近20年来地理科学研究述评

从“全球变化”的观点出发,综述了近20年来以地球系统整体为研究目标的地球科学体系的发展,新技术的融入使得学科间相互渗透与大跨度交叉研究成为新的研究特色,地理科学的研究体系正在不断地扩充与完善。并以自然资源为例介绍了地理科学发展的几个方面。     

Variation of the monsoon trough intensity in the South China Sea and western North Pacific ocean and its relationship to tropical cyclone activities

Using the daily average of the NCEP/DOE AMIP-II reanalysis data from 1979 to 2005 and the characteristics of monsoon troughs in the western North Pacific,we established an intensity index and a location index to describe the activity of the monsoon troughs in three different regions and their impacts on tropical cyclones generated therein(MTTCs).The behavior of the monsoon troughs was analyzed.The following conclusions are obtained:(1)The established monsoon trough intensity index has a positive correlation to the location index,indicating that stronger monsoon trough intensity corresponds to more northward location.(2)Monsoon trough intensity exhibits significant interannual variation,with obvious periods of 4–5 years prior to 1994 and 2–3 years afterwards.(3)The affecting factors on monsoon trough intensity are different with areas.The preceding SST anomaly results in anomalous atmospheric circulation, leading to the anomaly of monsoon trough intensity in different areas.(4)The frequency of cyclogenesis and location anomalies of the MTTC are closely related to the intensity and location of the monsoon trough. Most of the anomalously less MTTC years coincide with the years with a weak general monsoon trough and weak regional monsoon troughs.The anomalously more MTTC years are associated with both a strong general monsoon trough and a weak general monsoon trough combined with a strong one over the South China Sea,though with a larger probability for the latter.(5)The interseasonal variation of the intensity of monsoon troughs provides favorable conditions for TC generation and development.The monsoon trough is in the active periods of both quasi-biweekly 10 to 20 day and 30 to 60 day oscillations,which is favorable for MTTC occurrence.     

有无El Ni?o影响下热带北大西洋春季增暖的差异及可能成因

热带北大西洋(Northern Tropical Atlantic,NTA)海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)对美洲乃至全球的气候变率有着重要影响。利用再分析资料对NTA的暖SSTA进行诊断,分析有、无El Ni?o影响下春季增暖的差异以及可能的成因。结果表明,与El Ni?o有关的情形中关键区(5~25 °N,10~60 °W)平均春季SSTA为0.55 ℃,无El Ni?o情形是0.37 ℃;前者与冬季的显著正偏差出现在NTA,后者主要发生在NTA的东侧,且正偏差的数值较小。El Ni?o激发的热带外Rossby波活动通过加强北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)负位相,引起El Ni?o峰值后NTA海域显著的西风异常,暖Kelvin波加热NTA对流层大气,增强其容纳水汽的能力,减小海-气界面的垂直湿度梯度,两者共同作用使海表蒸发减弱,在NTA春季呈现显著暖SSTA。与El Ni?o无关的情形中,NTA SSTA的变化主要受热带海-气反馈过程的调制,其与热带外NAO的季节内振荡有关,NAO的季节平均负位相较弱,异常西风值较小,同时海-气垂直湿度梯度异常增大,使春季NTA的增暖较弱。      

区域性极端骤发干旱与传统干旱事件形成过程的对比

2009/2010年云贵地区（YGR）和2013年夏季中南地区（CSC）发生了近几十年以来最严重的干旱事件。文中对比了两次干旱事件的发展速度,基于水分收支原理,诊断影响干旱发展的物理过程。结果显示,CSC干旱发展前,温度升高,蒸散发增加,土壤湿度减少,高温和降水减少对干旱有触发作用;而YGR的降水减少使干旱开始发展。CSC干旱事件发展迅速,YGR干旱事件发展缓慢,同时前者干旱的维持和恢复时间也短于后者,这些差异与蒸散发过程强弱有关。CSC干旱事件发展阶段,蒸散发过程强,平均为4.7 mm/d,8 d时间,土壤湿度从45%减少到20%,促使干旱快速形成（典型骤发干旱）。YGR干旱发展阶段,蒸散发过程弱,平均为1.7 mm/d,土壤湿度从45%减少到20%历时2个多月（传统干旱）。蒸散发的强弱主要与区域大气柱的水汽净辐散有关。CSC干旱发展阶段,其大气柱水汽净辐散达每天3.1 kg/m²,增强了陆气水分交换,使蒸散发远大于降水,土壤湿度快速下降,加快干旱发展速度。YGR的区域大气柱水汽净辐散为每天1.1 kg/m²,只有CSC的1/3,使干旱发展缓慢。两个干旱事件的大气柱水汽净辐散主要发生在经向方向,即由区域北界相对较强的经向水汽输送引起。     

