雾灵山三种典型林分枯落物及其土壤水文效应研究

本文以河北省兴隆县雾灵山地区油松、白桦、华北落叶松三种典型林分枯落物分解层和半分解层为研究对象,采用植物地理群落样地调查法,对雾灵山主要森林类型的枯落物蓄积量及其持水性能进行了调查分析.结果表明:(1)各林分枯落物蓄积量排序为白桦(434.3 g/m2)华北落叶松(223.1 g/m2)油松(211.7 g/m2).(2)三种林分枯落物拦洪能力排序为华北落叶松林白桦油松.(3)枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数函数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系.(4)各林分枯落物持水能力排序为华北落叶松林白桦油松.     

华北地区夏季水量丰枯年气候特征对比分析

利用NCEP／NCAR的40a再分析资料,对比分析了华北地区夏季水量丰、枯年气候特征差异。结果发现,干旱年我国大部分地区海平面气压场为弱低压,湿润年为较强低压;干旱年印度夏季风、南海季风及西太平洋副热带高压南侧的东南风均弱于湿润年;干旱年北半球中高纬度槽脊发展较弱,冷空气活动较弱,华北地区位于弱脊区,湿润年北半球大气环流指数为低指数,中高纬度冷空气活动频繁,华北地区位于槽前脊后;干旱年西太平洋副热带高压南北向发展较弱,位置偏南,而东西向发展强盛,在我国南部地区形成狭长的高压脊。湿润年副热带高压南北向发展较强,位置偏北,东西向发展较弱;干旱年华北地区弱下沉运动,在600－400hPa层之间,形成了闭合径圈环流。而湿润年华北地区上空为上升气流,闭合径圈环流消失。     

华北地区大气水分气候变化及其对水资源的影响

利用NCEP／NCAR1948～2003年分析格点资料,研究了华北地区大气水分气候的变化及其对水资源的影响．结果表明：华北地区大气中水汽含量自20世纪60年代初至80年代中期呈持续下降趋势,80年代中期以后略有回升,但幅度不大,90年代中期以后又呈下降趋势,在21世纪初期与历史最低水平接近;华北地区大气水汽含量与降水量及水资源总量的关系密切,大气水汽含量的减少趋势与降水量及水资源总量的变化一致．     

区域降雨的丰枯特性及其补偿特性分析

利用天津市北三河境内18个雨量站、1960--2005年共46年的年降雨量资料,依次对北运河、潮白河、蓟运河流域的年降雨进行了丰枯判别、连丰、连枯概率和稳定概率计算,并利用Kriging插值模型和集对理论对各流域间的降雨补偿特性进行了分析．结果表明：连续两年出现平水年的概率为最大;北运河流域的丰枯交替比其他流域频繁;北三河系各流域间的降雨量基本是正相关的,即遭遇的机会较多,存在一定的丰枯同步性,即自产水不利于补偿调节,易产生区域性的洪涝灾害和干旱缺水问题．     

云南省2009/2010年秋-冬-春连旱与近50a严重持续干旱过程的对比分析

利用云南122站日平均雨量、气温资料以及美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2009/2010年云南秋、冬、春连旱与云南近50 a最严重的3次干旱过程进行对比分析发现:2009/2010年秋冬春连旱无论从干旱强度、干旱面积、还是持续时间上都要重于其它3次.干燥的对流层大气和强烈的下沉运动;同时在亚洲中纬度东西部地区出现的高度距平差异小以及冷空气活动不强,是云南最严重的4次干旱过程中最主要的大气异常状态特征.但2009/2010年干旱过程中,对流层大气干燥程度以及下沉运动的剧烈程度较高,同时干燥的对流层大气与强烈的下沉运动结合得比其它3次过程更为紧密,而且在亚洲中纬度东西部地区的高度距平差异最小,纬向环流最为明显,其冷空气活动是4次严重干旱过程中最弱的,因此造成2009/2010年秋、冬、春连旱过程较其它3次更为严重.     

