江西地区冬半年极端低温事件主模态及环流特征

基于1961—2022年江西日最低气温观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,首先极端低温阈值,分析极端低温事件发生频次的分布特征;再利用经验正交函数(EOF)获得极端低温事件发生频次的主模态,分析相应的关键环流系统特征。结果表明：江西省大部分地区冬半年极端低温阈值在0℃以下,南北分布差异较明显。极端低温事件发生频次在空间上具有很好的一致性,在1985年前后由偏多转为偏少的年代际振荡。极端低温发生频次主模态的变化受冬季风系统关键成员的影响显著,东亚冬季风偏强、西伯利亚高压偏强、东亚大槽加深、副热带西风急流偏强都利于江西地区出现极端低温事件。     

气候变暖背景下我国南方旱涝灾害时空格局变化

我国南方地区各季节降水异常主要包含三种优势模态：长江及其以南地区降水呈整体偏多或偏少的一致型,长江中下游流域与华南呈反相变化的南北反相型以及东南与西南呈反相变化的东西反相型。其中一致型是南方地区各季节降水变率的第一优势模态。总体而言,在1961—2013年南方地区平均降水存在明显的年代际和长期趋势变化。其中,夏季和冬季南方区域平均降水具有相似的年代际变化特征,而秋季降水的年代际演变几乎与上述两个季节的相反。不过,在近30年南方各季降水量发生年代际转折的时间不尽相同：春季和秋季降水分别在21世纪初期和20世纪80年代中后期之后进入干位相,冬季和夏季降水则分别在80年代中期和90年代初期之后进入湿位相。自21世纪初期以来,南方夏季和冬季降水逐渐转入中性位相。此外,南方春季和秋季降水均呈减少趋势;而夏季和冬季则相反,均呈增多趋势。对于西南地区,除了春季外,其他三个季节的降水均呈减少趋势,出现了季节连旱的特征,尤其是秋旱最为严重。不过,不管是季节降水量还是旱/涝日数,在我国南方大部分地区其线性变化趋势并不十分显著,这与南方降水年代际分量对降水变率存在较大贡献相关。分析还发现,我国南方区域洪涝受灾面积具有比较明显的年代际变化,而干旱受灾面积则没有明显的年代际变化特征,近十多年来西南地区干旱和洪涝受灾出现了交替互现的特点。     

青藏高原气候由暖干到暖湿时期的年代际变化特征研究

利用1961~1998年青藏高原123个气象台站常规地面观测资料，对近40年青藏高原地区的气候年代际变化特征进行分析。分析结果表明:20世纪80年代中后期青藏高原经历了一次气温、降水量、相对湿度显著增加的气候突变。以突变点为界，可以划分为两个时期，即从20世纪60年代初到80年代中后期，青藏高原为相对暖干时期，从20世纪80年代后期开始，青藏高原进入相对暖湿时期。由此，从气温、降水量、相对湿度的变化特征和突变理论上可以初步判断，20世纪80年代中后期青藏高原气候年代际变化实现了由暖干型向暖湿型的突变。青藏高原气温和降水突变早于相对湿度突变；青藏高原的增温、增湿现象主要发生在冬季；春季亦增温、增湿，但增幅小于冬季；夏季出现增温和略减湿现象；秋季为明显增温，但湿度无明显变化。     

1954-2011年盐城市气温和降水变化特征

根据盐城市2个观测站点1954-2011年逐月平均气温和降水资料,采用线性趋势分析、M-K检验、滑动t检验等方法,分析了盐城市气温和降水的气候变化特征。结果表明:盐城市年平均气温以0.24℃/10a的速率显著增加,其中,春季的升温速率最大(0.32℃/10a),秋季和冬季次之(分别为0.27℃/10a和0.28℃/10a),夏季最小(0.08℃/10a)且不显著。年降水量以17.1 mm/10a的速率呈弱的下降趋势,春、夏、秋季降水量均呈弱的下降趋势,而冬季降水量则呈弱的增加趋势。全年和四季(除春季)平均气温在20世纪90年代后升高明显,进入21世纪后升温幅度明显加大。年降水量具有"减-增-减"的年代际变化特征,四季降水距平各自波动特征不同,春、夏季降水量偏多期在20世纪50年代中后期和90年代,秋季降水量偏多期在50年代中后期、60年代和80年代,冬季降水量偏多期为90年代以后,其余年代为降水量偏少期。年平均气温在1993年发生突变式增温,春、夏、秋、冬四季气温突变时间分别在1993年、2000年、1997年和1991年。全年和四季降水量都没有明显突变现象。     

