华北地区春季和夏季降水特征及与气候相关的分析

利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区25个气象站1951~2003年53年的月降水资料,研究了华北春季和夏季降水的年代际和年际变化特征及与大气环流的联系。结果表明,华北春季和夏季的年代际和年际变化特征有一定的差别,春季降水存在3种典型降水类型,即“全部一致型”、“东西型”和“东北西南型”。第一特征向量为主导,其时间变化系数与春季降水量特征基本一致,说明华北春季降水主要受西北气流影响,具有降水偏多(少)一致性特征。降水偏多、偏少年异常场差值显示春季华北主要受东亚上空的异常反气旋环流影响,其底部偏东气流在南海、台湾海峡一带转向向北一直吹到华北。华北夏季降水存在3种典型降水类型,即“全部一致型”、“南北型”和“东西型”。降水偏多、偏少年异常场差值显示夏季华北受副高西侧西南气流的影响从印度孟加拉湾携带大量水汽从西南方向吹向华北,带来较多的降雨。     

北极海冰“强信号”影响域

冰冻圈作为下垫面的一个重要组成部分 ,与大气处于不断的相互作用过程中。文中主要研究了北极海冰与中国华北地区降水的关系。研究结果揭示了中国区域与北半球季尺度气候变异前期北极海冰“强信号”现象。探讨了中国华北地区旱涝前期北极海冰特征 ,比较了华北旱涝前期北极海冰相关区域特征分布 ,并揭示出北极海冰“强信号”区与中国区域夏季降水的相关分布 ,分析了北极海冰“强信号”区对华北地区夏季旱涝影响的动力结构特征。     

陆面植被类型对华北地区夏季降水影响的数值模拟研究

为了检验陆面植被类型变化对华北地区夏季降水的影响,共做了５组数值试验,结果表明,在华北地区以草原或沙漠代替落叶林后,华北地区夏季降水略有减少,但降水总量变化不大,这主要是由于降水变化的区域分布不一致所致;在华北西北部以沙漠代替草原后,华北地区平均降水有所增加,这主要是由华北北部地区降水增加引起的。上述三个试验中,华北 中部以南地区的降水变化主要由积云对流降水变化引起,以北主要由大尺度降水变化引起。     

华北夏季旱涝的云量和大气环流特征

基于地面逐时观测资料,分析了华北夏季旱、涝年各类云的云量变化,采用统计学和合成分析方法,并利用ERA再分析资料探究其变化原因。结果表明,华北地区雨层云、层积云、层云和积云云量在旱、涝年的变化趋势相反,除高层云外其余各类云在涝年的降水概率大于旱年。华北夏季旱年500 h Pa高度距平场呈现纬向型的鞍形场,华北地区和东部海域呈现出"西高东低"的距平环流形势。850 h Pa风场在贝加尔湖以南为反气旋性异常中心,西太平洋地区为气旋式距平环流。华北地区受控于脊前的偏北距平气流,不利于暖湿水汽向华北地区输送。高层为散度负距平,低层为散度正距平,不利于云的形成和云产生降水。涝年与之相反。     

青藏高原热力异常与华北汛期降水关系的研究

利用1980～1994年NCEP/NCAR再分析资料,以及我国336个测站1956～1994年月降水量资料,通过诊断分析和数值实验,研究了夏季高原上热力异常与华北汛期降水的关系.结果表明:华北汛期干旱年,青藏高压及西太平洋副热带高压偏南、偏东,华北汛期降水偏多年则相反;华北汛期旱年时,高原上升、高原东侧邻近地区下沉的垂直环流明显加强,而降水偏多年时,垂直环流减弱,华北地区为上升气流控制;夏季高原为热源和水汽汇区,它们的异常对华北地区降水有很大影响,当热源和水汽汇增强(减弱)时,华北地区降水偏少(偏多).数值试验表明,高原上潜热加热异常引起青藏高压、西太平洋副热带高压、亚洲季风以及欧亚中高纬地区环流的变化,进而影响到华北地区的降水.     

1980—1987年华北地区上空水汽输送特征

本文根据1980—1987年华北及附近地区的每日两次常规探空资料,计算了华北地区上空的水汽输送特征,并用陆面水量平衡及大气水份平衡方程讨论了华北地区人类活动在水循环过程中的作用.计算表明,华北地区的水汽输送方向、李节变化、垂直结构和水汽源地等方面都反映了东亚季风环流的特点。华北地区80年代水汽输送造成水份亏损,这一亏损靠地表及地下水过量开采的水量来补偿,这说明在华北水循环过程中人类活动的影响是一个很重要的因子.     