变化环境下渭河流域径流丰枯遭遇变化特征及其影响因素分析

以渭河流域为研究对象,采用有序聚类与滑动t检验法诊断渭河干流(咸阳站)、泾河(张家山站)与北洛河(状头站)1960-2010年径流变异情况,引入Copula函数分析不同水文区径流丰枯遭遇特征。结果表明:咸阳站径流于1969年、1993年变异,张家山站于1996年变异,状头站于1994年变异;变异点前后,各水文区相同设计频率下径流量显著减小,干流减小趋势最为显著;不同水文区径流丰枯遭遇概率变化显著,1960—1993年径流丰枯同步遭遇概率远大于丰枯异步,1994—2010年,除张家山-状头径流遭遇组合外,径流丰枯同步遭遇概率远小于丰枯异步,不同组合遭遇概率趋向均匀化;流域内不利于调水概率显著减小,持续且剧烈的人类活动对径流的改变是造成该现象的主因。     

开封市一次区域暴雨天气过程的综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料等,对2010年8月14日开封市一次区域暴雨天气过程进行综合分析,结果表明:此次过程是在贝加尔湖附近高空冷低压东移南下,伴随高空横槽转竖,引起华北切变线加强,地面倒槽北侧冷空气南下,饱和暖湿气流被迫抬升凝结而致暴雨.暴雨的水汽供应主要来自对流层中低层,强水汽辐合出现在华北切变线附近和强降水前,与暴雨区相对应.地面倒槽附近的上升气流与切变线附近的上升气流叠加,与副热带高压中心内部的下沉气流构成了经向闭合环流圈,为暴雨天气的出现提供了强上升气流.高层辐散、低层辐合的大气垂直结构增强了大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展.     

基于集对原理的水资源补偿特性分析方法

集对分析可以从微观层次上,揭示出水文变量间的相关关系和不确定性.本文采用集对原理对天津市境内北三河系各流域的降雨量、入境径流量、入海水量等水资源特征量,进行了丰枯补偿特性分析.结果表明,尽管北三河系各流域间的降雨量丰枯遭遇的机会较多,不存在补偿特性;但由于上游水库、闸坝等水利工程的调节,部分流域的入境水之间还是存在一定的不同步特性,如北运河与潮白河之间、北运河与蓟运河之间,即入境洪水之间存在补偿特性;各流域入境水同境内降雨呈现一定程度的同步特性,同时存在一定程度的差异性和对立性,这都说明北三河系的洪水资源化还是有一定的条件;此外,入海水量存在一定的丰枯同步特性.因此,为了减轻永定新河的防洪压力,增大其冲淤能力,在北三河系进行洪水资源化是必要的.     

2009年秋至2010年春西南地区干旱事件水汽特征模拟

为研究我国西南地区干旱事件水汽特征,利用区域气候模式RegCM3对2009年9月至2010年3月发生在中国西南地区的气象干旱灾害进行了模拟,通过与GPCP和NCEP历史资料的对比,研究分析了干旱时段的水汽特征。研究表明：西南地区2009年秋季至2010年春季的降水量偏小,蒸发量偏大,大气水汽含量较常年偏少,呈现出明显的干旱特征。而2009年12月之前水汽经向输入偏少、2010年1月以后纬向水汽输出偏多,可能是导致此次干旱发生的直接原因。此外,干旱期间西太平洋副热带高压偏强控制着西南地区,上升速度较常年偏小,两者对干旱的形成起到了重要作用。     

基于Z指数的雅鲁藏布江流域径流丰枯变化及其特征分析

雅鲁藏布江流域地处青藏高原,近年来受极端天气影响,该流域的径流演变过程以及水文循环过程各要素之间的响应关系已成为目前研究的热点问题。本文利用雅鲁藏布江流域5个水文站60a(1956—2015年)年、月流量资料,对各站流量进行趋势分析及突变检验,并对径流演变的主要驱动因子进行相关性分析;正态化处理各站实测流量计算出流量的丰枯指数Z,将丰枯指数Z划分为7个等级,并对Z指数进行突变检验。结果显示,年平均流量除奴各沙和唐加站为减少趋势,其他3站为增加趋势,且近十几年来雅江流域水枯现象有缓解或有向平水或丰水方向发展的微弱趋势;通过分析月尺度径流丰枯等级发现,多数站点冬、春季水量偏丰,且各站Z指数在7月份有增加趋势,而8月份却为减少的趋势。本文对于认识雅鲁藏布江流域气候与水文特征以及雅鲁藏布江流域防洪抗旱的预警预报具有重要的指导作用。     

