宁夏0 ℃积温时空演变特征分析

利用宁夏全区25个气象台站日平均气温资料,统计分析≥0 ℃积温的时空演变及其开始、结束日期的变化特征;采用复Morlet小波分析方法和Mann-Kendall突变检测方法^〔1〕,揭示了宁夏不同区域≥0 ℃积温的周期及突变特征;并对其演变成因进行了初步探讨。结果表明：近50 a宁夏各区域≥0 ℃的积温均呈增大趋势,积温的持续时间明显延长;全区及引黄灌区0 ℃积温在1997年出现由少到多的突变,在周期上存在3～4 a和9 a左右的长周期;≥0 ℃积温期间引黄灌区极端最低气温<0 ℃的出现日数明显减少,由此而引起的冻害也相应减少。造成宁夏≥0 ℃积温增加、持续时间延长的主要原因是气候变暖前后大气环流出现了明显调整。变暖前,500 hPa高度场上中高纬度地区,特别是巴尔喀什湖附近易于形成低槽,有利于极地冷空气南下影响宁夏区域,造成气温偏低,≥0 ℃的积温偏小;气候变暖之后,500 hPa环流场发生了显著变化,中高纬度地区经向环流减弱,纬向环流增强,不利于槽区的形成和发展,极地南下冷空气活动次数减小,下游大范围区域内的气温升高,对应的0 ℃积温增加。     

内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡及环流特征分析

利用内蒙古中西部50个气象观测站1961—2000年春季沙尘暴日数资料,国家气候中心提供的北半球月平均500 hPa高度场网格尺度为10°(经度)×5°(纬度)的网格点资料、北半球500 hPa月平均环流特征量资料、东亚季风资料分析研究冬春季中高纬度大气环流的年代际尺度的演变特征及其对内蒙古中西部沙尘暴的影响,进一步揭示内蒙古中西部春季沙尘暴年代际变化的原因。结果表明：青藏高原位势高度、贝加尔湖地区位势高度、乌拉尔山地区位势高度、东亚冬季风、亚州经向环流、印缅槽、西太平洋副热带高压强度都对内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡产生不同的影响。为内蒙古中西部春季沙尘暴的短期气候预测提供年代际尺度上的基本环流背景。     

宁夏春季沙尘暴频次异常与北太平洋海温异常的关系研究

利用宁夏沙尘暴频次资料、500 hPa环流特征量资料、NCEP再分析资料、北太平洋海温场格点资料,采用相关分析、合成分析、小波变换、SVD分析,对宁夏沙尘暴频次与北太平洋海温场的关系进行了研究,探讨了北太平洋海温场通过影响大气环流异常再影响沙尘暴异常的途径。结果表明：宁夏春季沙尘暴频次与前一年10月到当年5月加利福尼亚海温有显著的负相关关系,关键区海温冷、暖异常与宁夏春季沙尘暴日数多、少有较好的时频对应关系;另外发生在北太平洋的厄尔尼诺事件对宁夏春季沙尘暴有重要影响,当北太平洋海温场呈厄尔尼诺（拉尼娜）型分布时,宁夏各地沙尘暴日数以偏少（多）为主。加利福尼亚海温通过影响大气环流,进而影响宁夏沙尘暴的发生,冷水年春季（3—5月）,欧亚大陆高空系统较强,环流经向度加大,蒙古气旋加深,有利于极地冷空气南下;从风场形势看,冷水年河套至甘肃、内蒙西部及蒙古国中西部一带高层盛行西北风,而低层多为东南风,这种不稳定形势,也为西北沙尘暴的发生发展创造了有利气候条件。另外,冷水年冬春季东亚大槽位置以偏西为主,极涡强度偏强的年份占优势,西风环流指数负距平的年份偏多,经向环流偏强,冷锋活动频繁,大部分冬季平均气温偏低,表明冬季风偏强的年份为主;而暖水年基本相反。     

