1998年夏季全球大气环流异常的预测研究

应用日本东京大学气候系统研究中心(CCSR)发展起来的一个全球大气环流谱模式(T42L200版本),对l998年夏季气候异常和大气环流的预测问题进行了研究,定量地检查了该模式对夏季降水和大气环流异常的预测准确度.说明该模式对1998年的预测水平是比较高的;并证实大气环流在春季的初始异常对北半球夏季大气环流和降水异常起了很重要的作用,而对南半球的作用则小得多.就中国长江流域1998年的降水异常而言,初始环流的作用约占50%.     

1998年夏季全球大气环流异常的预测研究

应用日本东京大学气候系统研究中心(CCSR)发展起来的一个全球大气环流谱模式(T42L200版本),对l998年夏季气候异常和大气环流的预测问题进行了研究,定量地检查了该模式对夏季降水和大气环流异常的预测准确度.说明该模式对1998年的预测水平是比较高的;并证实大气环流在春季的初始异常对北半球夏季大气环流和降水异常起了很重要的作用,而对南半球的作用则小得多.就中国长江流域1998年的降水异常而言,初始环流的作用约占50%.     

1950s以来鄱阳湖流域降水变化趋势及其持续性特征

以鄱阳湖流域1950s至2005年10个台站的日降水量为基础,采用距平分析、Mann-Kendall非参数检验对鄱阳湖流域1950s以来的年、季降水特征和变化趋势进行分析,并以此为基础,结合Hurat指数,从3年、5年、10年三个时间尺度上分析该流域未来降水的变化趋势.结果表明,鄱阳湖流域年内降水分配不均,年际变化较为...     

多区域模式集合的东亚陆地区域的平均和极端降水未来预估

利用东亚区域联合降尺度计划(CORDEX-EA)15个区域模式的模拟结果,集合预估了高排放情景RCP8.5下东亚陆地区域平均和极端降水的未来时空变化,并量化未来预估的不确定性.结果表明：区域模式基本上能够再现东亚及各个区域平均和极端降水的多年平均分布.未来多模式集合预估的平均和极端强降水在东亚各区域多表现为增加,连续无降水日数(CDD)表现为南增北减,且变幅多随时间增大.到21世纪末期,冬季和年平均降水的增幅大值都位于中国西部(WC),冬季降水的变化在WC、蒙古(MG)、中国东北(NE)和中国华北及西北地区东部(NC)的确定性都较高,年降水的变化仅在WC和MG确定性较高.夏季降水增幅大值位于朝鲜半岛和日本(KJ),且仅在这一区域确定性较高.最大5日降水量(Rx5day)和大雨日数(R20)以增加为主且变化的空间分布较为均匀,除去中国江南及华南(SC)和KJ的R20变化,其余区域两个变量的变化确定性都较高.CDD的增幅和减幅大值分别位于SC和MG,其变化在MG、NE和SC确定性较高.

     

极端降水条件下白洋淀主淀区水化学特征及水质变化

极端降水是影响水环境质量的重要气象因素之一,随着全球气候变暖,极端降水事件的频率和量级呈显著上升的趋势,对湖泊水化学和水环境产生了深刻的影响.白洋淀是华北地区重要的湖泊型湿地和生态功能区,为查明极端降水条件下白洋淀主淀区的水化学和水质特征,本研究利用Piper三线图、Gibbs图和多元统计方法阐明了白洋淀极端降雨后的水化学特征、氢氧稳定同位素特征和水质空间变化,揭示了极端降水条件对白洋淀主淀区水化学和水质的影响.结果表明：(1)在极端降水条件下,白洋淀主淀区湖水呈弱碱性,水化学类型主要为Ca-HCO₃·SO₄型,极端降水减弱了蒸发结晶作用和人类活动等因素对白洋淀主淀区湖水水化学组成的影响.极端降水是导致白洋淀主淀区pH、电导率和总溶解性固体发生大幅度变化的原因之一.(2)极端降水条件下白洋淀主淀区湖水的δ²H和δ¹⁸O值的范围分别为-60.86‰～-35.01‰和-8.84‰～-3.45‰,其值均与水深呈显著负相关.极端降水使得白洋淀主淀区湖水的氢、氧稳定同位素贫化,但对其空间分布的影响不大,湖水氢...     

