中国东部季风区夏季雨型的划分及其环流成因分析

在总结前人关于中国夏季雨型划分的研究成果及其存在的主要问题的基础上 ,对中国夏季雨型的划分进行了新的尝试。根据东部季风区夏季 ( 6～ 8月 )降水的客观气候规律及业务预报应用需要 ,利用经验正交分解、主成分分析、奇异值分解、聚类分析等数理统计方法 ,结合经验分析 ,对中国东部季风区 1 880年以来 1 2 0多年夏季降水进行了客观分型 ,将中国东部季风区夏季降水划分为两类四型 ,并进一步分析了各类雨型的大气环流成因。     

中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异

利用1951~2015年NCEP/NCAR再分析逐日资料和中国160站月降水观测资料,及中国东部季风区夏季四类雨型（北方型、中间型、长江型和华南型）的划分结果,分析了东亚水汽输送与中国东部季风区夏季降水的关系,比较了四类雨型的水汽输送、收支特征及其差异,结果表明:（1）夏季影响中国东部季风区的水汽通道主要有以下6条:印度洋通道,表征印度季风区偏南的西风水汽输送;高原南侧通道,表征印度季风区偏北的西风水汽输送;太平洋通道,表征由西太平洋副热带高压（副高）带来的西太平洋的水汽;西风带通道,表征西风带的水汽输送;孟加拉湾通道,表征来自孟加拉湾向北的水汽输送;南海通道,表征来自印度洋和孟加拉湾在中南半岛转向及来自南海的水汽;与中国东部不同地区降水异常相联系的水汽通道存在明显的差异,且同一条水汽通道在夏季不同阶段与降水的关系也不尽相同。（2）四类雨型的水汽输送和收支特征有明显的差异,华北盛夏降水主要受亚洲季风水汽输送的影响,其次是西风带水汽输送,北方型年二者往往偏强,尤其是季风水汽输送增加一倍以上,贡献也明显增加,20世纪70年代中期之后,季风水汽输送显著减弱,西风带水汽输送的重要性相对增大;淮河流域夏季降水异常主要受太平洋通道水汽输送异常的主导,其次是高原南侧通道水汽输送,二者偏强并在淮河流域辐合时,淮河流域降水偏多形成中间型年;长江中下游地区夏季降水主要受太平洋通道水汽输送异常的主导,长江型年,副高西北侧的西南水汽输送异常加强,并与北方冷空气异常在长江中下游地区辐合,区域为正的水汽净收支;华南地区夏季降水则受印度洋通道、太平洋通道及南海通道的共同影响,当三条通道异常偏强,水汽与北方冷空气在华南地区辐合,形成华南型年。本研究所得结论加深了我们对四类雨型形成机理的认识,并为汛期主雨带的预测提供了参考。     

人工神经网络方法在夏季降水预报中的应用

在夏季雨型预报中引进了人工神经网络方法。首先,根据雨型与前期（冬季）环流和海温的关系,从前期冬季资料场中找预报因子;然后,用人工神经网络方法对我国夏季的雨型进行模拟预报,以前４０年资料做训练样本,让网络在一定的学习规则下进行学习,最后得到一种分类预报模型。经对１９９２～１９９６年夏季雨型做独立试报,结果与实况基本相符。     

中国西部夏季雨型的划分及年代际变化研究

通过对精选的1961-2000年中国西部48站夏季降水资料进行ISODATA模糊聚类，将中西部夏季降水分为两类雨型。第1类雨型的主要特征为大部分地区降水偏少。部分地区偏多；第2类雨型与之相反。分析了两类雨型的年际变化和年代际变化。显示西部降水特征在70年代中后期出现了明显转折。分析发现两种雨型对应的同期500hPa环流形势和前期赤道太平洋SSTA背景场具有明显的差别，这对短期气候预测业务工作具有明显的指导意义。     

1951～1994年我国东部夏季雨带的统计诊断分析

采用三级逐步判别方法,对我国东部地区夏季(6、7、8月)降水进行了客观诊断。结果表明,利用5个地区的夏季降水量可定量诊断我国夏季降水雨型。在1951～1994(44)年的资料中,历史拟合达44/44。     

