青藏高原地面感热异常对西北地区东部夏季降水的影响

本文利用1961~2012年夏季西北地区东部(32~40°N,100~110°E)156个站点逐日降水资料,以及1982~2012年青藏高原70个站点的地面感热观测资料,采用EOF、相关分析等方法分析了西北地区东部夏季降水、青藏高原冬末春初(2~4月)地面感热的时空变化特征,讨论了西北地区东部夏季降水对于青藏高原冬末春初地面感热异常的响应,通过环流场分析高原感热异常对西北东部夏季降水的影响成因。结果表明:高原东部冬末春初地面感热偏强时,西北东部地区北部降水偏少,东南部和西南部降水偏多;反之,西北东部北部降水偏多,东南部和西南部降水偏少。     

西北地区东部秋季降水日数时空特征分析

利用西北地区东部(95°~112°E,32°~41°N)共104个测站的1960~2000年秋季(9~11月)降水日数资料,通过主成分分析和旋转主成分分析等方法,对我国西北地区东部秋季降水日数异常的时空特征进行了研究。结果表明:西北地区东部秋季0.1 mm以上的降水日数多年平均分布总体上从南向北减少,并存在两个多雨日中心,一个位于祁连山地区;另一个位于青海南部和四川北部地区。其异常分布主要表现为一致性异常和西北与东南相反的异常两种形式,降水日数气候区可主要划分为西北东部副热带季风区、青海东北及甘肃中部区、甘肃河西及河套地区、青海高原南部及川西高原区。各气候区代表站降水日数年代际变化均呈现下降趋势,1978年前后是秋季降水日数由多变少的转折点。     

西北地区春季和夏季降水异常特征分析

用EOF分析方法选取西北地区29个代表站,分别对其春季和夏季近50a降水进行年际变化和年代际变化时空特征分析,发现西北地区近50a降水时空趋势变化以103°E为基准线,以西为正,以东为负,并有准3a的振荡周期;20世纪80年代中期西北地区春季降水出现了气候突变,西北地区多、少雨与500hPa高度场和副热带高压的位置和强弱密切相关。     

中国北方年沙尘暴日数的气候特征及对春季高原地面感热的响应

选用中国185个常规气象观测站,从建站～2000年历年沙尘暴日数资料,分析了近50年来中国北方沙尘暴的气候特征及其对青藏高原地面感热异常的响应。结果表明：虽然单个沙尘暴过程具有一定的区域特征,但年沙尘暴日数具有较好的空间一致性,在空间上有5个自然尘源区,即河西走廊、南疆盆地南缘、阿拉善高原、鄂尔多斯高原和浑善达克沙地等沙尘暴高发区。比较近50年来中国沙尘暴日数的年代际变化,总体趋势在减少,20世纪90年代是近5个年代中最少的。但20世纪末至21世纪初,中国沙尘暴日数有明显的回升趋势。进一步研究表明,中国沙尘暴与春季青藏高原地面感热关系密切,当春季青藏高原地面感热呈EOF1模态时,当年中国北方沙尘暴日数明显较常年偏多。     

西北区东部春季降水及其水汽输送的低频振荡特征

使用1962—2002年逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,考察了西北地区东部春季降水及其水汽输送的低频振荡特征。通过定义并计算相对比例系数prpt,并结合统计检验,证实了春季西北地区东部、华北和长江下游地区30~60天周期的相对重要性和显著性。2002年个例分析表明,以银川站为代表的西北地区东部春季降水和水汽通量散度具有显著的20~60天振荡周期,并且在4,5月份季节转换时期显著增强;在降水处于正位相时,低频水汽主要来自东面海上的向西输送和南海北部沿高原东侧的向北输送,低频波表现为明显的向东传播。多年资料分析表明,多雨年季节内振荡较强、反之较弱;主要周期尺度有所不同,低频降水与水汽输送具有很好的对应关系,但也存在一定差异。年代际变化特征突出,表现在从20世纪70~80年代初季节内振荡特征不明显,低频降水与水汽输送之间的一致性相对较差,显示出气候异常对低频振荡的影响。     

青藏高原感热与黄土高原春季降水异常关系研究

利用1961～2000年黄土高原56站的春季降水、气温资料,用SVD方法分析了其与青藏高原感热场的关系。结果表明,降水量与青藏高原感热场的前两模态代表了两场间的主要耦合特征;上年冬季和秋季青藏高原感热场的异常通过影响大气环流,能够导致次年黄土高原春季降水异常;青藏高原感热对黄土高原西部和南部、北部的部分地区影响较显著,而对陕西北部、山西中部影响不明显。前期高原感热场SVD第一、二模态的变化,可以作为黄土高原春季降水异常的预测信号。     

