟的1. 125°×1. 125°积雪深度资料、卫星遥感反演的0. 25°×0. 25°积雪深度资料、ERA?Interim 0. 75°×0. 75°地面感热再分析资料和中国气象数据网提供的0. 5°×0. 5°降水资料,评估了BCC?CSM(m)模式对高原积雪深度时空演变的模拟性能及其对高原感热和我国夏季降水的影响,为夏季降水预测提供参考依据。结果表明,BCC?CSM(m)模式能够较好再现冬季高原积雪的时空变化特征,在缺少有效实测积雪资料的高原地区不失为一种分辨率高、时间序列长的代用资料。冬季高原积雪和春季地表感热之间存在反相变化,而且两者的空间分布型存在显著的负相关关系。冬季高原积雪与我国夏季降水存在一定的相关关系,即:与长江中下游地区、四川地区、新疆北部地区、东北东部和高原南部夏季降水呈显著正相关关系,而与华南和东北北部地区呈显著负相关关系。冬季高原积雪存在全区多雪型、全区少雪型、东南少西北多型和东南多西北少型4种空间分布模态,而且不同高原积雪模态对我国夏季降水的影响不同。     

江南春雨的两个阶段及其降水性质

根据1970—2009年平均的逐候NCEP/NCAR再分析资料和1979—2008年平均的逐候CMAP降水资料,分析了第1—27候江南地区(110～120 °E,23～30 °N)降水的阶段性特征。通过滑动t检验方法,发现江南地区的春季降水分别在第10、16候出现突增,达到99%的统计信度。为此,将第10候确定为江南春雨的建立日期,并将江南春雨期划分为两个阶段:第10—15候为第一阶段,第16—27候为第二阶段。伴随着江南春雨降水量的两次突增,青藏高原东南侧(105～112 °E,20～25 °N)的西南风也有两次突增,但时间要比江南春雨早1～2候。与第一阶段相比,第二阶段东亚经度上的冬季型Hadley环流消失,江南地区的上升运动向上扩展至200 hPa高度,纬向海平面气压场梯度由大陆高、海洋低的冬季型转为大陆低、海洋高的夏季型,大气层结不稳定性和对流性降水率均增加,这表明第二阶段的江南春雨已具有副热带季风降水的性质。      

西太平洋副热带高压位置对华北盛夏降水的影响

应用1958～2002年NCEP/NCAR 500 hPa冉分析资料,分析夏季逐日西太平洋副热带高压在110°～130°E、20°～50°N区域脊线活动情况.发现盛夏(7～8月)副高在588 dagpm以上、脊线在30°N以北的日数与华北降水有大范围正相关区,中心相关系数0.561(显著性水平为0.001).分析发现西太平副热带高压越过30°N的初日(连续3天副高脊线越过30°N的首口)早晚与华北盛夏降水量显著相关,初口与华北盛夏的平均降水量相关系数为-0.385,即副高北上早华北盛夏降水多,反之副高北上晚华北盛夏降水少.110°～130°E区域副高脊线越过30°N的日数和初日能更好地描述西太平洋副高与华北乃至我国东部盛夏降水的关系,对实际业务工作具有重要意义.     

中国区域高分辨率多源降水观测产品的融合方法试验

高质量、高分辨率降水产品研制对于数值天气模式检验、水文陆面模拟、山洪地质灾害监测有着重要意义。利用中国近4万自动气象站逐时降水资料、中国雷达定量降水估计和CMORPH卫星反演降水产品,开展0.05°×0.05°和0.01°×0.01°两种高分辨率下的三源降水融合方法研究试验,探讨如何有效引入雷达高分辨率信息来提高降水产品质量。一方面,在0.05°分辨率上,先以自动气象站观测降水数据为基准,采用概率密度函数（PDF）匹配法订正雷达和卫星估测降水产品的系统偏差,将雷达降水产品的偏差从-0.05 mm/h降至-0.008 mm/h;再采用贝叶斯模型平均（BMA）方法融合雷达和卫星降水产品,形成0.05°分辨率的中国区域覆盖完整且最优的联合降水背景场。此外,在0.01°分辨率上,以0.05°分辨率的卫星-雷达贝叶斯模型平均联合降水产品为背景,采用1 km雷达估测降水的空间结构信息进行降尺度,亦能有效提高0.01°分辨率背景场的质量。然后,分别以不同分辨率的卫星-雷达联合降水产品为背景,采用统计方法量化误差估计,再采用最优插值方法融入地面观测。通过2419个中国国家级气象台站的独立样本检验,评估了多种类型的降水资料及融合试验产品在中国地区的质量。结果表明,两种分辨率的三源融合试验产品的精度均优于任何单一来源的降水产品,特别是在站点稀疏地区,降水精度均较融合前有显著提高,达到了较好的融合效果,其中在0.05°分辨率上采用“概率密度函数+贝叶斯模型平均+最优插值”方法的三源融合降水产品整体质量最好,而0.01°分辨率上基于“概率密度函数+贝叶斯模型平均+降尺度+最优插值”方法的三源融合降水产品在强降水监测上更有优势。      

北半球冬季110°—120°E垂直经向环流的年际变化及其与中国东部同期降水的关系

利用NCEP／NCAR再分析月平均风场资料和中国东部120个站的降水资料,分析了1951--2010年北半球冬季110°-120°E经向环流的气候特征,定义了北半球冬季110°-120°E低纬Hadley环流和中高纬气流强度指数,并分析了其强度的长期变化趋势以及对中国东部同期降水的影响。结果表明：（1）北半球冬季110°-120°E经向环流主要包括低纬Hadley环流和中高纬度从高层到低层较-致的偏北下沉气流。（2）北半球冬季110°-120°EHadley环流和中高纬气流强度有明显的年际和年代际变化,二者在长期变化趋势上表现-致,即在1990年以前呈约20a的振荡周期,且波动更大,而在1990年以后呈约10a的振荡周期,波动相对较小。（3）北半球冬季110°-120°E经向环流强度指数对中国东部同期降水的年际变率具有较高的解释率,二者在统计上呈显著的负相关关系。北半球冬季110°-120°EHadley环流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在江南、华南及江淮地区,中高纬气流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在西北、江淮及江南地区。（4）东亚地区冬季经向环流异常的显著差异主要表现在中高纬度反向的异常气流和中低纬度反向异常环流圈的变化。强（弱）经向风年,北半球中高纬度从高层到低层为异常的偏北（南）气流,中低纬度对流层存在顺时针（逆时针）方向闭合的异常经向环流,对应中国东部降水显著减少（增多）。