春季陆面植被对长江流域夏季降水可预报性的影响分析北大核心CSCD

利用美国全球监测与模型研究中心(GIMMS)1982—2006年逐月归一化植被指数(NDVI)、美国国家海洋和大气局(NOAA)1854—2008年海温资料以及中国国家气候中心(NCC)1951—2006年160站月降水资料,通过旋转经验正交函数分解(REOF)和相关分析获得了长江流域夏季降水预报序列和植被、海温预报因子集。基于最优子集回归方法(OSR),并借助交叉验证(CV)以及空间重建等手段,构建了单独以前期春季海温为预报因子和同时引入前期春季海温与归一化植被指数为因子的两类预报模型,对比分析引入陆面植被因子前后长江流域夏季降水预报效果改善状况,评估春季陆面植被对长江流域夏季降水可预报性的影响及预报效果的稳健性。结果表明:(1)相对于海温因子,春季陆面植被因子对长江流域夏季降水预报具有同样重要性,引入春季归一化植被指数后,长江流域夏季降水预报得到明显改善,相关系数平均由0.49提升到0.66,提高0.17左右,模型解释方差提升平均60%左右,其中单纯海温因子预报效果较差的汉江—淮河地区和淮河流域地区,相关系数更是提高了0.20—0.30,模型解释方差提升1倍左右;(2)交叉验证预报表明,相对于仅考虑海温因子模拟情形,交叉预报相关系数下降较多,模型稳健性较低,引入归一化植被指数后,长江流域夏季降水预报稳健性得到明显提升,长江中下游及其以南的长江三角洲地区、洞庭湖—鄱阳湖地区改善尤为明显;(3)长江流域降水可预报性存在明显的区域差异,嘉陵江流域地区、汉江—洞庭湖地区预报效果最好,汉江—淮河地区、淮河流域地区、长江三角洲地区预报效果最差,但引入归一化植被指数后预报效果提高最明显,而洞庭湖—鄱阳湖地区虽然模拟效果较好,但预报稳健性较低,交叉验证相关系数降幅达到0.27,这也从侧面说明了长江流域夏季降水分区预报的重要性。     

长江流域夏季降水的时空特征及演变趋势分析

利用长江流域107个站1958～2002年逐年夏季降水量资料,对长江流域夏季降水的区域特征及演变规律进行诊断分析。结果表明,长江流域夏季降水主要有3种空间振荡型、7个降水变化敏感区域。其中长江三角洲、鄱阳湖平原、湘江-赣江上游区域夏季降水呈显著的增加趋势,增加率分别为25．8mm／10a、69．4mm／10a、31．0mm／10a,信度水平在95％以上;岷江流域则呈显著的减少趋势,减少率为40．7mm／10a,信度水平在99％以上;岷江流域和汉水-长江三峡在1980年代降水最多,而其它区域在1990年代降水最多。夏季降水量江汉-洞庭湖平原在1985年、鄱阳湖平原在1994年、长江三角洲和汉水-长江三峡在1974年发生了由少到多的突变,而岷江流域则在1963年发生由多到少的突变;各个区域都存在明显的年际或年代际振荡周期。     

西北太平洋海温变化对贵州夏季降水的影响

利用1952-2001年贵州15个测站夏季降水和前期太平洋海温场资料,及3因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的海温场作为预报因子与夏季降水求相关。结果发现：用前期海温场作为预报因子对贵州夏季降水进行预报,其预报因子的最佳时间尺度为单月滑动,并且存在着较好的“隔多季度相关”现象。预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上1年的8～11月。影响贵州夏季降水的最佳预报因子主要集中分布在海温场具有重要天气气候意义的关键区域。2002、2003、2004年的回报试验结果与实况进行对比分析发现,根据上述理论和预报思路得到的预测试验,具有一定效果,并且对指导贵州夏季降水预测具有一定的参考价值。     

