中国雷暴气候分布特征及变化趋势

利用1951-2005年雷暴和冰雹观测资料,统计出中国743个站点的雷暴以及冰雹发生日数.统计结果表明,中国雷暴和冰雹等强对流天气发生的概率分布具有明显的地理和日变化差异,日间与夜间强对流天气分布变化很大.中国雷暴发生频繁的区域共有5个,分别是青藏高原东部、云南中南部、四川境内、华南两广地区及新疆西部,各区域雷暴日数存在不同的年际变化特征.全国雷暴日数除青藏高原地区略有上升外,总体呈下降趋势.冰雹发生频繁的区域主要在青藏高原祁连山地区,天山地区和华北北部为冰雹活动的次频繁中心.冰雹日的年际变化也因区域不同而有所区别.由中国雷暴日数的REOF分析可以看出,华南、长江流域等地区都存在独立的异常时空分布,与特定的大尺度环流密切相关.     

贵州夏季气温分区变化特征

对1961--2007年贵州夏季气温用REOF方法分解,将贵州夏季气温的变化区域分为北区、南区和东区。分析3个区域夏季气温的变化趋势及年代际变化特点,发现夏季气温呈现弱上升趋势,南部地区升温明显。功率谱分析的结果表明,各分区的周期变化基本相同,有10a左右的周期。对全省以及各区作滑动均方差,发现各分区气温的年际变化存在差异。     

近50年华东地区夏季异常降水空间分型及与其相联系的遥相关

利用中国华东地区91个站点1961～2007年夏季 (6～8月) 逐日降水资料和NCEP/NACR再分析资料, 用旋转经验正交函数 (REOF) 方法将华东地区夏季降水场分为5个区域, 即I区 (闽赣地区)、II区 (江南)、III区 (长江中下游地区)、IV区 (江淮) 和V区 (黄淮)。这5个区域的夏季降水周期显著不同, 当I区降水的年际周期性强 (弱) 时, II、III、IV、V区降水年际周期性弱 (强)。I～V区夏季降水的年代际及年际变率的年代际变化显著, 且在年代际降水较少或由多变少或由少变多的转换时段, 容易发生较大的年际变化。各区降水异常形成的局地成因有所差别。其中, 江南南部、江南、沿江 (长江中下游) 受低层异常反气旋控制, 该异常反气旋使得这些地区出现水汽辐散, 与异常的非绝热冷却结合, 造成异常下沉气流, 导致干旱发生。对于江淮之间的地区, 由南侧异常气旋性环流和北侧反气旋环流的西部辐散气流控制, 造成水汽向南北两侧辐散, 导致降水偏少; 对于黄淮地区干旱, 可归因于位于蒙古高原上的反气旋异常和位于西太平洋上的气旋性异常之间的异常偏北气流造成该地区水汽的异常辐散所致。华东5个区域的夏季降水和不同类型的遥相关有关。闽赣地区降水受欧亚-太平洋型 (EUP) 遥相关影响; 江南地区降水则可能受东亚-太平洋型 (EAP)/太平洋-日本型 (PJ) 影响, 亦与太平洋-北美型 (PNA) 存在可能的联系; 长江流域则可能受东大西洋型 (EA) 和EAP型影响; 江淮地区降水则明显地受EA/EUP和PJ/EAP的共同影响, 而黄淮降水则与源于地中海地区向东北传播且通过北极涛动 (AO) 产生影响的波列存在联系。这5个区域的夏季降水异常还和东亚地区位涡、 南海夏季风、 Niño3、Niño4区海温、西太平洋副高变动等因子有关。     

夏季黑潮区域SSTA及其与中国夏季降水的联系

采用海温、降水、OLR和NCEP／NCAR40a再分析资料，利用REOF方法，研究了夏季北半球海温异常(SSTA)的变化特征，结果显示：第4个REOF空间型是黑潮海温异常的典型形态。相关、合成分析表明，夏季黑潮海温正异常年时，长江流域降水偏多，洞庭湖流域显著偏多；负异常年时则反之。     

