华南降水季节演变的年代际变化

利用中国测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了近35年华南降水季节演变的年代际变化特征及其相关的大气环流异常特征。华南地区降水季节分布型在1990年代初期发生了年代际转变,其中,华南西部降水在1990年之前为双峰型分布,1990年之后变为以6月为峰值的单峰型分布;华南东部降水在1990年之前是以5月、8月为峰值的弱双峰型分布,1990年之后变为以6月、8月为峰值的显著双峰型分布。华南东、西部降水季节分布的年代际变化分别与华南全区6月降水量的年代际增加以及8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）密切相关。1990年之后,大雨及以上强降水事件发生频率的增强是导致上述年代际变化的主要原因。华南6月降水年代际的增强与南海区域的西北太平洋副热带高压（简称西太副高）脊线位置的年代际异常偏南密切相关。7月华南地区降水的年代际增加与西太副高年代际东撤及影响华南地区的热带气旋频数年代际增多有关。8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）,一方面受印度洋及南海上空夏季风年代际减弱的影响,使得输送到华南西部的水汽减少,另一方面西太副高的年代际增强并西伸,使得源自副高西南侧的水汽更直接输送至华南东部地区有关;同时也与登陆和影响华南东、西部的热带气旋的年代际增多和减少有关。      

我国华南3月份降水年代际变化的特征

利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数以及NCEP再分析资料,对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明,华南3月份降水存在显著的年代际变化特征,并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变,从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明,在年代际降水偏少时期,PDO处于负位相(北太平洋海温偏高,中东太平洋海温偏低),北太平洋海平面气压场和高度场偏高,亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低,赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低,赤道辐合带附近地区的高度场偏低,东亚对流层大气偏暖,西太平洋副热带高压偏东,东亚高空急流偏北,东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期,PDO处于正位相,情况则与降水偏少时期相反。     

山东省夏季降水的年代际变化和年际变化

基于山东省7个台站的观测资料和其他多种资料,分析了山东夏季降水的年代际和年际变化。结果表明,山东省夏季降水经历了显著的年代际变化,20世纪50—70年代末为多雨期,70年代末到21世纪初为少雨期。70年代末之后,太平洋年代际振荡(PDO)从负位相转变为正位相,东亚夏季风减弱,导致山东省夏季降水减少。此外,年代际背景还影响到山东夏季降水的年际变化。在1951—1977年期间,降水与热带中太平洋(Ni?o4区)海表温度呈显著负相关,但在1978年之后,这种相关关系明显减弱。值得注意的是,PDO指数在2003年之后再次由正转负,山东夏季有可能再次转变为多雨。     

华南6月降水的十年际和极端年际差异及其环境分析

6月是华南季风降水的集中季节。利用高分辨率的1978—2006年亚洲降水资料分析得到,华南6月降水存在1980—1989年的十年少降水期和1992—2001年的十年多降水期,以及2004年的极端低值年和2005年的极端高值年。以华南的十年际和极端年际降水变化为中心,存在着环南海西侧越南到华南和我国东南地区的6月降水异常的一致性分布。降水正(负)异常对应850 hPa上异常的东南(西北)风到达越南,异常的西南(东北)风到达华南沿海和我国东南沿海地区。降水十年际正(负)异常的前冬季和当年春季,中高纬度西北太平洋出现正(负)的海温距平,表现为偏强(弱)的黑潮延伸体暖流影响我国东部沿海地区。2005年6月华南降水异常偏多对应半年前冬季赤道中太平洋出现假El Ni?o事件。2004年6月华南降水异常偏少,对应赤道中太平洋海温负异常和赤道东部与西部两端的海温正异常。     

6月西太平洋副高脊线的年际变化及其对华南降水的影响

用１９５１－１９９１年６月份５００ｈＰａ位势高度资料取得了西太平洋副热带高压脊线位置资料序列，分析了脊线位置的变化。分析结果发现副高脊线位置与５００ｈＰａ位势高度场、海面温度等关系密切。脊线位置具有显著的３２年、５．３年、３．２年和２．３年振荡周期。６月份副高脊线偏北（南）华南降水偏少（多）。     

