基于GEV干旱指数的贵州春旱时空变化及预测模型探析

利用贵州省81站1963—2015年3—5月降水量和1962—2014年逐月144项环流特征量,基于广义极值分布GEV(Generalized Extreme Value,缩写GEV)干旱指数,采用Mann-kendall(MK)、Morlet小波等方法对贵州春旱时空变化进行分析.分析表明:降水的位置参数较好地表现出贵州春季降水由西部向东部递增的空间分布特征,尺度参数也较好地体现贵州春季降水较少的西北部和较多的东部区域分布特征,降水年际变化大,形状参数反映了贵州春季降水服从Weibull分布;GEV干旱指数及其等级划分能较好地表征贵州春旱实况,且在持续性干旱过程中尽量应用季尺度GEV干旱指数;贵州春旱具有4~6 a、8~10 a和24~28 a的振荡周期;贵州重春旱发生频率介于6%~15%之间,重春旱年份主要有1979、1986、1987、1988、1991年和2011年.同时,统计分析表明前期南方涛动、西太平洋副高西伸脊点和印缅槽等指数与贵州春旱趋势有一定的相关性,并在此基础上以1963—2007年作为样本建立贵州春旱预测模型,预测模型经2008—2015年为期8年的独立试报,预测效果令人满意.     

贵州夏旱成因初探

太阳黑子、大气环流和北太平洋海温是影响贵州夏季降水多少的三个重要因子。太阳黑子相对数特大年和特小年贵州一般无夏旱发生。贵州夏旱年多发生在太阳黑子中常期。西风带平均糟脊的强弱和位置的变化也与贵州夏季降水量息息相关。而北太平洋海温距平的分布形式直接影响到贵州夏季的旱涝。当北太平洋海温距平分布为北负南正时，贵州多夏旱。当北太平洋海温距平分布为北正南负时，贵州夏旱少有发生。     

江淮流域夏季降水异常及与全球中低纬海温异常关系的诊断研究

对1951－1999年中国夏季江淮流域降水异常与海温异常关系的分析表明,前期及同期各季节三大洋海表温度异常（SSTA）与长江流域降水异常的关系是非常显著的,而对淮河流域降水异常总体上的影响较小,前期冬季SSTA的影响显著区主要有：热带印度洋、黑潮、热带中东太平洋和大西洋,各关键区海温异常对亚洲夏季风的影响特征为：当前期冬季赤道印度洋、黑潮、赤道大西洋和热带东太平洋海表温度异常升高（降低）,当年夏季印度西南季风和东亚热带辐合带减弱（加强）,副热带高压位置偏南（北）,副热带辐合带加强（减弱）,长江流域易发生洪涝（干旱）,相关显著性分析表明,前冬赤道印度洋和黑潮区的海温异常对中国夏季降水的影响更为显著。     

中国西南秋季旱涝的诊断分析

为了分析中国西南秋季旱涝情况,利用西南地区东部1961~2012年的降水资料和区域旱涝指数对该地区秋季旱涝等级进行了评定,并运用NCEP/NCAR再分析资料与英国气象局海温资料对典型旱涝年的成因进行了探讨。结果表明,西南地区东部降水呈显著减少趋势,并在1990年左右发生了突变。旱年秋季,低层在南中国海附近为显著的气旋性环流异常,西南地区上空存在显著的下沉运动,涝年则相反。进一步分析发现,当西太平洋海温偏高时,可以激发罗斯贝波环流异常,对应在南中国海附近存在异常的气旋性环流,临近的西南地区东部处于异常的下沉气流控制,容易发生干旱,涝年则相反。此外,热带西太平洋海温于20世纪80年代中后期发生了由冷转暖的突变,这与随后西南地区东部秋季降水的突变密切相关。     

热带印度洋和太平洋海气相互作用事件间的联系

在次表层海温距平极值面上海温距平的分布和变化表明,热带西、东印度洋的海温距平呈偶极子模态,即当西印度洋海温距平为正(负)时,东印度洋海温距平为负(正),偶极子模态的海温距平分布在热带太平洋同样存在,两大洋海温距平的偶极子模态间有密切的联系,在分析它们和850 hPa纬向风距平后指出,不仅这种海温距平偶极子模态的形成、发展是和这两大洋热带上空Walker环流相互作用的结果,同时正是Walker环流异常把两大洋的海温距平变化联系起来.     