西南地区可降水量时空分布和变化特征

利用NCEP 1980-2009年可降水量的逐月再分析资料,分析了30年来西南地区可降水量的时空分布特征和变化趋势.结果表明：受地形等地理环境和气候的影响,西南地区年、季节可降水量分布均有显著的地区性差异,东南多,西北少;可降水量的季节变化明显,夏季远大于冬季,秋季略高于春季;可降水量的年内分配不均,7月最大,8月次之,1月最少;30年来,西南地区年可降水量呈波动变化,略有增加,偏多和偏少年交替出现,春季和冬季可降水量呈线性增多.西南地区可降水量空间分布既有整体一致型,也存在反向型.     

西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

中国春季降水异常及其与热带太平洋海面温度和欧亚大陆积雪的联系

利用降水观测资料, 研究了1979～2004年中国春季 (3～5月) 标准化累积降水异常的时空特征及其与前冬、 春热带太平洋海面温度和春季欧亚大陆积雪的关系。中国春季标准化累积降水量EOF第一模态最大变率位于中国东部中纬度地区, 主要反映了中国东部中纬度地区春季降水的变化特征。同时, 中国东部春季降水异常具有南、 北反相变化的特征。当长江以南大部分地区的降水偏少时, 长江以北地区的降水偏多。春季降水异常具有显著的年际变化, 但在1980年代末出现年代际转型, 即年际变化的振幅明显增大变强、 周期变长。从华北到长江流域中纬度地区的春季降水异常特征与前冬热带太平洋海面温度有密切的关系。当前冬、 春热带东太平洋海温偏暖, 西太平洋海温偏冷时, 中国东部从华北到长江流域中纬度地区的春季降水偏多, 反之亦然。虽然当春季欧亚大陆楚科奇半岛和青藏高原积雪偏多, 贝加尔湖到中国东北地区的积雪偏少时, 对应着中国东部从华北到长江流域中纬度地区的降水偏多, 但当去掉ENSO信号后, 这种关系并不显著。说明EOF第一模态所反映的中国东部从华北到长江流域中纬度地区春季降水与欧亚大陆积雪的相关关系可能是前冬热带太平洋海面温度异常的一个体现。     

近50年青藏高原东部降水的时空变化特征

选用1967~2012年青藏高原东部60个站点的降水资料,分析了该地区降水的时空演变特征,结果表明:高原东部降水呈由东南向西北递减的态势,高值区位于西藏东部和川西高原,低值区位于柴达木盆地;降水场可以划分为八个小区,分别是西藏东部和川西高原西部区、藏南谷地区、青南高原区、柴达木盆地区、藏北高原区、川西高原北部区、青藏高原东南缘区以及青海东北部区。年降水表现出强增加趋势,20世纪60年代后期到90年代后期相对偏少,20世纪末以来相对偏多;除川西高原北部区外,其余各区不同程度的表现出增加趋势。春季降水表现出“偏少~偏多”的年代际变化特征,在1995年附近发生由少到多的突变,20世纪60年代后期到90年代中期相对偏少,90年代后期以来相对偏多;八个分区均不同程度的表现出增加趋势。夏季降水呈增加趋势,20世纪60年代后期到90年代后期相对偏少,20世纪末以来相对偏多;八个分区均不同程度的表现出增加趋势。秋季降水的线性趋势趋近于零且没有表现出年代际变化特征;除川西高原北部区呈减少趋势外,各区均不同程度的表现出增加趋势。冬季降水表现出“偏少~偏多~偏少”的年代际变化特征,分别在1986和1996年附近发生由少到多和由多到少的突变,20世纪60年代后期到80年代中期相对偏少,80年代后期到90年代中期相对偏多,90年代后期以来相对偏少;除西藏东部和川西高原西部区及青海东北部区外,各区均不同程度的表现出“偏少~偏多~偏少”的年代际变化特征。      