新疆北部汛期降水年际和年代际异常的环流特征

新疆北部汛期（7～8月）降水量具有明显的年际和年代际变化.针对年代际、除去年代际后年际和不同年代际背景下年际变化三种时间尺度,利用NECP/NCAR再分析资料,分析相应的大气环流.结果表明,三种时间尺度降水变化的物理机制不同,年代际背景非常重要.新疆北部汛期降水异常时,欧亚中高纬环流系统具有相当正压结构的显著异常.从气候角度和年代际大气环流变化,提出新疆年代际增湿存在索马里越赤道急流到新疆的三段式水汽接力输送方式,索马里急流和热带印度洋是中亚和新疆的重要水汽补充源之一.     

中国平均降水和极端降水对气候变暖的响应:CMIP5模式模拟评估和预估

基于24个CMIP5全球耦合模式模拟结果,分析了中国区域年平均降水和ETCCDI强降水量(R95p)、极端强降水量(R99p)对增暖的响应.定量分析结果显示,CMIP5集合模拟的当代中国区域平均降水对增温的响应较观测偏弱,而极端降水的响应则偏强.对各子区域气温与平均降水、极端降水的关系均有一定的模拟能力,并且极端降水的模拟好于平均降水.RCP4.5和RCP8.5情景下,随着气温的升高,中国区域平均降水和极端降水均呈现一致增加的趋势,中国区域平均气温每升高1 ℃,平均降水增加的百分率分别为3.5%和2.4%,R95p增加百分率为11.9%和11.0%,R99p更加敏感,分别增加21.6%和22.4%.就各分区来看,当代的区域性差异较大,未来则普遍增强,并且区域性差异减小,在持续增暖背景下,中国及各分区极端降水对增暖的响应比平均降水更强,并且越强的极端降水敏感性越大.未来北方地区平均降水对增暖的响应比南方地区的要大,青藏高原和西南地区的R95p和R99p增加最显著,表明未来这些区域发生暴雨和洪涝的风险将增大.     

中国典型夏季风影响过渡区夏季降水异常时空特征及成因分析

基于1961-2016年国家气象信息中心整编的气象台站逐日降水以及NCAR/NCEP再分析等资料,对我国典型夏季风影响过渡区夏季降水的异常时空特征及成因进行分析,结果表明：典型夏季风影响过渡区夏季降水EOF展开第一模态呈全区一致性特征,而且该模态时间系数没有明显的长期变化趋势,第二模态呈西北和东南反位相变化特征.相关分析表明夏季中纬度西风带是影响典型夏季风影响过渡区夏季降水异常的最主要因子,高原夏季风为次要因子,东亚夏季风的影响较弱,而且东亚夏季风主要通过其子系统——西太平洋副热带高压的东西摆动来影响.此外在夏季中纬度西风偏弱年,高空急流位置偏南,急流轴在典型夏季风影响过渡区向东南方向发生了"倾斜",对应500 hPa呈异常的西北气流控制,同时由于高空急流在过渡区减弱,使得高层发生异常的气流辐合,低层辐散,通过高低层环流之间的质量和动量调整,垂直场表现为异常下沉运动,低层的辐散也减弱了西南暖湿气流的北上,水汽来源少,最终使得典型夏季风影响过渡区夏季降水偏少,反之亦然.这是夏季中纬度西风带影响典型夏季风影响过渡区夏季降水的可能机理.     

华南前汛期降水异常与太平洋海表温度异常的关系

利用近50年华南地区站点逐日降水观测资料和全球大气、海洋分析资料,分析了华南前汛期降水异常的变化特征及其与太平洋海温异常的联系.结果表明,近50年来华南前汛期降水总体呈现减少趋势.影响华南前汛期降水异常的太平洋海温异常型是一个类似于ENSO的西太平洋暖池模态,即显著海温异常区域位于西太平洋暖池.西太平洋暖池区域(120°E—180°E,20°S—20°N)前期冬季海温异常同华南前汛期降水存在显著的负相关关系,是具有预报意义的海温关键区.该关键区海温异常影响华南前汛期降水的可能物理过程是:当前期冬季暖池异常偏暖时,菲律宾周围地区对流活动加强,导致Walker环流及东亚太平洋中低纬局地Hadley环流增强;该异常通过影响东亚－太平洋遥相关波列,使前汛期期间西太平洋副高加强西伸,脊线位置偏北,同时副热带西风急流减弱北退.随着Hadley环流上升支的增强,东亚副热带地区下沉运动也增强了,华南地区对流活动受到抑制.而且由于副高的增强,经过其北侧向华南地区的西南水汽输送辐合也减弱了,因此前汛期降水偏少.冷海温年的情形则相反,华南前汛期降水偏多.近50年来华南前汛期降水总体呈现趋势性减少正是由于前冬西太平洋暖池趋势性增暖所致.     

