中国东部降水年际变化的随机动力诊断

利用一个具有门限的非线性随机动力气候模式对中国东部江淮流域的降水进行了分析。结果表明：在不同的门限域中,降水对外部强迫的响应有明显差异,呈现出一定的非线性特征;模式能较好地拟合降水的变化趋势。     

THE INTERDECADAL VARIABILITY OF ADVANCE AND RETREAT OF EAST ASIAN SUMMER MONSOON AND THEIR EFFECT ON THE REGIONAL RAINFALL OVER CHINA

The daily precipitation data of 740 stations in China(1958–2001)and the daily upper air data of European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalysis dataset(1958–2001)are used to define an East Asian summer monsoon(EASM)index based on dynamic and thermal factors.The index is used to represent the front(or leading edge)of EASM to describe and characterize the advance and retreat of EASM objectively.During 1958–2001,the EASM movement underwent three interdecadal abrupt shifts in 1965,1980 and 1994,respectively.During 1958–1964,the front primarily concentrated in South China and North China,while it stayed at the mid-and lower-Yangtze River for a short period.During 1965–1979,the front was located in South China and the lower reach of Yellow River for a long time.During 1980–1993,the time in which the front of EASM stayed at the mid-and lower-Yangtze River was much longer,but it settled in North China for just a short time.During 1994–2001,the front generally concentrated in the south of the mid-and lower-Yangtze River.The three interdecadal shifts of EASM directly resulted in rainfall anomalies,as well as frequent disasters of flood and drought in East China.     

降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响

在降雨与浅层滑坡稳定性关系的研究中, 目前的研究往往忽略了降雨类型的影响.因此, 选取4种具有代表性的降雨类型: 均匀型、递增型、递减型以及峰值型为对象, 基于Rosso提出的降雨强度与地下水关系模型, 构建考虑降雨类型的浅层滑坡地下水位高度随降雨时间的变化关系, 研究不同降雨类型对浅层滑坡地下水位变化的影响.进而, 结合无限边坡理论, 建立浅层滑坡的稳定性计算模型, 研究不同降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响.研究结果表明: 降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响是明显的, 递增型降雨作用下的浅层滑坡安全系数最小, 其次是均匀型降雨, 再次是峰值型降雨, 最大的是递减型降雨; 同时在确定浅层滑坡临界降雨量和进行区域浅层滑坡易发性研究时降雨类型的影响不容忽视.      

基于IPCC AR4部分耦合模式结果的21世纪长江中下游强降水预估

利用IPCC AR4气候模式诊断和相互比较项目(PCMDI)20世纪模拟试验资料, 通过模式气候态与观测(再分析)气候态的对比, 从存有完整逐日降水资料的14个模式中挑选出7个对东亚模拟较好的模式(即gfdl cm2.0、 gfdl cm2.1、 cgcm、miroc(m)、 cnrm、 echam、 cgcmt47)。然后, 利用这7个模式在A1B、 A2、 B1三种不同温室气体排放情景下21世纪预估试验结果, 分析长江中下游强降水的未来演变。结果表明: 不同模式模拟结果有较好的一致性。相对20世纪后20年(1980—1999年)的平均而言, 21世纪不仅年平均强降水日数、 单次强降水强度呈现上升趋势, 且其年际变率也增强; 就不同排放情景比较而言, A1B、 A2情景下强降水频次与强度的增强趋势均比B1情景下要大; 就多模式平均来看, 在A1B、 A2、 B1排放情景下, 强降水频次分别增加约30%、 20%、 l5％, 强降水强度分别增加约20%、20%、 10%, 强降水频次的年际标准差在三种情景下均增加约20%, 强降水强度年际标准差分别增加约20%、20%、 10%。这些结果意味着, 未来不仅强降水增加, 且极端暴雨、 大暴雨易于出现, 旱涝也将更为频繁。     

不同年代际背景下南半球环流变化对中国夏季降水的影响

利用1951～2008年NCEP再分析资料和中国夏季降水观测资料,分析了南半球环流的年代际变化特征以及在不同年代际背景下南极涛动(AAO)对中国东部夏季降水的影响.结果表明,20世纪70年代末,南半球环流发生了年代际变化,东南太平洋和南大西洋副高减弱,而马斯克林高压(南印度洋副高)增强,绕南极低压带加深.在此背景下,AAO由负位相转变为正位相,对中国夏季降水的影响也随之发生改变.在春季AAO偏强的情况下,1976年之前,长江以南地区和华北地区降水偏多,江淮流域降水偏少;而在1976年之后,从华南沿海一直到江淮流域降水都偏多,华北到东北地区降水偏少.这说明AAO对中国夏季降水的影响与年代际背景有关,1976年之后,AAO对中国夏季降水的影响增强,影响范围更加偏北.在当前海温预报因子作用减弱的情况下,AAO有可能成为中国夏季降水预测的一个重要预报因子.     