近50年青藏高原东部降水的时空变化特征

选用1967～2012年青藏高原东部60个站点的降水资料,分析了该地区降水的时空演变特征,结果表明：高原东部降水呈由东南向西北递减的态势,高值区位于西藏东部和川西高原,低值区位于柴达木盆地;降水场可以划分为八个小区,分别是西藏东部和川西高原西部区、藏南谷地区、青南高原区、柴达木盆地区、藏北高原区、川西高原北部区、青藏高原东南缘区以及青海东北部区.年降水表现出强增加趋势,20世纪60年代后期到90年代后期相对偏少,20世纪末以来相对偏多;除川西高原北部区外,其余各区不同程度的表现出增加趋势.春季降水表现出“偏少～偏多”的年代际变化特征,在1995年附近发生由少到多的突变,20世纪60年代后期到90年代中期相对偏少,90年代后期以来相对偏多;八个分区均不同程度的表现出增加趋势.夏季降水呈增加趋势,20世纪60年代后期到90年代后期相对偏少,20世纪末以来相对偏多;八个分区均不同程度的表现出增加趋势.秋季降水的线性趋势趋近于零且没有表现出年代际变化特征;除川西高原北部区呈减少趋势外,各区均不同程度的表现出增加趋势.冬季降水表现出“偏少～偏多～偏少”的年代际变化特征,分别在1986和1996年附近发生由少到多和由多到少的突变,20世纪60年代后期到80年代中期相对偏少,80年代后期到90年代中期相对偏多,90年代后期以来相对偏少;除西藏东部和川西高原西部区及青海东北部区外,各区均不同程度的表现出“偏少～偏多～偏少”的年代际变化特征.     

近60年中国不同区域降水的气候变化特征

利用1951-2009年中国503站日降水量资料,研究了我国各季各地区降水年代际变化的特征,并分析了其对我国干旱演变的影响。结果表明：近60年来我国各区域年平均降水量大多为减少趋势,其中华北、西南地区减少明显;各地区秋季降水偏少的趋势最为显著,可能是导致秋季干旱增多以及秋冬连季干旱频繁的主要原因。2000年以后北方夏季降水呈减少趋势,其中华北夏季降水明显减少,而冬季降水趋于增加,南方秋季降水减少明显,而春季降水增多。云南等西南地区秋冬春连旱偏多的原因之一可能与孟加拉湾季风结束偏早有关。     

我国冬季降水年际变化的主模态分析

利用我国160站的观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国气象局哈德莱中心的海表面温度（SST) 资料, 分析了我国冬季降水年际变化的主模态以及与其相联系的大气环流异常和海温异常。结果表明, 在年际变化的时间尺度上, 我国冬季降水主要表现为长江以南地区降水量的一致变化（EOF1) 和华南、西南地区与新疆北部、华北和长江中下游地区降水反位相振荡的变化（EOF2) 两个主模态, 它们分别可以解释年际变化总方差的49.6％和17.3％, 并具有显著的2～4年周期。此外, 这两个模态也有明显的年代际信号, EOF1表现为20世纪80年代中期以前南方地区冬季降水偏少, 1988年之后转为偏多, 而进入21世纪后逐渐接近历史平均值并有再次转为偏少的趋势, 而EOF2表现为1980年至2005年新疆北部和长江中下游地区的冬季降水出现年代际增多, 而华南地区的冬季降水出现年代际减少。进一步通过回归分析表明, 我国冬季降水年际变化的EOF1与ENSO循环以及东亚冬季风强度的变化有密切的关系, 当ENSO处于其暖（冷) 位相的冬季时, 东亚冬季风系统偏弱 （强), 来自孟加拉湾和南海的异常水汽输送在我国南方地区形成辐合（辐散), 从而有利于该地区降水异常偏多（少)。与我国冬季降水年际变化EOF2相联系的环流表现为欧亚大陆上空具有相当正压结构的一个波列, 该波列对应于东亚沿岸的异常北 （南) 风, 进而引起长江中下游地区水汽辐散（辐合) 和华南地区水汽辐合（辐散), 有利于南正（负) 北负（正) 的降水异常分布。赤道中东太平洋和北大西洋挪威海地区的SST异常分别与这两个模态具有紧密的联系, 并对这两个模态具有一定的潜在预报意义。     

