基于REOF的青藏高原东侧降水区划分析

本文运用青藏高原东侧35个基本站常规观测50年(1951~2000)年降水资料,采用REOF(旋转主分量)分析方法对高原东侧降水的区域性特征进行分析,把高原东侧分为七种气候模态,既是中-北部型、川东型、西部型、西北型、重庆型、西南型和南部型。根据这个结果,按照一定临界值,把高原东侧地区分为七个降水区。     

青藏高原东北侧夏季降水异常与澳大利亚东侧海温异常的关系研究

利用青藏高原东北侧地区15个地面观测站1960—1999年逐月降水资料和全球SSTA资料,采用相关分析,发现青藏高原东北侧夏季降水与澳大利亚东侧海温存在显著而稳定的负相关关系。在此基础上选取了海温影响(165°～175°E,31°～21°S)进行分析。结果表明:青藏高原东北侧夏季降水与前一年1～3月关键海区SSTA及其分布型存在较好的对应关系,关键海区SSTA是影响青藏高原东北侧夏季降水异常的主要因子之一。     

青藏高原冬季平均温度、湿度气候特征的REOF分析

通过对青藏高原123个测站, 1961~1998年冬季 (12月至翌年2月) 平均温度、相对湿度资料做气候特征分析, 得到32°~33°N附近地区可能是高原南北温湿变化的分水岭, 以北主要受干冷空气影响, 以南主要受暖湿空气影响。用方差极大正交旋转EOF (即REOF) 方法对以上资料进行分析, 可以将青藏高原温度、相对湿度进行分型、分区, 并对各区的温度、相对湿度特征进行分析。结果表明, 近40年来, 各区的温度总趋势是在波动中逐步升高的。增温时段主要出现在1978~1981年及1983年至今。1983年开始的增温, 是近40年来最强的一次, 增温幅度大且持续时间长, 但从90年代开始增温幅度及范围出现波动。从温度线性倾向来看, 东部高原增温幅度从南到北存在“大—小—大”的现象。高原大部分地区湿度变化总趋势是在波动中逐步增湿的, 但高原北界以变干为主。从80年代后期至今高原进入显著增湿阶段, 但从90年代中后期开始增湿幅度及范围出现波动。从湿度线性倾向来看东部高原增湿幅度从南到北存在逐步减小现象, 甚至祁连山地区出现变干现象。     

云南雨季的中期降水区划和类型

云南季风气候显著。本文运用聚类分析方法对1981—1987年雨季5—10月全省36个代表站的候雨量进行了降水区域和降水类型划分,其结果可为研究降水的中期预报提供参考。     

青藏高原东侧突发性暴雨的湿位涡诊断分析

利用MICAPS系统提供的常规观测资料对2004年6月29日、2004年8月10日发生在关中和陕北的突发性大暴雨进行湿位涡诊断分析。分析表明,700hPa等压面上,MPV1≤-0．3PVU中尺度对流不稳定区的生成、伴随对流不稳定区临近上游MPV1≥0．3PVU中尺度对流稳定区的生成,是形成突发性暴雨的湿正压场特征。伴随高原槽东移入河套（或关中）,槽后有MPV2〈0湿斜压中心生成,槽前有MPV2〉0湿斜压中心生成,正负湿斜压中心在暴雨区及其临近上游生成MPV2等值线密集区,形成了突发性暴雨的700hPa湿斜压场特征。暴雨区上空有深厚湿位涡负值层的形成,伴随暴雨区上游对流层中低层有正湿位涡柱东移在暴雨区形成陡直的湿位涡等值线密集区,对突发性暴雨的发生有指示意义。扰动湿位涡的三维空间结构及其演变也是青藏高原东侧突发性暴雨预报当中可利用的重要信息。     

青藏高原东侧地区夏季气温变化及其可能成因

应用奇异值分解(SVD)和相关分析方法，研究了青藏高原东侧川渝地区气温变化及其原因。结果表明：夏季川渝地区气温与云量之间主要呈反位相关系，其第一模态代表了它们最主要的耦合特征；热带西太平洋海温偏暖(冷)，引起副热带高压系统位置偏北(南)，使川渝地区总云量偏少(多)，造成川渝地区气温偏高(低)。最后建立了川渝地区夏季气温变化的概念模型，指出热带西太平洋海温异常变化，也是造成青藏高原东侧川渝地区气温变冷的主要原因之一。     

青藏高原东侧"2003.8.28"暴雨的集合预报试验

利用MM5模式和国家气象中心的T213模式的预报资料,通过研究非绝热物理过程参数化方案对高原东侧"2003.8.28"暴雨数值预报的影响特征,进行了多物理模式集合预报试验,为开展青藏高原东侧集合预报扰动技术研究进行了试验.试验结果表明,模式物理参数化方案对中尺度降水预报结果有明显影响,包括局地降水强度、空间分布型态、时间演变特征等.随着模式分辨率的提高,积云对流参数化方案将增加小雨量级降水区域,产生一些虚假降水,就现阶段模式水平而言,高分辨率集合预报应重点发展考虑强降水预报不确定性的集合预报模式系统.多物理模式集合预报的初步试验结果表明,高分辨率集合预报可以改进单一确定性预报结果不稳定的缺点,为强降水灾害性天气预报提供有价值的预报信息.     