近百年中国四季降水量异常的空间分布特征

根据１８８０年以来的降水量观测记录及史料,建立了我国１１０°Ｅ以东３５个站１８８０～１９９６年完整的四季降水量序列．文中给出了建立序列的方法和四季降水量异常的空间分布特征．由ＲＥＯＦ分析表明,四季的特征向量十分相似．把１８８０～１９９６年四季的降水量级别合在一起作ＲＥＯＦ分析,得到６个降水变化集中区,为全年降水异常分析及预测提供了基本资料．     

中国东部夏季降水型的研究

文章对比分析了气候中心的分型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类雨带）,及北京大学的旱涝型（１ａ、１ｂ、２、３、４、及５型）,并指出这两种分型的优缺点．其次根据中国东部夏季（６～８月）降水量的ＲＥＯＦ分析,提出了一种新的分型．这种新的分型突出了雨带的主要位置,在一定程度上反映了全国降水异常的分布趋势．     

冬季黑潮区域SSTA的时空演变及其与大气环流的联系

采用海温资料和NCEP／NCAR 40a再分析的海平面气压场(SLP)、高度场、风场资料，利用REOF、相关分析和合成分析方法，研究了冬季黑潮区域海温异常(SSTA)的时空演变，结果显示：冬季黑潮SSTA具有整体一致的空间变化特征，并具有明显的年际、年代际变化趋势。划分了冬季黑潮海温的正、负异常年，分析了相应年份若干气象要素场的分布特征，结果表明：负异常年时，黑潮海域SLP和700hPa高度场为负距平，冬季风加强，正异常年则反之；冬季黑潮区域SSTA与850 hPa风场距平的分布形态关系密切。     

我国旬降水年变化特征的区域分布

利用全国多年平均旬降水资料，通过旋转EOF分解，将全国各地旬降水的年变化特征划分为6大类别，在地理分布上归属为8个区域，各区域的降水除了夏季多，冬季少的共同特征外，还有其地域性特点。各区域特征时段降水量间的显著统计相关有一定的中期天气预报意义。各区域特征时段降水量和年降水量近44a来有不同的趋势变化，部分区域可用特征时段的降水变化特征表示年降水的变化特征。     

基于REOF的两种卫星降水产品(IMERG和MSWEP)在金沙江流域降水分区尺度精度评估

高时空分辨率降水产品的精度评估是卫星降水用于水文气象干旱等研究的前提。本研究提出在降水分区尺度下评估IMERG和MSWEP两种卫星降水产品的精度,并与不分区尺度(即流域尺度)进行比较。首先采用旋转经验正交函数(REOF)对金沙江流域(JSB)进行降水分区,通过贡献率得出8个分区较为适合。然后识别降水的空间分布特征,发现2种降水产品都可以很好地捕捉降水呈现出的从上游到下游逐渐增加的趋势。最后在日尺度、降水发生概率和极端降水探测能力3个方面对降水产品在分区尺度和不分区尺度的性能进行评估。结果表明,在日尺度上,MSWEP的精度在多数降水分区优于IMERG,被推荐5次(1、3、6、7和8区),集中在流域的中游。同时流域尺度也推荐MSWEP。在降水事件发生概率方面,MSWEP能再现不同等级降水强度的概率密度分布,但过高估计0.1~1 mm/d降水事件的发生概率;而IMERG过高估计小于0.1 mm/d降水事件的概率。在极端降水探测能力方面,流域尺度的KGE值都是正值,且IMERG优于MSWEP,但分区尺度上,KGE值在部分降水分区中存在负值,表明IMERG和MSWEP均不能很好地探测出该区的极端降水事件。本研究成果表明降水分区尺度是必需的,能够更加精细地评估降水产品。研究结果可为具有类似气候条件的卫星降水评估提供参考。     

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.