近52年长江中下游地区夏季年代际尺度干湿变化及其环流演变分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的长江中下游地区353站1961~2012年逐月降水资料,通过计算得到各站点夏季标准化降水指数(SPI)。根据长江中下游地区夏季中旱及以上等级站点数目及其突变检测(Mann-Kendall方法,MK)结果,将时间序列划分为三个时段。在此基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海洋表面温度重建资料,分析了各个时段前冬至夏季环流背景场的异常特征及其演变过程,并建立了各时段的概念模型。结果表明:(1)长江中下游夏季在第一时段(1961~1973年)呈明显干旱状态;第二时段(1974~1986年)为干旱向湿润转变的阶段;第三时段(1987~2012年)基本转为湿润状态。(2)第二时段为第一时段与第三时段的过渡期,环流背景场在该时段发生明显变化,使得第一时段与第三时段所对应季节的环流距平场相位相反。(3)第一时段,前冬至夏季全球海温持续偏冷,印度洋海温冷异常在夏季尤为显著,南亚高压与西太平洋副热带高压偏弱;前冬,青藏高原北部脊偏弱,蒙古高压明显偏弱;夏季,印度低压偏强、南支槽加深,夏季风水汽输送偏强,而亚洲中高纬度为平直西风气流,北方冷空气不易南下至我国南方地区,冷暖空气交绥受阻,使得长江中下游夏季出现大范围的干旱。第三时段相对于第一时段,前冬至夏季全球海温暖异常,印度洋海温显著偏暖,西太平洋副热带高压偏强;前冬,青藏高原北部脊偏强,蒙古高压异常偏强;夏季,印度低压减弱、南支槽异常偏弱,夏季风水汽输送较弱,水汽滞留在长江流域,且贝加尔湖高压脊发展,脊前冷空气南下,使得长江中下游夏季降水偏多。     

20世纪上半叶塔里木河流域夏季干湿的演变特征

利用CRU(Climatic Research Unit)的月Palmer干湿指数资料,研究了1901～1950年塔里木河流域夏季干湿的时空演变特征,结果表明：流域干湿的空间分布为正常或轻微干旱,从西南至东北呈“-+”分布;流域干湿变化的线性趋势从西至东呈“+-+-”分布,整个流域50年变干旱趋势显著,但大部分地区的趋势不显著;变率空间分布为东部正变率和西部负变率;干湿指数在1910之前为正,年际变化较为小,之后,则相反;年代干湿指数值呈年代周期性变化,但干湿等级都为正常。在20世纪0年代后期、10年代中期、30年代初期和40年代初期,流域干湿的年代值与50年均值差异显著。年代线性趋势在20世纪10年代中期至30年代初期,正趋势较多,其余两段时期都为负趋势,年代线性趋势在10年代末期正趋势显著,0年代后期至10年代中期、30年代末期和40年代初负趋势显著。流域变率值在20世纪0年代后期至20年代中期,30年代初期和后期与40年代初期达到显著水平。流域干湿的突变点分别出现在1910年、1919年、1927年和1938年。3.5年和7年是此序列显著周期。本文与之前研究得出的流域干湿总体变化特征相似,而由于数据来源、研究区和研究方法存在不同,两者在具体结果方面存在差异;流域干湿变化与海温变化和大气涛动在不同时期存在显著相关关系。     

云南初夏干湿演变特征和基于CMIP6模式模拟的预估分析

使用1961—2020年的观测数据和2021—2080年的模式预估数据,首先分析了云南初夏干燥度指数（aridity index,AI）的演变特征和影响因子相对贡献,然后采用国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）中的20个全球模式,对SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下云南初夏未来干湿变化进行了预估研究。结果表明：(1) 1961—2020年云南初夏气候整体湿润,但为变干燥的趋势,有明显的年代际变化特征,1960s、1970s以及2000s气候相对湿润,其余年代相对干燥,2000s（2010s）为1961年以来最湿润（干燥）的10年。(2) 2021—2080年在3种排放情景下,云南初夏气候较1995—2014年均为变干燥的趋势,SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下,AI分别减少13.9%、17.9%以及24.9%,西南部将可能是湿润度降幅最大值中心。(3) 1961—2020年,降水对云南初夏气候干湿变化的贡献大于潜在蒸散量;而2021—2080年,潜在蒸散量对气候变干燥的贡献大于降水量,且随排放情景的增高和时间推移,其贡献将逐渐增大。     

