1961—2018年长江中下游地区暴雨过程的客观识别及其变化特征

利用区域性极端事件客观识别方法(OITREE)和长江中下游地区381站逐日降水资料对1961—2018年长江中下游地区的暴雨过程进行了客观识别.共识别挑选出245次区域性暴雨过程.长江中下游地区暴雨过程持续时间以2～3 d为主,最长为8 d,累积强度主要集中于(2～4)×103 mm之间,累积面积主要集中于(2～5)×...     

近50年华北区域性气象干旱事件的特征分析

本文利用区域性极端事件客观识别法(OITREE),进行了1961—2010年华北地区区域性气象干旱事件的识别,确定了该方法中相应的参数组并识别得到100次事件,并对排名前15位的事件与文献记载情况逐一进行对比检验。结果表明OITREE方法对华北地区区域性气象干旱具有良好的识别能力。100次华北地区区域性气象干旱事件分为10次极端事件、20次重度事件、40次中等事件和30次轻度事件,其中1998年9月至1999年5月秋冬春连旱是华北地区强度最强的干旱事件。事件的持续时间一般在17~120 d、最大影响面积集中在(70~105)×10~4km~2之间,干旱事件具有较明显的季节特征,3—7和10—11月是事件的两个高发时段;华北南部为干旱多发区,其中河北、河南和山东三省交界为强度中心区域。重度(含)及以上的干旱事件可分为全境型、东部型、南部型、西部型、中部型和零散型6种分布类型,其中全境型出现机率最高。近50年华北地区区域性干旱事件频次、累积综合强度总体呈上升趋势,其主要原因可能是降水量减少所致,同时气温显著升高也起到了明显的推动作用。     

1960—2010年中国西南地区区域性气象干旱事件的特征分析

利用区域性极端事件客观识别法（Objective Identification Technique for Regional Extreme Events,OITREE）和1960—2010年中国西南地区（四川、云南、贵州省和重庆市）101个站综合气象干旱指数（CI）进行区域性气象干旱事件识别研究,确定了相应的OITREE方法参数组,并识别得出87次中国西南地区区域性气象干旱事件,其中9次达到极端强度,而2009年9月—2010年4月发生的特大干旱是中国西南地区近50年最严重的区域性气象干旱事件。进一步分析表明,中国西南地区区域性气象干旱事件的持续时间一般为10—80 d,最长可达231 d;11—4月是西南地区的旱季。云南和四川南部是西南干旱的频发和强度中心地区;强的（极端及重度）干旱事件可分为5种分布类型,其中南部型出现机会最多。过去50年西南地区区域性气象干旱事件频次显著增多,强度有所增强,其主要原因可能是该地区降水量显著减少所致,而气温升高也起到了推波助澜的作用。     

2009/2010年中国西南区域性大旱的特征分析

针对目前各种干旱指数对干旱事件整体识别能力的局限性,采用一种新的客观识别方法"区域性极端事件客观识别方法(OITREE)"对2009~2010年中国西南地区的秋冬春连旱进行了特征识别。结果表明:(1)此次干旱事件的发生时段为2009年8月25日至2010年4月18日,历时237 d,为近50 a(1961~2010年)综合强度排名第五位的干旱事件,是一次极端干旱事件;(2)此次极端干旱过程最大影响面积为576.82万km2,影响范围涉及到云南全省、四川南部、贵州大部(主要是西部)以及重庆、广西西部,其中,云南、贵州和广西3省交界区干旱最严重,其次为云南的中部和中西部,且云南省不论受旱面积还是受旱强度都是最大的;(3)此次干旱过程有4个明显变化阶段:干旱增强、减弱、再增强、最后解除。第一阶段为2009年8月25日至10月下旬,干旱开始发展并持续增强,影响范围最大可达约370万km2,包括西南、华南、华东、华北及东北南部的小部分地区,持续达2个月,受影响的核心区域除了西南地区以外,还有华北和华南的部分区域;第二阶段为2009年11月初至12月中旬,干旱强度急剧下降,影响范围最小只有约50万km2,主要在西南地区,持续时间只有1个月;第三阶段,2009年12月中旬至2010年3月下旬,旱情再一次增强,干旱面积再次扩大,影响范围最大可达约200万km2,包括西南及西北地区东部,持续时间为3个月,是4个阶段中发展时间最长的,主要受影响的核心区域为西南地区;第四阶段,2010年3月下旬至4月中旬,干旱逐渐缓解,直到过程结束,旱情解除。OITREE方法能从不同层次和方面完整地描述干旱事件的时空变化特点,其判别结果与实际情况基本一致,是一种有效监测干旱的新方法。     

