西江流域夏季严重旱涝的气候背景及前兆强信号

分别将西江流域夏季出现严重洪涝和干旱年份的500 hPa高度和太平洋海温的距平进行合成,讨论了洪涝期和干旱期大气环流和海温变化的气候背景特征。结果表明,西江流域严重涝或旱期的大气环流和海温场存在着显著的差异:涝年欧洲槽强而活跃,旱年乌拉尔山高脊为强势;涝年赤道东太平洋的海温偏低,旱年的海温场呈现暖事件的特征。以2个异常涝和旱年为例,使用信噪比的方法识别发生异常旱涝的前期大气环流的强信号。异常洪涝和干旱的前期,大气环流表现出的强信号位置分布是相反的。东亚地区大气环流的异常,特别是青藏高原的东侧与南侧,我国东北部至日本海附近500hPa高度的异常变化,是西江流域出现异常旱涝的前兆强信号。其异常变化表现出涝年与旱年的高度场为相反的分布形势特征:涝年是东低西高,旱年是东高西低。     

广东2月“冷干”和“暖干”年代际特征对比及其与海温异常的联系

根据1961—2019年广东86个站点的降水和气温以及大气环流和海温资料,采用统计分析方法,研究广东2月降水和气温的时空分布特征及其相应的大气环流与海温特征。结果表明:近59年广东2月有两个年代际降水偏少时段,但对应的气温特征显著不同,分别是1961—1981年“冷干”和1999—2019年“暖干”,其对应的大气环流特征表明,第一时段1961—1981年（第二时段1999—2019年）500 hPa高度场以经向（纬向）环流为主,东亚大槽偏强（弱）,东亚冬季风偏强（弱）,低层受异常北（南）风控制,地面冷高压偏强（弱）,偏强的冷空气阻碍了来自海上的水汽输送（偏弱的冷空气不能南下至广东）,使得广东处于水汽辐散区（青藏高原表现为反气旋式环流,南支系统不活跃,对广东地区水汽输送不足）,最终导致广东2月低温少雨（高温少雨）。进一步的分析表明,热带东太平洋和北太平洋中部海温异常是影响广东2月降水的重要外强迫因子,其中第一时段1961—1981年（第二时段1999—2019年）是热带东太平洋（北太平洋中部）海温异常偏冷（暖）通过850 hPa经向风切变偏弱（北太平洋中部异常反气旋环流）来影响广东降水。热带印度洋全区一致型、西太平洋暖池区和北太平洋中部海温异常是影响广东2月气温的外强迫因子,其中前两者主要通过东亚大槽这一环流影响广东气温,而北太平洋中部海温仅影响“暖干”期下广东2月的气温。      

华南冬春季连续性降水异常的成因分析

根据1959 ～2010年华南逐月降水资料、全球月平均高度场、风场和海表温度等资料,采用合成分析的方法,对华南冬春季连续性降水异常的可能原因进行了初步分析.结果表明:华南冬、春降水的影响系统各不相同,冬季偏旱(涝)年东亚大槽较常年偏强(弱),冬季风偏强(弱),西北太平洋海温偏暖(冷);春季偏旱(涝)年孟加拉湾以北的南支槽偏弱(强),东太平洋海温异常偏冷(暖).影响冬、春季降水的系统之间又不是绝对独立的,在一定程度上存在着相互联系,乌拉尔山阻塞高压偏强,哈德莱环流偏强会导致冬春季持续性降水偏少.西北太平洋海温持续偏暖易导致冬春连旱,热带东太平洋海温持续偏暖易导致冬春连涝.     