ENSO与我国东部夏季雨型异常关系的年代际变化

利用1951—2002年NCEP/NCAR再分析资料、CPC(气候预测中心)Nino3区海表温度序列和NOAA的ERSST资料,研究了ENSO与我国东部夏季雨型的相互关系及其年代际变化.结果表明:我国东部夏季雨型对ENSO事件的响应在1978年有一个明显的突变,在突变前,降水雨型与赤道东太平洋的海温为弱的负相关,而在突变后转为显著的正相关;滑动相关结果显示,近20a是整个研究时段中二者相关性最强的时期;东亚夏季风和ENSO的相互关系在1978年也经历了一次明显的年代际变化,由弱的正相关转为显著的负相关.这可能是引起ENSO和夏季雨型异常关系年代际变化的原因.     

基于多模式集合方案的中国东部夏季降水概率季度预测

借助ENSEMBLES计划提供的5个海-气耦合模式（CGCM）的多初值后报降水资料,采用常用的4种多模式集合方案,即等权集合（EE）、对单个集合成员先订正再等权集合（Cali-EE）、基于多元线性回归的集合方案（MLR）、基于贝叶斯统计学的集合方案（Bayes）,制作1960—2005年中国东部夏季降水概率密度函数（PDF）季度预测。在此基础上,比较最优（技巧最高）集合方案与气候学预测（衡量概率密度函数预测是否有技巧的基准）的技巧,初步评估目前基于多模式集合方案的、中国东部夏季降水的概率密度函数季度预测能力。结果表明,Bayes方案在华南最优,Cali-EE在长江流域、江淮流域以及中国北方的中部最优,MLR在中国北方的东部最优;基于这些最优集合方案的概率密度函数预测产品均具有高校准度,且其锐度高于或接近气候学预测;并且,对于所有区域,最优集合方案的预测技巧总是高于气候学预测,这暗示即使不提取模式其他变量中所包含的预测信息,对于中国东部夏季降水季度预测,常用的多模式集合方案也已具备制作有技巧的概率密度函数预测产品的能力。     

我国东部夏季三类雨型的诊断和预测方法研究

采用三级逐步判别方法对我国东部地区夏季(6、7、8月)降水进行客观诊断和预测。结果表明,利用6个测站的夏季降水量即可定量诊断我国夏季雨型。利用冬季500hPa极涡面积和北半球遥相关型指数建立起来的三级判别函数只包含7个因子。历史拟合率为38/39,试报效果也较好,从而为我国东部地区夏季降水型的客观预报提供了有应用价值的预报模型。     

我国夏季雨型的前期异常特征及预报方法的初步研究

用１９５１～１９９５年资料研究了我国东部夏季降水各雨型的前期大气环流及我国地面气象要素场的异常特征．结果表明,在冬季１月份北太平洋地区、秋季中国南海地区的海平面气压场有预报我国夏季雨型的信号．夏季不同雨型的前期冬季特征不同,我国的降水、气温场也有差异,４月份我国大范围的温度异常也是值得注意的预测信号．这些特征可以作为我国夏季雨型的预报信号及预报工具．     

我国东部近百年夏季雨型的大气环流和海温场特征

根据新划分的1900－1998年东部夏季雨型序列，分析了与各类雨型相对应的北球海平面气压场和海表温度距平均的行征。指出不同雨型对应着不同的环流场和海表温度距平场，而且存在着差异的强信号区。     

1951—1994年我国东部夏季雨带的统计诊断分析

采用三级逐步判别方法，对我国东部地区夏季降水了客观诊断。结果表明，利用５个地区的夏季降水量可定量诊断我国夏季降水雨型。在１９５１年－１９９４年的资料中，历史拟合达４４／４４。     

全球和区域气候模式对中国东部夏季降水季节演变模拟的比较

本文利用全球海气耦合模式(MIRO3.2_hires)和区域气候模式(RegCM3)的模拟结果,分析了东亚地区夏季降水和大气环流的季节演变特征,并与NCEP/DOE再分析资料和降水观测资料进行了对比分析.结果表明,全球和区域气候模式都能反映出中国东部地区夏季平均环流场和降水场气候态分布的基本特征,但全球模式模拟的雨带范...     