青藏高原臭氧谷极端事件的定义及其特征

利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料,定义了青藏高原臭氧谷(Ozone Valley over the Tibetan Plateau,OVTP)极端和普通强(弱)事件,并讨论了其特征。结果表明:1) OVTP极端强事件在夏秋季节多发,10月最多,频率达2. 0%; OVTP普通强事件在春夏季多发,7月最多,频率达1. 7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发,12月最多,频率达3. 8%; OVTP普通弱事件在冬季多发,1月最多,频率达2. 0%。2) OVTP极端强事件出现频率显著增加(0. 004%·a~(-1)),极端弱事件出现频率显著减少(-0. 015%·a~(-1))。OVTP普通事件的变化均不显著。3) OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大,10月达到最大值,面积为4. 3×10~5km~2,强度为1. 5×10~5t; OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大,7月达到峰值,面积为1. 7×105km~2,强度为4. 1×10~3t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小,4月达到最小值,面积为3. 2×10~4km~2,强度为1. 1×10~2t; OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小,4月和10月达到极小值,4月面积为2. 5×10~4km~2,强度为68 t,10月面积为2. 2×10~4km~2,强度为97t。4) OVTP极端和普通强事件的面积(强度)均呈显著增大(增强)趋势,极端强事件的面积达2. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达2. 5×10~2t·a~(-1),普通强事件的面积达4. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达4. 5 t·a~(-1)。极端和普通弱事件的面积(强度)均呈显著减小(减弱)趋势,极端弱事件的面积达-1. 7×10~4km~2·a~(-1),强度达-7. 0×10~3t·a~(-1),普通弱事件的面积达-2. 3×10~3km~2·a~(-1),强度达-2. 7×102t·a~(-1)。     

近10年青藏高原及其周边湍流通量变化的数值模拟

应用改进地表粗糙度的中尺度模式WRF模拟青藏高原及其周边地区2004-2013年地表湍流通量的变化特征,结果发现,自2004-2013年以来,青藏高原中部和东南部地区感热通量增加,分别增加了9. 952 W·m~(-2)·(10a)~(-1)和14. 595 W·m~(-2)·(10a)~(-1);青藏高原其他区域感热减小,减少了-4. 473 W·m~(-2)·(10a)~(-1);青藏高原周边东南部横断山脉增加了9. 928 W·m~(-2)·(10a)~(-1),云贵高原地区增加了9. 868 W·m~(-2)·(10a)~(-1)和江南丘陵地区增加了15. 177 W·m~(-2)·(10a)~(-1);其他周边地区感热减小,减少的量级为-10. 26 W·m~(-2)·(10a)~(-1)。青藏高原东部地区潜热有较弱的增加[1. 175 W·m~(-2)·(10a)~(-1)],青藏高原其他区域都减小[-3. 762 W·m~(-2)·(10a)~(-1)];青藏高原东侧四川盆地、南侧孟加拉湾附近以及周边北部地区减弱,分别为-0. 27,-2. 416和-2. 287 W·m~(-2)·(10a)~(-1);周边其他地区潜热通量都有不同程度的增加,我国东南部江浙地区有较强的增加[11. 385 W·m~(-2)·(10a)~(-1)],印度半岛增加的幅度不大[2. 988 W·m~(-2)·(10a)~(-1)],云贵高原以东缅甸增加[9. 287 W·m~(-2)·(10a)~(-1)]和黄土高原增加[1. 160 W·m~(-2)·(10a)~(-1)],但云贵高原是减少的[-2. 705 W·m~(-2)·(10a)~(-1)]。     

黄河气旋暴雨过程发展演变成因分析

2016年7月19-21日华北地区出现了一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长、局地雨强大的极端强降水过程,强度仅次于1963年8月8-9日极端降水事件,河北多地及北京的降水总量和持续时间超过2012年"7·21"特大暴雨.本文利用地面自动气象站、气象卫星以及NCEP再分析等资料对导致此次特大暴雨的环流配置尤其是黄河气...     

