黄土高原夏季极端降水及其成因分析

利用1961-2016年夏季黄土高原地区64个气象监测站的逐日降水资料及同期NCEP/NCAR再分析数据,分析了近56年黄土高原夏季极端降水的时空变化特征,并对比了极端降水强弱年以及不同年代黄土高原地区夏季大气环流形势的异同.结果表明,黄土高原夏季极端降水占夏季总降水量的54％左右,总体上呈现出东多西少的空间分布特征....     

中国东部夏季极端降水事件及大气环流异常分析

主要利用1961~2014年中国东部地区438个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从大气内部动力角度对夏季不同极端降水情况下的环境场进行分析,结果表明:对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年时,850 hPa风场及整层水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏弱,有利于更多的水汽输送到长江中下游地区,500 hPa鄂霍次克海阻塞高压持续日数偏多,有利于冷空气南下,200 hPa东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,而在斜压波包从西北东南向传播为极端降水事件分发生集聚了能量;对华北地区极端降水频次偏多年而言,850 hPa风场及整层的水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏强,有利于更多的水汽输送到华北地区,500 hPa高度距平场日本海正距平,贝加尔湖蒙古地区为负距平,华北地区东高西低,200 hPa东亚副热带急流偏北,从而导致我国华北地区极端降水频次偏多,能量传播也为西北东南向。这些结果表明极端降水的变化,与大气内部的动力作用和能量的传播有密切的关系。     

东亚副热带夏季风指数及其与降水的关系

文中利用1961~1999年NCEP/NCAR的月平均再分析资料和中国160站月降水资料,考虑蒙古中纬度地区和西太平洋副热带地区的大气环流特征定义了一个简单的东亚副热带夏季风指数,研究了该指数与夏季大气环流和中国降水变率的关系,并与其他季风指数进行了比较。结果表明:文中所定义的季风指数表现出明显的长期气候变化趋势,20世纪60~70年代以高指数为主,而80~90年代以低指数为主。该指数不仅能够较好地反映以蒙古为中心的东亚大陆热低压和西太平洋副热带高压的变化特征,还能够指示东亚副热带夏季风的强弱以及中国长江流域降水的异常变化。与西太平洋副热带高压相比,蒙古低气压变化对长江流域的雨带变动有更大影响。当该季风指数较低时,蒙古低压和西太平洋副热带高压偏弱,中国大陆对流层低层盛行异常北风,高层主要盛行异常西南风。而低层的异常北风表示了东亚中纬度地区较强的冷空气活动,这可以使长江流域梅雨锋区的辐合和上升运动加强,造成长江流域降水增加。     

华中地区夏季区域性极端日降水事件变化特征及环流异常

利用1961—2010年夏季(6—8月)华中区域239个中国国家级气象台站逐日降水观测资料及NCEP/NCAR再分析资料集,对华中地区夏季区域性极端日降水事件及环流异常进行了分析,结果表明:华中地区夏季区域性极端日降水量的99百分位阈值为23.585 mm/d,20世纪80年代中期以后的极端日降水事件明显偏多,且6月下旬至7月中旬为华中地区极端降水多发期。极端日降水事件由具有从低层到高层呈斜压结构的异常环流控制,其南侧的水汽通过孟加拉湾与中国南海地区的异常反气旋外围呈阶梯状输送至华中地区。位于青藏高原东北侧的波作用量通量向华中地区的辐合有利于华中地区上空波动扰动的产生和维持,同时极端日降水事件的发生亦与华中地区的大气净加热及华中周边大范围区域中的净冷却形成的加热场梯度有关。这些结果表明华中地区夏季区域性极端日降水事件有显著的年际和年代际变化,且极端事件的发生与华中地区气旋性环流异常、青藏高原东北侧地形强迫、以及华中地区与周边非绝热加热梯度异常关系密切。     

热带环流强度变化与我国夏季降水异常的关系

该文用850 hPa和200 hPa纬向风距平差定义南海热带季风、沃克环流及热带环流强度指数,并讨论它们的天气气候学意义。指出由南海热带季风指数和沃克环流指数之差表征的热带环流强度指数与我国夏季降水,尤其是与长江流域降水有密切的关系;通过热带环流强度指数与冬、春、夏季500 hPa高度场、SLP、SST、OLR的相关分析,揭示用热带环流强度指数表征的热带环流异常影响我国夏季降水的可能途径。热带环流强度指数的季节变化规律及其与前期环境场的相关关系,对夏季雨带位置的预报有一定的参考价值。     