ENSO和NAT对河南汛期降水的协同影响

利用1981—2020年河南夏季114站降水资料和欧洲中心第五代再分析资料,通过合成分析、t检验等气候诊断方法,对河南汛期降水异常大气环流特征及其早期驱动因子进行分析.合成分析结果表明：河南汛期降水偏多年,强盛的南亚高压与低层气旋性异常环流配合,利于高空风场辐散及大气的上升运动;河南上游的气旋性异常环流不断输送冷空气,并与西伸偏强的西太平洋副热带高压配合,使得南海、孟加拉湾和西太平洋有水汽输送至河南,而汛期降水偏少年仅有西太平洋的水汽输送至河南;汛期降水偏多年对应太平洋海温从厄尔尼诺转为拉尼娜和冬季到夏季持续的北大西洋三极子负位相.经波作用通量诊断结果表明：大西洋和太平洋的海温异常上空向西太平洋输送波通量,使得西太平洋副热带高压加强西伸北抬,进而形成有利于河南汛期降水的水汽输送异常和大气环流.     

东北夏季降水的时间变化特征及其与太平洋海温的相关关系

利用中国降水逐日站点观测资料以及HadISST海温资料,分析了1961-2010年东北地区70个观测站夏季降水的变化特征以及太平洋海温对东北夏季降水的可能影响。结果表明：东北夏季降水近50a来呈现下降趋势,具有多阶段性,在60年代以及80-90年代存在明显的突变;在1986-1985年以及1986-2010年2个阶段,热带外太平洋与热带太平洋春季和夏季海温都存在与东北夏季降水的相关关键区,两个阶段相关性显著不同甚至相反,是1961-2010年东北夏季降水与太平洋海温总体相关性较弱的原因。东北夏季降水与太平洋海温的相关性可能与海温冷暖背景有关系：在暖的海温背景下,东北降水与热带太平洋海温呈现显著的正相关;而对于热带外太平洋,暖的海温背景下,两者为负相关,冷的海温背景下,两者为正相关,尤其表现在春季,因此太平洋春季海温异常对于东北夏季降水预测有较好的指示意义。     

夏季江淮流域暴雨的特征及与旱涝的关系

基于1954-2004年全国743站降水资料和NCEP/NCAR月平均500hPa风场资料,分析了夏季江淮流域暴雨的气候分布和年代际变化特征.结果表明,江淮流域的暴雨降水存在明显的区域差异,局地暴雨频繁,具有明显的年代际变化特征,1990年代是高值期.通过相关和合成分析发现,暴雨与洪涝的关系密切,涝年暴雨降水可占到总降水的50%左右;1990年代,暴雨降水对洪涝的贡献明显增大.本文还分析了夏季暴雨年代际变化的500hPa环流背景,发现1990年代暴雨明显偏多的因素是:1,蒙古上空存在异常的反气旋环流,有利于中高纬地区的冷空气南下,长江以北地区盛行异常的东北风;2,西太平洋副热带高压加强,增强了低纬海洋上空水汽的向北输送.富含水汽的异常西南气流和北方地区异常的东北气流在江淮流域上空交汇,存在明湿的风切变,导致较强的上升运动,易于产生强降水.     

热带太平洋和热带印度洋次表层海温异常信号的传播与联系

利用太平洋和印度洋表层与次表层月海温距平信号沿不同纬向-时间剖面的传播分析,发现赤道东太平洋海温异常的El Ni(n)o事件和赤道印度洋海温异常的Dipole事件分别与沿赤道太平洋东传的次表层海温异常信号和沿赤道外印度洋西传的次表层海温异常信号同期到达东太平洋和西印度洋有着内在的联系.在赤道和赤道外16°N之间的热带北太平洋,次表层海洋中存在着海温异常信号传播的一条回路,El Ni(n)o事件就发生在暖信号到达赤道东太平洋的时候.次表层海温异常沿赤道太平洋的东传和沿赤道外印度洋的西传分别是El Ni(n)o事件和Dipole事件发生的海洋学早期信号.     

夏季江淮流域暴雨的特征及与早涝的关系

基于1954--2004年全国743站降水资料和NCEP／NCAR月平均500hPa风场资料,分析了夏季江淮流域暴雨的气候分布和年代际变化特征．结果表明,江淮流域的暴雨降水存在明显的区域差异,局地暴雨频繁,具有明显的年代际变化特征,1990年代是高值期．通过相关和合成分析发现,暴雨与洪涝的关系密切,涝年暴雨降水可占到总降水的50％左右;1990年代,暴雨降水对洪涝的贡献明显增大．本文还分析了夏季暴雨年代际变化的500hPa环流背景,发现1990年代暴雨明显偏多的因素是：1,蒙古上空存在异常的反气旋环流,有利于中高纬地区的冷空气南下,长江以北地区盛行异常的东北风;2,西太平洋副热带高压加强,增强了低纬海洋上空水汽的向北输送．富含水汽的异常西南气流和北方地区异常的东北气流在江淮流域上空交汇,存在明显的风切变,导致较强的上升运动,易于产生强降水．     

亚非夏季风年代际变化强度指数

根据海陆热力差异驱动季风的原理,利用夏季印度洋与欧亚大陆的地表面温度差定义了一个亚非夏季风年代际变化强度指数.该季风指数能很好地表征亚非夏季风强度的年代际变化,并且在年代际时间尺度上与亚非干旱半干旱过渡地区夏季降水量具有明显的反位相相关关系.亚非夏季风指数低位相时期,干旱半干旱地区从日本经我国华北、印度西北和北非Sahel地区是一条多雨带,亚洲大陆季风低压较强;亚非夏季风指数高位相时期,以上地区为少雨带,亚洲大陆季风低压较弱.弱夏季风时期与强夏季风时期相比,亚非季风区上空有辐合异常,不利于低空对流辐合上升.     