华南冬春降水的年际变化及其与水汽输送的联系

利用1960—2008 年华南47 个基准站降水资料和NCEP/NCAR 再分析资料,研究了华南冬春降水的年际变化特征及其与水汽输送的联系。结果表明,1960 年代—1970 年代和1990 年代末至今,华南冬、春降水明显偏少。华南冬春降水异常以“ 全区冬春同号型” 居多,且冬春连旱频率较高。影响华南冬春连续旱/涝的水汽输送存在季节性差异,冬季水汽输送变化主要来源于孟加拉湾和南海,春季水汽输送变化则来源于南海和我国北方。进一步探讨海温异常的影响发现,与华南冬春连续旱(涝)事件相关的Niño3.4 海温存在正、负异常型,海温异常中心分别偏向Niño4(Niño3)区和Niño3(Niño4)区。Niño3.4 区海温正异常时,孟加拉湾和南海水汽输送与华南冬春连续旱涝有密切联系;Niño3.4 区海温负异常时,冬季自西北太平洋经南海的水汽输送及春季自菲律宾海经南海的水汽输送和北方水汽输送对华南冬春连续旱涝有重要影响。以上水汽输送在两种海温异常情况下,连涝(旱)年均异常偏强(弱)。因此,Niño3.4 海温异常的变化及分布与华南冬春持续旱/涝事件存在联系,在此气候背景下,水汽输送异常是影响华南冬春降水异常的重要物理因子,其中南海是水汽输送异常显著相关区。      

东亚季风降水的年际变化

通过对东亚夏季风区域30年降水量的分析研究，我们发现东亚夏季风降水年际变化中的主要成份是准二年周期变化，ENSO与东亚夏季风降水的年际变化以及准二年周期有着明显的联系。     

华南春季降水和水汽输送的年代际变化特征

The characteristics of spring precipitation and water vapor transport in South China were analyzed by using observational data and the National Centers for Environmental Prediction （NCEP） reanalysis data. The results show that, during the spring, each component of the water cycle （precipitation, wind field, specific humidity, water vapor transport, etc.） in South China exhibits a notable interdecadal variability. An abrupt increase in spring precipitation occurred in the early 1970s. During the dry period from 1958 to 1971, a water vapor flux divergence （positive divQ） existed in South China, which may have led to the deficiency in rainfall. However, during the wet period from 1973 to 1989, there was a remarkable water vapor flux convergence （negative divQ） in South China, which may have resulted in the higher rainfall. The interdecadal variability of water vapor transport is closely related to the interdecadal variability of wind fields, although the interdecadal variability of specific humidity also plays a role to some extent, and the interdecadal variability of the zonal water vapor transport contributes much more to the interdecadal variability of spring precipitation than the meridional water vapor transport.     

南海夏季风对华南夏季降水年代际变化的影响

华南夏季降水和南海夏季风都具有准两年的变化特征。研究表明：20世纪70年代以后，华南夏季降水年代际变化主要表现在准两年尺度平均方差的变化上，当准两年方差大时，相应的华南夏季降水多，反之亦然。但是在1976年以前南海夏季风对华南夏季降水的影响并不大，这似乎与两者准两年变化关系的年代际变化有关。南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化在1953-1976年是弱的反位相变化关系，相反地，这一时段它们的非准两年变化成分有很强的正相关；在1977-2000年这一阶段，南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化具有很强的正相关，但是它们的非准两年变化成分的相关性则很差。分析结果还表明，20世纪70年代大气环流的年代际变异使得华南夏季降水准两年变化在最近20多年成为其年际时间演变的主导成分。     