北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

2012-2013年中国西南地区秋、冬、春季持续干旱的成因

利用多种资料从大尺度大气环流、水汽输送、热带海表温度、北极涛动、平流层极涡等方面分析了2012-2013年中国西南地区秋、冬、春季持续干旱的成因。结果表明, 西南水汽输送偏弱、高纬度地区南下冷空气路径偏东、冷暖空气难以在西南地区上空交汇, 是此次持续干旱的直接原因。这段时间西南地区大都受平直西风气流控制, 孟加拉湾和中南半岛地区位势高度较常年偏高, 不利于这些地区气旋性环流的发展;热带海表温度异常变化,特别是冬春季印度洋海表温度的持续偏高, 使得菲律宾地区上空低层反气旋异常环流增强。这些都导致了西南向水汽输送偏弱。此外, 北极涛动异常变化对西南地区的干旱也有重要影响, 北极涛动持续处于负位相, 不仅使南支槽减弱变浅, 西南水汽输送减少, 还导致贝加尔湖高压脊偏弱, 使北方南下冷空气主体偏东。冬季平流层极涡强度的变化在各个高度的位势高度场和位势涡度场上都有体现, 其变化对冷空气的强度及路径有明显影响。     

文山州百年大旱气候特征分析

利用文山州8个站点1970年～2010年的逐月降水、气温、日照等资料,分析文山州旱涝的时空分布、年际变化及地理分布等特征,再利用2.5°×2.5°的NCEP/NCAR再分析资料的月、季、年平均场,对文山州秋、冬、春连旱的大气环流异常特征进行分析,得出:2009年～2010年秋、冬、春3季降水特少、气温特高、日照较强,而整个文山州又数文山县最为严重;多雨年冷空气活动频繁,副高较弱,南支比较活跃,而少雨年南下冷空气较少,副高较强,南支波动少。     

春季天气变率对华北沙尘暴频次的影响

利用欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析华北春季沙尘暴日数与500 hPa月平均环流及与近地面环流天气变率长期变化的关系,分析时段为1962~2000年。研究发现华北地区春季沙尘暴频次与东亚地区中高纬度500 hPa高度场有显著的负相关,相关中心区在蒙古国及西伯利亚一带,这可能说明高空环流场在这种形势下易于造成高纬度冷空气南下,因此使得华北沙尘暴频次增加。天气过程是形成沙尘暴的直接原因,东亚地区天气变率存在明显的年际和长期变化,研究发现天气变率与沙尘暴频次之间有非常显著的关系：当天气尺度变率增大 (减少) 时,沙尘暴频次也增加 (减少)。其中具体分析了850 hPa低压和地面冷高压活动与沙尘暴的关系,发现东北低压及自蒙古和西伯利亚南下的冷空气活动都对华北沙尘暴频次有明显的影响。近40年来东亚天气变率有显著的减弱趋势,这也在很大程度上解释了沙尘暴频数的显著减少。另外,北极涛动对东亚天气变率和华北沙尘暴频次的年际变化也有一定的影响,北极涛动强的年份华北沙尘暴次数偏少。     

1月北极涛动异常程度特征及其对北半球同期温度的影响

将1月北极涛动（AO）大气遥相关型的强度分为：正常、异常和极端异常3类典型年进行讨论,发现其同期大气环流及其对北半球温度影响存在显著的异同性：当AO呈异常和极端异常时,均表现为东亚大槽、乌拉尔山、贝加尔湖阻塞高压、阿留申低压的持续、稳定异常,但对应极区涡旋的强度、面积及其向南、向北的扩展等有所差异,与NPO、NAO正、负位相对应,致使冷空气在极地和中、高纬度活动范围不同。极端异常年的影响强度和范围较异常年偏大、偏南,高低空配置使冷空气向北半球中低纬度地区延伸,异常低温可扩展至北太平洋暖池区。     

