福建前汛期持续性强降水的大气低频特征分析

本文采用福建1979—2010年66个气象站逐日降水资料和NCEP再分析资料和OLR资料,揭示了福建前汛期降水的低频特征,分析了福建前汛期持续性强降水同期的大气低频特征以及前期低频信号的演变特征,结果表明:(1)福建前汛期降水存在显著的低频周期,出现频率较高的前三个低频周期分别为:10~20、30~60和20~30 d;约63%的年份出现两种以上显著的低频周期;10~90 d低频变化占前汛期降水总方差的20%~30%;(2)前汛期总雨量与降水低频信号的强度呈显著正相关关系,持续性强降水的强度和持续时间与降水的低频特征关系密切,以BWO(ISO)为主的年份,持续性强降水的持续时间较短(长)。(3)福建前汛期持续性强降水期间日本以东、索马里以东和南海三个关键区皆为低频反气旋,日本至渤海湾南下的冷空气与索马里越赤道气流、南海南部越赤道气流在福建上空持续相遇形成低频气旋,导致福建上空低层低频辐合、高层低频辐散,对流活跃。(4)福建前汛期持续性强降水与热带及副热带大气低频变化密切相关,热带MJO的东传以及东亚西北太平洋地区低频信号的北传对福建持续性强降水过程的延伸期预报具有一定的指示意义。     

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。     

广西前汛期暴雨天气过程的特征分析

通过对１９５９－１９９９年４～６月发生在广西的暴雨天气过程特征作一较系统的分析,得出４～６月广西出现暴雨天气过程的年平均次数分别为０．９８、２．３９、２．７８次;４～６月不出现暴雨天气过程的机率分别为０．３４、０．０７和０．０７;４～６月出现的暴雨过程的年平均日数为１．０２、２．７３和４．０５ｄ。     

广西前汛期暴雨天气过程的特征分析

通过对1959-1999年4～6月发生在广西的暴雨天气过程特征作一较系统的分析,得出4～6月广西出现暴雨天气过程的年平均次数分别为0.98、2.39、2.78次;4～6月不出现暴雨天气过程的机率分别为0.34、0.07和0.07;4～6月出现的暴雨过程的年平均日数为1.02、2.73和4.05d。     

前汛期福建最后一场强降水分析

前汛期最后一场强降水结束后，副高往往有一段稳定期，位置适外福建睛空，全省进入少雨阶段，人们称之伏旱。研究前汛期最后一场强降水迟早的气候特征，活动规律，成因，并对其预测，这无疑对水库的调度，以及电力，农业，水产等各行各业生产和人民生活具有重要的现实意义。     

广州前汛期暴雨各层天气系统特征分析

本文对广州前汛期暴雨的地面、850hPa、500hPa、200hPa系统特征进行了分析，给出了各层系统配置图，为日常预报业务提供分析依据。     

福建前汛期降水趋势的OLR特征及诊断分析

本文取全省25个代表站5－6月的降水资料和射出长波辐射（OLR）月平均资料为素材，首先确定降水偏差指数（即相对距平）和异常年例，其次揭示异常年例和基本规律的OLR特征，最后进行诊断判据分析及对2001－2002年福建前汛期水趋势诊断；主要结果有：（1）东亚中低纬地区的OLR由中纬向低伟若呈高（低）、低（高）、高（低）分布时（流场呈辐散（辐合）、辐合（辐散）、辐散（辐合）分布），福建前汛期降水易于偏多（少）；（2）在诊断判据分析时上一年十月侧重南半球所显示的信息；而当年一月侧重西太平洋辐合、巴基斯坦－印度北部－青藏高原西部和东南亚地区所显示的信息；（3）OLR距平分布图所提供的信息在实际诊断过程中具有应用价值。     

广州前汛期暴雨气候特征分析

利用广州站1951～2009年的降水资料和历史天气图资料分析广州在过去59年前汛期（4～6月）暴雨气候变化特征以及暴雨产生的天气形势分类得出以下结论：1）广州前汛期暴雨累积雨量与前汛期降水变化趋势一致,呈逐年增加趋势,前汛期暴雨贡献率呈现波动变化;2）5、6月份的暴雨占前汛期累积雨量的比例呈10年左右的周期变化,未来10年广州可能再次进入5月份暴雨高发期;3）前汛期暴雨频次约占全年暴雨频次52．1％,其小波功率谱呈现4～8年的周期振荡,且在1987～2003年最为显著;4）广州前汛期暴雨偏多的年份,冷暖气团势力相当,在华南地区交汇的机会多,广州暴雨偏多,而暴雨偏少的年份,是极圈附近冷气团过于强盛而海上暖气团过于弱或者冷气团有一定的势力,但是海上暖气团过于强盛,华南地区由单一气团控制,广州暴雨偏少。     