Multiscale characteristics of the rainy season rainfall and interdecadal decaying of summer monsoon in North China

This paper focuses on the rainfall spectrum and its evolution of North China in rainy season with summer monsoon decaying in interdecadal time scale. The interannual component of the rainfall is the dominant part, accounting for 85% of the total variance, and has been changed significantly during the last 30 years. According to wavelet analysis its 5a periodic spectrum suddenly disappeared in the late 1960s, and its biennial oscillation gradually become weaker and weaker since 1970, accompanied by the summer monsoon decaying. Contrarily, the interdecadal component is principal in the summer monsoon over North China and is very similar to the counterpart of the rainfall. Their interdecadal parts are significantly correlated, and the correlation coefficient is nearly equal to the one of the original sequences.Besides, the dry and wet climate alternated with the monsoon abrupt changes in the 1960s and the 1970s over East Asia, apart from North China, climate drifted from a light drought to a severe drought during the past 30 years.     

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.     

华北地区1972年和1997年干旱特征及其影响系统分析

利用华北地区实测的月降水量资料,美国NCAR/NCEP 850 hPa的矢量风5、00 hPa和850 hPa的位势高度等再分析资料,分析了华北地区1972年和1997年这2个干旱年干旱的空间分布、强度分布和持续时间,以及西太平洋副热带高压变化、季风进退和欧亚大气环流异常情况.结果表明:1972年是季风正常年,但该年亚洲大陆高压偏强且持续存在、西太平洋副热带高压持续偏弱,导致了干旱的发生与持续;而1997年由于持续偏强的亚洲大陆高压、持续偏弱的季风和西太平洋副热带高压造成该地区严重干旱.     

Interannual precipitation variations in the mid-latitude Asia and their association with large-scale atmospheric circulation

This study analyzed the spatial differences of the precipitation variations in the mid-latitude Asia and their possible physical mechanisms during 1960–2009. The annual precipitation showed an opposite variations between the westerlies-dominated arid Central Asia (ACA) and monsoon-dominated North China (NC) during the study period. Given the different contributions of seasonal precipitation to annual total precipitation in ACA and NC, the atmospheric circulation anomalies during the major precipitation seasons (winter in ACA/summer in NC) were analyzed. In winter, negative North Atlantic Oscillation may cause negative height anomalies over the north side and positive anomalies over the south side of the ACA. Together, the enhanced pressure gradient and anomalous westerly wind brings more water vapor to ACA, and leaves less precipitation in NC. In summer, the low-pressure anomalies in Northeast China, along with a weaker summer monsoon and negative height anomalies in Eastern Europe together contribute to reduced (excessive) summer precipitation in NC (ACA). The interactions between ENSO and NAO may result in the opposite precipitation variations between ACA and NC. A significant 2–3-year cycle is identified in ACA, which is linked to the variations of westerly circulation in the middle troposphere.     

华北夏季降水年代际变化与东亚夏季风、大气环流异常

利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华北夏季降水、东亚夏季风年代际变化特征及大气环流异常进行研究,发现一些有意义的结果:华北夏季降水变化存在明显的8a、18a周期,东亚夏季风变化18a、28a周期性比较明显,二者年代际变化特征明显,但华北夏季降水变化和东亚夏季风变化的周期不完全一致.华北夏季降水量变化在60年代中期发生了突变,东亚夏季风变化在70年代中期发生了突变.华北夏季降水与东亚夏季风变化存在很好的相关关系,强夏季风年,华北夏季降水一般偏多,弱夏季风年,华北夏季降水一般偏少,但又不完全一致.东亚夏季风减弱是造成华北夏季降水减少的一个重要因素,但不是唯一因素,华北夏季降水减少还与环流异常密切相关.在地面上,青臧高原地区、华北地区气温下降造成华北低压系统活动减少,不利于降水.在850 hPa层上,东亚中纬度的西南季风和副热带高压南部的偏东风、西北部的西南风异常减弱,使得西南气流输送水汽很多难以到达30°N以北的地区,而副热带高压西部外围偏东南、偏南气流输送到华北地区的水汽也大量减少,水汽不足造成华北夏季降水偏少.在500 hPa高度场上,80年代欧亚遥相关型表现与50年代相反,变为欧洲( )、乌拉尔山(-)、中亚( )形势,这种环流使得乌拉尔山高压脊减弱,贝加尔湖至青藏高原高空槽变浅,纬向环流表现突出,不利于冷暖空气南北交换.同时在500 hPa气温场上,80年代,西伯利亚至青藏高原西北部的冷槽明显东移南压到蒙古至华北地区,锋区位于华北以东以南位置,使得华北地区冷暖空气交汇减少,降水也因此减少.华北夏季降水减少是由于东亚夏季风减弱和大气环流异常造成的.     

