中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征(Ⅰ):年降水特征及5～9月降水的REOF分析

此系姐妹篇文章的上篇,利用中蒙地区106站1954—2005年间的实测降水资料,使用EOF及REOF等统计方法,整体地分析了中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征。结果表明:(1)中蒙干旱区的降水分布很不均匀(我国西北区尤甚),从该区东南侧最湿的陕南向南疆盆地东端极端干旱区过渡,年雨量从922mm锐减到25mm以下,最干的托克逊仅6.9mm;蒙古国以中北部最湿,年雨量达400mm以上,到南部仅100mm左右,再到西南角仅30mm左右。(2)该区降水分布受不同尺度地形影响大,降水的年及年际变化也大。约80%的降水集中在夏半年(5～9月),南疆盆地东端干中心区的年降水相对变率最大,接近0.80,远高于蒙古国和我国其他地区,也高于全球明显增暖前。其干旱程度及降水变率居世界8大干旱区前列。(3)该区降水异常分布的局域特征明显。区内夏半年的降水异常分布常出现河东、南疆、汉中关中、北疆、蒙古国中北部、河西阿拉善,以及柴达木等7个模态。(4)过去50余年来,中蒙地区东北部的降水总体呈线性减少趋势,而西南部则呈增加趋势。     

旋转经验正交函数分解回归方法在东北夏季气温季节预测和成因诊断中的应用

利用中国东北4省/区73个地面气象观测站1971—2011年6—8月月平均气温,以及NCEP/NCAR再分析1971—2011年月平均高度和NOAA月平均海表温度（SST）资料,基于主成分回归（PCR）预测方法的思想,用同年1—5月北半球大气环流和全球SST场建立了东北地区夏季气温的统计预测模型,该建模方法是主成分回归方法的变形,计算方法较为简易,对气温等级的季节预测有较好的预报效果;并用其计算过程做了前期气候成因诊断。考虑到旋转经验正交函数分解样本误差较小、空间模态结构清晰,但特征向量的时间系数在不同时段有所变化的特点,故使用旋转经验正交函数分解整个时段的东北夏季气温场,然后基于旋转经验正交函数分解结果,进行前期影响因子甄别,最后建立多元线性逐步回归预测模型,建模期为前30年,独立样本预报期为后11年。30 a逐年交叉回报检验和11 a独立样本预测效果都显示该模型具有较高的预报技巧,尤其对气温等级的预测具有参考价值。用预测模型的中间过程诊断了东北夏季各月某一类典型气温异常的前期成因：5月北极涛动和北大西洋涛动（AO/NAO）、北太平洋涛动（NPO）以及副热带纬向一致异常型（SZ）等大气大尺度低频波动对6月吉林和辽宁省气温异常有显著影响;3月北极涛动和北大西洋涛动、东太平洋涛动（EP）及欧亚遥相关型波列对7月内蒙古东北部气温异常有显著影响;5月在北半球中高纬度大尺度低频波列不显著的情况下,SZ型低频波列对8月内蒙古东北部部分地区和黑龙江中、西部等地气温异常有显著影响;前期海温呈厄尔尼诺（拉尼娜）型、同时北大西洋海温三极子为正（负）位相,一般与导致东北6月和7月偏冷（暖）的大气环流型相匹配;春末热带印度洋全区海表温度一致异常模态（IOBM）正（负）位相与导致东北8月偏暖（冷）的大气环流型相匹配。     

青藏高原冬、夏季月平均气温及异常分布研究

利用西藏（１５个测站）、青海（３８个测站）冬季和夏季月平均气温资料,运用ＥＯＦ、ＲＥＯＦ方法,得到了青藏高原冬、夏季气温异常的空间分布特征及时间变化趋势,分析表明：青藏高原夏季气温场与冬季气温场前１０个ＲＰＣ的累积方差贡献均在９０％以上,表明青藏高原的气温无论是冬季还是夏季都具有收敛速度快的特点。经旋转后按方差贡献的大小将青藏高原冬季气温异常敏感区分为北部、东南部型、边缘型、中部型和西部型。夏季分     

山东省人体舒适度的REOF分析

本文使用1971~2000年山东省90个气象测站的整编气候资料,采用旋转经验正交分解(REOF)的方法,对山东四季及全年的人体舒适度进行分析,得到人体舒适度分区,并进一步探讨了各区域人体舒适度指数的变化趋势,为开展区域性人体舒适度预报和气候研究打下基础。     

中国近50a积雪日数与最大积雪深度的时空变化规律

通过REOF和非参数Mann-Kendall趋势检验法,以1958/1959-2007/2008年度中国557个气象台站的积雪观测资料为基础,对中国积雪日数与最大积雪深度的时空演变规律进行分析.结果表明:东北、新疆北部和青藏高原中东部为中国积雪日数和最大积雪深度的3个大值区;近50a来,春、秋季中国积雪日数和最大积雪深度在整体上呈现缓慢减少的趋势,冬季积雪日数和最大积雪深度呈现增加的趋势.气温是影响积雪产生和维持的重要因素.     