近40年西江流域前汛期致洪暴雨期间降水的低频振荡特征分析

利用西江流域9个代表站的降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,运用小波分析和带通滤波等方法,对1968、1994、1998、2002和2005年西江流域汛期致洪暴雨过程低频特征进行了分析。这5年西江流域前汛期致洪暴雨期间存在较明显的准双周振荡,西江流域前汛期致洪暴雨是南北冷暖低频系统交汇后发展的结果,来自低纬海洋的低频暖湿气流和来自高纬的低频干冷气流在西江流域附近相遇是造成西江流域前汛期致洪暴雨的主要原因之一,西江流域前汛期致洪暴雨发生期间都有低频正涡旋系统控制或传入,有利于低层水汽的辐合,这对致洪暴雨过程的发生起着重要作用。     

京津冀地区暖季降水日变化特征分析

使用2007—2017年京津冀地区156个气象站暖季（5—9月）逐小时降水观测数据,根据地形将研究区域分为6个分区,分析各分区降水量季节内变化和日变化特征,结果表明：1）京津冀的多雨区主要位于沿燕山南麓到太行山,存在多个降雨中心。2）各分区降水量季节内特征总体表现为单峰型,即7月降水量最大,7月第3候至8月第4候是主汛期,8月降水量次之,5月最少。3）降水呈夜间多,白天少的特点,7月初之前的前汛期降水多发生在16—21时;主汛期降水呈双峰型,峰值在17—22时,次峰值出现在00—07时;8月中旬以后的后汛期多夜间降水,峰值多出现在00—08时。4）高原山区多短历时降水,长历时累计降水对季节降水贡献率大值区位于平原地区,而持续性降水贡献率大值位于太行山区和燕山迎风坡的西部。     

“海棠”台风(2005)雨强差异成因分析

通过对暴雨(A1)、大暴雨(A2)及特大暴雨(A3)区中潜热(大尺度潜热加热和对流潜热加热)、改进的湿Q矢量(Q*)以及地形因子(地形抬升和地表摩擦)作用的计算及对比分析,定量探讨了"海棠"台风(2005)雨强差异成因。结果表明,潜热加热在整个台风登陆过程中,基本都有助于A2与A1之间雨强差异形成,且在台风登陆后约1/3时段内对A1、A2及A3之间雨强差异形成有明显贡献。对于Q*矢量强迫作用,台风登陆前,仅有助于A2与A1之间雨强差异形成,在台风登陆后,则对A1、A2及A3之间雨强差异形成贡献明显。地形因子作用在台风登陆前,仅有助于A3与A1、A2之间雨强形成差异,但在台风登陆后,则有利于A1、A2及A3之间雨强差异形成。     

江淮梅雨季节强降雨过程特征分析

为了便于识别梅雨季节江淮地区的强降雨过程,促进汛期强降雨过程的预报方法研究,使用中国国家级地面气象站逐日观测资料,提出了一种划分江淮梅雨季节强降雨过程的客观方法,并对江淮梅雨季节内强降雨过程的特征进行了分析。结果表明:该方法能有效划分出江淮梅雨季节的强降雨过程,划分结果与预报业务中的划分结果具有较高的一致性,便于在业务中应用。在江淮梅雨季节内,梅雨期的强降雨过程存在明显的年际变化且与梅雨强、弱密切相关,强梅雨年具有较多的强降雨过程以及过程累积强降雨日,强梅雨年的强降雨过程具有持续性、反复性和频发性的特征。弱梅雨年则相反。近56年来梅雨期强降雨过程累积雨量在整个江淮地区有线性增加的趋势,且江苏南部至浙江北部地区雨量增大的趋势最为显著。梅雨期强降雨过程累积雨量及雨日的空间分布是一致的,最大区域中心均位于安徽西南部、江西东北部及湖北东部等地。按照此客观划分方法确定的梅雨期的强降雨过程累积雨量与梅雨期总雨量具有较为相似的时空变化特征。      

