基于EOF分析的江浙沪地区汛期降水时空变化特征研究?

选取江浙沪地区1960—2008年22个气象台站汛期(4—9月)的逐月降水数据,利用经验正交函数(EOF)方法分析了该地区汛期降水的时空分布特征及旱涝状况.结果表明,江浙沪地区汛期降水可分为4种类型:全区偏涝(旱)型、南涝(旱)北旱(涝)型、东涝(旱)西旱(涝)型、中心涝(旱)南北旱(涝)型;1960—1987年以全区偏旱型为主,1988—2008年以南涝北旱型为主.通过已有研究成果对各年旱涝气候特征的比较分析发现,全区偏涝型主要受大范围大气环流异常的影响,全区偏旱型与副高的强度、范围和副高脊线位置等有关,厄尔尼诺事件的同年或次年通常会出现南旱北涝降水类型,东旱西涝降水类型主要受副高和西风带移动影响,中心旱南北涝型主要受到台风的影响而出现.     

冬季西太平洋副热带高压脊线位置异常与热带对流异常的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、射出长波辐射(OLR)资料,国家气候中心提供的1979~2008年1月西太副高脊线指数和逐日降水资料,对1月西太副高脊线位置与热带对流异常的关系进行了分析。结果表明,1月西太副高脊线位置与南海及菲律宾以东地区OLR场存在显著的负相关关系。进一步研究发现,副高脊线的南北位置异常是由于南海及菲律宾以东地区对流偏强(弱)造成这一区域出现异常的上升(下沉)运动;由于对流层高层(低层)南风距平的作用,在我国东南部的下沉运动增强(减弱);同时,在对流层的低(高)层出现了异常北风,从而构成了一个向北(南)的经向环流,有利于副高脊线的北抬(南退)。这种对流异常是造成2008年初我国南方超过1/3区域出现了50年一遇的低温、雨雪、冰冻灾害的间接原因之一。     

西太平洋副热带高压变化特征与四川盆地夏季降水的关系

本文根据川渝地区47个台站1981—2000年夏季日常观测降水资料和同期副高特征指数资料,以及NCEP/NCAR再分析资料分析了川渝地区夏季降水和副高的关系。结果表明:川渝地区降水带是随副高脊线和北界位置北抬而向北移动,随西伸脊点的西进东退而变化,降水偏多的地区主要出现在副高北侧边缘水汽输送带附近,而副高本体控制区域往往降水偏少;多雨年,副热带高压为经向性,强度较弱,位置偏东偏南,有利于冷空气南下和水汽输送;少雨年,副高为纬向性,强度较强,位置偏北,西伸明显,不利于冷空气南下和水汽的输送。     

中纬度海温异常与环流变化的数值模拟

本文采用二维纬向平均模式,通过模拟试验,研究西太平洋中纬度海域海温异常对环流变化以及我国东部江淮、华北平原汛期降水的影响。按季节不同把海温异常分为南冷北暖型和南暖北冷型。结果表明前期海温异常,其后3—5个月西太平洋副高位置明显变化。例如,春季南冷北暖型异常分布(20°—35°N偏冷,35°N以北偏暖)则夏季副高增强,其脊线位置偏北,长江流域夏季(7—8月)偏旱,而华北地区偏涝。反之,得到相反的结果。     

印度洋暖池热含量变化对低纬高原汛期降水的影响

 利用美国Scripps海洋研究所提供的1961—2003年的海洋热含量再分析资料、低纬高原148站降水资料和NCEP/NCAR环流再分资料,采用EOF分析、相关分析、合成分析等方法研究了印度洋暖池热含量变化,及其对低纬高原6—8月降水的影响及其可能原因.结果表明,印度洋暖池6—8月热含量变化E0F分析第1模态为全场一致型,解释方差为28%.印度洋暖池热含量与中国低纬高原6—8月降水的关系主要体现为与云南北部和东部等地区的显著正相关,这种相关关系源于前期2—4月,且随时间的推移其影响范围不断扩大,至同期时达到最好.在印度洋暖池热含量偏高年,暖池区持续的加热异常在东侧对流层低层激发出反气旋式环流异常,造成副高西伸,从而在副高外围形成一条自孟加拉湾向低纬高原区域的经向水汽输送带,为低纬高原区域输送大量的水汽,从而造成低纬高原区域降水增多.相反,在印度洋暖池热含量异常偏低时,西南风水汽输送带较弱,水汽输送无法穿越山脉输送到低纬高原区,造成低纬高原汛期降水偏少.
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青藏高原地表热力异常对福建前汛期降水的影响

