北黄海夏季溶解氧与表观耗氧量年际变化时空模态

根据北黄海夏季断面1976~2015年历年8月监测资料,采用时空分析等方法,研究了北黄海夏季断面溶解氧含量和表观耗氧量年际变化时空模态.溶解氧含量与表观耗氧量年际变化分别有3种主要时空模态,第一、二模态是近底层水体低氧、贫氧年际变化的主要影响分量,第三模态是混合层水体高氧、富氧年际变化主要影响分量.生物活性组分(BAC)耗-生氧与海洋环流输送增减氧过程是夏季溶解氧含量与表观耗氧量年际变化主要影响因素,温跃层强度年际变化不是主要影响因素.2001年后,表层月海气氧通量年际变化由氧汇分布为主转变为氧源分布,表层溶解氧含量增大以及生物活性组分生氧作用增强年际变化是这种转变的原因.北黄海夏季断面年平均溶解氧含量、表观耗氧量空间分布相似性较低,夏季断面年平均温度、盐度以及沉积物需氧、风生环流是年平均溶解氧含量、表观耗氧量分布的主要影响因素.生物活性组分耗-生氧过程是断面各层月平均溶解氧含量、表观耗氧量年际变化主要影响因素,温度变化是次要因素.由于断面水体低氧幅度与贫氧面积显著线性增大,与30多年前比较,黄海溶解氧含量、表观耗氧量场季节变化空间分布与时间形态已经发生改变.     

冬季北大西洋海温年际、年代际变化与中国气温的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料(1951~2001年)海洋表面月平均温度资料、500 hPa月平均高度场以及中国160站月平均气温资料,采用旋转方差极大正交旋转法(REOF)和小波变换等方法研究了冬季大西洋中低纬海表温度分布的主要模态及其与中国冬季气温的关系。结果表明,冬季北大西洋中部海表温度异常主要表现为2个基本模态,其中反映冬季大西洋20°~50°N区域海表温度异常的第二特征模态,在年际、年代际变化关系上与中国冬季平均气温关系非常密切。进一步研究表明,冬季北大西洋中部海表温度异常,可激发欧亚EU型环流,致使中国冬季气温异常。     

祁连山近45 a年降水异常的气候特征

利用祁连山地区17个测站1960~2004逐日降水资料,统计逐年不同量级的雨日数及年降水量,对年总降水量标准化后进行经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF),研究其异常的空间结构及时间演变规律。结果表明,祁连山地区年降水与不同量级雨日数的气候平均分布具有地理分布上的相似性。无论年降水还是不同量级的雨日数,同纬度地区西侧明显多于东侧,祁连山东段多于西段,等值线呈西北—东南走向。年降水异常在空间上主要表现为整体一致的变化特点,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场(RLV)反映出4个异常型,即祁连山西段北坡区、祁连山东段区、祁连山中西段南坡区,祁连山中段北坡区。近45 a,祁连山西段北坡区年代际变化幅度明显,其他各区年代际变化幅度相对较小。小波分析发现,各区年降水周期变化并不一致,体现出祁连山地区年总降水的复杂性。     

秦巴谷地夏季降水的时空特征分析

利用安康和汉中地区21个测站1963—2012年逐日降水和气温资料以及统计诊断方法,分析了秦巴谷地年均气温和降水以及季节降水的时空变化特征,结果表明:秦巴谷地的年均气温呈明显线性增暖趋势,而年降水量的线性变化趋势不明显;在降水量较为集中的春夏秋3季中,春秋季降水量呈减小的趋势,而夏季的降水量却呈增多的趋势,尤其是近10年来降水量增多趋势明显。利用REOF方法将秦巴谷地夏季降水量分解为3个主要空间模态,即西部、东部和中部型,其中西部型和东部型是秦巴谷地夏季降水分布最敏感的区域类型。对秦巴山区2010年7月17—18日一次典型强降水天气过程的分析表明,西部型和东部型可能是秦巴地区的主要典型降雨型,对于秦巴地区降水规律认识和天气预报及防灾减灾有着重要意义。     

江淮北区6～7月降水异常与北太平洋海温的SVD分析

REOF结果表明,江淮地区6~7月降水可以分为南、北两个区;江淮北区6~7月降水和海温的SVD分析结果表明:影响江淮北区6~7月降水异常的海温关键区(关键区)是北太平洋海域,关键时段是当年的1~2月;当年1~2月北太平洋关键区海温异常偏高(偏低),同年6~7月中国的江淮、华南、东北地区降水偏多(少),华北、西北、西南呈降水偏少(多),其中江淮北区相关系数绝对值最大,通过0.05的Monte-Carlo显著性水平检验。     

基于REOF-EEMD的西南地区气候变化区域分异特征

西南地区是全球变化区域响应的特殊地区,探究其气候变化区域分异特征具有重要的科学意义。文中选用REOF方法开展研究区气温和降水变化特征的空间分区,借助EEMD与BG分割算法等方法细致辨析了不同气候分区的气候演变特征。结果显示：① 西南地区年均温和年均降水变化均可划分为3个亚区,各自的空间界限高度相似,但降水Ⅱ、Ⅲ区的界限更偏南。② 20世纪50年代以来各气温亚区的年均温显著升高,川渝气温变化与全球变暖同步,黔西、黔中、滇北散布若干点状冷区。各降水亚区的时空差异明显,相较Ⅲ区,Ⅰ、Ⅱ区年均降水的波动性及年代际变化的差异更显著。③ ENSO事件对研究区气候变化的影响深远,不同气温、降水亚区对其的响应不尽相同。④ 不同气温亚区年均温序列突变点的收敛性较强,大致发生在1997年前后。不同降水亚区年均降水序列突变点的收敛性较弱。⑤ 各气温亚区年均温增加的持续性较强,Ⅱ、Ⅲ区尤甚。降水Ⅰ、Ⅱ区降水变化趋势不甚明显且具有一定的随机性,Ⅰ区的可能呈减速趋缓的减湿趋势,Ⅱ区的可能出现弱度减湿趋势,Ⅲ区降水趋于弱增。     