西北地区东部春季土壤湿度变化的初步研究

利用中国西北地区东部 (包括宁夏、内蒙古西部以及甘肃、陕西两省 35°N以北地区 )农业气象站近 2 0年固定地段旬土壤湿度资料 ,对该地区春季土壤湿度的变化进行了初步分析。结果表明 ,中国西北地区东部土壤湿度的变化具有 3年左右的周期 ,而且 2 0世纪 90年代以来呈下降的趋势 ,这与该地区的降水和气温变化有关系 ;西北地区东部的土壤湿度变化对该地区群发性沙尘暴的爆发有一定影响     

中国西北夏季气温变化及其对青藏高原地面感热异常响应的诊断与数值试验

利用陕、甘、宁、青、新五省（区）９０个测站,１９６０～１９９０年历年夏季月平均气温,采用主成分分析、旋转主成分分析和全球大气环流模式,对中国西北夏季气温变化的时空异常特征及其对青藏高原地面感热通量强弱变化的响应进行了诊断分析和数值试验。结果表明：中国西北地区气温变化在空间上具有较好的一致性,但由于地形和下垫面的影响,夏季气温异常主要表现为６种气候类型（区）,即青海高原区、河套区、北疆区、渭水流域区、南疆西部区、东疆－河西走廊区。５０年代以来气温演变的主要特点是除青海高原和北疆外的西北大部分地方夏季由暖变冷。当北半球５００ｈＰａ高度距平场呈欧亚型振荡,则有利于中国西北大范围气温偏高（低）。青藏高原地面感热通量的异常增强,可引起西北夏季西部偏暖,东部偏冷。     

近五十年我国西北地区降水强度变化特征

鉴于近五十年来我国西北东部降水减少、西部降水增多的现象, 本文根据中国气象局信息中心提供的西北及内蒙古自治区日降水资料集, 利用筛选后的西北186个测站1958～2005年的数据, 对四季西北东、西部不同强度降水的降水量、降水日数、降水强度变化进行了分析。结果表明: 近五十年来, 中国西北地区降水以强降水为主, 较强以上强度降水占总降水日数的5%, 但其降水量占总降水量75%; 西北东部不同强度的降水都减少, 而西部只有弱降水减少, 其他强度的降水都增加, 且西北西部中等以上强度的降水增加较显著; 弱降水的总量减少, 弱降水的强度却加大, 强降水强度增强, 而极强降水强度却减弱; 降水的日数变化是降水量变化的主要原因。     

青藏高原东南侧南风演变特征及其与中国东部春季降水的关系分析

使用1979-2008年NCEP/NCAR再分析数据集资料分析了全年各月经向风特征,发现青藏高原东南侧存在一个全年盛行南风的区域(22.5°～30°N、105°～110°E),即常年南风区.该区域南风呈现冬弱夏强的演变特征,尤其在春夏时期呈现双峰值状态,峰值分别出现在15候和37候左右.进一步分析表明,常年南风区南风与我国南方春季降水有着较好的对应关系.15候左右常年南风区南风第一次增强并达到峰值,持续的强南风使得我国南方地区降水随之有突然增加的趋势,进入春雨期.高原东南侧常年南风区南风两个峰值出现的原因并不相同.15候左右出现的绕流南风大值是由于高原的突然加热产生的低空气旋性环流叠加在绕流西风上,从而造成了南风的加强,湿润的偏南风给华南地区带来持续的降水,江南春雨开始.而37候左右出现的绕流南风大值是由于南海夏季风爆发后,孟加拉湾槽前强大的西南风加强了该处的绕流南风,使得南风势力变得更为强大,推进到我国长江中下游地区.     

春季中国西南降水与青藏高原及周边非绝热加热之间的关系

基于气象观测资料和再分析资料,从西南地区降水年际变化规律入手,运用统计学方法从时空角度分析了与其相伴随的环流型和非绝热加热的关联。结果表明,当西南地区降水偏多时,东西向异常气旋、反气旋分别位于我国长江以南地区上空以及青藏高原西南侧上空对流层中、高层,西南地区对流层高层被异常偏北风控制,低层被异常偏南风控制,中层伴有较强的异常垂直上升运动,且与异常非绝热加热源区基本重合,而青藏高原西南侧上空对流层中层为异常的垂直下沉运动,且与异常非绝热加热汇区基本重合;反之亦然。在此基础上进一步运用气候动力学方法揭示了导致西南降水异常的可能物理过程：高原西南侧爬升流的异常垂直运动通过影响南支气流向下游的水汽输送异常,进而导致西南地区非绝热加热异常,最终实现对西南地区降水的调制作用。     

