长江下游地区汛期暴雨气候特征分析

IPCC(1995)第二次科学评估报告指出了极端气象事件变化研究的重要意义[1].长江下游地区地势低平,往往是我国暴雨洪涝的多发区域,造成严重灾害,因此,研究长江下游地区暴雨的规律具有极其重要的意义.选取了长江下游地区52站1960～2003年逐日降水资料,运用EOF分析将其分为3个分区,采用小波分析,Mann-kendall非参数检验法及趋势系数法等分析方法研究各分区汛期暴雨降水的气候统计特征.结果表明:虽然汛期同为暴雨降水的集中时期,但各分区暴雨降水在汛期降水中所占比重略有差异,暴雨降水量、频次所占比例的空间分布为西区较大、东区和北区略小,暴雨平均强度则西区和北区东部强、其他区域小.同一区域中降水量与频次具有显著的正相关,不同区域间仅暴雨降水量的相关性较好.暴雨降水量44 a中呈现了增加的趋势.各区汛期暴雨具有多重时间尺度的周期变化,暴雨降水量和频次的周期在西区与全区的较为一致,主要是6～9 a的周期振荡.东区和北区有着不同尺度的振荡周期.各区的暴雨降水强度都不同程度地存在着3 a的周期振荡.长江下游地区汛期暴雨降水量除北区外,全区及其他分区的突变时刻均发生在1980年代末～1990年代初这一时期,暴雨降水量在1980年代中期～20世纪末出现了一个增长的过程,北区趋势并不显著.全区暴雨平均强度在突变时刻之后有一个减弱的过程,而西区和北区的暴雨平均强度变化并不显著.     

宁镇地区地质灾害预报模型——以镇江润州区为例

宁镇地区是长江中下游地质灾害最严重的地区之一。镇江润州区虽然仅是宁镇地区的一个局部区域,但其气候和地质环境特征具有典型意义,所提出的地质灾害气象预警预报模型同样适用于整个宁镇地区,对长江中下游地区亦有借鉴作用。气候环境、降雨尤其是连续降雨或强降雨是诱发地质灾害的重要因素。润州区地质灾害主要与梅雨期总降雨量有关,其次与台汛期台风带来的降雨量有关,而与台汛期总降雨量无关。地质灾害预测预警方程应针对不同时期采用不同的预警模型：非梅雨期的预警方程采用预报日降雨量结合前5日降水之和的综合模型,梅雨期的预警方程采用梅雨期降雨总量模型。提出地质灾害气象预报预警等级应根据《国家突发公共事件总体应急预案》将等级统一划分为4级。该模型可作为完善我国现有地质灾害气象预警预报系统的参考。     

2015年汛期我国南方季节内东西反相旱涝型及环流特征

本文利用站点数据、再分析数据,采用经验正交函数分解(EOF)、合成分析等统计方法,探讨了2015年汛期(4—9月)内我国南方逐候降水的空间模态及其对应的环流特征。结果表明:2015年汛期,南方地区汛期总体表现为东西反向降水型,体现了强El Nino发展年的一般特征,但进一步分析发现汛期内候尺度东西反向降水型具有多样性特征。对候尺度降水资料EOF展开后的第一模态(EOF1)和第三模态(EOF3)为两类东西反相型降水,在对流层高、中、低层都有明显的差异。EOF1东多西少(A1)型是由低层菲律宾反气旋主导的降水型,副热带高压偏强西伸显著,南亚高压偏强偏东,我国南方东部的大部分地区降水偏多。而EOF3的东多西少(A2)型是由热带气旋活动主导的降水型,南海北部为气旋式环流;副热带高压偏强,相对于A1型偏东;南亚高压较常年同期偏强、偏东,东南沿海降水偏多。EOF1的东少西多(B1)型明显受到南下冷空气活动的影响,副热带高压偏强,位置相对偏东,印缅槽增强,有利于南方西部降水偏多。而EOF3的东少西多(B2)型是菲律宾反气旋位置异常主导的结果,副热带高压明显偏强偏西,引导水汽到南方西部地区。2015年汛期内东西反相旱涝型与菲律宾反气旋活动及位置、热带气旋活动及位置、冷空气活动路径有密切的关系,受到多种环流配置的影响。     

黄河小北干流汛期和非汛期冲淤过程模拟

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面（潼关高程）共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤资料进行参数率定（1960-2001年）和模型验证（2002-2015年）。结果表明该模型能较好地模拟小北干流汛期和非汛期的冲淤过程。汛期和非汛期累计冲淤量的模拟效果优于单个冲淤量;累计冲淤量和单个冲淤量的模拟效果汛期要优于非汛期。三门峡水库修建后,1960-2015年间小北干流汛期和非汛期的冲淤过程表现出时段差异。根据建立的滞后响应模型,本文分析了来水来沙和潼关高程对小北干流汛期和非汛期各个特征时段冲淤的贡献率,汛期和非汛期的第一时段（1960-1970年,1960-1968年）主要受到潼关高程的影响,但是后续时段主要受到来水来沙的影响。     

2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比

本文利用国家气象信息中心提供的1961—2016年全国2341个气象观测站日和小时降水量资料,分析了2016年中国汛期降水的极端特征,并与1998年进行比较。主要结论如下：2016年汛期全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,共有140站汛期降水量突破1961年以来历史同期极大值,有112站出现历史次极大值,比1998年分别偏多54和47站。1998年降水极值主要出现在东北和长江中上游地区,2016年主要出现在华东地区,而且范围更加集中。共出现6972站次暴雨,其中大暴雨1251站次,为1961年以来最多。44次大范围暴雨过程持续时间达90 d,总体呈现“中间强、前后弱”的特征。有417站出现日降水量极端事件,其中88站突破历史纪录,创1961年以来新高;最大小时降水量共有113站突破历史极值,比1998年偏多29站。从空间分布来看,日降水量极端事件2016年主要位于华东和华北地区,1998年集中在中部地区;破纪录小时降水2016年主要在西部地区,而1998年东部地区更为突出。     

