自动雨量站降雨资料质量评估方法研究

利用19种不同型号的自动雨量站2005年6—9月在北京 (54511)、宜昌 (57461) 和南京 (58238) 3站的实测对比观测资料, 进行降雨资料质量评估, 不同的评估方法将会导致评估结果的差异。结果表明:采用自动气象站降雨资料和雨量筒人工定时观测记录作为降雨量参考标准对自动雨量站进行评估时, 由于降雨量参考标准本身存在的不确定性, 或多或少影响了评估结果的准确性。在广泛试验的基础上, 提出了采用基于各自动雨量站观测结果的拟合降雨量作为降雨量参考标准的新思路, 并对拟合降雨量的可行性、适用性以及计算方法进行了详细论述。     

河南省2002年秋季一次层状云降水过程的观测研究

在涡旋云系和低槽切变云系的先后影响下,2002年10月16-20日河南省产生了主要由层状云形成的小到中雨天气。中低层对流不稳定层结和偏东偏南暖湿气流为降水提供了有利条件。较厚的云体多为混合相结构,雷达回波普遍有明显亮带,过冷云区冰相粒子含量较过冷水高,暖云区云水含量偏低,雨水浓度基本随雨滴直径指数递减,较大雨滴对雨强的贡献大。推测总体降水机制可能为,冷云过程强于暖云过程,冰粒子凝华增长是其主要增长方式,冰粒子融化对地面降水有较大贡献。云系宏微观结构和降水特征都表明在层状云系不同部位存在不均匀性。     

气候学与中国古代的辩证思想

该文强调科学指导思想的重要性，讨论了中国古代气候知识中的辩证思想，并指出现代气候问题中的辩证性质，最后，根据西文学者对中国古代科学思想的高度评价，论述气候学面临的新机遇。     

全球变暖背景下中国区域不同强度降水事件变化的高分辨率数值模拟

对一个20km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3)所模拟的全球变暖背景下,中国区域未来不同强度降水事件变化进行了分析。以日降水量的大小,将降水划分为不同等级。首先检验了模式对当代(1961—1990年)各等级降水日数的模拟能力,结果表明,与观测相比,模式模拟的小雨事件偏多而大雨事件在南方过少。21世纪末(2071—2100年)在IPCC SRES A2温室气体排放情景下,中国区域不同强度降水的变化在各地表现不同,同时其对各个地区降水总量变化的贡献也表现出较大不同,但在大部分地区,模式给出了未来强降水事件将增加的结果。     

北京降水特征及北京市观象台降水资料代表性

将北京分为城区、郊区、南部山区及北部山区4个区域,利用14个观测站1978—2010年共33年的月降水量资料,分析了不同区域降水年变化和夏季降水特征及其差异。结果表明:各区域年平均降水量存在较大差异,郊区降水量最多 (620 mm),城区与南部山区降水量较少,而北部山区降水量最少 (476 mm);城区与南部山区的年降水量较接近,二者与郊区和北部山区都有显著差异。4个区域的降水量都表现出减少趋势,郊区最明显 (47 mm/10 a),北部山区的减少趋势最小 (0.7 mm/10 a)。对4个区域夏季 (6—9月) 降水量分析发现,城区与南部山区具有较好的一致性,二者与郊区和北部山区具有显著差异。均方根偏差和相关系数的计算结果表明:北京市观象台与城区和南部山区的降水年变化和夏季降水特征差异均不显著,而与郊区和北部山区有显著差异,说明北京市观象台降水资料对城区和南部山区具有最优代表性,而对北部山区和郊区的代表性较差。     

我国逐日降水量格点化方法

国家气象信息中心(NMIC)和美国大气海洋局气候预测中心合作开发了"中国逐日格点降水量实时分析系统(V1.0)",并已在NMIC投入业务试运行。该系统基于我国2419个国家级地面气象站日降水量观测(08:00—08:00,北京时)数据,采用"基于气候背景场"的最优插值方法,实时生成空间分辨率为0.5°×0.5°的格点化日降水量资料。通过对汛期典型区域和单站降水过程的对比分析表明:该格点化产品的精度较高,能准确捕捉并再现每一次降水过程。误差分析表明:约91%的数据绝对误差小于1.0 mm/d。该产品在定量分析天气实况、检验天气气候模式精度、检验卫星产品精度等方面有应用前景。     