陕西春季干旱与多雨的环流特征对比分析

选用陕西86个气象站1961-2007年3~4月降水量和NCEP/NCAR再分析资料,利用标准化降水指数确定陕西春季干旱与多雨的划分指标,并对陕西省春季干旱与多雨年的同期和前期大气环流特征进行了合成分析,结果表明陕西春季降水具有南多北少,年际变率大等特点。陕西春季干旱少雨年同期500 hPa欧亚中高纬度距平场呈"-+-"分布,反映了中亚长波脊强盛,东亚大槽偏深的主要环流特征;而陕西春季多雨年乌拉尔山和日本海为正距平,鄂霍次克海和咸海、里海为负距平,欧亚中、高纬度距平场呈反位相分布,反映乌山阻塞高压建立与崩溃过程中,中亚长波槽经高原东移的环流特征,东亚中纬度纬向环流发展,冷空气易滞留在偏北地区,暖湿气流活跃更易北上,形成了陕西春季多雨天气。从850 hPa流场分布看,陕西春季多(少)雨通常对应同期对流层低层亚洲大陆东岸偏南气流的增强(减弱)。此外前年冬季乌山高压脊偏弱(强)和东亚大槽偏浅(深)与陕西春季多(少)雨有密切联系。     

云南红河2008年2月罕见低温的气候环境诊断分析

采用北半球500 hPa高度场、700 hPa热带流场和海平面气压场资料,对2007年12月至2008年2月的大气环流特征进行分析。得到2008年2月红河州出现罕见低温的大气环流特征为经向环流明显,欧亚大陆中高纬地区高度场偏高,中低纬地区高度场偏低,使得冷空气和暖湿气流容易交绥,导致冷空气在红河长期盘踞,出现持续阴冷天气。通过相关性分析,发现La Nina事件与红河州2月气温呈负相关,La Nina事件也是此次罕见低温的重要原因。     

西南地区干旱的变化特征及其与大气环流的关系

选用1962—2017年（10月~次年5月）西南地区（四川、贵州、云南和重庆市）90 个地面气象观测台站的逐日降水和日平均气温实测气象要素资料,运用综合气象干旱指数[WTBX](CI)[WTBZ]统计出西南地区累计干旱日数和频次,并分析两者近56 a来的时空变化特征,再挑选其高、低值年进行大气环流形势讨论,最后制作差值图（均为高值年减低值年）与相关场构造的图进行比较。研究结果表明：累计干旱日数和频次均呈逐渐降低的趋势;两者的年代距平在20世纪60年代~80年代同为正,而在20世纪90年代同为负,其后21世纪初两者距平则相反;累计干旱日数具有5 a和9 a的年际周期变化,12 a的年代际周期,干旱频次具有8 a左右的年际周期和20 a的年代际周期;两者均在四川西部地区和云南中北部为大值中心,云南西部、重庆和贵州中东部为小值中心;高、中和低层的环流形势也缺少水汽和系统抬升等配置关系。     

近50 年西南地区极端干旱气候变化特征

利用中国气象局整编的1960-2009 年西南地区108 站逐日气温、降水等资料,计算年、月地表湿润指数,并进行标准化,统计极端干旱发生频率,对年际、年代际、季风期和非季风期的极端干旱变化特征进行分析,得出结论：(1) 整体上,四川盆地西南部、横断山区南端、广西南部沿海和贵州北部是近50 年来年极端干旱发生频率明显增加的地区;年代际变化上,20 世纪60-80 年代极端干旱呈逐渐减少趋势,高发区交替出现在东南-西北-东,90 年代下降明显,整个地区都转湿,进入21 世纪后,极端干旱距平呈现正距平,且增幅较大,区域间差异却显著减小。(2) 季风期与非季风期的极端干旱变化有很大差异,季风期极端干旱频率在不断增加,多发生在四川盆地周边海拔较高的山区、广西大部和“帚形山脉”地带,海拔对季风期极端干旱发生频率有一定影响;非季风期缓慢下降,整体偏湿。(3) 通过滑动t 检验和小波分析发现,季风期西南极端干旱在2003 年发生突变,非季风期在1989 年突变,年极端干旱发生频率是季风期和非季风期的突变叠加的结果;年极端干旱存在准5年和准12 年的周期变化。     