夏季热带东风急流的结构、变化及其与亚非季风降水的关系

使用NCEP/NCAR再分析资料研究热带东风急流(TEJ）的长期变化及其与亚非降水分布的关系。用150～100 hPa纬向风代表TEJ, 并定义了一个指数(TEJI)来度量急流的变率。分析发现, TEJ主要覆盖了热带地区从日界线向西延伸到非洲西海岸的大片地区, 其核心位于150～100 hPa印度半岛南部10°N～15°N, 中心风速超过30 m/s。急流中线大致位于70°E, 以东是急流的入口区, 以西是出口区。在入口区急流轴线有两个分支, 南支位于0°～10°N, 呈西北东南走向, 北支位于10°N～20°N, 呈西南东北走向。TEJ存在40～60天和20～30天的季节内振荡周期, 以及2～4年和7～10年的周期变化。出现暖事件时TEJ减弱, 出现冷事件时TEJ加强。TEJ存在明显的年代际变化, 1978年是其气候突变点, 突变前为强TEJ时期, 突变后TEJ显著减弱。亚洲和中非的主要降水带、对流区、高层辐散及大尺度上升运动都出现在东风急流入口区的右侧及出口区的左侧, 但出口区西非的情况略显复杂。在急流的入口区和出口区存在两个近于相反的垂直环流, 它们与降水分布密切有关。在急流的入口区, 强TEJ年其垂直环流更强, 其右侧的降水也更大; 但在急流的出口区, 强、弱TEJ年的垂直环流没有明显差异, 其左侧的降水也没有明显差异。     

1981~2018年青海夏季极端降水时空演变及成因分析

采用青海省41个国家地面气象站6~8月逐日降水资料和ERA-Interim0.5°×0.5°逐月再分析资料,分析了1981~2018年青海夏季极端降水的时空变化特征及天气学成因。结果表明：8月和夏季极端降水频次均呈显著增加趋势,75%以上站次的最大日降水量、极端降水阈值和极端降水频次均呈增加趋势;极端降水频次与海拔高度之间、最大日降水量与500hPa比湿、500hPa位势高度、近地面温度之间均存在显著的正相关;以极端降水高发年8月的大气环流场为例,200hPa高空急流扩展到70°~100°E,100hPa高度正距平超过3.2hPa,高层冷高压发展异常偏强,500hPa青藏高原温度和高度距平异常偏高,上游区域扰动能量辐合强度达−1×10⁻⁶m/s²,高发年水汽异常增强,比湿最大正距平超过0.4g/kg,上升运动异常扰动和正涡度异常扰动强度均明显偏强,其特征有利于极端降水的产生。     

宁夏夏季极端降水日数的变化规律及其成因

利用1961—2015年宁夏逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料,分析了宁夏夏季极端降水的变化规律及其成因。结果表明:1)55年来宁夏夏季极端降水日数呈微弱减少趋势,但变率在1994年发生了由大到小的气候突变。各月极端降水的变化存在差异:6月极端降水日数在1982年发生突变,突变后日数显著增多;7月极端降水日数呈微弱减少趋势;8月极端降水日数在1995年发生突变,突变后日数显著减少。2)500 h Pa高度场上6月中国华北—东北与西太平洋上的偶极型异常分布、8月西西伯利亚—蒙古—副热带地区的遥相关波列和EAP异常分布型以及700h Pa上宁夏6月偏东风增强和8月偏北风增强,是导致极端降水事件变化的直接原因。3)6月菲律宾附近海温偏高,有利于500 h Pa高度距平场形成华北—东北与西太平洋的"+-"偶极型异常分布;8月拉尼娜事件的发生,有利于我国呈现西低东高分布型,激发EAP遥相关波列,冷空气与水汽条件相配合,从而导致宁夏极端降水事件频发。     

新疆天山山区夏季极端降水的日变化特征

基于天山山区11个国家气象站2012—2018年夏季（6—8月）逐小时降水资料,使用百分位法计算极端降水阈值,分析极端降水特征量（包括极端降水量、极端降水频次、极端降水强度、极端降水贡献和极端降水量最大值）的日变化特征,揭示极端降水与海拔高度的关系。结果表明：87°E以东地区,极端降水量最大值出现的时间大致都存在自西向东顺时针变化的特点。极端降水主要以短持续性为主,极端降水贡献和极端降水量最大值的谷值都出现在白天。极端降水与海拔密切相关,总极端降水频次更多发生在高海拔地区,在海拔2 000 m左右存在一个极端降水最大值带。     

