北半球冬季环流的特征纬向波数及其时空演变

应用三维数据的纬向空间小波变换方法，分析了北半球冬季环流的特征纬向波数及其与特征纬向波数相对应的北半球冬季环流的时空演变特征和规律。结果表明，北半球冬季环流的特征纬向波数分别是3，2和1。北半球冬季环流的3波活动主要在中纬度，2波活动主要在高纬度，1波活动则主要在低纬度。中纬度3波环流的槽脊线走向是东北-西南向，高纬度2波环流的槽脊线走向是西北-东南向，低纬度1波环流的槽脊线走向则又是东北-西南向。对应于各特征纬向波数，北半球的冬季环流从1949—1999年均表现出一种显著的系统东移特征，初步估计，北半球的冬季环流在过去50年中已大约向东移动了近5个经距。     

广东秋冬春连旱的时空变化及环流演变特征

利用1948—2006年NCEP/NCAR的再分析高空资料以及广东省48个测站的降水资料,综合采用L指数和AWTP指数可对广东秋冬春连旱进行较好的描述;EOF的分析表明广东的秋冬春连旱空间变化具有全省一致性,时间上不仅具有明显的年际变化,还有阶段性变化和趋旱的趋势变化。广东秋冬春连旱异常年份的合成分析表明,从秋季到次年春季,极涡和南支槽的活动都较常年偏弱;秋季华南受偏强的反气旋环流影响,干燥少雨;冬季,小股的冷空气偏东路径活动,低层华南到南海大部有东北风距平,干燥少雨;春季,小股的冷空气频繁东移,华南处高空槽底偏西风场中,低层的西南风较常年偏弱,不利于华南地区冷暖气流的交汇,降水偏少。这些分析结果可为短期气候预测提供依据。     

北半球月平均环流异常年际演变的准周期特征及跃变现象

本文利用一种时空综合的经验正交函数（EOF）方法,分析了北半球100,500和700hPa3层1和7月的平均高度距平场,得到了反映北半球月平均环流异常三维空间结构的特征向量场及其对应的时间系数。利用功率谱和最大熵谱分析,并引入“气候跃变”的概念研究了时间系数年际演变的特征。结果表明：北半球月平均环流异常年际演变的过程具有准周期特征及不连续的跃变现象。     

黄土高原地区太阳辐射时空演变特征

利用太阳总辐射和日照时数等资料,获得了计算黄土高原地区日太阳总辐射的统一公式,并进而计算和分析了该区39个站点1961～2000年共40年的月、季、年太阳总辐射的时间序列和空间趋势特征.结果表明,在研究时段内,黄土高原地区年太阳总辐射均值呈明显减少趋势,全区平均每10年减少81.7 MJ·m-2.夏季和冬季太阳辐射减少趋势尤为明显,春秋季下降趋势较微弱;年太阳总辐射仅在陕北、晋北和陇东等个别台站呈微弱增加趋势,其余大部分地区均呈减少趋势,其中山西大部、内蒙南部和河南北部减少趋势最明显.     

华南秋季蒸发量的时空演变特征

利用华南区域66个气象站点1960～2004年的观测数据分析了华南秋季蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空变化.分析结果表明:华南中部和西北部是华南秋季蒸发皿蒸发量的两个主要气候变异中心区,华南中部秋季蒸发皿蒸发量具有以年代际变化为主的特征,并且在45年内总体上呈下降趋势.在影响蒸发皿蒸发量的因子中,太阳辐射与蒸发皿蒸发量的相关性最好,呈显著的正相关.对实际蒸发量而言,华南中部和西部偏西地区则是两个主要的变异中心,两区域的秋季实际蒸发量具有以年际变化为主的特征,降水对华南秋季实际蒸发量的影响最为显著,华南秋季实际蒸发量一般都在蒸发皿蒸发量的40%左右,并且比值总体上呈现微弱的由南向北递增趋势.     