我国西南地区秋季干湿分类及主要类型 异常年环流特征分析

本文使用我国西南地区97站1960～2009年逐日资料,计算了考虑降水和气温的干湿指数,分析了西南地区秋季及9、10、11月干湿指数的时空变化特征。采用相似方法,构造了综合相似指数,对历年干湿分布进行分类,并给出了秋季各月各类干湿出现的概率。此外还使用再分析资料分月探讨了干湿分布主要类型异常年的大气环流特征。分析结果表明:西南地区秋季存在显著的干旱化趋势,且该地区干湿变化存在全区一致、东西相反和南北相反的特征。根据干湿变化主要模态的空间型,利用综合相似指数可以将历年秋季干湿分为全区一致偏干型、全区一致偏湿型、东湿西干型、东干西湿型、南湿北干型、南干北湿型和非典型型,共7类。全区干湿一致型出现的次数最多（不低于50%）,东西相反型次之（约25%）,南北相反型较少（约15%）,而出现非典型型次数极少（不足10%）。从季节内尺度来看,全区偏干（湿）的持续性较差,但10月份的东部偏湿区域则有较大几率（不低于50%）在下个月扩展到整个区域。全区偏干型异常年,东亚大槽偏弱或偏东,冷空气南侵困难;南海上空低层维持一个异常的气旋环流,西南地区暖湿气流输送偏弱;西太平洋副高偏强、西伸,南亚高压面积偏大,与西太副高重叠,西南地区长期受高压控制。这种异常环流形势的维持,使得该地区天气晴朗少雨,气温偏高,持续干旱。偏湿型异常年则基本呈相反的环流特征。而西南地区东、西部上空异常的垂直运动和东部低层的南、北风异常是造成东湿（干）西干（湿）型异常的重要原因。     

全球干旱/半干旱区年代尺度干湿变化研究的进展及思考

干旱/半干旱区气候变化研究一直是广泛关注的前沿科学问题,尤其是气候干湿变化规律及未来的发展趋势。过去大量的研究揭示了全球不同干旱/半干旱区的干湿变化事实和机理,取得了一系列重要进展,IPCC第6次评估报告明确指出未来全球干旱化将加剧,但也存在诸多问题没有得到一致的认识。本文将对全球变暖背景下有关干旱/半干旱区年代尺度干湿变化,特别是年代尺度干旱研究进行梳理,系统评述当前相关研究的现状并提出干旱/半干旱区研究所面临的关键科学问题。     

中国干湿区变化与预估

本文采用干湿指数对1962~2011年中国干湿区范围变化进行了集中分析,并利用CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式对其变化趋势开展了预估研究。结果表明,1962~2011年平均极端干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区分别占中国陆地总面积的2.8%、11.7%、22.4%、32.6%和30.5%。期间,中国区域年干湿指数总体上呈现下降趋势,空间上表现为西部湿润化和东部干旱化的特征。显著缩小的是湿润区和极端干旱区,半湿润区、半干旱区和干旱区则显著扩大,这表明中国气候敏感区域在扩张。春季和秋季干湿指数变化趋势的空间分布与年平均的较为一致,冬季西北呈干旱化,夏季东南部地区为湿润化。相对于参考时段1986~2005年,在RCP4.5（Representative Concentration Pathway 4.5）情景下18个气候模式中位数的预估结果中,降水仅在东南南部减少,而潜在蒸散发在全区域增加,由于潜在蒸散发的增量超过了降水的增幅,中国区域将整体趋于干旱化,仅在西北地区呈湿润化特征;未来湿润区、干旱区和极端干旱区缩小,气候敏感性高的半湿润区和半干旱区仍将扩大。     