川渝地区夏季极端降水日变化特征分析

利用川渝地区1991～2012年夏季逐小时降水资料,分析该地区总降水、极端降水时空分布特征,特别是极端降水的日变化特征。结果表明,川渝地区受西高东低的地形影响,降水量总量（precipitation amounts,简称PA）也呈西少东多分布,具体是川西北高原少、川西南山地及东部盆地多,盆周山区多、盆中丘陵区少;降水频率（precipitation frequency,简称PF）则呈西高东低的相反分布,高原地区PF较高;降水强度（precipitation intensity,简称PI）的分布与PA较为一致,自西向东逐渐增强。极端降水的PA、PF、PI空间分布特征与总降水的空间分布特征相似。东部的四川盆地乐山、雅安地区和达州、广元地区,以及西南山地区的西昌、攀枝花地区的PA大主要是由于PI大。西昌地区北方小部分西南山地区的PA大主要是由于PF大。川西高原区PA小是因为PI小。PA日峰值自西向东递增,PF日峰值呈相反变化趋势,自西向东递减。两者几乎全部都出现在夜间,“夜雨”特征显著。海拔较高的地区日峰值大多出现在前半夜,而海拔较低的地区大多出现在后半夜,自西向东日峰值出现时间逐渐推迟,因...     

中国大陆OLR与西北夏季降水

中国西北地域辽阔,地形复杂.该区内大部分地方属干旱、半干旱气候区,降水量的时空分布差异很大.为研究这种差异性,作者曾将西北地区夏季(6-8月)降水总量作了EOF分解,指出西北夏季降水总量与热带太平洋海温及ENSO事件关系密切[1,2];蒋尚城等用9年NOAA卫星观测的OLR资料对长江流域地区夏季雨量进行的估算[3]、徐国昌等用OLR对夏季青藏高原月雨量及凝结潜热的估算[4],均得到较好的结果.这些研究表明,OLR与大陆夏季降水量存在着与热带海洋上一样好的关系.由于西北夏季雨量集中,6-8月降水量占全年雨量的一半以上.OLR通过云的变化与降水量之间必然存在较好的相关性.     

热带太平洋海温与中国西北夏季降水的关系

本文将中国西北(陕、甘、宁、青四省区)夏季降水资料用经验正交函数(EOF)方法展开,根据展开后的主要特征向量把西北划分为四个自然降水区,其中降水变率最大的区域是包括青海省东部、甘肃省中东部、宁夏全区和陕西省北部在内的海东—陕北区。西北夏季降水经EOF方法展开后的第一、二时间系数与同期和前期热带太平洋海温有着明显的遥相关。热带东太平洋海温冬、春季的冷暖变化程度,可以预示后期西北夏季降水的趋势变化。另外,在厄尼诺现象发生的当年和次年,西北夏季降水具有明显的相反变化,其中海东—陕北区最敏感。     

大气环流异常对山东雨季降水的影响

利用1958～2003年NCEP/NCAR再分析资料,对山东旱涝年500hPa高度距平、高(200hPa)低(925hPa)层散度距平、OLR距平分布以及115～123°E山东东西边界范围内的平均垂直速度进行合成分析,并与华北旱涝年大气环流的分布特征进行了对比。结果发现:(1)北半球500hPa夏季存在的东亚-太平洋遥相关型(EAP)对山东夏季降水产生重要影响,山东涝年夏季500hPa呈现出EAP型,旱年呈负EAP型。(2)山东涝年,鄂霍茨克海高压春季偏强、夏季偏弱,山东上游易维持低压槽区,副高偏北,热带地区对流活动加强,Hadley和Walker环流加强,山东上空盛行上升运动。旱年与涝年的特征基本相反,只是鄂霍茨克海高压在春季和夏季均较常年偏强。(3)不同旱年(涝年)的500hPa特征与旱年(涝年)平均情况相似,只是有时距平中心位置和强度不同。特别是涝年,冷空气强度、入侵路径以及副高的位置均有差别。(4)华北旱涝年500hPa高度距平与山东不同。华北旱年500hPa欧亚大陆中高纬度呈现出EU遥相关分布,且华北涝年夏季鄂霍茨克海和朝鲜-日本地区位势高度变化不显著。(5)影响山东夏季降水的热带强迫源区主要位于热带印度洋、南海-热带西太平洋,两者实现遥相关的可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常Rossby波列的传播。     