两个典型ENSO季节演变模态及其与我国东部降水的联系

本文根据1950~2014年月平均海温和大气环流资料以及中国160站降水等资料,利用扩展经验正交函数（EEOF）分析、相关分析以及合成分析等方法,分析了太平洋海温季节演变的主导模态,并探讨了各模态与中国东部降水和东亚环流季节变异的关系及其联系的物理过程。结果表明,ENSO（El Ni?o/Southern Oscillation）季节演变存在2个主导模态,包含4种类型:El Ni?o持续型、La Ni?a持续型、La Ni?a转El Ni?o型和El Ni?o转La Ni?a型。发现不同模态和类型的ENSO季节变化过程我国东部降水距平的分布和强度都有明显差异。El Ni?o持续型和El Ni?o转La Ni?a型,冬春季和初夏均处在El Ni?o背景下,降水异常分布存在一定共性,但盛夏和秋季分别受El Ni?o和La Ni?a影响,降水异常分布差异十分明显,前者雨带北跳慢、位置偏南而后者雨带北跳快、位置偏北。La Ni?a持续型和La Ni?a转El Ni?o型也是如此,冬春季和初夏降水异常分布大致相似,但盛夏和秋季分别受La Ni?a和El Ni?o影响,前者雨带北跳快、位置偏北而后者雨带北跳慢、位置偏南。因此,利用ENSO做我国降水的气候预测时,不能只着眼于前期冬季El Ni?o或La Ni?a事件,还应考虑其未来演变所属的可能模态和类型。对他们之间联系的物理过程分析表明,不同ENSO季节演变模态和类型主要通过影响西太平洋副热带高压以及西风带经向型/纬向型环流调整及伴随的低纬暖湿水汽输送以及中高纬冷空气活动变化来影响我国东部降水。其中,西太平洋菲律宾群岛附近异常反气旋（或气旋）、赤道Walker环流和北半球Hadley环流分别是联系ENSO与西太平洋副热带高压活动和东亚西风带经向型/纬向型环流的重要环节。     

中国东部夏季降水的主相关型及其环流特征

将中国东部夏季降水单点相关图中达统计显著性标准台站数最多的相关分布型定义为主相关型,讨论了与该雨型对应的环流异常特征。结果表明：长江中下游和河套地区的夏季降水对中国东部地区具有较好的空间代表性,且它们呈反相关变化,可以利用这两个地区的降水之差来描述中国东部夏季降水的最主要雨型。当雨带位于河套地区、长江中下游少雨时：长江中下游为偏东风,太平洋Ｗａｌｋｅｒ环流偏强,南亚了风环流偏强,南亚高压位置偏北。     

东亚夏季风异常大气环流遥相关及其对我国降水的影响

根据夏季东亚季风区内季风环流异常所反映行星尺度扰动的强弱,来定义东亚大气遥相关指数IEA.分析表明,它能较清楚地反映夏季西太平洋副高脊线和西伸脊点位置与东亚季风系统各支季风气流的变化.并揭示当IEA偏强(弱)时,东亚季风系统内的热带季风环流出现异常加强(减弱),副热带季风环流出现异常减弱(加强),而中高纬度季风环流又出现异常加强(减弱),三者之间的关系.分析还表明,IEA异常前期,具有明显ENSO循环位相特征,冬季热带太平洋SST、OLR异常,以及对流层高层风异常,可以作为前期征兆信号.该指数变化与我国夏季降水异常分布密切相关,并清楚地反映出东亚季风系统内热带季风环流与副热带季风环流及其各支季风气流异常对我国夏季降水的影响,为该指数在气候监测与预测中的应用提供一定的物理依据.