2009/2010年冬季云南严重干旱的原因分析

2009/2010年冬季我国云南省出现严重干旱,这次大范围严重干旱是较长时期降水稀少所造成的。首先讨论云南省冬季降水偏多和偏少时大气环流和海温的统计特征,基于它们的统计关系,再对2009/2010年冬季我国云南省的严重干旱进行个例对比分析。研究表明西风带环流系统异常是造成这次干旱灾害的主要成因。贝加尔湖为高度负距平,东亚沿海为高度正距平,从贝加尔湖以西到东亚中高纬度西风带较平直,冬季冷空气偏弱,很难影响西南地区。尤其是副热带中东急流减弱,从欧洲东部到里海为高压脊控制,西风带的扰动系统不易东移到东亚上空;青藏高原上空为稳定的高压脊,孟加拉湾南支槽减弱,云南省受异常西北气流控制。对太平洋和印度洋海温的分析表明,虽然海温异常可以影响冬季的云南降水,但海温异常并不是2009/2010年冬季云南省降水偏少的最重要原因。     

长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温干旱环流特征及其与Rossby波活动的联系对比分析

利用1981—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料及OISST海温月资料,对长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温、干旱事件的形成机制进行对比分析。结果发现两次干旱事件:（1）均受偏强东亚季风影响,导致冷暖气流无法交汇于长江流域;（2）赤道太平洋海温距平均呈现“西正东负”,加强Walker环流的同时引发局地Hadley环流异常,致使长江流域上空长期受异常下沉气流控制;（3）均与大西洋的Rossby波有关:2011年冬春,受NAULEA遥相关型影响,Rossby波能量向东频散至亚欧大陆东部及太平洋地区堆积,使东亚大槽长期维持在120 °E附近,加强东亚冬季风;2013年夏季,受同为负位相的“silk road”及EAP遥相关型共同作用,源自北大西洋的Rossby波能量能够影响到东亚-太平洋地区,致使西太副高异常西伸,加强东亚夏季风。      

江苏夏季降水特征及其与太平洋海温的关系

利用江苏省13个代表站41 a(1960-2000年)的夏季降水资料及 NCEP/NCAR月平均再分析资料,运用合成和相关分析方法考察了江苏夏季旱涝年环流特征以及夏季降水异常与太平洋海温的关系.结果表明:江苏夏季降水存在明显年际变化;江苏夏季涝(旱)年500 hPa东亚及西太平洋地区从低纬到中高纬呈"正负正"("负正负")的高度距平分布;江苏夏季降水与东亚夏季风指数反相关;江苏夏季降水的偏多(少)通常与前冬北太平洋海温偏暖(冷)有关.春季赤道东太平洋海温偏暖(冷),夏季降水偏多(少).     

2010年秋、冬季节华北持续性干旱的气候成因分析

利用1951～2011年中国台站观测的逐日降水、温度和美国NCEP/NCAR再分析月平均资料, 本文分析2010年秋、冬季(11月至次年2月)发生在华北地区持续性干旱的大气环流和海温异常特征, 并讨论了北极涛动(AO)和La Ni?a事件对此次干旱事件的影响。分析表明, 2010年发生在华北秋、冬季节的持续性干旱是叠加在降水减少气候趋势之上的一次极端干旱事件, 但本次极端干旱事件主要成因是受到同期较强的AO负位相和La Ni?a事件共同的影响。统计发现:AO的负位相有利于乌拉尔山阻塞高压维持和发展, 而贝加尔湖上空出现负位势高度异常, 导致东亚中高纬度经向环流加强和冷空气向南侵袭。AO负位相可导致贝加尔湖上空气压场偏低并影响冷空气的路径和强度, 进而间接地导致华北地区的干冷气候, 而同期La Ni?a的海温异常分布导致西北太平洋副热带高压偏弱偏南, 抑制了西太平洋水汽向华北地区输送, 从而直接导致该地区的干旱。由于2010年AO负指数和La Ni?a事件较历史干旱年份表现出较强和长时间持续性, 从而导致了锋面位置位于华北以南和华北本次的持续性干旱事件。     