青藏高原东侧一次β中尺度对流系统的数值模拟

利用PSU／NCAR的高分辨率中尺度非静力数值模式MM5，模拟了2001年9月18日发生在青藏高原东侧的绵阳大暴雨过程。结果表明，高分辨率数值模式对触发本次降水过程的β中尺度对流系统具有较好的模拟能力。高分辨率模拟输出显示“9．18”绵阳大暴雨与边界层内一个中尺度辐合扰动的发展和移动相伴，且中尺度辐合扰动还诱发了一个时间尺度约为6h的β中尺度涡旋和强烈发展的降水雨团。模拟还显示受高原地形影响，该β中尺度对流系统具有独特的动力和热力结构。其动力特征是强上升运动和超强散度柱与对流层低层强涡度互耦发展，热力特征是对流层低层具有对流不稳定能量，中层具有斜压不稳定能量。中尺度对流系统具有两支上升人流和两支下沉出流，低层人流(东南气流)触发低层对流不稳定能量释放，中层人流(高原近地层偏西暖湿气流)触发中层大气斜压不稳定能量释放，两种不稳定能量共同作用促使对流雨团强烈发展，形成绵阳大暴雨。     

中国东部的降水区划及各区旱涝变化的特征

为了研究我国旱涝发生的规律、成因和预测，事先掌握降水的气候型区和各区降水变化的气候特征是十分必要的。本文利用1951-1986年中国东部140个站的月降水资料，分析了下半年降水相对系数、月际和年际标准差等参量时空变化的特征，并综合应用逐级归并法和成批调整法，对中国东部地区进行了降水气候区的划分。在此基础上，进一步探讨了各区旱涝的频数和长期变化的趋势。     

青藏高原东侧地区夏季气温变化及其可能成因

应用奇异值分解(SVD)和相关分析方法,研究了青藏高原东侧川渝地区气温变化及其原因.结果表明夏季川渝地区气温与云量之间主要呈反位相关系,其第一模态代表了它们最主要的耦合特征;热带西太平洋海温偏暖(冷),引起副热带高压系统位置偏北(南),使川渝地区总云量偏少(多),造成川渝地区气温偏高(低).最后建立了川渝地区夏季气温变化的概念模型,指出热带西太平洋海温异常变化,也是造成青藏高原东侧川渝地区气温变冷的主要原因之一.     

高原东部一次大暴雨过程成因分析

利用常规高空、地面观测资料、NCEP再分析资料以及FY-2C卫星云图资料,对2005年7月1日晚到2日发生在甘肃东南部的区域性暴雨、大暴雨和陕西关中东部的局地性暴雨、大暴雨天气过程进行分析。结果表明:这次暴雨、大暴雨过程发生在深厚的上升气流中,有明显的水汽辐合和输送,地面冷空气的堆积触发了低空急流左前方中尺度天气系统的爆发,关中东部喇叭口地形对气流的狭管效应和地形爬升作用增大华山附近的雨强。深厚的上升气流和有利的散度场分布有利于正涡度增长和中小尺度天气系统的形成和发展,为强降水形成提供了有利的动力条件。     

重力波对青藏高原东侧一次暴雨过程的影响

采用WRF（weather research and forecasting）模式输出资料、NCEP/NCAR1°×1°再分析资料以及地面站降水资料,对2009年7月31日至8月1日四川省一次暴雨过程进行了分析。结果表明：水汽辐合区与降水区基本一致;散度场、水汽通量和水汽通量散度对降水具有较好的指示作用。在降水之前的6h中,降水中心上空的大气层结基本稳定,这种层结条件并不利于对流运动发生和发展;但是通过对散度场、非线性平衡方程和理查森数的分析,发现在暴雨开始前存在着中尺度重力波,它激发了对流运动的发展,而对流运动对暴雨的发展起到了主要作用。这说明,在整个暴雨过程中,只有同时考虑中尺度重力波与对流运动的相互作用,才能较完整地解释雨带的强度和特征得以发展和维持的原因。     

高原东侧突发性大暴雨过程中螺旋度的诊断分析

利用MM5模式模拟输出结果,对2002年6月8-9日发生在陕西省和四川北部的一次突发性大暴雨过程进行了螺旋度诊断分析.结果表明:暴雨区附近总存在一对紧邻的大小(低层)或正负(中层)螺旋度中心,低层螺旋度正值区强度远大于中高层螺旋度正负值区,对流层中层正负中心的轴线随高度呈逆时针旋转,相应的垂直结构是一对正负相伴的螺旋度柱.当暴雨区东侧正螺旋度突然向高层伸展,西侧伴有负螺旋度发展,且两中心间等值线变密集时,暴雨开始,大小(正负)螺旋度最强及其间等值线最紧密时,暴雨达到最强盛时期,而且暴雨就发生在两螺旋度之间偏大值中心的等值线密集区.进一步分析表明:螺旋度发生发展的主要贡献者是水平速度和水平速度的垂直切变.     