Changes in Persistent and Non-Persistent Flood Season Precipitation over South China During 1961-2010

The characteristics and possible causes of changes in persistent precipitation（PP） and non-persistent precipitation（NPP） over South China during flood season are investigated using daily precipitation data from 63 stations in South China and NCEP/NCAR reanalysis data from 1961 to 2010. This investigation is performed using the Kendall＇s tau linear trend analysis, correlation analysis, abrupt climate change analysis, wavelet analysis, and composite analysis techniques. The results indicate that PP dominates total precipitation over South China throughout the year. The amounts of PP and NPP during flood season vary primarily on a 2–5-yr oscillation. This oscillation is more prominent during the early flood season（EFS; April–June）. NPP has increased significantly over the past 50 years while PP has increased slightly during the whole flood season. These trends are mainly due to a significant increase in NPP during the EFS and a weak increase in PP during the late flood season（LFS; July–September）. The contribution of EFS NPP to total flood season precipitation has increased significantly while the contribution of EFS PP has declined. The relative contributions of both types of precipitation during LFS have not changed significantly. The increase in EFS NPP over South China is likely related to the combined efects of a stronger supply of cold air from the north and a weaker supply of warm, moist air from the south. The increase in NPP amount may also be partially attributable to a reduction in the stability of the atmosphere over South China.     

1961-2005年江苏省降水变化趋势

以江苏省62个气象站1961-2005年降水资料为基础,系统分析了近45年来江苏省降水变化趋势.结果表明:1961-2005年江苏省年降水量无显著变化趋势,秋季降水量呈显著下降趋势,冬季降水量呈显著上升趋势.全省年降水日数呈略有下降趋势,以小于10mm的降水日数下降尤为明显.夏季极端强降水总量、极端强降水事件频率为增加趋势,秋季极端强降水事件强度为下降趋势.     

1918—2010年天津降水指数变化特征

利用天津1918—2010年逐日降水资料,分析了天津7个降水指数的长期变化趋势。结果发现:天津年降水量和降水日数年际差异较大,没有显著的趋势性变化。从1980年开始天津降水量和日数开始变小(少),方差也变小,四季中秋季降水量呈显著的增加趋势,夏季呈减少趋势,冬、春季变化较小。各极端降水指数中,均表现为线性趋势不明显,年际变化较大,20世纪90年代以来降水强度偏小,但呈缓慢的增加趋势,大雨日数也处于偏少阶段,大雨贡献率偏小,并呈减小趋势。四季中秋季连续5 d最大降水量呈显著的增加趋势,减少了秋季干旱的发生,最长连续无降水日数多发生在冬春季,近年来有增加的趋势。     

华中地区2030年前气温和降水量变化预估

 根据区域气候模式对华中地区1961-1990年和2001-2030年的逐月平均气温和降水量的模拟值（0.5°×0.5°经纬度格点,A2情景）,以1961-1990年为基准,计算并分析了该区域未来30 a（2001-2030年）的年、季平均气温和降水量的变化趋势。对气温变化而言,未来30 a华中地区年平均气温呈上升趋势,平均升温0.3℃,东部增温大于西部;春、夏季平均气温上升,分别为0.1～1.3℃、0.8～2.2℃;秋季北部地区气温下降,南部地区气温升高;冬季平均气温下降0.0～1.0℃。就降水而言,未来30 a华中地区年平均降水量大部分地区呈减少趋势,空间分布有南增北减的特点;春、夏、冬季平均降水量大部分地区减少,冬季平均降水量的减幅要大于春、夏季;秋季大部分地区平均降水量增加。     