华南后汛期降雨量的振动和分布

对１９５９至１９８８年华南后汛期（７－９月）降雨量距平百分率的大尺度变化特征进行了分析,并与前汛期（４－６月）降雨量的情况进行了比较,同时探讨了后汛期降雨量异常的成因。结果表明,华南后汛期雨量存在明显的年际变化,且地区差异显著;后汛期降雨量的异常与热带西太平洋的海水温度、南海地区大气的对流活动及登陆我国东南沿海地区的热带气旋的频数有关。     

华南前汛期锋面云系降水效率及其人工影响的可能性

本文根据降水过程中水汽条件和垂直运动条件,推导出降水效率一种计算公式。用该公式计算华南前汛期锋面云系自然降水效率,并探讨人工播云的可能性。结果表明,华南前汛期锋面云系自然降水效率不高(平均54.58%左右)。人工播云后降水效率平均达64.71%左右,相对增加17.42%(<0.05)。所以通过人工播云,促进云中微物理过程,可以提高降水效率,达到增雨目的。      

华南前汛期起止日期的确定及降水年际变化特征分析

利用国家气候中心提供的华南地区74测站1957—2001年的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华南前汛期雨季开始期与结束期的定义标准作了改进;研究了华南前汛期降水雨量、雨日的年际变化特征以及变化趋势的空间分布特征;用小波分析法分析华南前汛期降水的周期分布特征。分析结果发现：45年来前汛期开始期总体上呈现偏早趋势,而结束期具有偏晚的趋势,两者的年际变化十分显著;45年来华南全区总雨量、雨日呈正趋势变化,且两者的空间分布特征非常相似。华南前汛期内雨量、雨日总体上呈现增长趋势并且具有明显的年际变化特征,存在准2年、3～5年、6～8年的振荡周期。     

2010年华南前汛期持续性降水异常与准双周振荡

利用中国台站逐日降水资料以及NCEP-DOE逐日再分析资料,分析了2010年华南汛期降水异常的低频特征及大气环流的影响。结果表明,2010年华南汛期降水异常呈显著的低频振荡特征,其中前汛期以10~20天振荡（准双周振荡）为主,后汛期以20~50天振荡（季节内振荡）为主。重点讨论了准双周尺度上前汛期持续性降水异常与中高纬和热带地区大气低频振荡的关系。中高纬地区的低频环流可通过Rossby波能量沿着低频遥相关波列的频散影响华南低频环流的变化。波活动通量分析显示,西西伯利亚作为Rossby波源,其波能量沿着横跨欧亚大陆的低频遥相关波列向我国东部地区频散,引起该地扰动加强,从而引起华南低频环流及垂直运动的变化进而造成华南降水的异常。热带东印度洋的准双周振荡是影响华南前汛期降水的另一低频来源。当赤道东印度洋对流旺盛（抑制）,其上空为强上升（下沉）气流,低层辐合（辐散）高层辐散（辐合）,而华南上空盛行下沉（上升）运动,不利于（有利于）华南降水。来自中高纬和低纬的低频信号的叠加并配合低频水汽输送共同影响了华南环流异常的低频变化,从而引起华南的低频降水异常,有利于华南持续性降水异常的发生。      

青藏高原地表温度对华北汛期降水变化的影响

利用1980-2001年青藏高原月平均地表温度、1961～2001年我国160站月降水以及NECP／NCAR再分析月平均高度场资料,分析了华北地区汛期降水与青藏高原地表温度的关系,结果表明华北地区汛期降水与青藏高原5～6月地表温度具有显著的正相关。相关场的正值中心位于高原的东北部和西南部地区。华北地区汛期降水偏少年,青藏高原前期5～6月地温以负距平为主且距平值较小;相反,降水偏多年,青藏高原前期5～6月地温以正距平为主且距平值较大。EOF和SVD分析表明,青藏高原5～6月地温和华北地区汛期降水的第一典型场都表现出大体一致的变化特点。此外,诊断分析得到,青藏高原5～6月地温偏高年,7～8月西太平洋副热带高压的强度偏强,位置偏北;地温偏低年,西太平洋副热带高压的强度偏弱,位置偏南。     