Seasonal and intraseasonal variations of the surface Taiwan Warm Current

To study seasonal and intraseasonal variations of the Taiwan Warm Current (TWC) in detail Rotated Empirical Orthogonal Function (REOF) and Extended Associate Pattern Analysis (EAPA) are jointly adopted with daily sea surface salinity (SSS), sea surface temperature (SST) and sea surface height (SSH) datasets covering 1126 days from American Navy Experimental Real-Time East Asian Seas Ocean Nowcast System in the present paper. Results show that the first and second REOFs of SST in the southern East China Sea (SECS) account for 50.8% and 39.8% of the total variance. The surface TWC contains persistent (multi-year mean), seasonal and intraseasonal components. The persistent one mainly inosculates with the Kuroshio but the seasonal and intraseasonal ones are usually active only on the continental shelf. Its persistent component is produced by inertial flow of the Kuroshio, however its seasonal and intraseasonal ones seems coming from seasonal and intraseasonal oscillations of monsoon force. The seasonal one reaches its maximum in late summer,lasting about four months and the intraseasonal one takes place at any seasons, lasting more than 40 days.     

北黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据北黄海断面1976~2015年历年8月温度、盐度与长岛气候要素资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,研究了北黄海断面夏季温度、盐度年际变化时空模态与气候响应.断面温度主要有4种时空模态:第一、二模态为海洋因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量和7月太平洋年代际振荡(PDO)指数的线性与非线性作用是主要影响因素.第三、四模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量、断面冬季表层平均温度、7月风驱环流强度和5月PDO指数的线性和非线性作用是主要影响因素.断面盐度主要有4种时空模态:第一模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海夏季盐度、夏季降水量及断面冬季表层盐度是主要影响因素;8月纬向风驱环流是次要影响因素.第二至四模态为大气因素影响的年际变化分量,7、8月风驱环流强度和夏季降水量是主要影响因素.北黄海夏季风驱环流分布是北黄海断面夏季温盐年际平均分布的主要影响因素.断面温盐垂直层结年际变化为准平衡态周期年际变化.北黄海断面冷水团月平均温度和面积为准平衡态周期年际变化,断面温度第三模态、断面冬季表层平均温度是断面冷水团月强度年际变化的主要影响因素,7月PDO指数是非线性影响因素.北黄海断面冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化,断面盐度的第一至三模态以及渤海断面夏季盐度分量的线性和非线性作用是冷水团月平均盐度年际变化的主要影响因素.北黄海断面夏季冷水团中平均温度、盐度的长期变化趋势是不同的,不存在长期稳定的比例关系.     

1960—2010年中国南方地区夏季旱涝时空分布特征

基于1960—2010年中国南方地区51 a降水资料,进行Z指数变换,再利用降水距平场作REOF分区,并分别对各区域代表站点Z指数序列作线性趋势分析和M-K分析及Morlet小波分析。结果表明：中国南方5个分区岳阳站、广州站、丽水站、信阳站和巢湖站5个典型站点的年际及年代际波动幅度都比较明显,但均呈由干变湿的趋势。且5个站点分别在1973、1993、1992、2002年和1979年发生突变,突变后UF一直呈上升趋势,总体均由干变湿5,个分区旱涝异常具有相对一致的性质。中国南方地区夏季降水具有多时间尺度振荡的特点,存在2—3 a和5—6 a的周期。     

西北地区东部可利用降水的时空变化特征

 利用西北地区东部91站1961-2009年间的实测气温降水资料,分别计算了该区水分资源各分量降水、蒸发及可利用降水,使用REOF等统计方法,整体分析了该区可利用降水的时空变化特征。结果表明：西北地区东部水分资源匮乏且年际变化大,水分资源各分量时空分布极不均匀;总体上各分量从该区东南部向西北部递减,呈南多北少特征,其中该区东南侧的陕南、陇南、六盘山区及青藏高原东部部分地区年降水量、蒸发量和可利用降水量分别在500、200和200 mm以上,年降水可利用率在30%~50%,可利用降水标准差达80~110 mm,而该区西部的河西走廊和青海西部的年降水量不足50 mm、年可利用降水量不到10 mm,年降水可利用率不足10%,可利用降水标准差在20 mm以下;各分量夏季最大,冬季最小,5~9月是该区主要降水和可利用降水的集中期;降水在水资源各分量中起决定性作用,因此降水的小幅变化导致可利用降水的大幅变化是降水稀少的西北地区东部可利用降水资源匮乏的主要原因,但气温变化造成的影响也不可忽视;西北地区东部5~9月可利用降水异常分布的局域特征明显,常出现陇南、河东、高原、河西走廊等4种异常分布特征。近50 a来,区内可利用降水总体呈东部减少(六盘山区及陇南区尤甚),西部增加的变化格局。