陆面植被类型对华北地区夏季降水影响的数值模拟研究

为了检验陆面植被类型变化对华北地区夏季降水的影响,共做了５组数值试验,结果表明,在华北地区以草原或沙漠代替落叶林后,华北地区夏季降水略有减少,但降水总量变化不大,这主要是由于降水变化的区域分布不一致所致;在华北西北部以沙漠代替草原后,华北地区平均降水有所增加,这主要是由华北北部地区降水增加引起的。上述三个试验中,华北 中部以南地区的降水变化主要由积云对流降水变化引起,以北主要由大尺度降水变化引起。     

中国夏季降水的可预报性研究

利用５００ｈＰａ高度场资料和中国１６０个站的月降水资料,根据夏季各种降水型的特征,寻找环流型与降水型的同期及前期关系,确定降水分型的物理意义和前期环流型对降水预报的指示意义,对中国夏季降水的可预报性进行了研究．研究发现,王绍武等［２］的降水分型在环流上有较明显的天气学意义,对应的前期环流型在统计上有显著的差异,可以用来作汛期降水预报．高度场与降水场的关系随考察地区和时间的不同有较明显的变化,这表明控制降水的因子各地并不完全相同,同一地区也随时间而变化．研究表明,对于中国东部地区而言,夏季降水的可预报性在不同区域有一定差异,比较而言,长江中下游地区的可预报性较其它地区要大一些     

长江流域夏季极端降水时空分布特征

利用1961—2017年长江流域700个气象站夏季(6—8月)逐日降水量资料,采用泰森多边形法计算各子流域面雨量,通过Box-Cox变换和百分位法确定长江各子流域极端降水事件阈值,分析各子流域夏季极端降水事件的时空分布特征以及流域间降水空间配置关系.结论如下:(1)长江流域夏季极端降水事件的年代际特征明显,20世纪60...     

西北太平洋夏季风对中国长江流域夏季降水的影响

利用1979～2005年NCEP/NCAR的环流场再分析资料和降水资料, 通过对季风期降水、 大气环流、 水汽输送及低频振荡等方面的分析, 分别从时间和空间上分析了西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水的联系。结果表明:(1) 西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水存在显著的负相关关系, 在西北太平洋夏季风强盛时, 副热带高压异常偏北, 其西侧的偏南气流异常偏弱, 使得我国长江流域形成低层异常环流及水汽输送的辐散区, 从而造成长江流域夏季降水偏少; 而在西北太平洋夏季风减弱的年份, 西太平洋副高异常偏南偏西, 在长江流域以南地区形成异常偏强的偏南风水汽输送, 使得长江流域成为南、 北距平风的汇合区, 其上空对流活动异常活跃, 非常有利于长江流域的降水。 (2) 东亚局地Hadley垂直环流在强、 弱季风年也显著不同, 在强季风年里, Hadley局地环流异常偏弱, 长江流域上空出现的下沉运动距平, 使得该地区降水减弱, 而弱季风年则正好相反。 (3) 西北太平洋夏季风存在显著的气候平均的大气季节内振荡 (CISO), 在西北太平洋夏季风减弱时期, 长江流域降水同时受到源自热带西北太平洋西传CISO和源自热带印度洋东传CISO的共同影响, 可能造成了某种锁相关系, 从而造成降水偏多; 而在强季风年里长江流域只受由西太平洋西传的CISO的影响, 不容易激发降水。     