1980—2019年江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征

利用1980—2019年ERA5月平均2 m气温资料、NCEP/NCAR提供的大气环流资料以及NOAA的海表温度资料,分析了江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征。结果表明：江淮地区夏季气温整体呈波动上升趋势,冷暖交替出现,在2000年发生突变,空间分布上表现出整体一致性;气温变化主要受西太平洋副热带高压（简称西太副高）、东亚夏季风及西伯利亚冷空气的影响;高温年江淮地区为大范围的位势高度正距平控制,西太副高整体偏西偏强,江淮地区处于副高脊线附近,高纬度阻塞高压较强,低温年则反之;高温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有拉尼娜事件的特征,而低温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有厄尔尼诺事件的特征;赤道中东太平洋海温异常偏高年江淮地区气温整体偏低,偏低年反之。     

2009—2013年中国西南地区连续干旱的成因分析

提2009年以来,中国西南地区连续4年秋、冬、春季出现严重干旱,持续时间长、影响范围大、干旱程度重,给旱区农林业生产和人民生活带来严重影响,造成巨大的经济损失。本文利用多种资料从大尺度大气环流、水汽输送、太平洋及印度洋海温、平流层极涡等方面分析了此次连续干旱的原因。结果表明：南支槽强度偏弱、孟加拉湾水汽输送偏少以及弱极涡背景下,异常波活动造成的 AO 负异常引起的冷空气路径偏东是这4年持续干旱的共同特点。热带海表温度的异常变化对西南地区干旱的影响也不容忽视,主要表现在对孟加拉湾和南海水汽输送的阻碍上。La Nina 事件中,热带印度洋冬、春季海表温度的异常变化对干旱影响更为突出。冬、春季平流层和对流层的动力耦合作用结果使得 AO 位相发生变化,其中异常负位相的强度及持续时间对这4年西南地区秋、冬、春连旱的影响显著。     

长江中下游夏季雨带分型及其年代际变化Ⅱ：数值模拟

在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上,分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系,并采用NCAR/CAM 3.0大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验,结果表明：赤道东太平洋区域（150～90°W,5°S～5°N）的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响,海温正异常时南支雨带旱、北支雨带不明显,海温负异常时南支雨带涝、北支雨带旱;前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列,并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布,前期赤道东太平洋海温对南支雨带的影响比北支雨带大。     

干旱指标研究进展及中美两国国家级干旱监测

分析比较了国内外常用的一些干旱指数如降水量距平、标准化降水指数及PDSI等的原理和计算方法。对美国和中国国家级干旱监测业务的发展与现状进行了综述,并详细地介绍了两国干旱监测业务流程、监测方法、产品内容及各自的干旱等级规定、影响评估及预警情况等。     

西北地区气象干旱监测指数的研究和应用

为了更有效地监测西北地区干旱,综合西北地区广泛应用的Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取西北地区138个代表站1961—2000年40年逐月降水量资料,分东、西两片分别建立了西北地区东部和西部的单站气象干旱监测指数。在此基础上建立了区域干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行了对比验证,并对计算结果做了进一步的统计分析。结果表明:干旱指数对西北地区旱情的反映符合历史实际;西北地区东部近几十年来干旱发生的次数和强度较西部更重;从长期演变趋势看,西北地区东部干旱发生频率呈现出上升的趋势,尤其是1990年代中期后上升趋势更为明显,而西北地区西部则呈现下降趋势;西北地区东部3、4、5、6月份的区域干旱均具有5～10年的周期,而西北地区西部区域干旱的周期性不明显。这些指数的建立,将为更好地开展西北地区的干旱监测、诊断业务提供气象意义明显且应用简便的气象干旱指数。     

干旱监测预警指数研究

提出以降水的应时性、有效性、土层水的后效作用,以及大气温湿状况为依据,建立干旱指标的问题,给出了评价短期气候干旱状况的干旱实时监测和预警指数。同时对如何科学地度量干旱灾害程度也进行探讨。     

