2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气环流特征及成因分析

利用1951—2018年大连地区7个站的逐日气温和降水资料、2018年7—8月220个自动站的降水资料及1948—2018年NCEP逐日再分析资料,对2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气过程的基本特征及大气环流异常成因进行分析.结果表明:大连地区各站的高温日数和高温持续日数均列历史首位,持续无降水日数远超历史同期纪录...     

华北春季降水量的年际和年代际变化特征

用华北春季降水量资料,采用EOF分解、Yamamoto分析、最大熵谱分析等方法对华北地区春季降水量的时空分布特征进行了初步研究,指出3月降水量的年代际变化不明显,4月和5月降水量存在基本反相的年代际变化,华北春季及各月降水量第一特征向量的空间分布均为全区一致型,并和相应时期的降水量距平百分率具有相同的年际及年代际变化特征.     

近60年华北春季干旱特征及其与北大西洋海表温度的关系

利用观测资料统计分析和CAM5.3数值模拟相结合的方法,基于标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析了1955-2018年华北地区春季干旱特征,并重点探讨了对北大西洋产生的影响.华北春季干旱的主要空间分布型为全区一致型,...     

华北夏季降水的年代际变化及其与东亚地区大气环流的联系

利用1990－1999年华北夏季降水，海平面气压和1950－1999年NCEP月平均资料，借助小波变换研究了华北夏季降水的年代际变化特征，再用合成分析研究了华北夏季降水的年代际变化与东亚地区大气环流的联系，结果表明：近百年的华北夏季降水经历了20世纪30年代末之前和40年代末到70年代末两个多雨期阶段，20世纪30年代末到40年代末和70年代末之后两个少雨期阶段，华北夏季少雨期，东亚夏季风偏弱，亚洲地区500hPa高度场为正距平，副高脊线和北界位置偏南，贝加尔湖附近常伴有阻塞高压存在，而华北夏季多雨期则相反。     

近20年华北地区干旱期大气环流异常特征

利用NCAR/NCEP再分析资料和中国气象局整编的中国160站气温、降水月平均资料, 计算并分析了1951年1月-2000年10月中国华北地区Palmer drought severity index (PDSI)。研究表明:近50年来华北干旱有显著的年际和年代际变化。从20世纪80年代以来, 华北出现了持续性严重干旱现象; 另外, 华北地区干旱持续时间一般都在两年以上。华北夏季典型干旱年的前期 (冬季和春季) 及同期环流特征是:北半球中高纬度500hPa高度距平场出现EU型遥相关分布, 华北地区长期处于大陆暖高压控制下。     

华北干旱异常的地域特征

利用1951～1996年月降水量和气温资料,以降水量为主,兼顾底墒及蒸发状况,定义了华北地区24站春、夏季干旱指数。区域及单站干旱指数的代表性分析表明,该干旱指数可以真实、客观地反映该区的干旱状况。文中还采用了方差极大旋转经验正交函数,分离出春季干旱的3个主要类型和夏季旱涝的4个主要类型。另外,对空间模的极大值中心所表示的含义也进行了讨论。     

华北冬季气温年代际变化及大气环流分析

用NCEP/NCAR再分析资料和华北地区冬季气温资料,运用经验正交分解(EOF)和合成分析等方法,分析了华北地区冬季气温年代际异常及同期环流背景场的变化特征。结果表明:华北冬季气温的年代际变化特征明显;北半球冬季环流场的年代际变化是造成华北冬季气温年代际异常的根本原因,在近地面层,西伯利亚高压偏强时,华北冬季偏冷,反之亦然;在对流层中层,东亚大槽及贝加尔湖高压脊为主要影响系统;低空风场分析结果显示,华北冬季偏冷期中、高纬纬向环流减弱,经向环流明显增强,主要盛行偏北风,暖期情况正好相反。另据分析,北极涛动的年代际变化与华北冬季气温异常也有很好的相关性。     