北京地区城郊极端温度事件的变化趋势及差异分析

利用北京地区城郊16个气象观测站1979～2008年逐日平均、最高和最低温度的均一化资料,分析了近30年北京地区城、郊区极端温度事件发生频次(强度)的变化趋势,并对比了城郊差异以及城市热岛强度对城郊差异的影响.研究结果显示:从发生频次来看,近30年城区极端低温事件的减小幅度[5.94 d (10 a)-1]高于郊区的减小幅度[-5.28 d (10 a)-1],而极端高温事件的增加幅度在城区[4.33 d (10 a)-1]和郊区[4.42 d (10 a)-1]之间差别不大,定量化的诊断结果进一步证明了城区和郊区在极端温度事件发生频次上的差别很小.从发生强度来看,近30年城区极端温度事件的年平均发生强度明显高于郊区,但在变化趋势上,城区极端低温事件的减弱幅度略高于极端高温事件的增强幅度,相差0.042℃(10 a)-1,而在郊区极端低温事件的减弱幅度却略低于极端高温事件的增强幅度,相差0.052℃(10 a)-1.城郊差异的定量化分析结果表明,极端温度事件在城区强度一般大于郊区强度,城区与郊区强度差值均为正值(除1982年和1985年极端高温事件强度差值为负).热岛强度与极端温度事件城郊差异的相关性统计发现,极端温度事件发生频次和发生强度在城郊之间的差别与热岛强度均没有明显的相关特征,该结果说明城市热岛效应对北京超大城市市区和郊区影响基本一致,其差异性是有限的.     

近56年中国极端降水事件的时空变化格局

基于中国693个地面观测站1961-2016年的逐日降水资料,全面分析了全国和各分区极端降水事件、连续性极端降水事件及其起止时间的时空分布和变化特征。结果表明,近56年,全国极端降水事件明显增多,极端降水量和极端降水日数呈增加趋势的站点占总站数的68%,且主要集中在东南沿海和西部地区。华东地区是全国极端降水量增长幅度最大的地区,增速达18. 2 mm·(10a)~(-1),西北地区的极端降水日数增速最快,每10年增加0. 37天。全国平均的连续性极端降水事件表现为不显著的增加趋势,其中仅西北地区的连续性极端降水量和降水频次的增加趋势达到0. 01显著性水平,华北和西南地区的连续性极端降水事件表现为不显著的下降趋势。全国平均的极端降水事件的开始时间和结束时间分别呈现出明显的提前和推迟趋势,西北、青藏和东北地区极端降水事件的开始时间显著提前,西北地区的结束时间显著推迟,受其影响,西北地区的极端降水事件持续期增长幅度最大达到10. 4 d·(10a)~(-1)。     

云南冬半年极端低温事件与大气环流的关系

利用一种简化的识别方法,对1961-2019年云南冬半年区域性极端低温事件进行了判别和分析,结果表明：近59年来,云南区域性极端低温事件发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现下降趋势,但近10年中,极端低温事件的发生频次、累积影响的站点数有所增长。云南区域性极端低温事件持续天数集中在1～4 d之间,冬半年的11月和3月发生概率较高;云南东部地区发生频率高,怒江以西的狭窄区域发生频率较低;进入20世纪80年代中以后,云南无三个季节均发生极端低温事件的年份;深秋时段极端低温事件出现的频率减少较快,近10年中没有发生。从环流特征分析来看,不同季节影响云南极端低温事件的大气环流有所不同：深秋高层300 hPa在北美大陆有Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场“西高东低”,850 hPa东北风引导冷平流南下引起云南深秋极端低温事件活跃;冬季的极端低温事件是由300 hPa北大西洋亚速尔群岛上空Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场“北高南低”,850 hPa中纬度东风引导冷平流东进影响;初春,300 hPa东北太平洋Rossby波东传经由斯堪的纳维亚半岛上空至东亚,500 h...     