鄱阳湖夏季极端水位条件下越冬水鸟多样性、空间分布及其保护对策

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,也是具有国际意义的候鸟越冬地. 近年来,鄱阳湖水文情势异常使得候鸟越冬环境更加复杂. 本文以2020年鄱阳湖出现夏季极端水位为背景,基于2019和2020年鄱阳湖越冬水鸟同步调查数据,探讨了夏季极端水位对越冬水鸟丰富度和空间分布的影响. 研究结果表明：夏季极端水位条件下鄱阳湖越冬水鸟的总数量、群落结构和优势物种组成相对稳定,水鸟数量由597307只下降至572358只,主要是鸭科、鸥科、鹳科、鸬鹚科和鹮科鸟类数量明显下降;食块茎、食种子和食鱼集团水鸟数量均有所下降. 水鸟的整体空间分布格局变化不大,主要栖息地仍为鄱阳湖保护区和上饶湿地的碟形湖及人控湖汊,越冬水鸟向人工湿地扩散加剧. 2019年在人工湿地主要记录到灰鹤926只、白鹤3只;2020年则记录到白鹤2215只、灰鹤7294只、白头鹤88只、白枕鹤378只、豆雁550只、鸿雁3100只、灰雁3200只和小天鹅1543只. 2020年冬季人工湿地中的越冬水鸟数量比2019年增加显著. 鄱阳湖夏季极端水位导致沉水植物群落崩溃,造成植食性水鸟在天然湿地中的越冬食物短缺,从而导致种群空间分布格局出现明显变化,这也是鹤类和雁类水鸟前往人工湿地觅食的主要原因. 因此,在夏季洪水频发的背景下加强人工湿地管理,是当前解决越冬水鸟天然湿地食物资源短缺的重要措施.     

Trends in precipitation extremes over the Yellow River basin in North China: Changing properties and causes

The Mann–Kendall test, composite analysis, and 68 high‐quality meteorological stations were used to explore the spatiotemporal variations and causes of precipitation extremes over the Yellow River basin (YRB) during the period of 1960–2011. Results showed that (a) the YRB is characterized by decreases of most precipitation indices, excluding the simple daily intensity index, which has increasing trends in most locations, suggesting that the intensity of rainfall and the probability of occurrence of droughts have increased during the last decades. (b) Trends of extreme precipitation show mixed patterns in the lower reach of the YRB, where drought–flood disasters have increased. The increases in heavy rainfall and decreases in consecutive wet days in recent years over the northwestern portions of the YRB indicate that the intensity and frequency of above‐normal precipitation have been trending upward in domains. In the central‐south YRB, the maximum 1‐day precipitation (RX1day) and precipitation on extremely wet days (R99p) have significantly increased, whereas the number of consecutive dry days has declined; these trends suggest that the intensity of precipitation extremes has increased in those regions, although the frequency of extreme and total rainfall has decreased. (c) The spatial distributions of seasonal trends in RX1day and maximum 5‐day precipitation (RX5day) exhibited less spatial coherence, and winter is becoming the wettest season regionwide, particularly over the central‐south YRB. (d) There were multiple and overlapping cycles of variability for most precipitation indices, indicating variations of time and frequency. (e) Elevation is intimately correlated with precipitation indices, and a weakening East Asian summer monsoon during 1986–2011 compared to that in 1960–1985 may have played an important role in the declines in most indices over the YRB. Therefore, the combined effects from local and teleconnection forcing factors have collectively influenced the variations in precipitation extremes across the YRB. This study may provide valuable evidence for the effective management of water resources and the conduct of agricultural activities at the basin scale.     

鄱阳湖流域水文极值演变特征、成因与影响

选用11种概率分布函数,系统分析了鄱阳湖流域"五河"的6个水文站年最大径流量与连续3d、7d最大平均日流量,函数参数以及拟合优度分别由线性矩法与柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫方法检验,选出最适合该区流量极值分布函数.在此基础上,对引起该流域水文极值变化的原因及其影响作了有益的探讨.结果表明:(1)韦克比分布是用于研究都阳湖流...     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及其对极端洪枯事件的响应