东北地区夏季干旱的年际—年代际变化特征

利用国家气候中心提供的1951—2012年160个标准站的逐月降水和温度资料,计算了表征东北地区干旱的SPEI指数,并对该指数进行EMSD分解,研究了东北地区干旱的年际—年代际变化特征。结果表明,东北地区夏季干旱年际—年代际变化特征明显,年际变化中具有显著的准2 a、准5 a和准7 a振荡周期;年代际变化中则具有显著的准17 a和22 a振荡周期。进一步分析发现,1975—1984年和1994—2008年为相对干旱阶段,其中1994—2008年旱情比较严重,1953—1975年、1984—1994年以及2009—2012年为相对湿润阶段。Mann-Kendal检验结果表明,东北地区夏季旱涝突变发生在1975年和1994年。     

厄尔尼诺事件年际变化与我国华北夏季干旱的关系

厄尔尼诺(El Niño)事件对全球气候尤其区域旱涝有重大影响,是开展气候预测的重要信号来源。为认识厄尔尼诺对华北夏季旱涝的影响规律和改进预测技术,基于1961—2022年2400多测站月降水量、NOAA重构的月海表温度数据和NCEP/NCAR再分析环流数据等,采用季节演变经验正交函数分解(SEOF)、环流异常回归重构、环流合成分析等方法,综合分析厄尔尼诺事件年际变化与华北夏季旱涝的关系及其影响机制。结果表明:(1)华北夏季降水与当年夏季El Niño状态呈显著负相关,即当年春季El Niño开始出现,夏季发展且强度较强,则华北夏季降水显著偏少,易发生干旱。进一步分析发现,海表温度从上年春、夏、秋、冬La Niña型转为当年春、夏、秋、冬El Niño型时,华北地区夏季降水显著偏少,易发生干旱。(2)El Niño主要通过调节高、低空环流影响华北夏季降水,其诱发的当年夏季200、500、850 hPa环流型与华北夏季干旱年环流型一致。(3)当200 hPa华北地区及北侧西风急流偏弱时,由高空扰动造成的上升运动会明显偏弱;500 hPa西太平洋副热带高压位置偏南,华北处于“东低西高”环流型控制下,低槽系统东移速度快,不利于华北维持长时间降水过程;850 hPa热带印度夏季风、东亚副热带夏季风偏弱,华北缺乏有效的水汽输送。这种高、低空环流配置会造成华北夏季降水偏少,易发生干旱。     

马斯克林高压与华北盛夏降水的年际关系及其年代际变化

利用NCEP／NCAR、ERA-40再分析资料和中国160站盛夏（7、8月）降水资料,使用相关分析、合成分析等方法,分析了马斯克林高压（马高）与华北盛夏降水的年际关系及其年代际变化。结果表明：马高与华北盛夏降水在年际时间尺度上存在显著的负相关关系,这种显著的负相关关系从1974年以后开始减弱。在强关系阶段（1951-1973年）,马高与中国东部盛夏降水的显著负相关中心主要位于华北地区;在弱关系阶段（1974-2011年）,马高与华北盛夏降水的负相关关系变弱,与长江中下游地区的正相关关系变强。导致马高与华北盛夏降水年际关系发生年代际变化的原因是：中国东部地区（不）受来自马高的异常偏南气流影响,使得华北盛夏降水偏多（少）,两者关系偏强（弱）。马高与华北盛夏降水年际关系发生的年代际变化,是中国东部地区从20世纪70年代中期以后出现“南涝北旱”的原因之一。     

我国北方地区苹果不同干旱等级时空特征

为定量评估我国北方地区苹果不同干旱等级灾害时空分布特征,以我国苹果主产地为研究区域,对前人提出的干旱指数进行等级划分,结合历史灾情资料,对划分的等级进行验证;利用验证后的干旱指数,明确1981—2016年苹果不同干旱等级时空变化特征。结果表明：划分的干旱指数等级能够较好地反映我国北方地区苹果实际干旱特征;各生育阶段甘肃省中北部、宁夏回族自治区各年代以重旱发生为主,山西省、陕西省、山东省以及河南省干旱等级随年代变化较大;重旱发生面积在果树萌动-花芽萌动和成熟-落叶生育阶段1981—2000年随年代变化逐渐增加;各生育阶段无旱和重旱高频区频率高于50%,轻旱和中旱高频区频率高于30%;1981—2016年轻旱发生范围最大,果树萌动-花芽萌动生育阶段的重旱和盛花-成熟生育阶段的中旱站次比呈显著上升趋势。研究区域西北地区干旱严重,且发生频率较高。     

