2015年湖南冬汛成因分析

本文基于气象观测资料、再分析资料和国家气候中心提供的百项气候系统指数集,利用气候事件机理诊断和气候统计等方法,重点从降水背景、大尺度环流异常及外强迫因子对气候异常影响,分析2015 年湖南罕见冬汛及其成因机制,本文对2015年湖南冬汛及其可能成因进行了分析,结果表明：（1）2015年11月湖南省平均降水量偏多1.6倍,为1961年以来同期第一高位,其中湘东南部分地区降水量超过250 mm,出现气象洪涝。（2）在湖南11月降水处于偏多的年代际背景下,大气环流异常是导致湖南发生冬汛的最直接的原因,2015年11月西太平洋副热带高压偏强、偏西,引导来自印度洋、太平洋地区水汽向东亚地区输送,加上西路冷空气影响导致11月降水异常偏多。（3）在PDO暖位相时发生的El Ni〖AKn~D〗o事件可能是湖南降水异常的重要外强迫条件,赤道中东太平洋和印度洋海表温度异常偏高,导致该区域上空出现强的异常上升运动,而在海洋性大陆区域上空出现了一个异常下沉气流区,这有利于西太平洋副热带高压的加强、西伸,在东亚低纬地区上空出现异常下沉气流区,中纬地区上空出现异常上升气流区,造成该区域强烈的异常辐合,导致该地区持续阴雨天气。     

用气象卫星资料监测冬麦长势和估测产量的研究

利用１９９２、１９９３年的气象卫星资料，分析植被指数与甘肃省冬麦区３３个县市冬麦产量的关系，发现绿峰植被指数与产量存在极好的相关性。另外，从预测产量的角度和预报时限要求出发，可用４月中下旬累积植被指数预测冬麦产量，并给出了预报方程。     

冬春季黄海温度锋面的多时间尺度变化及主控因素分析

海洋锋面强度变化对陆源物质输运和全球物质循环有重要作用。冬春季节,中国东部陆架区西太平洋边界流分支与沿岸流之间形成了海洋温度锋。为探究冬季风暴和陆架环流双重影响下温度锋面的多时间尺度变化及主控因素,本文以黄海为研究区,分别在年代际尺度和天气尺度,利用信号分解和可解释深度学习方法,研究了低纬度驱动的环流系统和高纬度驱动的冬季风暴对锋面变化的耦合作用。在年代际尺度,通过使用经验正交函数分解和集合经验模态分解的方法,将北黄海的温度变化与黄海暖流强度相联系。研究结果表明,黄海的海表温度经验正交函数（EOF）分解第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征;海表温度EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好,且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度,对卷积神经网络−长短时记忆网络（CNN-LSTM）模型进行训练并使用可解释性指标进行分析,结果发现无风或弱风条件下,海洋锋面主要由压力梯度力和科里奥利力的地转平衡维持;但在冬季风暴条件下,受开尔文波传播和切变锋破碎的影响,流场的低频波动成为导致锋面强度变化的主因。本文研究结果表明,大数据及机器学习方法是在众多海洋参数间建立联系,并发现一些独特物理海洋过程的重要手段,具有广阔的应用前景。     

中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风和大气湿度的关系

利用1961-2013年中国地面台站长期观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,以华北、江淮和华南为研究区,分析了中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风以及大气湿度的关系。结果表明:(1)冬季霾日与东亚冬季风强度成显著的负相关。首先,东亚冬季风强度的减弱使得地面风速减小,进而导致冬季霾日增多。其中,华北7-8 m/s最大风速日数和江淮6-8 m/s最大风速日数的减少,及华南≤2 m/s最大风速日数的增多对各区冬季霾日的增多作用较大。其次,东亚冬季风减弱引起冬季气温的持续升高,易导致冬季霾日的增多,这在华北地区较之在江淮和华南更为明显。(2)由于气候变暖,冬季气温升高,使得近地面相对湿度减小。在江淮和华南地区,冬季霾日的增多与近地面相对湿度的减小显著相关,而在华北地区这种相关较弱。(3)冬季气温升高也有利于大气层结稳定度的增强,3个区域冬季霾日的增多均与大气层结稳定度的增强显著相关,特别是与对流层中低层(850-500 hPa)大气饱和度的降低显著相关。(4)冬季霾日数变化与区域水汽输送关系密切。其中,华北地区的冬季霾日数与水汽总收入成显著正相关,江淮地区与纬向水汽收入成显著正相关,与经向水汽收入成显著负相关,华南地区与经向水汽收入成显著负相关。     

Impact of the shrinking winter wheat sown area on agricultural water consumption in the Hebei Plain简