基于REOF方法的江西省6月降水趋势分区预测

在经验正交函数分解(EOF)分析的基础上,采用旋转经验正交展开(REOF)方法,对江西省81个气象站6月降水进行客观分区,发现前4个主成分的累积方差达到了76.6%,这4个旋转主分量的高值区(绝对值≥0.5)基本覆盖整个江西省地区,且第1、2、3和4旋转主分量的高值区分别位于赣北南部、赣南、赣中及赣北北部,这表明江西省6月的降水可以划分为赣北北部(Ⅳ区)、赣北南部(Ⅰ区)、赣中(Ⅲ区)及赣南(Ⅱ区)4个区域。分别对各区6月降水与上年9月—5月SST和OLR场进行相关分析,找到了对各区6月降水有预报指示意义的因子(前期SST或OLR),并利用多元逐步回归方法建立了各区6月降水的预报模型。利用这些预报模型对1980—2008年各区6月降水进行了模拟,各区模拟值与观测值的吻合较好,两者的相关系数分别为0.55(I区)、0.43(Ⅱ区)、0.58(Ⅲ区)和0.54(Ⅳ区),这表明了这些模型对各区6月的降水有较好的模拟能力。2009—2013年各区6月降水模拟效果检验结果也显示,4个区模拟效果检验5 a中有4 a符号与实况一致。2014年6月预测结果的检验也显示,Ⅰ区、Ⅲ区、Ⅳ区预测的降水距平百分率与实况非常接近,进一步证明了这些模型的模拟性能。     

Variations of early autumn rainfall in the lee side of the Tibetan Plateau

The variability of climate in the lee side of the Tibetan Plateau (TP) often exhibits unique features. In this study, the authors investigate the variations of early autumn rainfall in the lee side of the TP (LSTP). The rainfall amount and number of rain days in LSTP increase from August to September. The center of heavy and torrential rains during September is located in LSTP as well. These unique features are attributed to later withdrawal of the East Asian summer monsoon in the middle and higher troposphere compared to the lower troposphere and stronger South Asian summer monsoon and thermal forcing of the TP. The September rainfall in LSTP experienced strong interdecadal fluctuation, with overall below normal rainfall from mid-1980s to late 2000s, while there was no apparent long-term trend in the August and October rainfall amount. The above normal September rainfall is associated with an anomalous anticyclone over the western North Pacific, a weaker-than-normal ridge around the Lake Baikal, a stronger-than-normal East Asian jet stream, and warmer air over the southeastern TP. The interdecadal decrease in rainfall in September may be caused by the central equatorial Pacific warming, which induces an anomalous cyclone over the western North Pacific. The September anomalous cyclone is stronger and more westward compared to that in August and October, and thus favors the below normal rainfall in LSTP.     

The relation of vegetation over the Tibetan Plateau to rainfall in China during the boreal summer

The relationship between vegetation on the Tibetan Plateau (TP) and summer (June–August) rainfall in China is investigated using the normalized difference vegetation index (NDVI) from the Earth Resources Observation System and observed rainfall data from surface 616 stations in China for the period 1982–2001. The leading mode of empirical orthogonal functions analysis for summer rainfall variability in China shows a negative anomaly in the area from the Yangtze River valley to the Yellow River valley (YYR) and most of western China, and positive anomalies in southern China and North China. This mode is significantly correlated with summer NDVI around the southern TP. This finding indicates that vegetation around the southern TP has a positive correlation with summer rainfall in southern China and North China, but a negative correlation with summer rainfall in YYR and western China. We investigate the physical process by which vegetation change affects summer rainfall in China. Increased vegetation around the southern TP is associated with a descending motion anomaly on the TP and the neighboring area to the east, resulting in reduced surface heating and a lower Bowen ratio, accompanied by weaker divergence in the upper troposphere and convergence in the lower troposphere on the TP. In turn, these changes result in the weakening of and a westward shift in the southern Asian High in the upper troposphere and thereby the weakening of and an eastward withdrawal in the western Pacific subtropical high. These features result in weak circulation in the East Asian summer monsoon. Consequently, enhanced summer rainfall occurs in southern China and North China, but reduced rainfall in YYR.     

青藏高原东部暴雨的中尺度有效位能收支分析

针对2018年7月10-11日青藏高原东部一次暴雨过程,利用模式模拟资料分析了有效位能分布特征,成因及其对降水发展演变的影响.结果表明,有效位能主要分布在对流层低层4km以下和高层8-14km,高层有效位能和降水有更好的对应性西北冷平流和降水粒子下落的蒸发作用是低层有效位能高值中心的主要成因,而降水过程释放潜热带来的热...