近五十年中国西北地区夏季降水场变化特征及影响因素分析

利用中国气象局信息中心提供的西北地区1951～2005年夏季月平均资料集和1958～2002年ERA40资料, 分析近五十年来西北地区夏季降水场的主要变化特征, 及与之相关的大尺度水汽输送和环流场变化, 讨论大尺度环流指数如涛动、 极涡、 赤道太平洋Niño3.4区海温与西北地区夏季降水的相关性。结果表明, 近五十年西北西部尤其是南疆的降水增多, 与西伯利亚 (50°N～60°N, 40°E～70°E) 上空位势高度增加和伊朗高原 (35°N～42.5°N, 60°E～75°E) 上空位势高度减少有很大关系。1987年后, 西北西侧水汽辐合也是该区降水增多的一个重要因素。西北东部降水受海温影响大。此外, 北大西洋涛动、 极涡面积可以反映近几十年来西北降水西增东减的年际波动。极涡面积大小与西北降水第一模态相关性尤其突出, 可以作为考察西北降水变化的一个重要指标。     

我国大陆上空可降水量的时空变化特征

利用1958-2001年NCEP/NCAR和ECMWF月平均再分析资料,由地面积分到300 hPa计算了我国大陆上空整层大气的可降水量,对可降水量的时空变化规律及我国大陆上空可降水总量变化特征进行了分析,并利用部分站点探空资料对大气再分析资料获得的结果进行了校验.结果表明:我国大部分地区年平均可降水量表现为减少趋势,而西北地区和华南沿海呈增加趋势;各个季节平均可降水量趋势变化特征并不相同;去除线性趋势的可降水量异常变化主要表现为全国大部分地区一致的年代际振荡,在1965年可降水量由偏多向偏少转变,而在1987年前后可降水量又由偏少向偏多转变;我国大陆上空年平均可降水总量的变化特征主要表现为从1960s中期的持续减少和大致从1980s后期的增加趋势特征.     

纬向平均的风向改变指数与季节转换

通过定义一个能客观定量描述大气环流四维时空变化的风向改变指数WI,用以研究大气环流的时空演变规律和季节转换。在对纬向平均的WI做了经验正交函数(EOF)分析后,得到了其前四个模态。第一模态揭示的是全年平均的WI空间分布的基态。第二模态反映的是WI场的偏差中呈现准调和变化的部分,热带、副热带、温寒带季风区在该模态中均有明显体现。第三模态反映的是WI场的偏差中呈现非调和变化的部分,该部分揭示了因南北半球海陆分布的差异和因大气、海洋流体的非线性效应,其所造成的从春到秋与从秋到春的季节变化的不对称性以及平流层的二月突变现象。第四模态反映的是全球各层盛行风反向区域从春到夏的北进和从夏到秋南撤的现象。     

冬小麦晚霜冻害时空分布与多时间尺度变化规律分析

冬小麦晚霜冻害主要发生在中国的黄淮区域,河南占黄淮区域面积较大,是中国小麦的主要产地,又是晚霜冻害的重发区,因此文章以河南为例,从构成晚霜冻害的最低温度和小麦发育期两个因素出发,提出了晚霜冻害指数构建方法,使晚霜冻害指标定量化,并从多年数据库中计算出逐年晚霜冻害发生强度和发生天数.由于小麦发育期观测资料序列较短,影响了大尺度小麦晚霜冻害变化规律的分析,因而提出了冬小麦发育期资料推算方法;对计算出的近50年晚霜冻害资料进行EOF分析和Morlet小波分析,以发现晚霜冻害的时空分布与多时间尺度变化规律.结果表明:冬小麦晚霜冻害发生频率较高,高发区频率超过40%,且在20世纪70-90年代有增多的趋势;发生强度和天数变化趋势基本相似,具有发生强度较重区对应着发生天数较多区的趋势,且前者对小麦产量的影响大于后者;晚霜冻害发生强度的重发区分布在豫东南和豫西南,轻发区主要分布在淮河以南及豫西部分地区,其中第1模态分布型存在16年、第2模态分布型存在准2年的多时间尺度变化规律;发生天数的多发区主要分布在豫北北部和豫西南边界,少发区在豫东北及豫西南中部,其中第1模态分布型存在着准4年、第2模态分布型存在准3年和准6-7年的周期.     

江淮梅雨的时空变化特征

利用江淮地区37站1954--2001年48a梅雨特征量资料,采用谐波分析、EOF和最大熵谱分析等方法讨论了江淮梅雨的时空变化特征。结果表明：江淮梅雨时空分布不均,梅雨特征量存在显著的年际一年代际变化特征,梅雨特征量年代际变化之间存在明显的负相关或正相关关系;梅雨特征量存在显著不同的多时间尺度振荡周期和长期演变趋势且江淮地区雨季也呈不同的年际和年代际变化特征。     

CHARACTERISTICS OF MEI-YU PRECIPITATION AND SVD ANALYSIS OF PRECIPITATION OVER THE YANGTZE-HUAIHE RIVERS VALLEYS AND THE SEA SURFACE TEMPERATURE IN THE NORTHERN PACIFIC OCEAN

Based on the precipitation data of Meiyu at 37 stations in the valleys of Yangtze and Huaihe Rivers from 1954 to 2001, the temporal-spatial characteristics of Meiyu precipitation and their relationships with the sea surface temperature in northern Pacific are investigated using such methods as harmonic analysis, empirical orthogonal function (EOF), composite analysis and singular value decomposition (SVD). The results show that the temporal evolution and spatial distribution of Meiyu precipitation are not homogeneous in the Yangtze-Huaihe Rivers basins but with prominent inter-annual and inter-decadal variabilities. The key region between the anomalies of Meiyu precipitation and the monthly sea surface temperature anomalies (SSTA) lies in the west wind drift of North Pacific, which influences the precipitation anomaly of Meiyu precipitation over a key period of time from January to March in the same year. When the SST in the North Pacific west wind drift is warmer (colder) than average during these months, Meiyu precipitation anomalously increases (decreases) in the concurrent year. Results of SVD are consistent with those of composite analysis which pass the significance test of Monte-Carlo at 0.05.     