K-均值聚类法用于西北太平洋热带气旋路径分类

热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)路径分类是获得TC特征和影响评估的重要途径。采用联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,简称JTWC)近45年最佳台风路径资料,基于TC位置、强度、路径长度和方向等主要信息的特征参数,利用K-均值聚类法建立了西北太平洋TC路径的客观分类方法,并对分类得到的7个路径类型TC在生命史、能量、活动季节和登陆概率等方面进行了对比分析。结果表明各类TC的这些特征量具有明显的差异。从近20年的变化趋势看,西转向类(占总样本的21.3%)的频数为增加趋势,其生命史呈小幅增长趋势,和其余各类(或全部TC)的减小趋势或变化很小不一致。各类TC的年PDI(能量耗散指数)变化趋势主要取决于强度和频数的变化,多数类别的年PDI和强度的变化趋势一致,但西北行转向类和远海西-西北行类的年PDI变化趋势主要取决于频数的变化。      

东北地区夏季旬土壤水分推算模型的初步探讨

利用东北地区1993—2009年6—8月旬土壤湿度资料,首先采用CAST聚类法对该区域土壤湿度进行气候分区,再以土壤水量平衡原理为依据,在考虑有物理意义的影响因子基础上,分别对每个分区建立统计回归模型,并验证模型的适用性。结果表明:模拟精度在78.8%～88.2%之间,该模型对于东北地区夏季的旬土壤湿度具有一定的推算能力,可以作为一种可应用的模拟方法。     

极值统计理论的进展及其在气候变化研究中的应用

着重论述极值统计分布在极端天气气候事件和重大工程设计中的重要意义,综述该领域国内外研究进展。例如,基于超门限峰值法（POT）的广义帕累托分布（GPD)和基于单元极大值法（BM）的广义极值分布（GEV）及其参数间的理论关系;采用极值分布模型与多状态一阶Markov链相结合构建降尺度模型模拟局地极端降水事件,推算一定重现期的极端降水量的分位数;探讨极值分布模型分位数估计误差问题,多维极值分布理论及其应用等问题。     

近49年来河北省干旱时空变化特征研究

基于河北省及邻近地区73个气象站1961—2009年逐季、年降水资料,应用降水Z指数、经验正交函数分解、小波分析等方法分析了河北省干旱的时空变化特征.结果表明:近49年来河北省年、各季的干旱空间分布特征,最常见的是全省一致的干旱(雨涝)型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的南北相反分布型;小波分析方法得出年、各季干旱的出现不仅存在明显的年代际尺度变化,而且年际变化也显著;河北省年干旱指数呈下降趋势,1979年后,年干旱指数发生突变,该区域进入干旱期.     

华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征

应用奇异谱（SSA）方法分析了华北地区降水的准周期信号及其阶段性变化特征，结果表明，华北地区月降水序列的年际振荡信号较强，占总方差的44．7％，显著振荡周期分别有17个月（准1～2a）、30个月（准2～3a）、60个月（准5a）和11个月（准1a），不同分区降水的准周期振荡信号各有差异。各种准周期振荡随时间的长期演变亦很明显且各不相同。奇异交叉谱（SCSA）诊断表明，华北地区降水的年际振荡与Nino区海温的准周期信号存在着显著的耦合关系，且这种耦合关系随时间是变化的，表现出耦合振荡强度的阶段性变化和耦合位相随时间的改变。各分区降水与不同Nino区海温的显著耦合周期信号及其随时间的长期演变各具特色，体现了华北地区降水对Nino区海温异常响应的复杂性。     

四川盆地短历时强降水极值分布的研究

运用广义帕雷托分布(GPD)和广义极值分布(GEV),借助于L-矩的参数估计方法,对四川盆地12站的小时极端降水量进行拟合,并对两种模型的拟合效果进行比较。运用Hill图,结合统计量D*来确定GPD的最佳门限值是合适的,选出的样本是独立的。各站的小时极端降水概率分布均符合GPD和GEV,但GPD模型的拟合精度要优于GEV模型。利用两种模型推算出各站给定重现期的最大小时降水量,其中泸州50 a一遇和100 a一遇的降水极值分位数都超过了100 mm,除了遂宁站外,两种模型估计出的极值分位数的相对误差基本都在10%以下。通过分析,GPD推算的结果更加可靠。