Water-vapor source shift of Xinjiang region during the recent twenty years

The aim of this paper is to investigate the climate water-vapor sources of Xinjiang region and their shifts during the past 20 years. First, the principle and steps are roughly regulated to seek the water-vapor sources. Second, the climate stationary water-vapor transport in troposphere is calculated to distinguish where the water vapor comes from by ERA-40 reanalysis. In addition, the collocation between the transport and the atmospheric column water vapor content is analyzed. The results show that the major vapor comes from the west side of Xinjiang for mid-month of seasons, apart from July while the water vapor comes from the north or northwest direction. The water vapor sources are different for different seasons, for example, the Caspian Sea and Mediterranean are the sources in January and April, the North Atlantic and the Arctic sea in July, and the Black Sea and Caspian Sea in October, respectively. In recent ten years more water vapor above Xinjiang comes from the high latitudes and the Arctic sea with global warming, and less from Mediterranean in comparison with the case of 1973—1986. In fact, the air over subtropics becomes dry and the anomalous water vapor transport direction turns to west or southwest during 1987—2000. By contrast, the air over middle and high latitudes is warmer and wetter than 14 years ago.     

Characteristics of decadal-centennial-scale changes in East Asian summer monsoon circulation and precipitation during the Medieval Warm Period and Little Ice Age and in the present day

Using meteorological observations, proxies of precipitation and temperature, and climate simulation outputs, we synthetically analyzed the regularities of decadal-centennial-scale changes in the summer thermal contrast between land and ocean and summer precipitation over the East Asian monsoon region during the past millennium; compared the basic characteristics of the East Asian summer monsoon (EASM) circulation and precipitation in the present day, the Little Ice Age (LIA) and the Medieval Warm Period (MWP); and explored their links with solar irradiance and global climate change. The results indicate that over the last 150 years, the EASM circulation and precipitation, indicated by the temperature contrast between the East Asian mainland and adjacent oceans, had a significant decadal perturbation and have been weaker during the period of rapid global warming over the past 50 years. On the centennial time scale, the EASM in the MWP was strongest over the past 1000 years. Over the past 1000 years, the EASM was weakest in 1450?C1570. When the EASM circulation was weaker, the monsoon rain belt over eastern China was generally located more southward, with there being less precipitation in North China and more precipitation in the Yangtze River valley; therefore, there was an anomalous pattern of southern flood/northern drought. From the 1900s to 1920s, precipitation had a pattern opposite to that of the southern flood/northern drought, with there being less precipitation in the Yangtze River valley and more precipitation in North China. Compared with the case for the MWP, there was a longer-time-scale southern flood/northern drought phenomenon in 1400?C1600. Moreover, the EASM circulation and precipitation did not synchronously vary with the trend of global temperature. During the last 150 years, although the annual mean surface temperature around the world and in China has increased, the EASM circulation and precipitation did not have strengthening or weakening trends. Over the past 1000 years, the weakest EASM occurred ahead of the lowest Northern Hemispheric temperature and corresponded to the weakest solar irradiance.     

1990--2010年神农架林区气候变化特征分析

利用1990-2010年神农架林区国家气象站点的气象数据资料,对林区近21年的平均气温、最高气温、最低气温、雨日数、大雨日数、降水量、干旱指数进行分析．结果表明,近21年神农架林区的平均气温呈上升趋势,以春季最为显著;最高气温趋势与平均气温趋势基本一致,全年、春季、夏季及冬季均呈上升趋势,而秋季最高气温有所下降;最低气温亦呈上升趋势,其中冬季最低气温倾向率低于全年水平,春季、夏季和秋季最低气温倾向率高于全年水平;雨日数及大雨日数均呈增加趋势;降水量全年倾向率为正,春夏2季亦为正,秋冬2季则为负;干旱指数各年均〉1,且有变大的趋势．