黄河源区干湿演变条件下的水汽输送特征研究

基于"黄河源区玛曲-若尔盖土壤温湿监测网络"自2008年观测以来至2017年的观测资料,通过分析多层土壤湿度异常百分比指数SMAPI(Soil Moisture Anomaly Percentage Index),捕捉10年来该地区的干湿演变过程,并利用再分析数据资料NECP FNL(National Centers ...     

基于水分平衡的云南干湿气候评价指标的研究

为了构建具有科学可比性和客观实用性的干湿气候评判指标。基于广义的水分平衡原理, 从干燥度表达式出发, 通过细化参量和参数化处理, 恰当地加入降水有效性和前期气候影响的修正项, 构建了适用于云南高原山地评价气候干湿度的修正表示式; 应用典型相关分析, 找到了一个与气候蒸发量高度相关的特征量ST=S×T(T, S分别为平均气温、 日照时数), 简化了气候干湿指数表达式的重要参量——气候蒸发量的模拟求算, 实现了由实时常规气象要素观测值对气候干湿指数的简易估算。经业务应用, 提出的干湿指数可客观反映非灌溉区农田土壤湿度状况和变化趋势, 对典型春\, 夏季连旱年干雨季转换期的气候干湿空间分布和逐月变化模拟效果良好。     

一次暴雨过程天气尺度云系演变特征分析

通过对2005年6月18日至23日造成广西大范围持续性暴雨过程天气尺度云系特征分析,发现暴雨落区与阶段平均云图的TBB≤-60℃区域有很好的对应关系,表明暴雨主要是由中尺度天气系统造成的,利用这些关系可以很有助于做好强降雨的精细化预报。     

近50 a华南干湿状态的时空特征

利用华南地区63个气象站1961-2007年的降水和气温资料,采用月干湿气候指数计算华南各月的干湿状态,其结果可以明显区分华南地区的干湿季.通过趋势分析、EOF(the empirical or-thogonal function,自然正交函数分解)分析、合成分析等方法分析了近50 a华南地区干湿状态时空特征.趋势分析结果表明:华南地区2－3月、5月和7－8月明显变湿,而4月、9－12月显著变干,1月和6月变化趋势不明显,即华南地区的秋季旱情在过去50 a有加重的趋势,而春季旱情有所缓解,夏季洪涝则加重.EOF分析表明,华南地区东、西部干湿状态的时间演变位相相反.背景特征分析表明,华南地区干湿状态主要影响因子可能为海气相互作用过程和陆气相互作用过程.     

热带气旋的水平尺度对其移动的影响

应用无基本气流的无辐无正压模式研究热带气旋的水平尺度对其移动的影响,水平尺度较小的（较大的）热带气旋向西北偏北（西北偏西）移动,水平尺度较小的（较大的）热带气旋使其大尺度β涡旋逆时针旋转一个较小的（较大的）角度αｉ。热带气旋的移向θｃ与角度αｉ有关,即θｃ≈３６０°－αｉ。因此,热带气旋的移向随其水平尺度的增大而逆时针向偏转。     

热带气旋对副热带高压短期时间尺度变化的影响

文中用NCEP/NCAR逐日资料对西太平洋副热带高压的短期时间尺度演化进行了诊断研究,接着对诊断结果进行了理论分析,并用一个正压原始方程模式实施数值试验。结果表明,副热带高压南侧东风气流中的热带气旋及其频散生成高值系统与副热带高压的相互作用,可以形成台风北上副热带高压断裂后的纬向非对称流型和脊线与纬圈斜交的现象;同时讨论了存在这种相互作用的约束条件。     

CHARACTERIZATION AND CAUSAL ANALYSIS OF TEMPORAL AND SPATIAL VARIATION IN DRY-WET CONDITIONS IN AUTUMN IN SOUTHWEST CHINA