南、北极海冰的时空演变特征

利用海水面积指数,分析了南、北极海冰年际时间尺度的时空演变特征。结果表明：南极海冰具有明显的年际振荡。南极夏季海水年际异常具有一定的整体性,秋、冬、春季海冰年际异常则表现出较强的区域性。北极海冰也具有显著的年际振荡。北极冬、春季海冰年际异常主要发生在格陵兰海、巴伦支海和喀拉海,夏、秋季海冰年际异常主要发生在东西伯利亚和海和波旨特海。     

基于地统计分析的中国省域交通运输系统碳排放时空特征研究

以30省域为研究单元,基于能源消耗测算了中国省域2003-2014年交通运输系统的碳排放量,探究了中国省域交通运输系统碳排放的时空分布特征及演变规律。结果表明：中国交通运输系统碳排放量持续快速增长,空间上表现为东高西低,南北方向呈"倒U"型的特征,且区域间相对差异逐渐减小。新疆、青海、甘肃这3省均为冷点地区,热点地区主要分布于东部沿海,历年交通运输系统碳排放重心基本位于河南省南部偏东地区,呈现东北-西南的方向格局,并向正北转变。不同时期交通运输系统碳排放数据变异的随机成分不同,且结构化差异呈减弱态势,而整体空间效应范围不断增大,溢出效应逐渐增强。     

广东省年蒸发量的时空演变特征

利用广东省86个气象站点1961—2003年的地面气象观测数据,采用经验正交函数分解（EOF）和相关分析法,分析了广东省年蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空变化。结果表明,粤东沿海、珠三角和粤西南等沿海地区是广东省年蒸发皿蒸发量的主要气候变异中心,广东省沿海年蒸发皿蒸发量具有以年代际变化为主的特征,并且在43 a内总体上呈下降趋势,广东省沿海地区与粤东、粤中地区年蒸发皿蒸发量气候变化趋势的差异,可能是由于饱和差、近地面风速在两个区域的气候变化变幅不同所致。在影响蒸发皿蒸发量的因子中,太阳辐射与蒸发皿蒸发量的相关性最好,呈显著的正相关。对实际蒸发量而言,在全省范围内均表现为以年际变化为主的特征,太阳辐射对广东省年实际蒸发量的影响最为显著,广东省年实际蒸发量一般都占蒸发皿蒸发量的50%左右,并且比值总体上呈现微弱的由沿海地区向粤东、粤中地区递增的趋势。研究结果可为今后探讨广东省水资源异常和旱涝气候灾害的成因提供依据。     

西藏高原汛期大到暴雨的时空分布和环流特征

利用1980—2011年西藏高原汛期5—9月的逐日降水资料,分析此期间高原大到暴雨天气的时空分布特征,包括大到暴雨次数的空间分布、季节差异和年际变化特征,结果表明:大到暴雨日数最多的地区是雅鲁藏布江中下游地区和怒江流域;大到暴雨日数年变化呈单峰分布,7月大到暴雨最多;近32 a来,大到暴雨日数呈不显著的增加趋势,1998年前以2.6站次/(10 a)趋势增加,之后以12站次/(10 a)减少。通过同期NCEP/NCAR再分析资料用合成分析法分析32 a来88个高原区域性大到暴雨过程的环流特征,其环流形势主要可分为4种类型:副热带高压型、印度低压型、南北支槽型和高原低涡/切变型,分别占大到暴雨天气过程的36%、17%、21%和26%,其中副热带高压型又可以根据副热带高压的位置分为西北太平洋副热带高压西伸型、伊朗高压东伸型和两高夹一低型。     

许昌秋季连阴雨时空分布及环流形势特征

利用许昌所辖5站秋季历史降水资料,分析了许昌地区秋季连阴雨的时空分布及环流形势特征,结果表明:许昌地区秋季连阴雨平均1~2年发生一次,9月份居多,过程发生次数呈西南多东北少趋势。     

1961-2009年新疆伊犁地区暴雨日数时空变化特征

根据1961-2009年伊犁地区10个自动站逐日降水资料,采用线性趋势、累积距平、M-K 突变检验、以及周期分析等方法,分析近 49 a暴雨日数的年代际、年际、月、旬、空间的变化规律及其周期变化,并对该地区近 49 a暴雨日数进行突变检验。结果表明：近49 a来伊犁地区的暴雨日数呈上升趋势,其线性倾向率为0.107 d/10 a;暴雨主要发生在5-7月,约占总数的73.2 %,其中6月最多,7月次之;暴雨异常偏少年为1995年,暴雨异常偏多年为1996、1999、2002、2003和2007年;暴雨日数由西向东、由北向南均呈逐渐增加趋势;暴雨日数发生频次存在显著2.8 a左右年际变化周期。     