长江源流量对长江源流域气候年代际变化的响应

利用长江源流域气象站降水、气温资料和源区直门达水文站流量,建立了历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列,分析了长江源流量与长江源流域降水、气温的年代际变化.结果表明,长江源流域气候演变存在非常明显的年代际变化.年降水量呈平缓下降趋势,60、80年代年降水量正常或偏多,70、90年代偏少,主要受夏季降水的影响;年气温明显呈上升趋势,60年代最冷,70年代开始回升,80年代暖在冬,90年代暖在秋,目前年、夏、秋、冬季已达到1961年以来的最暖期;年流量与年降水的年代际变化、突变年份对应,60、80年代偏多,70、90年代偏少,目前除春季流量外,夏、秋、冬季已转入上升趋势,1965、1979、1997年二者均发生了突变.     

揭阳市降水气候特征及其与厄尔尼诺/拉尼娜事件的关系

根据1967-2016年揭阳市4个国家气象站(揭阳市区、揭西、普宁、惠来)的观测资料以及Nino3+4区的海温指数(ONI),分析了揭阳市降水量、暴雨日数与厄尔尼诺/拉尼娜事件的关系。结果表明,50a来揭阳市的年降水量呈现出年际和年代际波动起伏的特点。在厄尔尼诺/拉尼娜事件发生时,揭阳春季降水主要表现为偏多/偏少,秋季降水主要表现为偏少/偏多,秋季暴雨日数主要表现为偏少或偏多;冬季暴雨只出现在厄尔尼诺事件或拉尼娜事件发生的年份。     

1961-2011 年渝东南地区降水变化特征分析

利用1961-2011年渝东南地区6个气象站的降水资料,分析了该地区的气候变化特征。结果表明：1961-2011年渝东南地区年、春季和秋季降水为线性减少趋势,秋季减少趋势显著;夏季和冬季降水为线性增加趋势,但不显著。年和四季降水的周期变化不太一致,年代际周期夏季和冬季降水比较显著。年雨日、小雨、中雨和大雨日数都为线性减少趋势,中雨和大雨日数减少趋势比较显著。暴雨日数整体上无明显变化。逐年代变化来看,雨日偏多最多的20世纪90年代表现为小雨和暴雨日数偏多,中雨和大雨日数偏少;雨日偏少最多的21世纪初期主要表现为小雨、大雨和暴雨日数偏少,中雨日数偏多。     

西南地区夏季高温热浪时空分布特征及其成因

利用98个测站逐日最高气温资料和ERA-interim再分析数据集,对1979~2018年西南地区夏季高温热浪的时空分布特征及其年际变化异常成因进行研究。结果表明:(1)气候平均西南地区夏季高温热浪频次从东南向西北减少,空间差异显著。近几十年来,西南地区高温热浪总体上显著增多,并表现出明显的年际和年代际变化特征。(2)EOF分解第1模态主要表现为全区一致型,可以反映西南地区夏季高温热浪变化的主要特征。第2模态空间分布大致呈现出南正北负的反相变化特征。(3)西南地区高温热浪偏多可能与对流层中层青藏高原以东至朝鲜半岛的明显高压异常相联系。在这个高压异常的控制下,西太平洋副热带高压向西移动,这有利于西南地区降水减少,云量减少,到达地表的太阳短波辐射增加。同时,东亚西风急流位置北移,可以阻止来自中高纬的冷空气入侵西南地区,引起这里降水减少干旱频发。最终,异常干燥和炎热的地表条件,与有利的大气环流背景相配合,从而造成西南地区夏季高温热浪事件的发生。      

1961～2007年青藏高原四季开始日期的变化趋势分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961～2007年逐日气温度资料,分析了青藏高原近47年来四季开始日期的时空变化特征和年代际变化趋势.结果表明,青藏高原的四季开始日期变化主要表现为春季和夏季的提前趋势,秋季和冬季的推后趋势,其中春季、冬季的变化显著,夏季、秋季的变化相对春季、冬季变化较小,四季开始日期的这种变化在增温明显的1990年代和21世纪初最为明显,并且春季和冬季开始日期的年代变化较大,而夏季和秋季开始日期的年际变化较大.这种变化趋势在空间分布上有所差异,春季和冬季开始日期变化的空间分布相似,春季和冬季开始日期的变化在空间上有相当的同步性而且都属于“中间高两边低”的分布状态,夏季和秋季开始日期变化的空间分布相似.此外,春季丌始日期在1990年代之前整体相对平稳并没有表现出明显的提早趋势,从1990年代开始变得较明显;夏季开始日期的提早变化相对平稳但年际变化较大;秋季开始日期的推迟相对平稳但是年际变化较大,1990年代有较明显的推迟趋势;冬季在1990年代表现出推迟趋势但是并不明显,但是到21世纪初表现出强烈的推迟.     