热带印度洋偶极子事件期间印度洋大气的变化——大气流函数场和势函数场的分析

大气环流的变异是热带印度洋偶极子（IOD）事件研究中的一个重要问题。本文从风场旋度分量和散度分量角度出发,利用观测资料和大气环流模式,对IOD事件发生时热带印度洋海区上空的大气环流变化进行了分析,揭示出风场不同分量在IOD事件期间的变化特征。研究结果表明,热带印度洋大气环流系统在IOD事件期间,旋度分量和散度分量在垂直方向上呈现明显的一阶斜压形式,而在水平方向上呈现明显的对称分布特征。对低空（850 hPa）来说,无辐散流函数距平场在IOD事件正位相期间表现为关于赤道对称的一对反气旋式环流;无旋度分量在IOD事件正位相期间的响应表现为东印度洋辐散、西印度洋辐合;大气环流的两种分量场均可以在赤道印度洋地区产生距平意义下的纬向东风,正是这种形式的距平东风使得IOD事件依靠海气系统正反馈机制得以维持和发展。而高空（200 hPa）大气环流形式刚好与850 hPa相反。     

南海中西部叶绿素时空变化特征分析

本文使用2003年1月—2019年12月MODIS遥感数据,结合海表温度、风速分析南海中西部叶绿素质量浓度分布特征和影响因素。结果显示南海中西部叶绿素质量浓度分布存在时空变化。EOF分解表明,EOF1可能反映台风等极端天气对叶绿素的影响;而EOF2 和EOF3均反映了夏季沿岸上升流对叶绿素分布的影响。相关分析表明南海中西部叶绿素质量浓度与海面风场呈正相关(r=0.87,p<0.01),与海表温度呈负相关(r=-0.59,p<0.05)。夏季在西南季风影响下越南东南沿海形成上升流,导致该区浮游植物旺发、叶绿素质量浓度升高;冬季受强东北季风影响,研究区海洋上层混合作用强烈,营养盐供应增加,促进了浮游植物生长,叶绿素质量浓度高于其他季节。     

印度洋冬季风异常海气环流耦合模态分析

本文对印度洋冬季风异常海气环流耦合主要模态做了分析和讨论,得到以下结果:第一模态海面和低空大气环流的异常主要发生在东印度洋海域上空,而上层大洋环流的异常则主要反映了印度洋冬季风环流的异常,并主要体现在西向赤道暖流和东向赤道逆流上。第二模态的大气环流相应异常主要发生在孟加拉湾、阿拉伯海和赤道印度洋上空,而上层大洋环流异常除与第一模态类似外,还包括索马里暖流的明显异常。第一、二模态分别是印度洋冬季风的偏东、偏西模态,也是其主、次模态;均有约4年的年际变化,还分别有约18、22年的年代际变化;该主、次模态分别在1976年及1976、1986年有突变发生;这样印度洋冬季风有约4年的年际变化,并在1976年出现明显突变。该主、次模态的年代际变化周期也是冬季北太平洋海气联合复EOF分解第二、第一模态的年代际变化周期,这反映两大洋之间有密切联系,这是因冬季蒙古西伯利亚高压是南亚、东亚冬季风的共同源头,对两大洋的大气环流异常都有明显影响。南亚冬季风偏强时印度洋的Hadley环流和赤道辐合带上的对流均偏强,反之亦然;且该冬季风的主、次模态都如此;这也反映了南亚冬季风大气环流异常与冬季热带大气环流异常之间的耦合关系。当该主、次模态发生正、负异常变化时,近表层热带印度洋海温异常分别呈现横贯大洋的南北向跷跷板变化以及大洋东、西向的跷跷板变化;但前者是主要的。印度洋冬季风对印度洋偶极子起着抑制作用,这是该偶极子在冬季最弱的原因。在热带印度洋,大气低空垂直运动下沉、上升区域都分别大致位于该大洋近表层的下沉、上升运动区域之上,这构成了海气相互作用的负反馈机制,并有助于南亚冬季风、Hadley环流、赤道辐合带以及印度洋中冬季风环流的维持和稳定。     

延安新区地表垂直形变时空演化的经验正交函数分析

采用SBAS-InSAR技术对43景Sentinel-1A影像进行处理,获取延安新区（北区）地表形变信息,并运用经验正交函数对结果进行分解,得到研究区域的时间系数和空间分布。结果表明,延安新区（北区）的最大沉降速率为-56 mm/a,最大抬升速率为32 mm/a。从第1模态可以看出,挖方、填方是造成地表抬升和沉降的主要原因;第2模态则反映了工程建设不同时期对应的不同地表形变状态,即加速、减缓、平稳3个阶段。