1920年中国北方7省（市）大旱的灾情及其成因

分析了1920年中国北方7省（市）大旱的旱情及其形成的物理因素。结果表明：1920年中国北方的大旱灾以京津冀最为严重,范围大,且多灾并发,危害异常严重。从1918年夏季到1920年春季南方涛动指数为负位相,是此次大旱重要的热带环流年际变化背景;该年是近百年来西太平洋副热带高压最弱最偏东的一年,这是形成大旱的主要原因;强厄尔尼诺事件是大旱的重要原因;登陆台风偏少和台风位置偏东、偏南,是造成干旱的原因之一。     

中国南方旱涝年际年代际变化及成因研究进展

基于气候变暖背景下中国南方旱涝时空格局发生变化的基本事实,回顾了中国南方降水的主要模态和旱涝年际年代际尺度变化特征及其成因的主要研究进展。研究指出,El Ni?o发展年,中国南方大部地区降水偏少,尤其在长江及其以南地区,而El Ni?o衰减年则相反。强调热带印度洋海盆一致偏暖使西太平洋副热带高压增强,位置偏南,导致西北太平洋反气旋异常的形成和维持,有利于中国南方降水加强。青藏高原冬春季积雪多,春夏季高原感热和上升运动较弱,导致夏季风偏弱,有利于长江流域降水偏多易涝,反之亦然。关于多因子协同作用对南方旱涝影响,指出南方旱涝是多因子协同影响的结果, 如菲律宾反气旋受冬季青藏高原积雪、El Ni?o与前期春季印度洋海温等多因子协同影响。南方旱涝与影响因子发生了年际关系的年代际变化,在气候变暖背景下,随着后者的年代际转型,其对前者的影响关系也发生了年代际变化。因此,提出了应该关注南方旱涝的预测策略与方法,提高旱涝预测技巧。     

我国北方地区苹果干旱时空分布特征

以我国北方苹果主产省为研究区域,基于研究区域内1981—2016年144个气象站点逐日气象数据,结合苹果生育期数据,以干旱指数作为苹果农业干旱指标,明确了研究区域内苹果干旱的空间分布特征及时间变化趋势,结合小波分析方法,揭示了北方苹果干旱发生的周期性规律。结果表明：苹果各生育阶段降水量整体呈由西北向东南增加的趋势,干旱指数空间分布特征呈由西北向东南降低的趋势,苹果花芽萌动-盛花生育阶段干旱程度最大。干旱指数近36年果树萌动-花芽萌动生育阶段呈上升趋势,平均为3.90/（10 a）,花芽萌动-盛花、盛花-成熟以及成熟-落叶生育阶段均呈下降趋势,平均值分别为-3.14/（10 a）,-0.01/（10 a）和-1.65/（10 a）。苹果不同生育阶段干旱存在3种不同尺度的变化周期,其中花芽萌动-盛花生育阶段发生干旱的周期最短,最小周期为2年。     

影响我国北方冬半年气旋的气候特征及年际变率

本文首先对气旋进行了客观定义,实现了气旋的自动识别与跟踪算法,利用NCEP/NCAR再分析资料建立了近60年(1951～2010)我国北方冬半年气旋活动数据集。对气旋的气候特征与年际变率进行了探讨。结果表明:蒙古国中西部、雅布洛诺夫山脉东麓等为主要气旋源地;蒙古国东南部、内蒙古东南部、松嫩平原是气旋活跃区;内蒙古东南部、东北地区中北部为气旋消亡区与快速填塞区;初春、仲秋季节气旋较活跃,冬季气旋最少;随季节推移,气旋活动区域向南、向东推进;气旋移动以偏东路径居多,其次是东南、东北路径;700 hPa风场对气旋移动趋势具有较好的指示意义;24 h标准加深率大于0.5 Bergeron的快速发展气旋,位于内蒙古东部、东北地区中北部、日本海中部等地;爆发性气旋则主要位于日本海附近,我国大陆极少;极端最强气旋主要集中在1980年代以前的仲秋与初春;1980年代以来,气旋频次相对较少,强气旋有逐渐增加的趋势;气旋频次减少与东亚中高纬度大气低层斜压性减弱有关。     