Based on the daily precipitation and temperature data of 97 stations in Southwest China(SW China) from1960 to 2009, a dry-wet index is calculated. The spatiotemporal variation characteristics of dry-wet conditions,precipitation and temperature are studied. Then the abnormal atmospheric circulation characteristics are discussed using reanalysis data. The results show that SW China has exhibited an overall trend of autumnal drought since the late1980 s, and this drought trend became more significant early in the 2000 s, especially in the eastern SW China. Autumnal dry-wet variation in southwestern China showed two major modes: consistent change across the entire region and opposing changes in the eastern and western regions. The spatial distribution of dry-wet anomalies was more significantly affected by precipitation, while temporal variation in dry-wet conditions was more strongly influenced by temperature. The former mode is affected by the anomalies of the precedent SST near the Western Pacific Warm Pool,the Western Pacific Subtropical High, the East Asian Trough and the South Trough. The latter mode is related to the wind anomalies in the eastern SW China and the vertical movement in the western and eastern SW China. These are the main influencing factors for the autumn dry-wet variation in SW China, which are of great significance to the prediction of drought.     

气候条件对广西地区龙眼产量的影响及其丰歉气候指标研究

根据龙眼生物学特性、产量和气候资料,通过平行分析和数理统计方法,对气候条件影响广西地区龙眼产量的关键时期和关键因子进行了研究。结果表明:气候条件影响广西地区龙眼产量的关键时期为晚秋梢生长期、花芽分化期和开花座果期,关键气候因子分别为气温、雨量、雨日和日照时数。在此基础上,结合典型年份气候要素与产量的对比分析,确定了丰歉气候指标,为龙眼的栽培管理提供了科学依据,同时也为开展龙眼气象服务提供了技术支撑。     

西南地区秋季干湿时空变化特征及其成因分析

利用西南地区97站1960—2009年的日平均气温、降水量资料计算干湿指数,分析了西南地区秋季干湿、降水、气温的时空变化特征,并使用再分析资料探讨其异常的大气环流特征。结果表明:西南地区秋季在1980年代末期出现干旱化趋势,21世纪初干旱化趋势明显,其中以东部干旱化趋势显著。西南地区秋季干湿变化存在全区域一致和东、西部相反变化两个主要异常模态,而且干湿异常的空间模态主要由降水异常决定,其演变则受气温的影响更明显一些。全区域一致变化的模态与前期夏季西太平洋暖池附近海温以及同期西太平洋副高、东亚大槽、南支槽有关,并且此模态对应的偏干年基本上均是高温和少雨共同作用造成的,而偏湿年则有低温偏湿和多雨偏湿两种类型。东、西部相反变化的模态与垂直运动和东部低层的南、北风异常有关。      

IMPROVING THE EFFECT OF GREENING ON HEAT ISLAND IN URBAN RESIDENTIAL DISTRICTS BASED ON REMOTE SENSING AND GIS ANALYSIS

Analyzing the thermal distribution on plane conditions objectively is difficult due to lack of enough meteorological observation stations within urban residential areas. In this paper satellite observations synchronous or quasi-synchronous with ground observations are adopted, and a teleconnection model is built between the satellite spectral and surface temperature for quantitative retrieval of temperature. Furthermore, by combining the satellite data with other multiple factors, a GIS comprehensive analysis model and a functional evaluation method for urban residential districts are established, which are used to study the relation between the air temperature and media characteristics on ground as well as the greening cooling effect in recent years in Shanghai. The results show that the air temperature in greened urban residential districts is generally lower than the average temperature and much less than the highest one. In general, the average air temperature in the greened area is at most 1.19℃ lower than the maximum temperature in the districts, which is 0.67℃ and 0.55℃ lower than that of the highest for buildings and roads respectively. The temperature is inversely proportional with greening fraction but is directly proportional with the ratio of roads and buildings. The higher the greening fraction in internal residential districts, the lower the temperature, and the higher the ratio of road and building is, the higher the temperature.     