云南2009—2012年4年连旱的气候成因研究

利用云南124个气象站逐月降水资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料、全球海表面温度(SST)资料以及向外长波辐射(OLR)资料,分析了云南2009—2012年连续4年干旱的气候特征,并从异常大气环流、海温、局地对流等方面分析了4年连续夏季干旱发生的成因.结果表明:①云南2009—2012年干旱是一次持续时间长,跨越春、夏、秋、冬四季、影响范围广的全省性严重干旱,最严重的区域主要是滇中及滇东南.并且是发生在云南降水减少的气候背景下.②2009—2012年夏季500 hPa欧亚地区高、中、低纬度的高度场分布不是很相似,但4年的环流配置形势表明东亚冷空气路径偏东,影响中国西南地区的冷空气偏弱,不利于冷空气南下影响云南.另外2009年和2010年副高位置偏西偏强,云南在其控制之下,不利于降水;而2011年和2012年副高位置偏北偏东,其外围的水汽不易输送到云南.③2009—2012年云南大部地区及其南侧的孟加拉湾地区高度场持续偏高,孟加拉湾附近的印缅槽不活跃或偏弱,也不利于南方水汽向云南界内输送.④El Nino事件发展期、La Nina事件衰弱期以及印度洋海温偏暖时都有利于云南干旱的发生和发展.⑤2009—2012年夏季云南局地及其以南大部地区基本维持低层辐散、高层辐合的垂直散度场配置,不利于上升运动的生成和发展.孟加拉湾及南海一带基本为西北或偏东气流控制,向北输送的水汽较常年偏弱,是造成云南连续4年夏季干旱少雨异常气候的直接原因之一.⑥2009—2012年连续4年夏季云南局地对流相对常年偏弱,这也是云南降水偏少的重要因素之一.     

华南地区前后汛期极端降水事件对比分析

根据1961-2014年华南地区50个测站的逐日降水量资料,采用改良后的百分位法定义了华南地区前后汛期的极端降水,并运用小波分析、SVD等统计方法分析了华南地区的前、后汛期极端降水事件的时空变化规律以及可能影响原因。结果表明:近54 a来,华南地区前、后汛期极端降水都有明显的年际变化,极端降水指数都呈上升趋势,但是变化周期不同,分别具有3~5 a和6~8 a的显著的变化周期;华南地区前、后汛期的极端降水指数的空间分布存在差异,前汛期在广西东北部和广东中部极端降水指数较大,后汛期在华南沿海地区极端降水指数较大。造成前、后汛期上述差异的可能因素是:(1)大气环流和前冬海温异常变化可能是影响华南前汛期极端降水的重要因素。前汛期由于南海夏季风的爆发,强盛的西南气流由南向北输送暖湿气流,同时北方冷空气延伸至华南地区,冷暖空气在华南中北部交汇,对流旺盛,易于发生极端降水;前汛期前冬季赤道太平洋海温异常增暖特别是中东太平洋的增暖,为华南地区前汛期降水偏多创造了有利条件;(2)后汛期极端降水的主要原因是局地海温增加,对流旺盛,西北太平洋和南海热带气旋的增多,在华南沿海地区易出现极端降水。     

粤东暴雨中心前汛期降水异常的环流特征及前兆性信号分析

研究了1967～2018年粤东暴雨中心前汛期降水的年际变化,以及降水异常对应的环流异常特征,并对降水异常的前兆性信号特征进行分析。研究结果表明:1990年以后粤东暴雨中心前汛期降水年际变率增强,2005年以后降水偏多年异常增多。降水异常年的环流特征差异显著,偏多年对流层中上层高空急流增强,副热带高压范围偏大西脊点偏西,东亚大槽偏深,江南地区偏南风减弱,有利于粤东辐合增强;偏少年高空急流减弱位置偏北,副热带高压范围偏小,大陆高压增强,底层我国东部地区偏南风一致减弱,不利于粤东辐合。降水偏多(偏少)年的前兆性信号主要表现为极地海冰偏少(偏多)以及赤道东太平洋暖(冷)海温异常。进一步研究表明,高空急流以及东亚大槽和前期极地海冰异常有关,而副热带高压和前期赤道东太平洋海温有关。     

热带太平洋和印度洋海温对中国雨带类型的影响

 根据1950~1999年的海温距平和中国夏季(6~8月)雨带分布类型资料,分析了各雨型与前期及同期热带太平洋和印度洋(21°S~21°N,29°E~81°W)海温异常的相关关系.分析表明,不同雨带类型和所对应同期及前期太平洋和印度洋海温有很好的相关关系.     