1960—2012年中国东部冬季风时期极端降温事件的时空特征

利用1960-2013年中国753个站逐日日平均气温资料,对中国东部冬季风时期极端降温事件进行了定义,并研究了近53 a中国东部冬季风时期极端降温事件的时空特征。结果发现,极端降温事件发生最频繁的地区位于东北南部、华北大部分地区和华中北部,华中南部则较少发生。过去的53个冬季风时期,中国东部极端降温事件普遍减少,且东北南部、华北南部和东部、华中北部以及华东北部的减少趋势最为明显,减小幅度可达0.4~0.8次/（10 a）。此外,东北、华北和华中的极端降温事件发生频次分别在1980、1973、1969年出现了由多到少的突变。极端降温事件的强度也存在空间差异,其平均强度从北到南呈现出强-弱-较强的特点。     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

西南地区短时强降水的气候特征分析

利用国家级地面气象站逐小时和日降水数据集资料,对西南地区短时强降水的气候特征进行了分析,并对近30年来强短时强降水和强暴雨的变化趋势进行了分析。结果表明:西南地区短时强降水主要集中在4-10月;三个高发区分别位于贵州东南部、四川盆地西南部和云南东南部,年均发生次数约5～6次;强度一般为20～30 mm·h~(-1),其中贵州30 mm·h~(-1)以上的小时降水强度所占比例最高,四川盆地西部边缘地区小时降水最强,超过80 mm·h~(-1),极端小时降水达123.1 mm·h~(-1);短时强降水具有明显的夜发性,02时左右为发生频次的峰值时段。从近30年西南地区超过第90百分位的强短时强降水与强暴雨的长期变化趋势来看,强短时强降水呈现频次增加、强度增强的变化趋势,强暴雨则变化不明显。     

海南省区域性暴雨过程综合强度评估方法研究

利用1961-2014年海南省逐日降水量资料和4个暴雨过程评估单项指标,采用百分位法建立分项等级评估指标,再分别利用等权重法和百分位法建立区域性暴雨过程综合强度的定量评估模型和确定综合强度等级划分标准。利用该模型对海南省历史上发生的不同等级区域性暴雨过程进行了检验,并对2015年夏、秋季和2016年夏季的9次区域性暴雨过程进行评估应用检验。结果表明:综合考虑区域性暴雨过程的极端强度、持续时间和影响范围等不同指标构建的区域性暴雨过程评估模型,可以较为客观和全面反映海南省区域性暴雨过程的综合强度,并能实现对当地区域性暴雨过程的逐日滚动评估,可较好地满足当地区域性暴雨事件快速、准确评估的业务和服务需求。     

1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征

基于1981-2015年中国逐日降水量加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用主、客观相结合的方法,以天气过程为单元建立了中国95°E以东地区及其6个子区的区域性暴雨过程个例谱,进一步使用小波功率谱、9点二项式平滑及离差平方和聚类等方法剖析了中国95°E以东区域性暴雨过程的时、空分布统计特征。结果表明:（1）中国95°E以东区域性暴雨过程平均年总次数接近30次;其中,江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区,平均为19次/a;其次为华南和西南地区东部,平均为10.5和5.8次/a;东北地区、华北和西北地区东部平均仅为1-3次/a。（2）中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程次数的年及年代际变化主要表现为波动特征,各子区中江淮流域与中国95°E以东地区的年及年代际波动变化最为一致;华南与西南地区、东北地区与华北的波动变化互为显著的正相关。中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程年总次数都表现出2-4 a的周期变化,此外,江淮流域、华南和西北地区东部还表现出6-10 a的周期变化,华北表现出13-17 a的周期变化。（3）中国95°E以东区域性暴雨过程总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征,其中以7月出现次数最多。各子区中,江淮流域和西南地区东部区域性暴雨过程以6、7月最多,华南以5、6月最多;东北地区、华北、西北地区东部集中出现在7、8月。（4）中国95°E以东地区的极端区域性暴雨过程可划分为7种分布类型。第Ⅰ-Ⅳ型强降雨区从江南南部和华南呈阶梯状逐步北抬至黄淮和四川盆地东部一带,第Ⅴ-Ⅶ型除在东南沿海均有强降雨区外,第Ⅴ型在华南东部至江淮、第Ⅵ型在黄淮北部至东北地区中南部、第Ⅶ型在黄淮西部和华北中南部还分布有强降雨区。      