Spatio-Temporal Characteristics of Heavy Precipitation Forecasts fromECMWF in Eastern China

This study examines the spatio-temporal characteristics of heavy precipitation forecasts in eastern China fromthe European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) using the time-domain version of the Method forObject-based Diagnostic Evaluation (MODE-TD). A total of 23 heavy rainfall cases occurring between 2018 and 2021 areselected for analysis. Using Typhoon “Rumbia” as a case study, the paper illustrates how the MODE-TD method assessesthe overall simulation capability of models for the life history of precipitation systems. The results of multiple tests withdifferent parameter configurations reveal that the model underestimates the number of objects’ forecasted precipitationtracks, particularly at smaller radii. Additionally, the analysis based on centroid offset and area ratio tests for differentclassified precipitation objects indicates that the model performs better in predicting large-area, fast-moving, and long lifespan precipitation objects. Conversely, it tends to have less accurate predictions for small-area, slow-moving, and short lifespan precipitation objects. In terms of temporal characteristics, the model overestimates the forecasted movement speedfor precipitation objects with small-area, slow movement, or both long and short lifespans while underestimating it forprecipitation with fast movement. In terms of temporal characteristics, the model tends to overestimate the forecastedmovement speed for precipitation objects with small-area, slow movement, or both long and short lifespans while un derestimating it for precipitation with fast movement. Overall, the model provides more accurate predictions for theduration and dissipation of precipitation objects with large-area or long-lifespan (such as typhoon precipitation) whilehaving large prediction errors for precipitation objects with small-area or short-lifespan. Furthermore, the model’s simu lation results regarding the generation of precipitation objects show that it performs relatively well in simulating thegeneration of large-area and fast-moving precipitation objects. However, there are significant differences in the forecastedgeneration of small-area and slow-moving precipitation objects after 9 hours.     

西北地区东部降水的大气环流及水汽特征

基于西北地区东部81站1961—2010年夏季(6—8月)逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用距平合成分析,探讨其多雨年和少雨年逐月500 hPa高度场和700 hPa湿度场特征。结果表明:西北地区东部多雨年,影响降水的天气特征表现为乌拉尔山脊逐月偏强,7月鄂霍次克海脊偏强,贝加尔湖高压脊转为低槽,7月巴尔喀什湖低槽较6月偏强。8月贝加尔湖长波槽较7月偏强;少雨年天气系统表现为6—8月西北地区东部受高压脊前西北气流控制。西太平洋副热带高压(以下简称:副高)多雨年较少雨年偏西偏强。6—8月多(少)雨年比湿的变化表明,西北地区东部降水多雨年,大气的含水量较高,西北地区东部降水少雨年,大气的含水量较低。     

青藏高原冬春雪深分布与中国夏季降水的关系

利用SSMR和SSM／I卫星遥感雪深反演资料,通过与高原测站雪深观测资料的对比分析,揭示了高原雪深的时空分布特征,在此基础上对积雪异常年中国夏季降水异常和大气环流进行了对比分析。结果表明,卫星遥感雪深资料可较真实反映出高原积雪的状况,并可反映出高原西部积雪的变化;高原冬、春季积雪EOF分解第1模态具有相同的空间分布,反映了高原冬、春季积雪分布具有相当的一致性,而春季积雪的第2模态则反映高原积雪的东西差异;冬、春季雪深EOF第1模态的时间序列与中国夏季降水的相关分析表明,大致以长江为界,我国东部地区呈现出南涝北旱的分布模态,春季高原东（西）部多（少）雪与东（西）部少（多）雪年的夏季,我国东部降水表现出长江以南（北）地区为大范围的降水偏多（少）。     

基于印度洋海温信号的我国西北地区东部夏季降水组合降尺度预测方法研究

利用国家气候中心第二代气候模式预测业务系统(BCC-CPSv2)预测产品,引入印度洋海温信号,采用组合降尺度方法建立了西北地区东部汛期降水预测模型。该预测模型对1991—2017年西北地区东部夏季降水的回报技巧较BCC-CPSv2预测技巧显著提高,空间相关系数由0.42提高到0.75,均方根误差明显减小,最多下降达80%。预测模型对降水空间分布型的预测能力较好,很好地回报了典型年份（1987年和2010年）夏季的降水距平百分率分布。通过抓住气象变量的空间分布特征,组合降尺度方法可以修正动力模式产品的预测误差,为西北地区东部夏季降水预测提供科学依据和技术支持,具有较好的应用前景。     