江南春雨的时空分布特征及其旱涝年环流差异

利用1979—2010年中国753站逐日降水资料,定义了江南春雨时间范围(12—27候)和空间范围(110~120°E,23~30°N),并通过EOF方法分析了江南春雨的时空分布特征,得到3个主要模态:全区一致型、南北反相型和东西反相型。在此基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析了江南春雨的旱涝年的环流差异。结果表明:江南春雨偏涝年,上游青藏高原东南侧的西南风增强,西太平洋副热带高压加强西伸,有利于来自副高南侧的水汽与高原南侧的水汽汇合向江南地区输送,而江南地区的上升运动也明显加强,有利于江南地区降水的产生。进一步分析发现在春雨期涝年青藏高原的热源强度明显强于旱年,导致高原东南侧的绕流增强,进而有利于江南地区的降水,而旱年情况大致相反。此外,比较旱涝年西太平洋—东亚大陆之间的纬向海陆热力差异发现,涝年大约在第11候发生冷热源的反转,旱年则在第16候反转。涝年江南地区春雨期热源强度也明显强于旱年,进一步说明江南地区冷热源的反转以及增强对于江南地区的降水具有重要的作用,同时对于判定江南春雨的季风降水性质具有重要指示意义。     

西南地区近40a气温变化的时空特征分析

利用西南地区96个测站近40 a的月平均、月平均最高、月平均最低气温资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析、Mann-Kendall等方法对西南地区气温变化的时空特征进行了分析.结果表明:西南地区年平均、年平均最高、年平均最低气温的空间变化均具有很好的整体一致性,反映了年平均和年平均最高气温在1960s到1980s中期经历了一个由暖变冷的过程后,1980s后期开始呈现明显上升趋势,而年平均最低气温从1970s就开始呈单调上升趋势.青藏高原东侧山脉走向对气温变化的东西差异具有十分明显的影响.气温的主要空间异常可分为4个敏感区.小波分析表明,西南地区气温整体变化在近40 a主要存在准8 a的周期,其中四川盆地东部的气温在整个时段存在准20 a和准8～9 a的周期.     

安顺市大暴雨的时空分布特征与物理量分析

利用2009-2019年安顺市6个国家站和77个区域站的逐日和逐小时降水资料、 Micaps资料,对安顺市大暴雨的时空分布特征及物理量进行分析,结果表明：安顺市年平均大暴雨日数为10.1d,年平均影响范围为54.1站次,5-9月是大暴雨出现的集中期,6月大暴雨出现频次最高,影响范围最广,大暴雨的主要发生时段和最强影响时段出现在夜间到早晨;区域性大暴雨比局地性大暴雨出现时间晚,结束时间早,6月是区域性大暴雨和局地性大暴雨出现最多的月份,5-7月局地性大暴雨出现的频率最高;安顺主要出现单日大暴雨,持续2d以上的大暴雨只出现过16次;大暴雨总日数的空间分布有两个高频区和两个低频区,总量的空间分布与总日数基本一致,强度的空间分布呈南强北弱,总站次的空间分布呈南多北少;在5月预报大暴雨天气时要更注重分析T85和T75,6-7月产生大暴雨时对能量和中低层的水汽含量的要求高于其它月份。     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面短波向下辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003-2015年的13时至17时的地面短波向下辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13年的地面短波向下辐射时空分布特征。可以发现,该地区地面短波向下辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面短波向下辐射逐渐地由经向分布向纬向分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。新疆地区近13年整体来说,地面地面短波向下辐射呈现下降趋势,以13.3 W?m-2/10a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

基于矩阵理论的全球气温的时空关联性研究

采用1948-2005年NCEP/NCAR全球气温和随机序列分别构建气温关联矩阵和随机关联矩阵并进行比较,发现气温关联矩阵既存在关联"噪声",又存在真实关联;格点气温序列之间既存在临近格点间的短程关联,又存在如厄尔尼诺、三大洋暖池等区域格点间的远程关联.不同时间尺度,这两种关联的表现各有差异,1-10天等小尺度情况下,格点间的关联以短程关联为主;15天及以上尺度短程关联比例显著下降,长程关联有所上升.对关联矩阵和随机关联矩阵求解本征值和本征矢量发现,格点气温序列之间的关联信息主要包含在几个较大本征值所对应的本征矢量中,且格点气温序列在这些本征矢量上的投影能够在一定程度上体现全球气温变化的整体特征.此外,格点气温序列的关联性在时间和空间上均存在显著的变异性,主要表现为1950-1956年、1972-1977年和1996-2000年3个时段相对较高,而1978-1982年和1991-1996年则均值相对较低,存在显著的准10-20年周期振荡;关联系数的空间分布在上述两类尺度下均表现为沿纬向呈准带状分布,但1天尺度的纬向平均具有较好的对称性,由于海陆差异的原因,15天尺度的纬向对称性相对较差,而15天尺度的经向平均具有一定的准对称性.     