2000年以来夏季长江流域降水异常研究

根据1880年以来中国夏季的雨型、1890年以来长江中下游梅雨以及1951年以来北半球大气环流等资料,利用物理统计分析的方法,研究了2000年以来夏季长江流域降水异常特征及东亚大气环流背景。结果表明,20世纪50年代至70年代后期我国夏季主要多雨带位置偏北,黄河流域、华北一带降水偏多,长江流域降水偏少,长江中下游梅雨偏弱;70年代后期到90年代末我国夏季主要多雨带南移,长江流域进入多雨期,长江中下游梅雨偏强,黄河流域、华北地区则转入少雨期;但是2000年以来的夏季,在黄河流域、华北地区仍维持少雨的背景下,主要多雨带却徘徊在黄河与长江之间及华南、江南长江流域降水显著偏少,梅雨异常偏弱,空梅频繁出现,长江流域、黄河流域及华北地区同处在持续少雨位相和干旱频发阶段,这种同步振荡的异常现象历史上极为少见。夏季东亚环流型的特殊配置是2000年以来夏季长江流域持续少雨的主要原因之一,这与2000年以前长江流域夏季少雨的环流背景不一样。     

贵州春季深层地温与夏季降水的分布特征及夏季降水预报

用因子分析方法＾「１」分析了贵州省春季深温层地温（３．２ｍ）与夏季降水的主要特征,发现春季深层地温距平特征场的时间系数与夏季降水特征的时间系数间相关性较好,相关系数的绝对最高可达０．７１。空间分布上第一特征场的分布比较一致;第二、第三特征场则存在反位相关系,高温区对应多雨区,低温区对应少雨区。在此基础上用春季３．２ｍ地温距平场资料作贵州夏季水预报,历史拟合率最高可达到８２．４％,初步显示用前期春季     

南海地区潜热输送与长江流域夏季降水的关系

利用美国NCEP的1958--2006年高斯网格月平均再分析资料,以及国家气象中心的全国160站1958—2006年月平均降水资料,使用奇异值分解（SVD）方法,分析了南海及周边地区（简称南海地区,0°-20°N、100°-125°E）夏季潜热输送和长江流域夏季降水的相关关系。结果表明,南海地区夏季潜热输送与长江流域夏季降水呈显著负相关,显著相关的区域分别是南海中部和长江以北的川北、陕南地区以及以南的东部地区,潜热输送和降水都在20世纪70年代中期出现突变。典型旱、涝年潜热通量合成分析表明,南海中部潜热输送与降水也呈明显的负相关。     

长江流域极端强降水分布特征的统计拟合

基于长江流域147个气象站1960-2005年最大值降水序列(AM)与超门限峰值降水序列(POT),选取4大类20种分布函数,采用极大似然法和线性矩法估算了参数,经柯尔莫洛夫-斯米尔诺夫检验,确定了降水极值的最优概率模型.对AM与POT两套极端强降水序列的频率分析均表明,Wakeby分布函数能够较好的拟合长江流域降水极值的概率分布.同时指出了降水极值的拟合存在的不确定性.     

基于自组织映射的长江中下游夏季天气分型及其降水特征

利用欧洲中心1979—2015年夏季6—8月ERA-Interim逐日再分析资料和国家气候中心CN05.1格点化降水观测数据集,引入基于自组织映射SOM(Self-Organizing Maps)方法进行长江中下游地区夏季海平面气压空间距平场的客观分型,得到该地区25种地面天气型及其系统演变特征,发现天气型的稳定、转移与天气系统强弱有关。高低压系统越强,天气型停滞频率越高,天气型越稳定;反之,天气型越不稳定。基于SOM天气型转移概率,发现三条与局地降水联系的系统演变路径,其中1号路径暖空气势力强盛,副高北上,推动锋面北抬,产生江北降水型,多发生在7月;路径2反映冷空气势力强盛推动锋面南下的天气过程,产生沿江降水型,该天气型在6、7月均易发生;路径3表现为台风移动变化对长江下游江南地区降水的影响,为江南降水型,且集中在8月。通过引入SOM方法对逐日天气尺度环流进行分型,从气候态上捕捉与降水有关的天气系统的移动变化特征,体现SOM方法在模拟天气系统演变的优势。     