1951~2008年北京极端天气事件分析

应用1951~2008北京国家气候观象台的气温、降水、雷暴、雾、沙尘、大风、霜冻、相对湿度等逐日观测资料以及逐时降水资料, 分析了北京极端天气事件的变化趋势。结果表明：（1）年平均气温、极端最低气温分别以0.39 ℃·(10 a) -1、1.0 ℃·(10 a) -1的趋势升高;轻雾天气增加趋势比较明显[12.4 d·(10 a)-1];日最大降水量以-10.8 mm·(10 a)-1的速率呈渐弱趋势;降水日数、相对湿度、大风和雷暴天气均有不同程〖JP2〗度的减少,变化趋势分别为-1.90 d·(10 a)-1、-1.17% (10 a)-1、-2.64 d·(10 a)-1和-1.24 d·(10 a)-1;沙尘天气减少较明显[-9.39 d·(10 a)-1];极端最高气温、小时雨强最大值、暴雨天气日数、霜冻、大雾、高温天气日数波动幅度较大,总体变化趋势不明显。（2）暴雨、高温、极端最高温度和沙尘事件不存在明显的周期性变化;大风、大雾事件周期性特征在不同时段表现不同。雷暴、霜冻、极端最低温度、日最大降水量事件分别有6年、7年、16年、12年左右的周期性变化。轻雾除存在12年左右的主周期外,不同时段具有不同尺度次周期。（3）城市的扩展对记录到的变暖趋势有重要的贡献。各种极端天气事件与特定的天气系统相联系,受城市发展影响可能较小。     

江西省天气、气候特点及其影响评述(2006年7～9月)

重要天气过程评述1暴雨过程2006年7～9月,江西共出现区域性暴雨日(≥10站)5d(表1)。其中热带气旋进入江西产生了3次区域性暴雨和大暴雨日,强度特别强,先后出现5～9站的大暴雨,是近10a热带气旋造成强暴雨次数偏多的年份;7月7日暴雨是2006年汛期最后一场暴雨。时间暴雨站数大暴雨     

近53a贵州极端降水事件气候分析

利用贵州省81个测站1961—2013年53 a的逐日降水量资料,采用一元线性回归和百分位阈值法分析了近53a贵州省极端降水的基本变化特征。结果表明:1贵州的极端降水事件阈值的空间分布存在地域差异,南部多于北部,东部多于西部;5—9月是极端降水事件集中出现的月份,特别是7月和6月。2贵州的极端降水事件趋多、趋强,极端降水量占总降水量比例趋于增大。3年暴雨日数整体变化趋势不明显,21世纪至今呈相对明显的下降趋势。4暴雨量整体上呈增长趋势,21世纪开始至今表现为较明显的减少趋势,但暴雨降水量比例呈上升趋势。5 5 min极端降雨量强度多为中雨,局地出现大雨,10~20 min大部分达到大雨,局地出现暴雨,30~60 min大部分地区为暴雨,局地出现大暴雨;60~90 min大暴雨范围扩大,90~180 min大暴雨范围扩大到全省大部分。     

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21.2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2.3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。     

近10a气候变化影响下四川山地暴雨事件的演变特征

利用近10 a (2010—2019年)国家气象基本站与加密气象自动站降水资料从气候态探究了四川省山地暴雨事件的空间分型与时间变化特征。在将四川山地暴雨事件划分为川西暴雨(SC-A)、川东北暴雨(SC-B)和川西、川东北两地并发型暴雨(SC-C)这三种类型的基础上,统计分析得到以下结果:(1)近10 a四川山地暴雨的频次略有减少,但累计降雨量和地质灾害却有所增加。SC-A近10 a发生的频次和强度呈增加趋势,而SC-B表现出不规则的振荡趋势。在三类暴雨事件中,SC-A在发生频次和强度上均为四川山地暴雨中最高的一类。(2)暴雨峰值逐年变化中,SC-A暴雨峰值雨量总体大于另两类暴雨,近10 a中,峰值雨量除在8月呈上升趋势外,其余月份山地暴雨强度无明显的线性增减趋势。(3)三种类型的山地暴雨事件累积雨量和频次变化趋势比较一致,5—7月逐渐增加,7月达到最高,8—9月逐渐下降。5月和9月发生的暴雨事件主要为SC-B山地暴雨,6—8月则为SC-A山地暴雨为主。(4)四川山地暴雨事件夜间出现暴雨峰值的频次远高于白天,主要集中在北京时00—06时,在研究的三种类型山地暴雨事件中,SC-A的夜间暴雨峰值出现次数最多。