华南前汛期降水的年代际异常特征及其成因

利用1981—2013年中国160站逐月降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料及NOAA海表温度资料,研究了华南前汛期降水年代际异常的时空特征及其可能成因。结果表明:1)华南前汛期降水在1992前后发生由异常偏少转为偏多的显著年代际转折,最显著异常中心位于广西东北部和广东北部。2)1990年代初发生的对流层高层南冷北暖(40°N附近为界)、对流层下暖上冷的年代际转折,使得高低层环流场均出现了有利于北方干、湿冷空气和孟加拉湾、西太平洋暖湿水汽在华南区域交汇并辐合上升的形势,造成华南前汛期降水发生偏少转偏多的显著年代际转折。年代际转折的前后两个时段中,位于热带的孟加拉湾槽、东亚沿岸EAP遥相关型波列中的西太平洋副高、阿拉斯加湾附近的脊,以及中纬度贝加尔湖以西以南脊的强度或位置均具有显著差异,故这些环流系统的年代际异常是华南前汛期降水年代际异常的重要原因。3)南太平洋关键区海温在1990年代初开始呈现增暖趋势,在偏暖(偏冷)时期,华南低空受异常气旋(异常反气旋)环流控制,对流层上层西风急流偏弱偏南(偏强偏北),造成华南地区降水异常偏多(偏少)。     

华南前汛期持续性暴雨年代际变化特征及成因

应用福建、广东、广西243个气象站1961-2012年逐日降水资料,构建华南前汛期暴雨强度指数,揭示了前汛期持续性暴雨年代际变化特征及其可能机理。研究表明:前汛期持续性暴雨经历了多发（1961-1972年）-少发（1973-1991年）-多发（1992-2012年）3个阶段,目前仍处于多发期,具有持续时间较长且强度增强的特点;由于前汛期降水的低频振荡受热带低频信号北传的调制,因此,导致这种显著年代际变化的可能成因是热带低频信号北传的周期和强度的年代际差异,当热带低频信号北传至华南时低频周期长（短）且强度强（弱）,则前汛期易出现持续时间长（短）且强度强（弱）的持续性暴雨。     

红水河汛期径流与印度洋海温异常的关系

使用1951—2014年广西河池市红水河龙滩站的月流量和同期海温、500 hPa位势高度、850 hPa矢量风资料,基于相关分析、EOF分析和合成分析,研究了红水河汛期流量与印度洋海温异常的关系,以及印度洋海温异常影响红水河流量的物理机制。结果表明,印度洋海温距平分布的三种模态,包括前期夏季印度洋海温距平EOF1_6—8、EOF1_2—4、印度洋海温距平EOF1_2—4和EOF3_2—4,与红水河汛期流量显著相关。用这三个模态的时间系数、龙滩站前期4—5月平均流量和南印度洋2、3和4月偶极子指数可以很好地模拟龙滩站汛期流量,因此,它们可以作为红水河径流预测的物理因子。印度洋海温异常影响红水河汛期流量的途径可以概括为,印度洋海温冷水年,冷异常可在四个季节持续。春季冷海温可使北半球春季南支气流上小槽波动强烈,南支槽加强,水汽输送显著增强;夏季可显著增强夏季风气流,使更多的水汽输送到红水河增大径流量;秋季和冬季,印度洋的冷海水减弱了北半球冬季环流形势,诱使西北太平洋水汽向中国东部地区输送,使红水河有更多的水汽汇集增大龙滩站流量。反之,印度洋海温暖水年时,四个季节的海温持续增暖,使北半球中纬度低气压系统变得不活跃,冬季形势进入早、而结束晚,中国东部受干燥气流控制时间长,春季和夏季副热带高压增强,同时,夏季风减弱,水汽输送较少,使汛期红水河流量减小。      

CFSv2模式产品在汛期海南热带气旋频数预测模型中的应用

利用1982—2014年汛期影响海南的热带气旋频数、NCEP/NCAR逐月再分析资料和CFSv2模式历史回报数据,分析了热带气旋频数特征及同期环流特征,并利用逐步回归构建基于模式有效预测信息的热带气旋频数预测模型。结果表明:汛期影响海南热带气旋频数的异常与同期大尺度环流变化密切相关,且CFSv2模式对其环流影响关键区具有较好的预测技巧,包括南海到热带太平洋的海平面气压、500 h Pa位势高度场、低层风及热带太平洋纬向风切变。据此,利用逐步回归构建热带气旋频数预测模型,其26 a交叉检验中实况与预测相关为0.88,距平同号率达88%;6 a预测试验仅2 a预测与观测反号,可见模型具有良好的稳定性和预测技巧,可为汛期热带气旋频数预测提供依据。     

河南省汛期降水的天气季节特征

通过多年汛期逐日降水量场的ＥＯＦ分析,探讨了河南省汛期降水的天气季节特征。河南省主汛期出现在江淮梅汛之后,称暑汛较合适。暑汛期降水出现明显的南北与东西方向上的反相振荡;尤其是从小暑到大暑,季风雨带从沙河以南,北跃到黄河沿岸及其以北地区,是东亚季风重要的气候特征,表明梅雨结束后,中国东部的主要雨带不是一跃而至黄河以北,而是阶段性地逐次向北跳跃的。对暑汛降水气候的分析研究,有助于加深对东亚季风活动的认识