利用1961—2010年青藏高原79个测站逐日资料数据和福建25个代表站5~6月的降水资料,分析了青藏高原地温变化与福建前汛期降水的关系。采用相关分析方法得出3月青藏高原各站地温与福建前汛期降水主要以负相关为主,高相关区位于高原东北部;青藏高原东北区3月地温距平为负(正)的年份,福建前汛期降水偏多(少)。采用REOF方法,把高原地温分为三种模态:东北区、西南区和东南区,东北区与造成前汛期降水异常的高相关区具有一致性。高原3月地表的热力异常,可通过影响5月、6月大气环流形势,进而影响福建前汛期降水的多寡。预报检验表明:青藏高原3月地温变化是福建前汛期降水变化的强信号,可作为福建前汛期降水预报的参考。     

2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因

 利用1951～2008年1月的中国160站气温降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因,结果表明:①中国南方地区持续的低温和降水叠加是形成罕见低温冰雪灾害的直接原因;②2008年1月亚洲地区大气环流异常,出现了4个较异常的环流.乌拉尔山地区阻塞高压环流异常偏强,导致冷空气活动频繁、气流南北交换较强;东亚槽异常偏强,利于强冷空气南下;西太平洋副热带高压异常偏北,对冷空气滞留在中国南方地区和持续水汽输送起重要作用;高原南侧的南支槽异常偏强,这是持续水汽输送的必要条件;③导致中国南方地区罕见低温冰雪天气的主要原因是大气异常环流的异常配置.乌山阻塞经向环流较大,但东亚槽的位置偏北偏东,在加强气流东西交换的同时削弱了冷空气南下的速度;副高较强,一方面阻挡了强冷气团的快速南下,另一方面加强了副高西侧偏南气流的水汽输送;高原南侧的南支槽的强弱对水汽的输送起决定性作用.     

我国春季降水的分布特征及其与环流异常的关系

利用EOF、小波分析和相关分析讨论了我国春季降水的分布特征及降水异常的环流背景,结果表明:春季降水(3～5月)主要集中在北纬30°以南的中东部地区,而北方则降水稀少,西部降水有增加的趋势,中东部降水有减少的趋势,但不是很明显.EOF1表明长江以南和长江以北的降水呈反向分布,长江以南大范围降水变化的特征时间尺度分别为2,7a和15a,且15a时间尺度变化有明显向较大时间尺度演变的趋势,EOF2表明长江中下游与华南降水呈反向分布,长江中下游大范围降水变化的特征时间尺度分别为2,9a和更大时间尺度,且9a时间尺度变化具有明显的向较小时间尺度演变的趋势.当退居在中太平洋的副高偏强,西伸,副高北侧气压梯度力加大时,有利于长江以南地区降水,当副高偏北,西伸到长江中下游上空,乌拉尔山阻高偏强时,则有利于长江中下游地区降水.     

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。     

广东省前汛期和后汛期降水的气候特征

用 48a广东 7个代表站的降水资料对广东前汛期和后汛期的气候特征进行了统计分析 ,结果发现 :①广东降水的年变程曲线主要有单峰型和双峰型 ,单峰型多为内陆站 ,峰值在 5 - 6月 ;双峰型多为沿海站 ,峰值在 5 - 6月和 8月。②广东省降水的年际变化总趋势略有上升。 2 0世纪 90年代降水十分异常 ,降水量明显增大。前汛期和后汛期降水年际变化很大 ,总体说来是负相关 ,情况大致相反 ,但 1986 - 1991年是例外。③广东省前汛期和后汛期降水周期变化特征很不相同。前汛期主周期为 2 2、 7和 3a ,后汛期主周期则为 11和 3～ 5a。前汛期和后汛期的降水与西太平洋副热带高压脊线位置的周期特征很相似 ,证明两者有很密切的关系。     

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。     

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。     

The spring soil moisture and the summer rainfall in eastern China

The relation between the soil moisture in spring and the rainfall in summer in eastern China is investi- gated. Results show that the summer rainfall in eastern China is closely related to the spring soil moisture in the area from North China to the lower reaches of Yangtze River (NCYR). When spring soil moisture anomalies over NCYR are positive, the summer precipitation exhibits positive anomalies in Northeast China and the lower reaches of Yangtze River, and negative anomalies in southern China and North China. The higher soil moisture over NCYR cools land surface and reduces the land-sea tem- perature gradient, which weakens East Asian summer monsoon. The western Pacific Subtropical High (WPSH) is located to the south and shifts westward, resulting in more rainfall in the lower reaches of Yangtze River and less in southern China and North China.     