T639模式对2008年长江流域重大灾害性降水天气过程预报性能的检验分析

利用在国家气象中心业务运行的T639模式、常规观测资料以及NCEP分析资料(1°×1°),对2008年汛期(5-9月)发生在长江流域的重要降水天气过程进行了模拟和检验,结果表明:T639模式对一般性降水的雨区范围、位置及移动趋势都做出了较正确的预报,24 h小雨预报TS评分为56;对主要影响系统如高原槽、低空西南急流及西南涡和亚欧中高纬大尺度环流背景均有较准确的刻画;在各种物理量场检验中,反映暴雨动力结构的涡度场、散度场及全风速的模式预报性能稍差,反映水汽条件的比湿及水汽通量散度场预报效果较好。此工作对该模式的应用及进一步改进提供一些有意义的参考依据。     

淮河流域春夏季降水位相变化特征

淮河流域的降水异常容易导致旱涝灾害。本研究从降水位相变化的角度,对淮河流域春夏季降水规律作了分析。在近50 a中,春夏季降水持续偏多的典型事件发生频次较多,强度较大。1960年代初期—1970年代末期和2000年代的两个时期内发生降水位相变化的站次都呈现减少趋势,而在近几年则显著增加。通过S-EOF分解,第1模态代表春、夏季降水持续同位相变化,其时间系数在近年来持续上升;第2模态为春夏季降水反位相变化特征,此模态的时间系数有明显的年代际变化特征。进一步研究发现:前冬和春季,当赤道太平洋持续发生El Ni1o事件,南印度洋偶极子负位相;春季东亚副热带急流偏弱,春夏季中国东部850 hPa均存在南风异常,有利于淮河流域春夏季降水持续正位相变化;持续负位相年则反之。当春季东亚副热带急流偏强(弱),夏季位置偏南(北);中国东部沿海春季海温偏低(高);春夏季间中国东南部850 hPa经向风由北(南)风异常转变为南(北)风异常,可能会导致春季降水负(正)位相—夏季正(负)位相的变化。     

北太平洋维多利亚模态对淮河流域夏季降水的影响

北太平洋维多利亚模态(Victoria Mode, VM)是北太平洋重要的气候模态,对全球降水和气候有着重要影响。本文使用CN05.1格点化观测数据集资料,研究了春季(2—4月)VM模态与我国淮河流域夏季(6—8月)降水的关系,揭示了其内在的可能机制,并在此基础上建立了一个淮河流域夏季降水预测模型。结果表明,春季VM模态与淮河流域夏季降水存在较强的正相关关系,该相关受ENSO影响有限;春季VM模态可以通过海气相互作用在夏季增强赤道西太平洋上空的异常西风,导致影响淮河流域的气旋性环流异常。气旋性环流异常有利于淮河流域上空丰富的水汽供应和异常上升运动。因此,淮河流域夏季降水量增加。     

1960-2005年长江流域降水极值概率分布特征

 摘 要：根据1960-2005年长江流域147个气象站逐日降水观测资料和ECHAM5/ MPI-OM气候模式20世纪试验期（1941-2000年）79个格点逐日降水模拟资料,建立年最大强降水AM（annual maximum）序列及汛期日降水量＜1.27 mm的最长干旱持续天数MI（Munger index）序列,分析了长江流域降水极值序列的时空分布特征和概率分布模式。结果表明：1) 长江流域强降水事件的强度和概率最大的地区位于岷沱江流域中游、洞庭湖湖区、长江中下游干流区与鄱阳湖东南部支流等地区,干旱事件强度和概率最大的地区位于金沙江流域中下游与嘉陵江流域;2) 气候模式模拟的长江流域AM事件的多年平均值普遍高于观测值,但离差系数普遍低于观测值; 3) 气候模式模拟结果与观测的降水极值空间分布有一定的差异,但对气候模式和实际观测的降水极值概率分布的拟合,均证明Wakeby分布函数能够较好地拟合降水极值的概率分布。     