中国主要河流流域极端降水变化特征

利用中国1956-2008年逐日降水量资料,以全国主要河流流域为研究区域,分析了年最大日降水量、年暴雨（日降水量≥50.0 mm）日数的多年平均状况及长期变化趋势。分析表明,近53年,全国平均年最大日降水量没有明显的线性变化趋势,但全国范围内多数气象站点年最大日降水量呈现出增加趋势,并存在南方流域增加、北方流域减少的变化趋势,这种变化特征在2001年以来表现更加突出。全国平均年暴雨日数呈不显著的增多趋势,20世纪90年代最多,70年代最少。空间上,我国南北方流域年暴雨日数呈现相反的变化特征,南方流域多呈上升趋势,北方流域呈减少趋势。     

我国西北干燥区地面气象站观测环境代表性思考

气候观测环境代表性和观测资料质量是开展大尺度气候变化监测和研究的前提。为了解我国干燥区气象观测环境变化和台站代表性,作者对河西走廊和北疆九个国家级气象站观测环境开展了调研。本文介绍了调研了解到的情况,并结合先前研究结果,从气候变化监测和研究的视角,讨论了西北干燥区地面观测站代表性问题。目前我国西北地区气象站地面观测,对于干燥区的城市和绿洲区域气候及其变化,具有较高的代表性,但对更广大的荒漠和半荒漠背景气候及其变化,代表性仍显不足。作者发现,早先研究中指出的北疆等地区城镇站地面气温序列负向城市化影响,应与观测场周围局地甚至区域尺度绿洲扩大有直接联系,较难反映绿洲以外干燥区地带性气温变化。针对地面观测环境调研所发现的问题,文章最后提出了几点建议,希望对未来国家基准气候站网设计和建设提供一定参考。     

华中地区2030年前气温和降水量变化预估

根据区域气候模式对华中地区1961-1990年和2001-2030年的逐月平均气温和降水量的模拟值（0.5°×0.5°经纬度格点,A2情景）,以1961-1990年为基准,计算并分析了该区域未来30 a（2001-2030年）的年、季平均气温和降水量的变化趋势。对气温变化而言,未来30 a华中地区年平均气温呈上升趋势,平均升温0.3℃,东部增温大于西部;春、夏季平均气温上升,分别为0.1～1.3℃、0.8～2.2℃;秋季北部地区气温下降,南部地区气温升高;冬季平均气温下降0.0～1.0℃。就降水而言,未来30 a华中地区年平均降水量大部分地区呈减少趋势,空间分布有南增北减的特点;春、夏、冬季平均降水量大部分地区减少,冬季平均降水量的减幅要大于春、夏季;秋季大部分地区平均降水量增加。     

极端降水事件变化的观测研究

回顾了气候变化背景下的极端降水事件变化观测研究的主要进展,结合全球变化的特点,重点讨论了中国极端降水事件的变化特征。指出：最近50多年,我国降水强度普遍趋于增加,降水日数除西北地区外其他大部分地区显著减少。极端降水与总降水量变化之间的关系很密切,西北西部、长江及长江以南地区极端强降水事件趋于频繁,华北地区虽然极端降水事件频数明显减少,但极端降水量占总降水量的比例仍有所增加。连阴雨产生的年降水量在华北、东北东部和西南东部地区明显减小,在青藏高原东部和一些东南沿海地区则增加。降水日数和微量降水日数减少是近年来我国干旱化趋势发展的一个重要特点。     

地面和卫星降水产品对台风莫拉克 降水监测能力的对比分析

本文以2009年台风莫拉克为例,利用分布密集的自动站观测降水资料比较分析了国家气象信息中心研发的地面降水分析产品CPAP和卫星反演降水产品CMORPH、FY2C等对强天气过程降水的监测能力.结果表明:CPAP准确地把握了这次台风登陆过程中降水的空间分布和强度,但由于海洋区域无站点分布,CPAP无法展现一个完整的台风降水空间结构;CMORPH能够合理地描述完整的台风降水空间结构及其演变特征,但与地面观测相比,其降水中心的位置差异较大,且量值普遍偏低;FY2C的降水在陆地与海洋出现了严重的结构不连续的现象,对台风降水空间结构的描述不如CMORPH合理.由此可见,选择对降水空间结构描述完整且合理的卫星降水产品与精度较高的地面观测降水融合,结合两者的优势,是发展高质量降水分析产品的一种有效途径.     