开鲁县1954—2011年降水日数及降水量变化分析

利用开鲁气象站1954—2011年逐日降水量数据,分析了近58a降水量和降水日数的年、季变化趋势和气候倾向率以及4—10月不同等级降水日数和降水量的比例。结果表明:(1)开鲁58a平均年降水量为332.5mm,年平均降水日数64d,占全年总日数的17.5%,日降水量强度仅5.2mm;(2)年降水量与降水日数呈显著的正相关关系,降水日数多,降水量则多;(3)近58a年降水日数和降水量均呈显著的减少变化趋势,降水日数减少1.8d/10a,降水量减少13.2mm/10a;特别是1999—2011年日降水强度明显减小,年平均降水量仅277.5mm,比前45a平均减少了2成,春夏季干旱突出;(4)降水量和降水日数季节分配不均,夏季降水量占全年的70.3%,雨季集中,旱季明显;(5)作物生长季(4—10月)降水量级少,有效降水日数少,因此,发生干旱的概率高,特别是季节连旱,不利于作物的生长发育,严重制约着农牧业生产的发展。     

青海春季降水的气候变化特征及其对春旱的影响

利用青海省1961--2003年38个气象台站春季降水资料,采用线性趋势分析和小波变换分析方法分析了青海高原春季降水的变化趋势和时一频特征。结果表明：近43年来,青海高原大部分地区春季降水量的总趋势是增加的,增加幅度最大的地区是青海高原南部地区;对于10年及以上相对较大的时间尺度,青海高原农业区春季降水干、湿交替的特征非常明显,经历了6个干、湿交替的阶段。在1961--1962年、1980--1982年、1994--1996年、1999--2000年4个阶段中几乎在所有周期上均表现为负位相,不同周期的振荡同位相叠加,从而形成了春季强的干旱阶段。     

Decadal Variability of Extreme Precipitation Days over Northwest China from 1963 to 2012

Daily precipitation data from 153 meteorological stations over Northwest China during summer from 1963 to 2012 were selected to analyze the spatiotemporal distribution of extreme summer precipitation frequency. The results show that the extreme precipitation frequency was regional dependent. Southern Gansu, northern Qinghai, and southern Shaanxi provinces exhibited a high extreme precipitation frequency and were prone to abrupt changes in the frequency. Northwest China was further divided into three sub-regions (northern, central, and southern) based on cluster analysis of the 50-yr extreme precipitation frequency series for each meteorological station. The extreme precipitation frequency changes were manifested in the northern region during the late 1970s and in the central region from the end of the 1980s to the 1990s. The southern region fluctuated on a timescale of quasi-10 yr. This study also explored the mechanism of changes in extreme precipitation frequency. The results demonstrate that stratification stability, atmospheric water vapor content, and upward motion all affected the changes in extreme precipitation frequency.     

青藏高原季风对我国西北干旱区气候的影响

基于ERA-Interim逐月再分析资料及同期高原和我国西北干旱区观测站温度与降水资料,分析高原季风与西北干旱区气候的关系,对比高原典型强弱季风年平均大尺度环流和水汽输送条件的差异,探讨高原强弱季风年西北干旱区气候差异形成的原因。研究结果表明:高原季风与我国西北干旱区气候相关关系显著;高原强弱季风年对应的大尺度环流和垂直环流系统存在明显差异;水汽条件和抬升条件好坏与降水量多寡配合得较好,即强高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件更有利于降水,而弱高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件偏差,对应降水量较常年同期偏少。     

青藏高原、中国东部及北美副热带地区夏季降水系统发生频次的TRMM资料分析

利用1998—2011年夏季（6—8月）TRMM卫星资料分析青藏高原（TP）、中国东部（EC）及北美副热带西部（WNA）和东部（ENA）降水系统的发生频次,定义降水系统为TRMM测雨雷达观测到近地面有降水的相邻像元组成的个体,即RPF （Radar Precipitation Feature）,将RPF分为全体RPF、大面积RPF（面积＞1000 km2）和小面积RPF（面积不＜400 km2）3组,对比分析四个区域内各组的RPF个数发生频次和RPF像元个数发生频次,主要结果如下：（1）全体RPF的个数发生频次在青藏高原地区最高,北美东部地区最低;全体RPF的降水像元个数发生频次在中国东部最高,青藏高原最低。（2）四个区域内RPF发生频次的日变化主要为单峰结构,峰值出现在当地午后至傍晚,且大面积RPF的峰值时间晚于小面积RPF的;中国东部地区RPF降水像元个数发生频次则具有双峰结构。（3）RPF降水像元个数发生频次的分析结果与以往基于地面观测降水量的分析结果相似。