内蒙古地区气温变化的季节和区域差异

利用内蒙古地区1961~2003年101个气象站的月平均气温资料和旋转经验正交函数分解的方法,根据四季气温变化的一致性进行区域的划分,并分析气温变化的季节和区域差异。结果表明:内蒙古地区的四季气温变化存在着明显的东、西分异,春、秋、冬季的气温场划分为东部和西部两大区域,而在夏季,则划分为西部、东南部和东北部三大区域;在年际波动方面,除夏季的东南区以外,近43年中各区四季气温的变化都经历了一次显著的由降而升的转折,转折点大致出现在80年代中、后期或90年代初、中期;在线性趋势方面,东部区春、夏季的升温幅度和显著性大于西部区,而西部区秋、冬季的升温幅度和显著性则大于东部区。一般而言,冬季和夏季升温最为显著,其次是春季,秋季升温最为微弱。     

中国华东地区夏季高温的时空特征和年际变化

利用中国华东地区1961-2004年夏季（7-8月）气温观测资料,分析了该区域夏季气温的总体变化特征,指出华东地区夏季气温具有降低的长期趋势。定义3项判别标准,得出该区域44a来有10个异常高温夏季。旋转经验正交函数（REOF）展开表明,华东地区夏季平均气温场可分为3个区域：北区气温在21世纪初有明显上升,中区和南区气温无显著突变;各区域气温以2a、3～4a的周期振荡为主;20世纪90年代以来,异常高温年出现频繁。     

西北地区5—9月极端干期长度异常的气候特征

利用西北地区107个测站1960—2004年逐日降水资料,统计5—9月连续无雨日数 (日降水量小于0.1 mm),得到西北地区5—9月的逐年极端干期长度,在此基础上分析了极端干期长度的基本时空分布特征;对资料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;并利用小波分析方法,分析了极端干期的周期性及突变的时间。结果表明：西北地区极端干期长度的气候平均分布与海拔高度及地理位置有较大的关系。西北地区极端干期长度异常在空间上主要表现为整体一致型,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场（RLV）反映出极端干期长度的5个异常气候区：高原东北区,南疆区,青海区,北疆区和西北东南区。5个异常区极端干期长度均存在较明显的2~3 a高频振荡;其次西北东南区存在明显的16 a低频变化周期,而其他各区存在明显的8~11 a低频变化周期。新疆及青藏高原20世纪80年代后极端干期有缩短之趋势。高原东北区,青海区,北疆区的极端干期长度的分布有两个突变点;南疆区、西北东南区则各有一突变点。     

广西冬季极端气温与大气环流及海温场的遥相关

通过对广西1958~2006年88个代表站冬季(12月至次年2月)平均气温的EOF和REOF分析,探讨广西冬季气温异常冷暖年的时空分布结构特征。研究分析冬季气温前期和同期500hPa高度距平场和海温场的特征:异常偏冷年份的前期极涡较强,副高偏弱,亚洲西风带经向度较大,南亚高压较强;到冬季,亚洲中高纬经向环流继续加大,东亚大槽加深南移,南亚仍维持一浅脊。异常暖年的形势恰恰相反。拉尼娜年结束年易出现冬季气温异常偏冷年份,而厄尔尼诺年结束年易出现冬季气温异常偏暖年份。同时,黑潮区气温的变化对广西冬季气温异常有较好的指示作用。     

湖北省梅雨期降水集中度和集中期研究

利用黄石市2005年以来建设的95个区域气象站和原有的3个国家气象站降水资料,选取黄石国家气象站为基准点,采取各站候降水量与黄石站气温等12个要素进行逐步回归的方法,模拟出1958年至各站建站前的候降水量,使各站建站前缺测的月、年等时间尺度降水资料得以插补。并采用REOF方法分析了黄石市年降水量的时空变化特征,按照取绝对值最大的特征值所处序号为站点分类值的区划方法,将黄石市划分为丘陵及水体影响区（Ⅰ区）和山地陆面影响区（Ⅱ区）两个区域。结果表明：（1）黄石市年降水量年代际变化明显,20世纪60年代至90年代降水量逐渐增多,21世纪初明显偏少,2010年至今恢复至20世纪80-90年代的水平;（2）黄石市年降水量具有明显的地域特征,年降水受地形的影响较大,西南部山区年降水量大于丘陵区和大型水体影响区;（3）Ⅰ区和Ⅱ区降水强度同步的年数占72%,不同步的年数占28%。