南海夏季风强度与我国汛期降水的关系

对4种南海夏季风强度指数(1951～1998年)进行了对比分析,发现尽管它们在某些年份有差异,但在年际变化总体趋势上仍表现一致,并且由它们所确定的季风强弱年也基本相同.统计分析了南海夏季风强度与我国汛期降水的关系,结果表明,南海夏季风强(弱)年,我国夏季雨带型呈Ⅰ(Ⅲ)类分布,长江中下游地区夏季(6～7月)少雨干旱(多雨洪涝),广东省后汛期降水以偏涝(正常和偏旱)为主.南海夏季风强度指数与夏季长江中下游区降水和淮河区降水有显著的反相关,与江南区降水和华南后汛期降水有显著的正相关.我国夏季出现的严重洪涝(如1998年长江流域特大洪涝和1994年华南特大暴雨)与南海夏季风的强度异常有关.此外,分析还表明,南海夏季风活动强弱造成的北半球东亚500 hPa位势高度场的经向波列型遥相关是影响中国夏季降水的一个重要机制.     

欧亚环流异常对中国夏季降水的影响及其预测研究

文中利用奇异值分解 (SVD)方法 ,分析了 5 0 0hPa环流与中国降水的耦合作用。结果表明 ,夏季高度场和降水场相互的空间分布与大气环流的遥相关型紧密联系 ,所对应的时间系数对夏季旱涝趋势有较好的表征能力。冬、春季高度场和夏季降水场的相互关系显示出与夏季相类似的遥相关分布型。利用高度场与降水场奇异值分解的结果及前期环流异常信息 ,可以为夏季降水趋势预测提供参考     

THE CORRELATIONS BETWEEN SST AND SUMMER PRECIPITATION OVER EASTERN CHINA AND THE EFFECT OF THE SST ANOMALY IN THE SOUTH CHINA SEA ON THE SUMMER MONSOON AND PRECIPITATION

By use of the method of empirical orthogonal function resolution a study is made of the distributionpatterns of summer rainfall percentage anomalies over eastern China with the result that such anomalies areable to reflect the relative amount of local precipitation.Then the correlations are obtained through calcula-tion between the patterns and the January and June global SST,indicating key regions in association withChina's summer rainfall.On this basis,an 11-layer atmospheric circulation model by the U.K.Meteorol-ogical Office is used to simulate the effect of a weak SST anomaly of the South China Sea upon the summermonsoon circulation in China's mainland.Results show that‘attraction’is available for the Indian monsoonwith a warm anomaly of the SST and‘repelling’with a cold,representing one of the reasons for the anti-phase between the monsoons over the South China Sea and India.Such functions of SST anomalies have asignificant influence on summer rainfall over eastern China.     

初夏季风低槽活动与华南降水

通过对1971—1980年4—6月十年资料的普查分析,我们将华南季风低槽分为大陆(华南)和海域(南海)两类。前者发生在初夏前期,它与冬、夏季风有密切关系,是华南前汛期强降水的主要系统;后者与热带辐合带及孟加拉湾季风槽东伸至南海部分相联系,此类槽出现频数不多,但对南海及华南的影响也是非常重要的。      

西太平洋暖池混合层热力异常与我国东部夏季降水的关系

利用1981—2012年GODAS(Global Ocean Data Assimilation System)月平均次表层海温资料、混合层深度资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国756个站的逐日降水资料,分析西太平洋暖池混合层热力异常与中国东部夏季降水的关系及可能的影响途径。结果表明,前期5月是西太平洋暖池(125~150 °E,0~18 °N)混合层热力异常影响我国东部夏季降水的关键期。在前期5月西太平洋暖池异常偏暖(冷)年,长江中下游流域的夏季降水偏少(多),黄河中下游流域夏季降水偏多(少)。1991—2012年,5月的西太平洋暖池热力异常呈现明显的变化趋势,由异常偏冷期向偏暖期转变。机制分析表明,由于前期5月西太平洋暖池热力异常,引起夏季菲律宾附近及其以东洋面和印度半岛中北部上空的对流活动、西太平洋副热带高压(简称副高)和南亚高压位置及强度的异常,进而影响水汽输送及上升运动,最终导致我国东部夏季降水的异常分布。      

云南夏季风振荡与降水的关系

用功率谱方法分析了云南几个代表站１９８５－１９８７年共３年５－１０月低层夏季风活动和降水的振荡周期。然后用交叉谱分析了这两者在显著周期下的相关关系和位相关系。发现云南夏季风活动与雨季降水都有相近的振荡周期，且在显著的振荡周期中两者关系较好。当夏季风偏强时，降水就会偏多。反之，当冷空气偏少偏弱，而夏季风又偏弱时，这一年会发生严重干旱。