西藏高原不同时段雪灾的空间分布及大气环流特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2008年的10月至翌年4月逐日积雪资料,依据积雪深度和积雪持续日数两项要素组合的雪灾等级指标,分析了前冬、隆冬和春季3个时段西藏高原不同等级雪灾空间分布。结果表明：主要有3个雪灾发生高频中心区,即以聂拉木为中心的喜马拉雅山脉中段区、以嘉黎为中心的那曲地区中东部区及以错那为中心的喜马拉雅山脉东段区;在时段上雪灾主要出现在前冬和隆冬,春季最少,但在前冬和隆冬雪灾频率分布有较大的空间差异;喜马拉雅山脉中段区、阿里地区、那曲站以中灾和重灾为主。利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场数据,对区域性雪灾异常年和无雪灾年进行了合成分析,结果表明:前冬和隆冬北半球500 hPa中高纬环流非常相似,自大西洋东海岸向东至西太平有显著的“+-+-”波列,而春季中高纬从欧洲西部为“-+-+-+”波列;3个时段欧洲大陆长波槽脊异常加强,经向环流发展;前冬和隆冬欧亚大陆高度距平场为西高东低,春季正好相反;雪灾年与无雪灾年极涡、乌拉尔山高压脊、贝加尔湖高压脊和北美大槽的强度、位置有较大的差异,而东亚大槽只是春季有所差别外其他时段不明显。     

赤道中东太平洋关键区海温对宁夏春季降水的影响

基于宁夏全区范围内24个常规气象站近53 a春季降水量资料和美国气候预测中心1961-2013年Niño1+2和Niño3.4月平均海平面温度指数资料及NCEP/NCAR北半球月平均500hPa高度距平场再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)及滑动相关分析方法,对宁夏逐年春季降水量的空间分布进行分型,并分析了各空间分布型的时间演变特征,进一步研究了赤道中东太平洋关键区(Niño1+2、Niño3.4)海温是如何通过对西太平洋副高及500 hPa中高纬大气环流的影响来影响宁夏的春季降水。结果表明:近53 a来,宁夏春季降水全区一致偏多或偏少分布型的占比超过70%,21世纪后全区降水一致偏少型明显减少;前一年夏秋季节赤道中东太平洋关键区海温与次年宁夏春季降水存在持续5~8个月的显著高相关,其中7~9月相关最显著,且相关程度逐步提高;研究发现,前一年夏秋季节,赤道中东太平洋关键区海温异常,通过海气相互作用,对次年春季北半球500 hPa高度距平场上中高纬度大气环流的配置以及西太平洋副热带高压的位置产生明显的影响,近而影响形成次年春季宁夏降水的水汽来源以及空间分布。因此,这些前期的稳定强信号对宁夏春季降水预测具有明确的指示意义。     

江淮下游汛期降水与ENSO冷暖事件的关系——以里下河腹部地区为例

应用综合Niño指数,分析了江淮下游里下河腹部地区1957-2006年间汛期降水与ENSO冷暖事件的关系及环流形势。结果显示:汛期降水与ENSO冷暖事件的遥相关具有较为显著的阶段性特征。El Niño、La Nina的翌年汛期降水分别以负、正距平偏多,汛期降水的正负距平转换出现在1970年代末左右。汛期降水与Niño指数具有2-7 a左右的相似周期,且二者在1980年前后出现了明显的相位转换。El Niño翌年汛期降水为正距平的环流场显示,东亚环流经向呈“+、-、+”高度距平配置,且副高范围扩大,偏西偏北,存在典型的梅雨锋面,雨带停留在江淮下游地区,利于降水形成。而La Nina翌年汛期降水为正距平的环流场表明,副高位置偏东偏北收缩,东亚经向环流呈“-、-”位势高度距平,低、中层分别为西南风、偏东南风距平,缺少梅雨锋面,汛期降水偏多的程度较小。     

