Numerical simulation of the impact of vegetation index on the interannual variation of summer precipitation in the Yellow River Basin

Two sets of numerical experiments using the coupled National Center for Environmental Prediction General Circulation Model （NCEP/GCM T42L18） and the Simplified Simple Biosphere land surface scheme （SSiB） were carried out to investigate the climate impacts of fractional vegetation cover （FVC） and leaf area index （LAI） on East Asia summer precipitation, especially in the Yellow River Basin （YRB）. One set employed prescribed FVC and LAI which have no interannual variations based on the climatology of vegetation distribution; the other with FVC and LAI derived from satellite observations of the International Satellite Land Surface Climate Project （ISLSCP） for 1987 and 1988. The simulations of the two experiments were compared to study the influence of FVC, LAI on summer precipitation interannual variation in the YRB. Compared with observations and the NCEP reanalysis data, the experiment that included both the effects of satellite-derived vegetation indexes and sea surface temperature （SST） produced better seasonal and interannual precipitation variations than the experiment with SST but no interannual variations in FVC and LAI, indicating that better representations of the vegetation index and its interannual variation may be important for climate prediction. The difference between 1987 and 1988 indicated that with the increase of FVC and LAI, especially around the YRB, surface albedo decreased, net surface radiation increased, and consequently local evaporation and precipitation intensified. Further more, surface sensible heat flux, surface temperature and its diurnal variation decreased around the YRB in response to more vegetation. The decrease of surface-emitting longwave radiation due to the cooler surface outweighed the decrease of surface solar radiation income with more cloud coverage, thus maintaining the positive anomaly of net surface radiation. Further study indicated that moisture flux variations associated with changes in the general circulation also contributed to the precipitation interannual variation.     

北太平洋海表持续加热对夏季中国降水及大气环流的影响

用海温距平累积和讨论了北太平洋海温异常持续加热对夏季中国降水和大气环流的影响。结果表明：ＳＴＰＮＡ（海温的太平洋北美遥相关型）指数距平累积和与江淮流域夏季降水有密切的相关,与全国雨带的类型也有较好的联系。进而讨论了ＳＴＰＮＡ指数距平累积和对大气环流的影响。     

不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究

利用常规气象资料、自动站资料、卫星资料、NCEP再分析资料,对2001—2010年安徽省强对流天气过程的物理机制、中尺度特征进行分析。结果表明：强对流天气其发生发展和一定的大尺度环流背景场有关,强对流发生的天气学条件即：丰富水汽、不稳定层结、抬升触发机制或强上升运动,强烈发展的强风暴常有逆温层、强的风垂直切变、中层干冷空气等有利条件。然而,这些条件在不同的大尺度环流背景下各要素的重要性不尽相同,产生的强对流天气类型也不相同。冷涡槽后类对流不稳定表现在中低层温度直减率大;风垂直切变强,风随高度强烈顺转,400～500 hPa有西风急流存在,且与强对流天气的发生区域紧密相关;存在明显的中尺度低压和辐合线、干线;主要造成雷雨大风和冰雹天气。槽前类通常对流不稳定能量较大,中低层有急流存在,风速水平切变和垂直切变大;快速东移的短波槽是触发强对流天气的主要机制;低层水汽条件较好;主要导致雷雨大风、短时强降水和龙卷天气。通过对不同类型大尺度环流背景下强对流天气各天气要素和物理量统计,提取环境场消空指标,明显提高了基于多普勒雷达反射率因子和平均径向速度的龙卷识别和预警水平。对比分析了2010年7月19—20日发生在副高边缘槽前类和在东北冷涡形势下的2009年6月3日、5日、14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气产生的物理机制、中尺度特征差异,提高对不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时、临近预报水平。     

中国东南部5—8月持续性强降水和环流异常的准双周振荡

利用1979—2009年夏季(5—8月)中国站点逐日降水资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及向外长波辐射(OLR)资料,分析了中国东南部夏季持续性强降水的低频特征及其伴随的低频大气环流形势,利用超前滞后合成的方法对该低频信号的来源和传播特征进行了研究。结果表明:中国东南部夏季降水存在明显的准双周低频振荡,低频降水事件(持续性强降水)在6月10日前后和7月1日前后发生的次数较多,持续5d的低频降水事件降水量占总低频降水事件的比例最大。在低频降水事件发生时期,中国东南部在低层是很强的低频气旋式环流,而在中国南海至西太平洋一带则是强大的低频反气旋,同时低频的水汽从孟加拉湾北部以及中国南海、菲律宾海一带输送到长江以南地区强烈辐合上升;此时在高层一个低频反气旋控制中国东北部地区,该低频反气旋与其西侧的低频反气旋以及位于中国东南沿海的低频气旋相互配合,使得长江以南地区高层强烈地辐散,加强了低层的上升运动。在超前低频降水7d左右时,大气低层在150°E洋面附近开始出现低频反气旋,逐渐加强并向西移动到达中国东南沿海,而在中国南海一带的低频气旋则向西北移动到长江以南地区,与此同时,副热带高压有一个明显的西伸过程,高低层相互配合最终导致低频降水的发生。     