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖泊,其水生态健康状态始终是人们关注的热点。近些年,鄱阳湖极端洪旱灾害频发,浮游植物生长受极端洪旱的影响发生了明显变化。为分析浮游植物时空变化特征、探究环境因子对鄱阳湖浮游植物影响机制以及极端洪枯事件对浮游植物的影响,利用结构方程模型(SEM)构建浮游植物与环境因子的影响路径模型,定量分析环境因子对浮游植物的影响程度。结果表明,鄱阳湖浮游植物以蓝藻、绿藻为主且有明显的季节特征,在7月丰水期浮游植物密度达到最高;由结构方程模型(SEM)可知,影响浮游植物密度最关键的因子为物理因子(水温>pH>透明度>溶解氧),其次为营养物质(总氮>硝态氮>总磷>磷酸盐),浮游植物对高温、高营养和高pH较偏好。2020年极端洪水和2022年极端高温干旱,浮游植物密度主要受水温、溶解氧、透明度等物理因子的影响;在影响较小的营养物质中,主要的限制性因素分别为磷和氮。与正常年份相比,极端洪水年鄱阳湖受入湖来水及降雨的增多,湖区水量急剧增加,“稀释”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的促进作用造成浮游植物密度和生物量有所下降;在营养物质中,磷成为主要限制性因素。而极端高温干旱年受入湖来水的减少及湖水的快速蒸发,“浓缩”作用超过水温和透明度对浮游植物生长的抑制作用造成浮游植物密度和生物量显著增加,同时,营养物质对浮游植物的作用更加凸显。研究结果表明极端洪枯事件导致鄱阳湖浮游植物变化明显,确定其对浮游植物的影响机制,可以为极端洪枯事件下浮游植物监测、管理提供一定的理论基础。     

Precipitation and hydrological variations and related associations with large‐scale circulation in the Poyang Lake basin,China

Long streamflow series and precipitation data are analysed in this study with aim to investigate changing properties of precipitation and associated impacts on hydrological processes of the Poyang Lake basin. Underlying causes behind the precipitation variations are also explored based on the analysis of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) and the National Center for Atmospheric Research (NCAR) reanalysis data. Besides, water intrusion from the Yangtze River to the Poyang Lake basin is studied. The results indicate that (1) seasonal transitions of precipitation are observed, showing increasing precipitation in winter, slight increase and even decrease of precipitation in summer; (2) analysis of water vapour circulation indicates decreasing/increasing water vapour flux in summer/winter; in winter, water vapour flux tends to be from the Pacific. Altered water vapour flux is the major cause behind the altered precipitation changes across the Poyang Lake basin and (3) occurrence of water intrusion from the Yangtze River to the Poyang Lake basin is heavily influenced by hydrological processes of the Poyang Lake basin. Effects of the hydrological processes from the middle Yangtze River on the occurrence of water intrusion events are not significant. The results of this study indicate that floods and droughts should share the same concerns from the scholars and policy makers. Besides, the altered hydrological circulation and associated seasonal transition of precipitation drive us to face new challenges in terms of conservations of wetlands and ecological environment under the changing climate. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

定常风对鄱阳湖水动力的影响

鄱阳湖属大风区,风场作为仅次于流域"五河"倾泻和长江顶托作用的另一重要驱动力,或在某些时刻影响局部区域的水流结构,进而影响局部水体中泥沙、污染物、营养盐等物质的输移和扩散.基于鄱阳湖二维水动力数学模型,模拟定常风场条件下的鄱阳湖流场分布及环流形式,并与无风条件下的水流时空结构进行对比.结果表明:3.03 m/s的NE向和SSW向定常风对湖泊水位影响微弱;对流速的影响主要集中在7月中旬至9月底的"湖相"期;其影响区域主要分布在湖区中部大湖面偏西岸及东部湖湾,约占湖泊最大水面积的16%;上述区域出现明显环流,环流结构具有时空异质性特点,环流区流速普遍增至无风时的两倍以上;NE向和SSW向风场产生的环流位置相近,方向相反.相比于以往鄱阳湖水动力研究中对风场的忽略,本次研究揭示了定常风场对鄱阳湖的重点影响区域、影响程度及影响形式,可为泥沙及污染物输移模拟中对风场条件的处理及可能带来的误差与误差的空间分布提供重要依据.     

1952-2011年鄱阳湖枯水变化分析

利用鄱阳湖区1952-2011年水文监测资料,分析鄱阳湖近60 a来枯水特征及其变化规律;从流域降水、五河来水、长江上中游来水、湖盆形态等方面的变化,探讨鄱阳湖枯水变化原因.结果表明,进入21世纪后的近11 a鄱阳湖枯水程度显著加剧,尤其是近5 a来最低水位不断被刷新;造成鄱阳湖枯水变化的最主要原因是流域降水和五河来水的相应变化,其次是长江上中游来水变化,湖盆形态变化对于近10 a来枯水加剧起到了推波助澜的作用;三峡大坝蓄水以后,长江上中游来水变化对鄱阳湖枯水变化的控制作用呈现逐渐加强态势.