春季长江中下游旱涝的环流特征及对前期海温异常的响应

春季长江中下游降水有显着的年际、年代际变化特征,进入21世纪以来长江中下游春季降水偏少现象频繁发生.根据中国国家气候中心160站月平均降水资料和美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)月平均再分析资料,重点探讨春季(3-5月)长江中下游地区降水异常的环流特征、可能成因、机理以及对外强迫的响应.春季长江中下游降水异常偏多(少)的环流主要特征是:高层200hPa风场上东亚副热带西风急流中心位置比气候态偏北(南);中层500hPa亚洲地区的阻塞高压主要发生在乌拉尔山(鄂霍次克海)附近、西太平洋副热带高压位置偏北(南);低层850hPa风场的东亚沿海地区为偏南(北)风距平,有利于(不利于)水汽向长江中下游地区输送.大气环流内部动力过程的分析指出:东亚地区上空Eliassen-Palm(EP)通量散度在40°N为正(负)异常、30°N为负(正)异常,有利于东亚高空西风急流中心位置偏北(南),从而导致春季长江中下游降水偏多(偏少).春季长江中下游降水异常偏多(少)年最显着的前期外强迫信号表现为赤道太平洋海温呈现厄尔尼诺(拉尼娜)型.     

江淮流域夏季低频降水的前期预报信号

基于ERA-Interim逐日4时次再分析资料和753站逐日降水资料,对1980-2013年江淮流域夏季降水特征进行分析,探究江淮流域夏季低频降水的前期预报信号,结果表明:1)江淮流域夏季降水受10～30 d低频振荡影响显著,10～30 d低频分量在江淮流域夏季降水中占较大比重.2)200 hPa上,低频降水过程发生前...     

长江流域1960-2004年极端强降水时空变化趋势

Recent trends of the rainfall, intensity and frequency of extreme precipitation (EP) over the Yangtze River Basin are analyzed in this paper. Since the mid-1980s the rainfall of EP in the basin has significantly increased, and the most significant increment occurred in the southeast mid-lower reaches, and southwest parts of the basin. Summer witnessed the most remarkable increase in EP amount. Both the intensity and frequency of EP events have contributed to the rising of EP amount, but increase in frequency contributed more to the increasing trend of EP than that in intensity. The average intervals between adjacent two EP events have been shortened. It is also interesting to note that the monthly distribution of EP events in the upper basin has changed, and the maximum frequency is more likely to occur in June rather than in July. The synchronization of the maximum frequency month between the upper and mid-lower reaches might have also increased the risk of heavy floods in the mid-lower reaches of the Yangtze River.     

Probability Distribution of Precipitation Extremes over the Yangtze River Basin

 Based on the daily observational precipitation data of 147 stations in the Yangtze River basin for 1960-2005, and the projected daily data of 79 grids from ECHAM5/MPI-OM in the 20th century, time series of precipitation extremes which contain annual maximum (AM) and Munger index (MI) were constructed. The distribution feature of precipitation extremes was analyzed based on the two index series. Research results show that (1) the intensity and probability of extreme heavy precipitation are higher in the middle Mintuo River sub-catchment, the Dongting Lake area, the mid-lower main stream section of the Yangtze River, and the southeastern Poyang Lake sub-catchment; whereas, the intensity and probability of drought events are higher in the mid-lower Jinsha River sub-catchment and the Jialing River sub-catchment; (2) compared with observational data, the averaged value of AM is higher but the deviation coefficient is lower in projected data, and the center of precipitation extremes moves northwards; (3) in spite of certain differences in the spatial distributions of observed and projected precipitation extremes, by applying General Extreme Value (GEV) and Wakeby (WAK) models with the method of L-Moment Estimator (LME) to the precipitation extremes, it is proved that WAK can simulate the probability distribution of precipitation extremes calculated from both observed and projected data quite well. The WAK could be an important function for estimating the precipitation extreme events in the Yangtze River basin under future climatic scenarios.