雷达反演水汽在华南前汛期短时临近降水预报应用试验

为了改善数值预报模式短时临近降水预报能力,采用雷达水汽反演同化方案来提高模式初始水汽场质量。以华南精细预报模式对2013年5月进行了冷启动、热启动和热启动加雷达水汽同化等3个对比试验,并进一步详细分析2013年5月8—9日广东西南部到珠三角地区强降雨过程,探讨雷达反演水汽对短时临近降水预报的影响作用。分析结果显示3个试验结果反映精细模式冷启动不利于1~6 h的降水预报,模式热启动能较好预报前6 h的降水,但对随后预报效果不佳。在热启动的基础上,考虑同化雷达反演的水汽后,不仅较好模拟前6 h的降水,也可以预报出6~12 h的降雨带变化趋势。     

Relationship between summer rainfall anomalies and sub-seasonal oscillation intensity in the ChangJiang Valley in China

Sub-seasonal variability of summer (May–October) rainfall over the ChangJiang Valley exhibits two dominant timescales, one with a quasi-biweekly (QBW) period (10–20 days) and the other with an intraseasonal oscillation (ISO) period (20–60 days). A significant positive correlation (at a 99% confidence level) was found between the summer precipitation anomaly and the intensity of the QBW and ISO modes in the region. By examining the composite structure and evolution characteristics, we note that the QBW mode is characterized by a northwest–southeast oriented wave train pattern, moving southeastward. The perturbations associated with the ISO mode propagate northwestward in strong ISO years but southeastward in weak ISO years. A marked feature is the phase leading of low-level moisture to convection in both the QBW and ISO mode. When the summer rainfall is strong in the ChangJiang Valley, large-scale atmospheric conditions in the strong QBW/ISO activity region are characterized by deeper moist layer, convectively more unstable stratification and greater ascending motion. Such mean conditions favor the growth of the QBW and ISO perturbations. Thus, a significant positive correlation between the summer precipitation and the strength of sub-seasonal variability arises from the large-scale control of the summer mean flow to perturbations.     

库水位升降联合降雨作用下库岸边坡中的浸润线研究

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线。为此,建立隔水底板呈缓倾角的均质岸坡模型,采用稳定渗流情况下的浸润线作为非稳定渗流的初始值,推导出库水位升降联合降雨作用下该模型中浸润线的近似解析解。利用Geo-Slope中的SEEP/W程序,对浸润线的近似解析解进行验证分析,结果表明,在不同库水位升降和降雨的组合条件下,由近似解析解确定的浸润线与数值模拟结果基本一致。对库水位升降联合降雨作用下赵树岭滑坡中的浸润线进行研究,利用实测浸润线验证了近似解析解的正确性,并预测了赵树岭滑坡在快速蓄水、快速蓄水＋暴雨、快速泄水及快速泄水＋暴雨4种工况下（库水位波动范围为145～175 m）浸润线的变化情况。最后,从解析解的适用条件出发剖析了近似解析解误差产生的原因,为应用浸润线解析解解决实际问题提供依据。     

Box-Cox正态转换在长江子流域极端降水气候事件判定中的应用

利用1961-2017年长江流域700个气象站点逐月降水资料计算长江流域9个子流域面雨量,采用基于Box-Cox正态分布转换后的百分位法对长江流域不同时间长度的极端降水气候事件阈值进行界定。结果表明,在数据序列长度发生变化的情况下,面雨量序列经Box-Cox正态转换后,计算得到的极端降水气候事件阈值的变化相较于常规百分位法明显减小,具有更为稳健的特性,从而使得相应极端降水气候事件个例的挑选更为稳定。根据该方法得到的阈值,对2018年汛期(6-8月)长江各子流域极端降水气候事件进行判定,岷沱江流域发生了极端多雨气候事件,而长江干流重庆-宜昌段、汉江及中游干流区间发生了极端少雨气候事件。     

京津冀夏季强降水下冰云宏微观特征

根据Aqua MODIS 2级云产品和Cloudsat的2级产品资料,结合降水数据和MODIS L1B级辐射率数据,对发生在京津冀地区夏季的三次强降水过程中冰云的宏微观物理量的特征进行分析,并探究这些物理量和降水强度的关系。结果表明：在水平分布中,强降水过程中降水强度高值区内云相为冰云,冰云云顶高度在8~17 km,冰云粒子有效半径、冰云光学厚度、冰水路径分别最高可达60 μm、 150、 5 000 g?m^-2;冰云光学厚度、冰水路径、冰云云顶高度随降水强度增大而增大。在垂直分布中,冰云主要分布在3.5 km以上,发生强降水站点的冰云为深对流云,冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度分别最高可达150 μm、 3 000 mg?m^-3 、 500 L^-1;冰云粒子有效半径高值区存在于云层中下部,且随高度上升而减小,冰云粒子数浓度高值区存在于云层中上部,且随高度上升而增加,冰水含量高值区则存在于云层中部;冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度在9 km以上随降水强度增大而增大。