新疆区域面雨量分布特征及其变化规律

将自然正交分解 (EOF) 和数字高程模型 (DEM) 相结合, 利用新疆区域144个气象站和水文站的1961—2005年降水量资料, 计算得到新疆区域面雨量年、季分布特征和变化规律。分析结果表明:新疆区域年平均面雨量约为2724.6×108t, 年平均降水量为165.5 mm。从空间分布来看, 天山山区面雨量最大, 约占全疆面雨量的40.4%, 该区域年平均降水量为409.1 mm; 北疆地区次之占34.3%, 年降水量为277.3 mm; 南疆地区最少约为25.3%, 年平均降水量仅有66.2 mm。从季节分布来看:夏季面雨量最大, 约占全年面雨量的54.4%;春季次之为23.6%;秋季为16.5 %; 冬季最少, 约为5.5%。新疆区域面雨量年际变化呈现出增多的趋势, 1987年存在突变, 在此之后降水量明显增多。     

近60a新疆区域气温降水变化事实分析

利用1961～2017年新疆89个国家级气象观测站57年气温和降水量整编资料,采用一元线性回归进行趋势倾向估计,用最小二乘法反映气候要素的年平均增加、减少速率及年变化趋势。结果表明：新疆及北疆、天山山区、南疆各分区的年和四季平均气温呈现一致的上升趋势,其中新疆年平均升温速率为0.31℃/10a,90年代后期以后出现了明显增暖。冬季升温趋势最明显,夏季最弱。全疆和各分区的年、四季降水量呈现一致的增多趋势,新疆年降水量增加速率为10.14mm/10a。2010年代以来比1960年代增多了30%。冬季降水量增多趋势最明显。1961～2017年新疆气候变化较明显,总体在向暖湿方向变化。     

中国东部夏季降水与气温的联合EOF分析

采用JEOF等方法分析中国东部夏季降水和气温的协同变化时空分布特征,结果表明:当时间系数为正时,第1典型场降水型态从北向南(下同)呈"++-"分布,气温表现为冷异常,500 hPa回归场在中纬度地区呈显著低压异常,SST回归场表现为太平洋海域呈西北-东南的分布;第2典型场降水呈"+-"分布,气温则呈"-+"分布;第3典型场降水分布呈中间型,气温场呈"-+"分布。     

华南5-6月降水量场统计特征与站网关系

由华南区15、42个测站构成了相互独立的低、高密度两种站网。用1958-2000年5-6月逐日降水资料，分析了两种站网华南前汛期降水量场特征的异同。统计表明：1）两种站网给出的华南区域平均季、月降水量无显著差异，候、日降水量有显著差异；2）两种站网给出的逐日气候及其异常场均存在显著差异。     

我国大陆大尺度气候观测网的理想密度和分布

以我国大陆2416个气象观测站点组成的站网为参考,以观测序列的相关性表示对气候变化信号的监测能力,分析不同地区单位经纬度网格内站点数对信号监测能力的影响,得到特定监测能力要求下所需的站点数,为大尺度气候观测站网的站点设置提供科学依据。对2.5°×2.5°网格来说,当要求子集站网气温序列与标准站网气温序列相关系数超过0.99和0.95时,所需的站点数分别为750和377;当要求子集站网降水量序列与标准站网降水量序列的相关系数超过0.95和0.90时,需要的站点数分别为670和417。对2.5°×3.5°和5.0°×5.0°经纬度网格的分析发现,对站点数量要求较高的区域大部分是地形过渡区,一般来说,降水量观测对站点密度的要求高于气温。