湖南省汛期强降水的30~60d低频振荡特征及延伸期预报指数研究

基于1986—2015年湖南逐日降水资料、同期美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)再分析资料,通过分析强低频振荡年的汛期强降水特征和低频环流场演变对强降水的影响,建立了湖南省汛期延伸期强降水过程预报指数。结果表明:(1)汛期33%的强降水过程均发生在具有显著30~60 d低频振荡的年份中,且大多位于低频降水峰值阶段。(2)通过对强低频振荡年进行合成发现,在活跃位相,南亚高压偏强偏东,副热带高压偏西偏强,这种环流配置导致中国南方大部分地区的高层环流为辐散,底层环流为辐合,有利于降水的产生。在中断位相,南亚高压呈东西带状分布且其位置偏西、强度偏弱,副热带高压偏东偏弱,使得向湖南地区输送水汽的西南气流减弱,进入降水中断期。(3)基于低频散度场不同位相的变化特征,选取了与低频降水相关的两个关键区,从而建立延伸期预报指数,该指数对低频降水显著年的强降水回报准确率能够达到73%。(4)前期4月黑潮的海温异常(SSTA)可作为湖南省强低频振荡年的预测指标。     

河北省棉花连阴雨灾害定量化评估指标与风险分析

利用河北省棉区1981—2015年40个气象站逐日气象资料、农业气象观测站棉花农情、连阴雨灾情、棉花产量资料,分析连阴雨过程特征及其对棉花生长的影响,修订和完善连阴雨灾害指标;采用数理统计方法获取历史连阴雨产量灾损率、筛选关键致灾因子,采用权重系数法构建连阴雨强度指数,并建立基于强度指数的灾损评估模型;利用有序样本聚类分析法划分连阴雨强度等级;依据风险分析原理,构建连阴雨风险指数并进行风险区划。结果表明：建立的强度指数能够客观反映连阴雨灾害强度,灾损评估模型评估效果较好。棉花播种出苗期连阴雨发生概率低（0.076）、造成的损失小（平均产量灾损率0.09%）;现蕾至吐絮期连阴雨影响较大,发生概率和造成的灾损率由大到小依次为花铃期（0.447,17.1%） > 现蕾期（0.394,11.7%） > 吐絮期（0.237,7.2%）。近年来,现蕾期连阴雨发生站次减少,对棉花影响减弱,花铃期和吐絮期发生站次增加,尤其是吐絮期增加明显,成为连阴雨灾害影响棉花生长的主要时期。现蕾期和花铃期连阴雨高风险区主要分布在非主棉区,其中现蕾期高风险区分布在保定北部及以北棉区,花铃期高风险区分布在保定北部及以北棉区和石家庄、邢台、邯郸三市西部棉区;吐絮期高风险区分布在保定西南部、衡水西部、石家庄及其以南棉区,部分地区为主棉区。     

区域暴雨强度等级综合评估研究—以长江中下游为例

考虑到暴雨可能造成灾害的累积效应,本文提出降雨衰减指数的概念,建立相当强度公式,并以此判定暴雨日.从致灾因子出发,以暴雨过程的过程强度和影响范围作为评价指标,建立区域暴雨过程致灾强度的综合评估模型.以长江中下游地区为例,基于上述评估模型,得到该地区暴雨过程序列,继而利用百分位法对暴雨序列进行等级划分,得到该区域暴雨过程...     

多模式热带西太平洋夏季降水可预测性比较分析

利用中国科学院大气物理研究所(IAP,Institute of Atmospheric Physics)3个大气环流模式(AGCM,Atmospheric General Circulation Model)和欧洲多模式集合预报计划(DEMETER,Development of a European Multimodel Ensemble System for Seasonal-to-Interannual Prediction)中7个海气耦合模式(CGCM,Coupled General Circulation Model)的1981—2000年共20 a集合回报结果,比较了不同模式在热带地区,尤其是热带西太平洋地区夏季平均降水的可预测性差异。结果表明:所有模式都能够较好地再现这20 a平均降水的空间分布特征;IAP 9层AGCM最好地再现了热带西太平洋地区,尤其是140°E以西地区降水异常的主要空间特征,而CGCM则对海洋上空的降水异常特征有较好的回报能力。回报的降水异常量值偏弱和系统偏移使得IAP的AGCM原始回报技巧评分明显低于CGCM,但是经过统计订正后AGCM对热带夏季降水表现出与CGCM相当的可预测性。统计订正方法对部分CGCM模式的预报评分也有改进效果,但是当模式原始预报评分较好时订正方法的效果并不明显。对于IAP模式,随着IAP大气模式的不断改进,模式对热带西太平洋降水预测改进最为明显,但是在太平洋东部地区,IAP大气模式依然存在降水异常偏弱的不足。     