遵义市夏季短时强降水时空特征分析

本文利用遵义市2016-2020年夏季逐时降水资料和ERA5再分析资料,分析遵义市夏季短时强降水的时空分布特征,并统计午后和后半夜前发生短时强降水的物理量特征,得到以下结论：（1）遵义市夏季短时强降水日变化呈现双锋结构,夜间的峰值主要发生在6月,白天峰值贡献主要来自7-8月。6月和7月的短时强降水是夜间多于白天,而8月则是白天多于夜间,且多为午后强对流。遵义市夏季短时强降水夜间出现异常值概率的大于白天。（2）有6个县的夜雨均值明显高于昼雨,且在昼雨的1倍以上,仅有凤冈和湄潭的夜雨均值低于昼雨均值,7个县日变化双峰结构较为明显,仁怀有明显的4峰结构,可能与我市西高东低的地形分布有关。（3）遵义市夏季短时强降水在西部、北部地区发生短时强降水的概率较高,西部主要集中在河谷地带,北部主要集中在娄山山脉,短时强降水平均站次6-8月逐渐减少,10站次以上站点逐渐北推且减少,可能与副高西伸北抬有关。（4）高海拔站点午后短时强降水对CAPE、K、LI要求更低,低海拔站点需要更好的抬升和中低层暖湿条件,850hPa与500hPa温差则是高海拔站点高于低海拔站点。（5）与14时相比,后半夜发生短时强降水对CAPE、LI、T850-500等要求变低,且抬升指数有4个站均值高于0℃,指示意义没有午后好,后半夜短时强降水K指数的要求变高,大气可降水量要求也是变高的,但主要是高海拔站点变高。     

1971—2017年青海省绝对湿度时空变化特征

为探究青海省绝对湿度变化趋势及分布规律,基于青海省43个地面气象观测站1971—2017年常规观测资料,运用绝对湿度计算公式及线性趋势等方法,分析青海省及4个生态功能区绝对湿度变化趋势,并进一步分析绝对湿度时空变化特征。结果表明：近47a来,全省及4个生态功能区年及逐月绝对湿度变化特征明显;季节、月际变化特征显著;绝对湿度具有较好的经度地带性和海拔地带性;空间分布表现为东高西低的分布格局,变化趋势存在较大的空间差异性。研究绝对湿度的变化规律对青藏高原农作物种植以及气候预报等方面意义重大。     

粤东北雷暴时空的变化特征及环流背景分析

统计分析1965 ～ 2008年粤东北12个站点的雷暴气候资料.结果表明:粤东北雷暴日总体呈明显减少的趋势,年代差异较大,并在1986年发生了减少性突变;在空间分布上有自北向南逐渐增加的特征;从气候趋势系数的空间分布来看,全区皆呈一致的减少趋势;一致性和西北-东南反位相异常变化特征是粤东北雷暴日的两个主要空间模态.利用NCEP/NCAR再分析资料,分析夏季雷暴日异常年500 hPa高度场和850 hPa风场特征发现,在正(异)常年500 hPa位势高度偏低,副热带高压偏弱、位置偏东,南支槽显著加深,中高纬阻塞高压偏强;850 hPa西太平洋和南海的2支气流使粤东北处于水汽辐合区.     

基于TM和ETM~+数据的玛纳斯河流域积雪时空分布特征研究

为了进一步研究玛纳斯河流域积雪的时空分布特征以及影响因素,应用遥感技术,以Landsat TM(美国地球资源探测卫星系统上加载的专题绘图资料)以及ETM+(增强型专题绘图资料)为数据源,利用雪盖指数法对研究区进行了积雪信息提取。通过对提取积雪信息的研究,分析了研究区的积雪时空分布的特征,并详细分析了高程、坡度、坡向以及其他因素对于积雪分布的影响。结果表明研究区积雪空间分布随高度和地形变化非常明显,积雪主要分布高海拔地区,而山间河谷地带则相对较少,同时积雪受季节影响较大,主要集中在秋、冬、春3个季节;并得出高程、坡向对积雪分布影响比较大,而坡度对积雪分布影响则相对较小的规律特征。