基于海温和环流特征量的江苏省小麦适播期预测

基于江苏省60个气象台站1961-2010年冬小麦冬前生长期间的气温资料,利用曼-肯德尔法（Mann-Kendall method）分析发现,小麦冬前生长期间日均气温及有效积温在全球气候变暖背景下均有明显的增暖趋势。同时根据江苏省各地区冬小麦有记录以来的农业气象资料分析可得,播期与冬前总积温、有效积温具有极显著的相关关系,尤以有效积温更为显著,均通过了0．001显著水平检验,故可利用冬前有效积温确定冬小麦适播期。在此基础上,根据海气相互作用原理以及500hPa大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件的这一特性,利用最优化因子相关技术对海温及环流特征量进行普查,从中挑选一批与冬前有效积温相关显著、稳定性强、因子相互独立、可靠的海温和环流特征量作为长期预报因子,建立冬前有效积温的海温模型和环流模型,其拟合效果和试报效果甚佳,可投入业务应用,提前1-2月预测冬前有效积温,从而确定冬小麦适播期。     

夏季西北干旱气候形成的数值模拟——高原地形和环流场等的影响

为了进一步检验和修改本文部分作者先前初步提出的影响夏季西北干旱气候形成的因子及如何相互作用形成西北干旱气候的物理图像,本文继续用一全球大气环流谱模式,设计了5组试验,利用ECMWF 的格点分析值资料,进行了数值模拟。结果表明,青藏高原隆升和环流差异是形成西北干旱气候的重要因子,已提出的西北干旱气候形成的物理图像大体是正确的。     

聚类分析在暴雨预报和环流形势分型中的应用

数值预报投入业务运行以来，高空形势预报具有较高的准确率，要素预报的准确率也在不断提高，对数值预报产品的释用是近年来人们极为关注的问题，作者早用数值预报５００ｈＰａ高度场及降水实况资料，采用聚类分析法，研究暴雨落区预报和我国暴雨环流形势特征，所得结果在暴雨预报业务中有一定参考价值，同时也给出我国暴雨环流型。     

中国夏季降水对南印度洋偶极子的响应研究

分析了春季印度洋海表温度（SST）与中国160个站夏季降水的关系,得到:印度洋全海盆的增温趋势与我国夏季降水的气候线性变化趋势是十分一致的。另外,热带外南印度洋出现西南印度洋为正（负）、其东北部出现（负）正海温异常的分布模态时,定义为正（负）南印度洋偶极子PSIOD（NSIOD）事件。SIOD事件对中国夏季降水具有重要影响,PSIOD年,5月份中国江南和西南以及长江中下游的降水偏多;6～8月份华北、东北区域、长江中游以及华南地区降水增多,华南与华北之间的区域降水偏少,即主要为两条雨带的分布。NSIOD年,5月份中国大部降水偏少; 6～8月中国西南、江南地区以及黄淮地区降水偏多。不同时段SIOD所起的作用是不同的,5月,SIOD主要通过改变马斯克林局地环流的变化,影响印度洋低层越赤道的水汽通量输送;6～8月,通过改变海洋大陆下垫面SST热状态,改变其上空对流强度以及水汽输送方向,并间接影响西北太平洋副热带高压的强度和南北位置,进而对中国雨带的分布产生影响。     

近30年北京夏季降水演变的城郊对比

利用1975～2004年北京13个站的夏季降水资料,对30年来北京城区与郊区降水的时空变化趋势进行了对比分析,得出以下主要结论： 1）无论是城区站还是郊区站,北京的夏季降水量均呈明显下降趋势,且城区站的夏季降水量总体上要小于郊区站。2）从大兴、海淀和昌平3站夏季降水量的时间变化特征来看,位于城区盛行风向下风向的昌平下降趋势最不明显,在一定程度上表征了城市化对北京夏季降水的影响。3）地形仍然是决定北京地区降水分布的主导因素,但降水高值区存在向西南城区方向延伸或移动的趋势,而城市化可能是造成这种变化的一个原因。     

雷州半岛干旱的特征及其环流分析

利用1961—2007年雷州半岛的逐日降水资料,采用季节无雨日数作为划分干旱的指标,对雷州半岛的干旱特征进行了分析;利用NCAR/NCEP再分析逐月资料,采用合成方法,对干旱年份环流背景进行了研究。结果表明:雷州半岛干旱南部比北部严重,全区旱(涝)型是主要的分布型态;西太平洋副高脊线偏北造成的华南较强的偏南风和东亚大槽偏弱直接影响雷州半岛春季降水偏少;夏季阿拉伯海、孟加拉湾及南海的海温偏高,海陆热力差异偏弱引起东亚、南亚西南季风减弱,导致雷州半岛易旱,热带气旋路径偏东也是导致雷州半岛夏旱的诱因;秋季亚洲大陆气压场异常偏高,导致向华南水汽输送减少,造成雷州半岛易旱;雷州半岛冬旱发生与东亚冬季风异常偏弱/El Nio事件有密切联系,一般来说,El Nio成熟的当年冬季雷州半岛易发生干旱。