云南5月雨量与全球海温的关系分析研究

 通过对海温与云南全省、云南东部和云南西部5月雨量的相关分析发现:海温对云南5月降水在时空上有很好的相关.5月降水与头年11月和同期太平洋海表温度存在有相同的‘-+-+’的相关分布型.印度洋北部对云南东部的影响更显著,而大西洋北部对西部的影响更显著.西部5月雨量与海表温度的相关总体不如东部的好,西部与东部最大的差异是在热带太平洋上.通过头年1月南大西洋海温可对来年云南5月降水进行预测.     

EL Nino事件与洞庭湖区大水年的相关分析与预报

ELNino事件使夏季西太平洋副热带高压位置偏南 ,使我国夏季主要雨带南移 ,造成长江流域降水偏多 .ELNino事件有 19年韵律周期和 3 - 5年的振荡周期 ,而且ELNino事件发生当年 (即 0年 )、次年 ( + 1年 )及前一年 ( - 1年 )夏季降水状况明显不同 ,洞庭湖区的大水年与ELNino +1年具有较大相关性 .ELNino + 1年中出现大水年的条件概率为 62 .16% ,其可靠性为 80 % ,故前兆因子ELNino事件的+ 1年可以作为大水年的预报因子     

中国降水场的时空分布变化

 分析了全国160个气象观测站51a(1951-03～2002-02)的月季降水量距平场的时空分布变化规律得出:我国降水空间分布的主要类型是南北分布;统计降水量的时间尺度越大,则降水量的空间分布尺度也越大;冬季降水的空间分布尺度比夏季大;夏季降水空间分布的年际变化比冬季大;春、夏季的降水空间分布变化具有较为显著的正相关关系;春季降水空间分布具有2.4～3.0a的显著周期存在,冬季降水空间分布也具有2.3～2.8a的显著周期存在.     

Relationship between the atmospheric heat source over Tibetan Plateau and the heat source and general circulation over East Asia

On the basis of NCEP/NCAR version I daily reanalysis data from 1971 to 2000 and by the methods of inverse calculation, correlation analysis and comparative analysis, the influences of atmospheric heat source （AHS） over the Tibetan Plateau on the large-scale AHS and the general circulation in summer are studied in this paper. The results show that AHS over the plateau in summer may trigger a heat source wavetrain propagating northeastward along the coast from the East Asian continent and West Pacific to Bering Strait-Arctic or even North America. In addition, if AHS over the eastern plateau is intense, South Asian High moves to southeast and West Pacific subtropical high moves to southwest; on the contrary, if AHS over the eastern plateau is weak, South Asian High moves to northwest and West Pacific subtropical high moves to northeast. Therefore, South Asian High and West Pacific subtropical high move in the horizontally-opposite directions in terms of interannual variation, for which AHS over the eastern plateau seems to be thermodynamically responsible.     

热带海温对纵向岭谷区5月降水年际变化的影响研究

 利用主成分分析和典型相关分析方法,研究了纵向岭谷区76个站点5月份降水场与其前期(12~4月)和同期(5月份)热带海温距平场之间的相关关系.其中,资料选用了1961~2001年共41 a的数据资料.研究结果表明,纵向岭谷区5月降水与热带海温距平场以同期相关为最好,而前期热带海温距平场除12月、3月和4月外,其它月份即1月、2月均有很好的相关.通过对热带海温距平场及降水场典型特征向量的分布作分析,太平洋暖池区热带海温与纵向岭谷区5月降水有正相关关系,赤道东太平洋海温与纵向岭谷区5月降水有负相关关系.当太平洋Walker环流增强时,纵向岭谷区5月降水增多;当Walker环流减弱时,纵向岭谷区5月降水减少.     

云南近40年降水量的时空分布特征

 选取云南125个气象观测站1961年1月~2002年12月42 a的逐月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解方法,对云南42 a降水量场的时空分布特征进行了分析研究,得出:云南降水量的空间分布类型主要表现为4种主要的定常型:①全省一致型;②南北分布型(冬春季);③东北西南型(夏季);④西北东南型(秋季).同时,南部变化梯度大于北部,西部的梯度变化大于东部.     

ＥＮＳＯ事件对皖西地区降水的影响

本文根据近60多年皖西地区6个站点的月降水量等资料,研究ENSO事件对皖西地区四季、各月降水的影响以及对事件当年和次年的降水的影响,分析皖西地区旱涝灾害与ENSO事件之间的关联。结果表明：ENSO事件对皖西地区降水量的影响随季节、月份的不同而产生不同的变化;在春夏季,降水量较常年变化为50.4%,而在秋冬季,降水量较常年的变化为-42%。ENSO事件对次年降水也有影响,春季开始的ENSO事件次年年均降雨量减少了23.8%,夏秋季开始的ENSO事件次年春夏季降水量增加了71.1%,而秋冬季减少了30.3%。在ENSO事件当年或次年,皖西地区出现旱涝灾害的可能性约为75%。