This study firstly analyzed the shrinkage of winter wheat and the changes of crop- ping systems in the Hebei Plain from 1998 to 2010 based on the agricultural statistic data of 11 cities and meteorological data, including daily temperature, precipitation, water vapor, wind speed and minimum relative humidity data from 22 meteorological stations, and then calcu- lated the water deficit and irrigation water resources required by different cropping systems, as well as the irrigation water resources conserved as a result of cropping system changes, using crop coefficient method and every ten-day effective precipitation estimation method. The results are as follows. 1） The sown areas of winter wheat in the 11 cities in the Hebei Plain all shrunk during the study period. The shrinkage rate was 16.07% and the total shrinkage area amounted to 49.62×10^4 ha. The shrinkage was most serious in the Bei- jing-Tianjin-Tangshan metropolitan agglomerate, with a shrinkage rate of 47.23%. 2） The precipitation fill rate of winter wheat was only 20%-30%, while those of spring maize and summer maize both exceeded 50%. The irrigation water resources demanded by the winter wheat-summer maize double cropping system ranged from 400 mm to 530 mm, while those demanded by the spring maize single cropping system ranged only from 160 mm to 210 ram. 3） The water resources conserved as a result of the winter wheat sown area shrinkage during the study period were about 15.96×10^8 m^3/a, accounting for 27.85% of those provided for Beijing, Tianjin and Hebei by the first phase of the Mid-Route of the South-to-North Water Diversion Project.     

华北地区农业干旱预测模型及其应用研究

对华北地区冬小麦进行了水分胁迫实验,确定了冬小麦光合作用速率对水分胁迫的响应曲线,提出了农业干旱指数和农业干旱预警指数两个基本概念,在此基础上建立了具有明确生物学机理的华北农业干旱预测数值模式。对北京、石家庄、郑州和济南1998年至2000年432旬的农业干旱模拟结果表明：农业干旱预警定性准确率为90.7%,定量准确率在87.5%左右;此外,模拟表明模式也可以对区域农业干旱进行准确有效的预测。利用1961~2000年气象资料对北京等地区历年农业干旱进行数值分析,结果表明：不同于大气干旱,在自然气象条件下,北京等地区作物生长期内几乎每年都存在农业干旱现象,特别是冬小麦灌浆至成熟期每年均存在一次较为严重的农业干旱胁迫过程,但农业干旱胁迫程度年际间存在一定波动,功率谱分析表明其具有3~6年的周期变化规律。对平均气候状况下华北地区农业干旱进行了时空动态分析,结果发现在自然条件下,华北大部分地区冬小麦4月下旬至5月下旬,即大约在冬小麦开花、灌浆至成熟期,农业干旱胁迫指数存在一种自然的逐渐加强的动态过程,这与华北地区的农业生产实践是基本一致的。     

气温变化对冬小麦生育的影响

利用驻马店市1961年10月—2002年5月冬小麦生长季内平均气温资料以及气温5年滑动平均变化曲线图，采用相关分析法，分析了驻马店市冬小麦生长季内气温变化特征，并利用1981年以后的冬小麦作物观测资料，经过对比分析，揭示了冬小麦生长发育过程中因暖温而产生的一系列变化。     

Changes of Warmer Winter and Winter Temperature over China During 1956-2005

 A reasonable warmer winter index (IWWI) in the framework of the three equiprobability categories (i.e. warmer, normal and colder categories) is proposed based on the winter temperature data observed at 565 stations in China during 1956-2005, where IWWI is defined as the ratio of the station number of warmer category over the total number of stations. The results suggest that the trend of IWWI was consistent with that of the winter temperature on decadal time scale, and their rates of change were 10%/10 a and 0.4 ℃/10 a, respectively. It is found that only 13 warmer winter events in total were detected by IWWI over the past 50 years, and 85% of them occurred after 1986.     

2019/2020年冬季我国暖湿气候特征及成因分析

2019/2020年冬季,我国大部分地区气温显著偏高,降水异常偏多,气候总体表现为“暖湿”的异常特征。异常成因分析表明：2019/2020年东亚冬季风强度较常年同期偏弱,西伯利亚高压异常偏弱,季节内冬季风强度阶段性变化特征显著;北极极涡收缩于极地,强度偏强,AO为异常偏强的正位相,乌拉尔山阻塞高压活动偏弱,东亚槽偏弱,欧亚中高纬以纬向环流为主;西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏西偏北,印缅槽阶段性活跃,二者有利于太平洋和印度洋水汽向我国输送。受北半球环流异常的影响,我国冬季出现了“暖湿”的异常特征。进一步对东亚冬季风偏弱的可能原因分析表明：2019年秋冬季赤道中太平洋暖海温发展,2019年10月至2020年1月Ni〖AKn~D〗o3.4指数均大于0.5℃,这种类中部型El Ni〖AKn~D〗o海温异常有利于激发偏强、偏北的西北太平洋反气旋,进而抑制了东亚冬季风的发展和南下;此外,冬季北半球极涡收缩于极地,强度偏强,AO持续异常偏强的正位相,均不利于乌拉尔山阻塞高压的发展,且东亚大槽明显偏弱,共同导致了欧亚中高纬地区以纬向环流为主,东亚冬季风偏弱。     

东亚冬季风年际变化的ENSO信息 I.模拟资料分析

系统分析了观测海温强迫９层大气环流模式的模拟资料,结果表明该大气环流模式能够对与ＥｌＮｉｎｏ、ＬａＮｉｎａ事件爆发有关的赤道太平洋异常纬向风和对流活动有很好的模拟;模拟中的东亚冬季风具有明显的年际变化特征,这种变化与观测结果有很好的一致性,而且进一步分析发现这种年际变化具有显著的２～７年的周期,即东亚冬季风异常与ＥＮＳＯ密切相关。