MJO对2018年华北夏季降水的影响

本文基于华北夏季降水资料和热带大气季节内振荡（Madden–Julian Oscillation，简称MJO）指数、NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）再分析环流资料，采用多种统计方法分析MJO与2018年华北夏季降水的关系及影响机制。结果表明:（1）MJO与华北夏季降水有密切的联系。虽然MJO不能移到较高纬度直接影响华北夏季降水，但MJO对流区的气旋会在其北侧激发出反气旋环流，这对“气旋—反气旋对”在缓慢东移过程中，处于较高纬度的反气旋会直接影响华北夏季降水。即MJO会间接影响华北夏季降水，表现为当夏季MJO进入5、6位相时，华北地区夏季会出现明显降水过程，但降水强弱与MJO振幅大小有关。（2）影响机制方面。在850 hPa，伴随MJO的“气旋—反气旋对”的东移，它会造成华北夏季偏南风水汽输送加强（对应RMM1）或东南风水汽输送加强（对应RMM2），从而有利于降水过程发生。在500 hPa层，MJO通过中层扰动向中高纬的传播，诱导副热带高压移到朝鲜半岛附近并加强，对西来高空槽形成阻挡作用，有利于华北地区产生上升运动，从而有利于华北夏季降水过程发生。（3）可以用MJO制作华北夏季延伸期降水过程预报。     

华北夏季降水异常的客观分区及时间变化特征

应用1981—2007年华北地区703个站逐日加密站降水资料,运用旋转经验正交函数分解方法,对华北地区夏季降水进行了客观分区研究,并在此基础上应用Mann-Kendall和统计t检验方法分析了华北夏季降水不同区域的时间变化特征。结果表明:华北地区夏季降水区域性较强,华北地区夏季降水可分为7个典型天气区,7个典型天气区集中降水的起止时间不同,各分区的降水季节有别于自然季节,其中华北中部汛期开始迟,南、北部汛期开始早;华北东南部汛期结束最早,京津、河北东北部结束最晚。所分区域和所确定的各区域降水集中时间可应用到建立客观降水预报区域模型中,改善实际业务中客观降水的预报效果。     

华北夏季大气水汽输送特征及其与夏季旱涝的关系

本文利用ECMWF再分析资料ERA40和中国160站的降水资料,分析了我国华北地区1958年-2002年夏季的大气水汽含量和水汽输送的基本气候特征,研究了华北夏季旱涝年的大气水汽含量和水汽输送异常情况,最后利用线性回归的方法探讨了该地区大气水汽含量和水汽输送的变化趋势.结果表明:华北地区夏季降水的大气水汽来源主要有3支:来自孟加拉湾的水汽、来自我国南海和西太平洋的水汽以及中高纬西风带的水汽输送.华北地区对流层低层以经向水汽输送通量为主,到了中高层则以纬向输送通量为主;与华北地区夏季旱涝密切相关的异常水汽输送主要是南海和西太平洋以及西风带水汽输送异常,华北地区南边界水汽输入异常和东边界水汽输出异常是造成华北夏季旱涝年水汽收支异常的主要原因;近半个世纪以来,伴随着华北干旱化的加剧,华北地区南边界输入的大气水汽呈现显著的减少趋势.     

大尺度环流变化对华北地区夏季水汽输送的影响

利用我国华北地区25个气象站1951-2006年共56年的月降水资料及1948-2006年NCAR/NCEP再分析资料以及NOAA HYSPLIT_4水汽轨迹模型, 分析了近50年华北地区夏季降水量、整层水汽输送通量及水汽输送轨迹的变化, 并探讨了其影响成因.结果表明, 华北夏季水汽输送通量及其轨迹有明显的年际和年代际变化特征; 东亚夏季风的南风北界的年际变化对水汽输送有重要影响, 南风北界的南撤导致了华北地区水汽输送通量的减少; 通过对华北地区降水偏多年和偏少年的比较显示, 降水偏多年水汽大部分来自南海, 并且输送轨迹较长, 水汽主要从西南方向输送到华北, 并且偏多年华北上空存在明显的上升运动, 偏干年反之.     