西南地区秋季干旱的年代际转折及其可能原因分析

采用1961~2012年中国气象局753站降水和温度资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,应用观测统计分析和全球大气环流模式NCAR CAM5.1数值模拟,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),对我国西南秋季干旱的年代际转折及其可能原因进行了分析。观测分析结果表明:(1)西南秋季干旱的主要分布型为全区一致型;西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。(2)西南秋季偏旱期的主要环流特征是,西太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大、强度偏强,南支槽偏弱,西南地区存在下沉运动。(3)热带东印度洋-西太平洋的海表温度年代际升高对西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变有重要作用,该关键海区海表温度异常升高,一是会使秋季西南地区500 hPa高度场偏高,南支槽减弱;二是产生偏强的Hadley环流,使得我国西南地区存在下沉运动;三是会在西太平洋激发气旋性环流,使我国西南地区被偏北气流控制,削弱了向我国西南地区的水汽输送,容易造成该地区的秋季干旱。应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了关键海区海表温度年代际变化的敏感性试验,验证了观测分析结果,即秋季关键海区海表温度年代际升高对西南秋季年代际变旱有重要作用。     

我国极端高温事件的年代际变化及其与大气环流的联系

利用1957～2004年全国181个气象台站观测逐日最高气温,分析了我国年平均极端高温事件(Ex-treme Hot Events,EHE)日数、强度、最早发生日期(EHE Onset Date,EHE-OD)和最迟发生日期(EHETermination Date,EHE-TD)的气候态及年代际变化的时空特征.气候态分...     

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI、通过SPI和SPEI构建的综合指数nSPEI（新的标准化降水蒸散指数）四种干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961－2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布等方面的对比,优选出对旱情描述更符合实际的干旱指数,并进而分析研究区的干旱变化特征。结果表明：（1）PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。（2）近60年,研究区季尺度气象干旱随时间呈波动性变化特征,进入21世纪以来,春、夏季表现为湿－干变化,秋季表现为弱的干－湿变化,在干旱强度上,春、夏季由弱增强,秋季略减弱,在干旱范围上,以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少,在干旱频次上,春季特旱多,夏季重旱多,要注意相伴随的大风灾害和高温灾害,都会进一步加重农业旱情和灾情。     

我国旱涝气候灾害的年代际变化及其与东亚气候系统变化的关系

通过观测资料分析我国旱涝灾害的年代际变化特征,表明从1976年之后迄今我国华北地区发生持续干旱,严重影响了此地区的水资源和经济的可持续发展,并且长江、淮河流域夏季季风降水明显增加,洪涝灾害频繁发生.作者还从东亚气候系统的年代际变化系统地分析了发生在我国旱涝气候灾害年代际变化的机理.分析结果表明: 从20世纪70年代中后期迄今,热带中、东太平洋海温上升,并出现 "类似于厄尔尼诺(El Ni(n)o)型" 分布的年代际海温距平.这不仅引起了东亚和西太平洋上空EAP型遥相关环流异常分布的年代际变化,使得从1976年之后迄今东亚夏季风变弱、西太平洋副热带高压偏南、偏西,而且引起了热带Walker环流的变化; 并且,由于热带Walker环流的年代际变化,引起了从20世纪70年代中后期到现在北非上空下沉气流的加强,从而使得萨赫勒及以东地区上空反气旋环流异常增强,并由于遥相关波列的传播,从而导致我国华南上空反气旋环流距平的增强; 此外,中高纬度欧亚型遥相关环流异常分布也发生了年代际变化,使得1976年之后我国华北地区上空出现反气旋环流异常.这些使得到达华北的偏南季风气流减弱和长江、淮河流域水汽输送的辐合,从而导致了我国旱涝的年代际变化.分析结果还表明了从20世纪70年代后期迄今青藏高原冬、春积雪天数增多,深度加深,以及我国西北干旱、半干旱区地-气温差增大,这些有利于长江和淮河流域夏季降水增多,而不利于华北地区夏季降水.     

西北干旱研究的若干问题

文中简要叙述了西北干旱研究背景的变化,西北干旱几类强讯号的研究框架,以及十五期间干旱研究的部分新进展。