近48年西南地区降水量和雨日的气候变化特征

利用1960-2007年西南地区97个观测站点的日降水量资料,研究分析了西南地区年、季节的降水量和雨日的气候变化特征。结果表明,西南地区降水量分布整体呈"东多西少"的分布形态,高值区位于四川盆地的雅安地区和滇西南区,且这两个地区也是四季中降水最多的。年雨日、春季雨日和秋季雨日呈东北—西南向的"偏少—偏多—偏少"型分布,夏季雨日呈"西多东少"型分布,冬季与夏季分布相反。近48年西南地区年降水量总体上呈弱的减少趋势,春、冬季的降水量呈增多趋势,而夏、秋季的降水量呈减少趋势,且夏季降水量存在着明显的准16年周期变化。雨日的季节变化趋势与降水量类似,夏季雨日呈明显的准17年周期变化。另外,中雨日和小雨日呈明显减少趋势,但暴雨日、大雨日均呈增加趋势,极端降水天气日益突出。     

近50年渭河流域秋雨的特征与成因分析

利用渭河流域64个测站1960-2009年秋季(9～10月)的月降水量和≥0.1mm逐日降水量资料以及NCEP/NCAR再分析资料,采用线性倾向估计、EOF、Morlet小波分析、SVD及相关分析方法系统地分析了渭河流域秋雨的变化趋势和分布特征,着重研究了与此相关的欧亚地区秋季大气环流的年代际变化以及渭河流域秋雨与前期海温、青藏高原积雪和大气环流特征量等之间的关系。结果表明,近50年渭河流域秋雨呈线性减少趋势,其中中雨和暴雨减少趋势明显,突变发生在1985年前后,1960-1985年为偏多时段,1986-2000年为偏少时段,2001年以来又趋向偏多。渭河流域秋雨从南到北呈递减分布,该流域内各站秋雨主要表现为一致的减少趋势,其上游的漳县、甘谷和北部的合水呈增加趋势。欧亚大陆秋季大气环流明显的年代际变化造成了渭河流域秋雨多寡模态的变化。欧洲西部高压脊、西风带低槽和西太平洋副热带高压是造成渭河流域降水多寡的主要影响系统。根据渭河流域秋雨与大气内外部因子的关系,初步建立了渭河流域秋雨预测的概念模型。     

华北春季降水量的年际和年代际变化特征

用华北春季降水量资料,采用EOF分解、Yamamoto分析、最大熵谱分析等方法对华北地区春季降水量的时空分布特征进行了初步研究,指出3月降水量的年代际变化不明显,4月和5月降水量存在基本反相的年代际变化,华北春季及各月降水量第一特征向量的空间分布均为全区一致型,并和相应时期的降水量距平百分率具有相同的年际及年代际变化特征.     

阿勒泰地区冬季降水变化特征分析

利用阿勒泰地区7个地面气象站1961—2011年51a的降水观测资料,运用线性趋势、变差分析、EOF、Molet小波变换、M—K突变检测、R／S分析法,分析了该地区近50a来冬季降水的时空变化特征。结果表明：近50a来,该地区冬季降水量存在自山区向河谷逐渐减少的分布特征,年际变化幅度由东北向西南逐渐减小;在空间分布上以全地区一致型为主,部分年份还呈现东北一西南差异分布。冬季降水量在196l一1968年处于偏多阶段,1968--1982年为偏少阶段,此后呈增多趋势。该地区降水以18a周期变化为主,20世纪70年代中后期出现8a的短周期,在90年代中期出现5a的短周期振荡。冬季降水量的突变特征并不显著。R／S分析表明该地区冬季降水量的增加趋势在未来仍将持续。