气象干旱指标在内蒙古干旱监测评估中的应用

对在内蒙古气候中心干旱监测评估业务中经常使用的降水量距平百分率、土壤相对湿度干旱指数、综合气象干旱指数三种气象干旱指标进行详细介绍和适用性分析。并对三种气象干旱指标的监测结果进行对比分析,结果认为综合气象干旱指数指标能较确切反映出干旱程度,尤其在对干旱过程的跟踪方面具有明显的优势。降水量距平百分率指标反映干旱程度较轻,土壤相对湿度指标反映干旱程度比较敏感。     

Atmospheric data assimilation on the equatorial beta plane

Abstract

Kalman filter theory shows great promise when applied to the assimilation of atmospheric observations. Previous work has concentrated on extratropical dynamics, and tropical aspects have not yet been seriously tackled. In this article, a Kalman filter is applied to the linearized shallow water equations on an equatorial beta plane. The system or model error is constructed from the slow eigenmodes of the model and is based on an expansion in parabolic cylinder functions. The resulting second‐moment statistics are discussed in some detail. The Kalman filter is applied to a special observation network that allows the diagonalization of the system. Following Daley and Ménard (1993), it is then possible to obtain the complete space and time solution for the second‐moment forecast and analysis error statistics. The slow (low‐frequency) and fast (high‐frequency) error statistics are examined separately for both the optimal and suboptimal cases.     

昌吉市气候干旱指标对比分析

利用昌吉市观测站1961-2004年的各年降水量资料,对目前有代表性的干旱分析指标进行了系统的归纳总结,并对各种干旱指标的特点和使用性进行了对比分析,认为利用Z指数法判据干旱比较客观。最后统计分析干旱的变化特征、规律及其趋势,为干旱分析研究及其治理提供依据。     

渭河流域干旱特征及干旱指数计算方法初探

利用游程分析、马尔可夫平稳概率、随机过程等方法分析了渭河流域的干旱特征。结果表明，近44年（1958-2001年）渭河流域降水连续多水（少水）期多持续2～3年，单独多（少）水年出现的概率比连续多水（少水）年的概率大，连少年的概率比连多年的概率大，平均连续少水年数大于平均连续多水年数；枯（丰）水与偏丰（偏枯）之间的转移突变较大，对用水可能带来不利影响；偏枯年出现的概率最大，偏丰年次之，丰水年最小；渭河流域连续少水2～3年不仅发生频率较高，而且干旱强度也较大。同时根据降水和同期气温、天然径流量资料建立了适用于渭河流域的S干旱指数。     

干旱指标及其在浙江省干旱监测分析中的应用

对浙江省气候业务中经常使用的距平百分率指标、Z指数指标、干燥度指标三种干旱指标进行比较分析，认为Z指数指标能较确切反映出干旱程度，距平百分率指标反映干旱程度较轻，干燥度指标反映干旱程度过于敏感。在此基础上，基于Z指数指标建立了浙江省干旱监测评价的强度指数、面积指数，对浙江省自1952年以来的干旱进行了逐年分析，发现浙江省夏秋连旱几率较高，干旱具有阶段性特征，1990年以来发生干旱频率有增多趋势，且旱情也加重，其中秋旱更为明显。     

哈密地区气象干旱监测指数研究

应用Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取哈密地区6个代表站1961—2010年逐月降水量资料,分南、北两个区域建立区域修正帕默尔气象干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行对比验证,并与Z指数、降水距平百分率干旱指数对比分析,结果表明该干旱指数对干旱的反应符合历史实际,较Z指数、降水距平百分率干旱指数更适合当地应用。在此基础上,对哈密地区修正帕默尔气象干旱指数与旱情的关系及干旱发生的特征作了更进一步分析。     

2002年夏季山东干旱成因分析

分析了山东省 2 0 0 2年夏季降水、气温特点和干旱情况 ,并从大气环流、北太平洋SST、气候背景等方面对少雨干旱气候的影响进行了分析 ,指出冬季大气环流、北太平洋SST对山东夏季旱涝趋势的预测具有重要的指示意义。