宁波市台风灾情评估和基于层次分析法的风险评估

筛选了1956—2016年间对宁波地区影响大、具有较完整灾情记录的台风个例30个,分析了台风灾情特征,并进行灾情评估;利用模糊算法和层次分析法,建立宁波地区台风风险评估模型。结果表明:近年来台风导致的死亡人数、倒塌房屋数量、水利和农作物受灾呈下降趋势;但是经济损失越来越大,浙江登陆台风造成养殖业的损失也有增大趋势。实际灾情指数(ADI)达到1级特重的台风有4个,达到2级(严重)及以上的有9个,ADI总体呈减小趋势。风险评估指数(RAI)与实际灾情指数(ADI)的相关系数为0.78,二者等级的一致率为73%;不一致的样本中,2000年之前风险评估等级小于灾情等级,2000年之后风险评估等级大于灾情等级。风险评估指数RAI和直接经济损失率的相关系数为0.7。业务中,可根据风险评估模型计算即将影响台风的RAI,利用直接经济损失率与RAI的拟合方程或者相近RAI的历史台风,估算其可能造成的经济损失。      

不同下垫面上近地层湍流的多尺度属性研究

文中利用统计和多尺度分析方法分析了几种复杂下垫面情况下的风、温湍流脉动观测资料 ,结果表明 :下垫面结构的差异明显地影响湍流量 ,如 :戈壁地区的热力作用明显大于雪面和城郊面 ,表现在湍流时间尺度上也明显地大于雪面和城郊面。但复杂下垫面下的湍谱在惯性区仍满足“- 23”次律 ;多尺度方法研究湍流 ,可以更简捷地分析湍流的多尺度结构及其在湍流输送中的作用。由此可看出 ,多尺度方法是发展湍流统计理论的一种有效工具。     

基于MODIS资料分析近15年广州城市热岛特征及演变规律

利用MODIS地表温度数据,计算城市热岛强度指数,分析近15年广州市城市热岛的时空分布特征及演变规律,并结合气象观测数据、社会统计数据定性分析其主要影响因素。结果表明:广州市城市热岛的空间分布受地形地貌影响明显,负热岛区主要分布于森林密集的北部山区,无热岛区主要分布于中部低山丘陵区域,热岛区主要分布于高度城市化的中南部平原区。关于城市热岛的日变化规律,白天热岛区、负热岛区面积均小于夜间,但白天热岛区强度、负热岛区强度大于夜间。关于城市热岛的季节变化规律,冬季热岛区面积最大,热岛强度最小,夏季热岛区面积最小,热岛强度最大;冬季负热岛区面积最小,负热岛强度最小,夏季负热岛区面积最大,负热岛强度最大。对于城市热岛的年际变化规律,近15年来广州市的热岛区、负热岛区占全市总面积的百分比呈上升趋势,无热岛区所占百分比呈下降趋势,人为热排放在城市中心区域的持续增长,加上区内建筑物密度大、植被覆盖度低,导致了热岛区的增加,而北部山区至中部丘陵山区的植被的持续好转,加上地理特征限制了该区域的城市化发展,导致了负热岛区的增加。      

高低空急流与水汽凝结过程对暖锋环流演变的影响

利用包括水汽凝结过程的原始方程模式模拟了高空西风急流和低空南风急流中暖锋环流的演变以及凝结的发生。计算结果显示,水汽凝结过程对暖锋环流有非常重大的作用,是暖锋锋区产生强中尺度深对流的重要机制。与干模式大气中高空西风急流对暖锋环流的影响远大于低空南风急流的结论相反,在含有水汽凝结过程的湿大气中,低空南风急流的作用远大于高空西风急流,它是暖锋锋区中产生强中尺度降水的更重要因子;高低空急流的共同作用,对湿暖锋锋区中多重中尺度雨带的形成具有重要作用。