柴达木盆地夏季极端强降水特征及大气环流成因

利用柴达木盆地气象台站逐日降水资料和国际卫星云气候学计划D2资料分析了柴达木盆地夏季极端强降水、云量及云水资源的时空分布特征,结合NCEP/NCAR再分析资料对夏季极端强降水事件发生时的大气环流进行了分析.结果表明,夏季极端降水阈值和极端降水日数在柴达木盆地东部大于西部,极端降水量也明显增加.柴达木盆地各种云量的空间分布形态不一,云量上升趋势不明显.云水路径、固态云水和液态云水的空间分布形态一致,具有"南低北高"的特征,三者的线性趋势在年和四季尺度均明显上升.环流分析显示,极端强降水事件发生时,对流层上层,西风急流向北移动,柴达木盆地位于急流南侧,有异常反气旋式环流,对应高空辐散区;对流层中层,柴达木盆地位于异常偏强的槽区及槽前;对流层低层,柴达木盆地东部位势高度异常偏低,出现异常气旋式环流,对应低空辐合,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端强降水提供了良好的动力条件.柴达木盆地极端强降水的水汽来源为印度夏季风对热带海洋的水汽经青藏高原东侧输送;西风带对欧亚大陆的水汽输送;西北太平洋异常气旋式环流西北侧的异常偏北风的水汽输送.     

热带海温异常与南海夏季风建立迟早的初步研究

利用NCEP再分析的海表温度场、风场、高度场的格点资料,应用合成和相关分析等方法,初步探讨了热带印度洋和热带太平洋海温异常与南海夏季风建立的关系.研究结果表明,热带印度洋和热带太平洋海温异常在有些年份并不同号,从而对南海夏季风建立迟早的影响并不完全一致.进一步分析表明,热带印度洋和热带太平洋海温异常可能是通过影响热带地区Walker环流建立和加强,进而南海夏季风建立的迟早.     

热带印度洋-太平洋夏季OLR变化的时空特征及其与我国夏季降水的关系

利用美国NOAA卫星观测1979-2007年OLR(Outing Longwave Radiation)资料和中国气象局国家气候中心的我国160站月降水资料,分析了热带印度洋-太平洋地区(22.5°S-22.5°N,40°E-80°W)OLR的时空变化特征及和我国夏季降水的关系。结果表明:近29年来热带太平洋南部地区OLR值有增加趋势,而热带印度洋和热带太平洋北部呈减少趋势。EOF分析表明热带印度洋一太平洋地区夏季OLR场具有东西反位相和南北反位相的变化特点,小波分析表明,这种变化主要存在着准5 a和准12 a左右的周期振荡。SVD分析表明,热带印度洋-太平洋夏季OLR场与我国夏季降水密切相关。     

海气系统异常与广东夏季旱涝的关系

利用广东境内分布较均匀的15个测站的降水资料,分析了热带东太平洋地区的海温和南海海温的变化对广东夏季(5～8月,下同)降水的影响,旱(涝)年的前期和同期的大气环流差异,以及广东夏季降水的周期性。结果表明,在ENSO年广东偏涝,而在ENSO次年则偏旱;热带东太平洋年平均△SST与广东夏季降水存在显著的反相关关系;旱年的前期(当年的2～3月)南海海温较涝年偏低;亚洲主要大气环流系统的位置和强度的变化趋势在旱年和涝年的前冬以及同期几乎是相反的;广东夏季降水存在准2～3年、6～7年、34年和11年振荡周期。     

重庆地区秋季连阴雨气候特征及前兆信号分析

根据1961—2012年重庆地区34个气象观测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料和NOAA的海温逐月资料,分析了重庆地区秋季连阴雨的气候特征、气候背景与前兆信号.结果表明:近52年来重庆地区秋季连阴雨频数呈线性增多趋势.重庆地区秋季连阴雨偏多(偏少)同期环流对应乌拉尔山地区高度场偏低(高),欧亚中高纬度地区盛行经向(纬向)环流,赤道东太平洋区域海温偏低(偏高).前期春季、夏季孟加拉湾地区、我国南海地区500hPa高度场、赤道中东太平洋地区海温,特别是Nio3.4区的海温异常变化是重庆地区秋季连阴雨出现异常偏多(少)值得关注的前兆信号.