宁夏中南部地区干旱变化趋势分析

采用国家最新发布的综合气象干旱指数,详细分析了宁夏中南部地区干旱发生频率、日数和强度的变化趋势。发现宁夏中南部地区春、夏季干旱变化趋势基本相似,而与秋季干旱变化趋势基本相反。20世纪60年代至80、90年代,宁夏中南部地区春、夏季干旱总体呈弱减轻趋势,而秋季干旱呈非常显著的加剧趋势,80、90年代秋季干旱强度较60年代增强了两倍多;进入21世纪以来,春、夏季干旱显著加剧,中部干旱带春、夏季干旱、南部山区夏季干旱强度较20世纪90年代平均增加了约1~2倍,而秋季干旱出现了明显减弱的新趋势。随着春、夏季干旱加剧,对农林牧业\,生态环境、人畜饮水的影响越来越严重,旱灾造成的损失也在不断增大,应引起高度重视。最后提出了应对干旱加剧的措施建议。     

1971——2010年中国西北地区秋季降水变化特征

本文采用1971—2010年9—11月逐月NCEP/NCAR再分析数据和国家气候中心全国台站资料,通过常规统计分析、趋势分析、Morlet小波变换、M-K 检验以及奇异值分解,对中国西北地区秋季降水量与降水日数两个方面进行了较为详细的分析,得到了较为全面的中国西北地区秋季降水时空分布特征,并分析了500 hPa环流异常对其可能的影响。结果表明：1971—2010年间西北地区秋季降水量与降水日数均为上升趋势,相对来说,秋季降水日数在这40年间的变化趋势更为显著;西北地区秋季降水量及降水日数整体呈现出增加的趋势,主要是受青海、甘肃两省大部分站点的降水量及降水日数明显增多引起的;西北地区秋季降水量、降水日数变化幅度较大区主要位于青海东南部与陕西南部;降水日数在未来将会有减少的变化趋势;500 hPa东高西低的异常环流形势越明显,甘肃东南部、宁夏、陕西大部秋季降水量越大,北高南低的异常环流形势则在中国西北地区大部易造成秋季降水量偏多。     

1960-2012年河西走廊中部沙尘暴空间分布特征和变化规律

利用6个常规气象站1960—2012年的沙尘暴观测资料,分析了河西走廊中部近53年沙尘暴日数的年代际、年际、季节、各月变化和空间分布,并用Mann-Kendall检验法检验河西走廊中部沙尘暴序列是否存在突变现象;在分析沙尘暴变化规律的基础上,建立了河西走廊中部沙尘暴日数的均生函数预测模型。结果表明：该地区1960—2012年的沙尘暴日数以11.75 d/10a的倾向率递减;20世纪60年代至80年代中期为沙尘暴多发期,进入80年代末沙尘暴日数开始明显下降;20世纪70年代最多,60年代次之,80年代到90年代中期逐渐递减,从1997年开始到2004年又处于逐渐上升的趋势,突出年份是2001年,此年共21 d发生了沙尘暴天气;20世纪80年代河西走廊中部沙尘暴日数有一明显减少的突变,具体时间是1983年。与沙尘暴日数相关性最强的是年平均气温,呈显著负相关,其次是春季平均气温、冬季蒸发量和春季蒸发量,有5个站点的沙尘暴日数与春季平均气温呈显著负相关、与冬季蒸发量和春季蒸发量呈显著正相关,有3个站点的沙尘暴日数与冬季平均气温和冬季降水量呈显著负相关。据预测,2013-2032年河西走廊中部沙尘暴日数将呈继续减少趋势。