华北地区降水、蒸发和降水蒸发差的时空变化特征

利用华北地区1951~2000年80个观测台站的降水、气温的逐日观测资料分析京津唐地区、华北西部、华北中南部和胶东半岛地区降水、蒸发和降水蒸发差在1951~1965年、1966~1976年和1977~2000年3个时期年代际变化特征。京津唐地区和华北西部地区夏季降水和降水蒸发差从1977年开始减少得比较明显;而胶东地区和华北中南部地区从1965年开始减少,1977年之后减少的更加严重,但4个区域5、6月的降水和降水蒸发差却出现明显的增加。分析还指出,胶东地区和京津唐地区可利用水资源量减少最多。另外还利用欧洲中心(ECMWF)1958~2000年的700 hPa风场资料分析了华北地区夏季降水异常的可能成因,分析结果表明:东亚夏季风在1977年之后明显减弱,造成我国华北地区夏季降水偏少。     

1951—2007年华北地区夏季气温变化特征

利用1951—2007年月平均气温资料和NCEP/NCAR1951年1月—2007年12月500 hPa高度场再分析资料,统计近57 a华北地区29个台站逐年夏季气温值,运用EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析、M-K突变检验及相关分析等对华北夏季气温的时空分布及其成因进行分析。结果表明：近57 a华北地区29站平均气温的空间差异较大;一致性特征是华北地区夏季气温的最主要的空间模态,在此基础上,第2种空间模态还显示出了华北地区夏季气温的南北差异;华北地区夏季气温可分为环渤海型、南方型、东北型及西部型4个主要的空间分型;近57 a来华北地区夏季气温各分区的周期振荡不完全一致,但都存在着一个准18 a的周期;20世纪90年代前中期,华北地区除Ⅱ区外,其他三区都存在着一个突变点,在突变点之后,出现了5个气温大值年,即酷暑年。我国华北地区夏季酷暑成因：从500hPa环流场来看,在欧亚中高纬地区,存在显著的正负距平相间的波列,其中最大正距平中心位于蒙古地区,说明东亚中纬度地区西风带位势高度场异常偏高,有利于引导西太平洋副热带高压北上,造成华北夏季气温升高;从我国华北地区汛期降水距平场来看,汛期降水偏少,也会导致华北夏季的酷暑天气。     

华北夏季旱涝的特征分析

根据华北地区18个代表站1951-2006年月平均降水量资料,对华北地区夏季降水进行了统计分析.采用单站旱涝Z指数变换和区域旱涝指数对华北区域56 a的旱涝进行了分析,利用经验正交函数展开、小波分析、M-K突变检验等方法,对华北地区夏季降水时空分布特征进行了研究,并分析了华北夏季降水异常的大气环流特征.结果表明:降水偏多或偏少时段明显,华北夏季降水最主要的空间分布型是全区一致, 华北夏季降水量具有准18 a、准10 a和准2~4 a的周期,由多雨阶段转为少雨阶段的突变点为1976年;华北地区夏季旱、涝年份,其对应的高空环流存在显著性差异.     

近50a来华北地区负积温变化特征

利用华北地区62个气象站1961-2008年冬季日平均气温资料和NCEP／NCAR再分析资料,运用经验正交函数分解（empirical orthogonal function,EOF）、旋转经验正交函数分解（rotated em—pirical orthogonal function,REOF）、Morlet小波和合成分析等方法,分析了华北地区负积温变化特征及同期环流背景场的变化特征。结果表明,1）华北负积温具有全区一致性增加的特点,其中山西北部增加明显。2）由于华北地区东部和西部负积温增长幅度不同,可将华北地区分为2个区域。两区负积温均有突变,其中Ⅰ区负积温的突变年份为1988年,Ⅱ区负积温的突变年份为1986年,Ⅰ区负积温存在3～6a周期振荡,Ⅱ区负积温存在2～4a周期振荡。3）北半球冬季环流场的变化与华北负积温异常有一定相关关系。合成分析的结果表明,在近地面层,偏冷年西伯利亚高压偏强,华北冬季偏冷,负积温绝对值偏大;在对流层中层,东亚大槽及乌拉尔山高压脊为主要影响系统,东亚大槽较深、乌拉尔山脊偏强,冷空气活动偏强;偏暖年则反之。     

青藏高原地表感热与华北夏季降水的相关分析

利用1956-2002年青藏高原地表感热状况,1957-2002年我国华北地区104站月降水资料,分析了青藏高原地表感热与华北夏季(7、8月)降水的可能联系.结果表明,青藏高原4月感热与华北地区夏季降水具有较显著的负相关,高关键区位于高原的北部.于是,进一步计算了高原关键区与华北各地区夏季降水的相关系数,影响最显著的地区主要位于内蒙古的东南部以及山东南部.最后通过计算得出华北南部与青藏高原北部地区有较好的相关性.     