基于WRF模式的云南短时强降水物理量特征

为了解云南短时强降水发生前本地化中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式输出结果的物理量特征及其对短时强降水预报的作用,使用WRF模式对2016年云南主汛期(6—8月)5次短时强降水过程进行模拟,利用模式输出的高时空分辨率资料计算5次过程中85个样本在短时强降水发生前6 h水汽类、动力类及不稳定条件类的部分物理量值,使用箱线图分析各物理量的分布特征及其与短时强降水的关系,应用经验累积分布函数图确定各物理量的阈值。研究表明,水汽类物理量样本数据值分布较为集中,随着短时强降水的临近数值逐渐增大;动力类的6 km垂直风切变中位数值及平均值随时间变化很小,所有时次的6 km垂直风切变阈值均低于12 m/s,表明短时强降水发生前有弱垂直风切变;不稳定条件类中对流有效位能样本数据的离散程度较大,对短时强降水无指示意义;LI指数、K指数和700 hPa假相当位温样本数据离散度较小,其中K指数中位数值、平均值及阈值的上下限在短时强降水发生前1 h有显著增大的特征,且数据集中度达到最高,大的K指数值与短时强降水有较好的对应关系。使用物理量阈值推算短时强降水落点的方法对云南本地化WRF模式短时强降水的预报性能有改进作用。     

太平洋海温场不同时间尺度背景下华南前汛期持续性暴雨的统计特征

利用1961—2012年华南逐日降水资料,分析了太平洋海温场两种不同时间尺度背景下华南前汛期持续性暴雨的统计特征,并探讨了海洋外强迫信号可能对华南前汛期降水的低频变化周期造成的影响,以期为华南前汛期持续性暴雨过程的延伸期预报提供依据。结果表明:PDO(Pacific Decadal Oscillation,太平洋年代际振荡)冷位相年,华南前汛期发生典型持续性暴雨过程的概率比PDO暖位相年大,且暴雨强度偏强,持续时间偏长;太平洋海温场两种不同时间尺度背景下,华南典型持续性暴雨过程呈现不同的特征,PDO冷位相配合冬春Nino区海温异常,华南前汛期易出现强度较强、持续时间较长的典型持续性暴雨过程;太平洋海温两种不同时间尺度的外强迫信号可能影响华南前汛期降水的低频变化周期,进而影响华南前汛期持续性暴雨的持续时间和强度。     

1961～2007年青藏高原四季开始日期的变化趋势分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961～2007年逐日气温度资料,分析了青藏高原近47年来四季开始日期的时空变化特征和年代际变化趋势.结果表明,青藏高原的四季开始日期变化主要表现为春季和夏季的提前趋势,秋季和冬季的推后趋势,其中春季、冬季的变化显著,夏季、秋季的变化相对春季、冬季变化较小,四季开始日期的这种变化在增温明显的1990年代和21世纪初最为明显,并且春季和冬季开始日期的年代变化较大,而夏季和秋季开始日期的年际变化较大.这种变化趋势在空间分布上有所差异,春季和冬季开始日期变化的空间分布相似,春季和冬季开始日期的变化在空间上有相当的同步性而且都属于“中间高两边低”的分布状态,夏季和秋季开始日期变化的空间分布相似.此外,春季丌始日期在1990年代之前整体相对平稳并没有表现出明显的提早趋势,从1990年代开始变得较明显;夏季开始日期的提早变化相对平稳但年际变化较大;秋季开始日期的推迟相对平稳但是年际变化较大,1990年代有较明显的推迟趋势;冬季在1990年代表现出推迟趋势但是并不明显,但是到21世纪初表现出强烈的推迟.