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

华南前汛期旱涝时空分布特征

华南前汛期降水主要受大尺度西风带锋面系统影响,其大范围暴雨过程还与低空急流密切相关,降水量有明显的年际变化,有些年份降水范围大,持续时间长,降水强度大,往往造成洪涝;然而,也有些年份降水特别偏少,出现“空汛”现象,使一些地区早稻插不下,插下的也无水灌溉,甚至连工业、生活用水也很困难,影响国计民生。本文从气候学角度分析了1951—1986年华南前汛期旱涝的基本特征,并利用经验正交函数(EOF)分析方法对华南前汛期降水的时空分布进行研究,给出了四个降水典型场的特征,对预报各地区的旱涝趋势有一定的帮助。      

INFLUENCES OF LOW-FREQUENCY MOISTURE TRANSPORTATION ON LOW FREQUENCY PRECIPITATION ANOMALIES IN THE ANNUALLY FIRST RAINY SEASON OF SOUTH CHINA IN 2010

85-station daily precipitation data from 1961-2010 provided by the National Meteorological Information Center and the NCEP/NCAR 2010 daily reanalysis data are used to investigate the low-frequency variability on the precipitation of the first rain season and its relationships with moisture transport in South China,and channels of low-frequency water vapor transport and sources of low-frequency precipitation are revealed.The annually first raining season precipitation in 2010 is mainly controlled by 10-20 d and 30-60 d oscillation.The rainfall is more(interrupted) when the two low-frequency components are in the same peak(valley) phase,and the rainfall is less when they are superposed in the inverse phase.The 10-20 d low-frequency component of the moisture transport is more active than the 30-60 d.The10-20 d water vapor sources lie in the South India Ocean near 30° S,the area between Sumatra and Kalimantan Island(the southwest source),and the equatorial middle Pacific region(the southeast source),and there are corresponding southwest and southeast moisture transport channels.By using the characteristics of 10-20 d water vapor transport anomalous circulation,the corresponding low-frequency precipitation can be predicted 6 d ahead.     

INFLUENCES OF LOW-FREQUENCY MOISTURE TRANSPORTATION ON LOW FREQUENCY PRECIPITATION ANOMALIES IN THE ANNUALLY FIRST RAINY SEASON OF SOUTH CHINA IN 2010

85-station daily precipitation data from 1961—2010 provided by the National Meteorological Information Center and the NCEP/NCAR 2010 daily reanalysis data are used to investigate the low-frequency variability on the precipitation of the first rain season and its relationships with moisture transport in South China, and channels of low-frequency water vapor transport and sources of low-frequency precipitation are revealed. The annually first raining season precipitation in 2010 is mainly controlled by 10–20 d and 30–60 d oscillation. The rainfall is more (interrupted) when the two low-frequency components are in the same peak (valley) phase, and the rainfall is less when they are superposed in the inverse phase. The 10–20 d low-frequency component of the moisture transport is more active than the 30–60 d. The 10–20 d water vapor sources lie in the South India Ocean near 30° S, the area between Sumatra and Kalimantan Island (the southwest source), and the equatorial middle Pacific region (the southeast source), and there are corresponding southwest and southeast moisture transport channels. By using the characteristics of 10–20 d water vapor transport anomalous circulation, the corresponding low-frequency precipitation can be predicted 6 d ahead.     

华南前汛期大范围暴雨的合成分析

根据广东1959—1982年前汛期13次大范围暴雨过程的普查分析结果,发现这些暴雨过程全部与低空急流密切相关。选取850百帕的大风核中心点为基准,计算了18—30°N,105—120°E间的合成气象场,得到两类大范围暴雨的主要特征,指出了大风核附近的气象要素与广州站5—6月多年平均状态的差别。最后,作了简短的讨论,并给出简要的结论。