华北雨季降水年代际变化与水汽输送的联系

本文基于1961～2018年华北地区均一化逐日降水资料和ECMWF（欧洲中期天气预报中心）ERA5全球再分析环流资料,采用一种综合考虑降水量和西太平洋副热带高压脊线影响的雨季监测标准,计算了华北雨季起讫日期和降水量,在此基础上讨论了华北雨季季节内进程的水汽输送特征。重点分析了降水量与水汽收支的年代际变化关系,揭示了水汽输送的时空变化规律及其对华北雨季降水的影响。研究结果表明:（1）华北雨季每年的起讫日期不同,从而每年雨季发生时段和季节内进程不同。（2）降水的形成与水汽输送及其辐合密切相关,有四个水汽通道维持华北雨季降水,即印度季风水汽、东亚季风水汽、110°E～120°E之间越赤道气流向北的水汽输送和40°N附近中纬度西风带水汽。（3）华北雨季降水和净水汽收支具有相似的年代际变化特征,分别在1977、1987、1999年发生突变,总体呈现“减—增—减”的阶段性变化趋势,两者位相转变相关性很强。（4）水汽输送的强弱和到达华北时间的早晚均对雨季降水多寡有重要影响。华北多雨年代与少雨年代水汽通量有明显的差异,主要表现在:在多雨年代,西北太平洋为反气旋式环流异常,偏南水汽强盛,并且与中高纬西风带异常偏西水汽汇聚于华北,华北地区水汽辐合偏强;考虑季节内进程,水汽到达华北的时间早、强度大,停留时间长、辐合强,减弱的时间晚;而在少雨年代,我国东北地区、朝鲜半岛及日本海附近为气旋式环流异常,华北地区由南向北的水汽输送偏弱,水汽辐散明显加强;季节内进程表现出与多雨年代相反的特征。（5）考虑华北地区四个边界的水汽收支,南边界和西边界有最大、次大水汽输入,二者的年代际变化是影响雨季降水年代际变化的重要因素。在多雨年代,南边界和西边界水汽净输入很强,但北边界的输出也很强;在少雨年代,南边界和西边界水汽净输入很弱,但北边界转为输入,这是区别于多雨年代的重要特征。     

华北区域中、短期天气预报经验交流会

在伟大的批林批孔运动普及、深入、持久地向前发展的大好形势下,华北地区河南、山西、山东、天津、北京、河北、内蒙古等省、市、自治区气象局在近期各自召开的天气预报经验交流会的基础上,于1974年11月21日—30日在郑州召开了“华北区域中、短期天气预报经验交流会”。这是无产阶级文化大革     

华北地区夏季旱涝的时空分布特征及其与北极海冰的关系

采用了1951—1999年6—8月华北地区17个站点的降水资料，利用Z指数作为旱涝指标，确定出该区域的严重涝年为1954、1956、1963、1964、1971、1973和1996年；严重旱年为1968、1972、1983、1986、1989、1992、1997和1999年。分析了华北地区夏季旱涝的年代际变化特征，然后对该地区49a的z指数场进行EOF分析，讨论了华北地区夏季旱涝的空间分布特征。最后分析了华北夏季降水与春季北极海冰的关系，结果表明华北夏季降水与春季北极海冰呈正相关关系。春季北极海冰面积偏大(小)，当年夏季华北大部分地区偏涝(旱)。     

华北雨季降水集中度和集中期的时空变化特征

运用新定义的降水集中度和集中期,讨论了我国华北地区雨季降水在时间上和空间上的分布特征和变化规律。结果表明,华北东部地区的降水较西部更为集中;集中期较晚,华北地区雨季降水集中期空间分布有较好的整体一致性;从长期趋势上看,集中度、集中期和雨季降水量都呈显著的下降趋势,但三者在空间上则表现出较大的区域差异,发生突变的时间都集中在20世纪70年代末至80年代初。集中度和集中期周期振荡不一致,但二者和雨季降水量在一定时间内存在相同周期;华北地区的降水量与集中度和集中期存在一致的正相关性,采用合成分析方法,华北地区多水年和少水年降水集中度的空间分布有明显的不同。青藏高原北部到蒙古高原的低压可能是影响华北降水集中度的最重要因子。华北地区雨季集中期和雨季降水量与东亚夏季风具有较好的正相关关系,华北北部地区为集中期与东亚夏季风的显著相关区。     

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 Ni?o）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2 400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 Ni?o状态呈显著负相关,即当年春季El Ni?o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 Ni?a型转为当年春、夏、秋、冬El Ni?o型时,华北地区夏季降水显著偏少,易发生干旱。（2）El Ni?o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...