三套再分析降水资料在华南地区的适用性评估

利用1980-2017年观测站降水数据(OBS)为参照标准,对目前广泛应用的三套再分析资料,即ERAI资料、JRA-55资料和CFSR资料在华南地区降水空间分布和年际变化的再现能力进行分析与评估.结果 表明,不同资料对不同季节降水的再现能力存在显著差异,三者对降水年际变化的刻画都较为优秀,但对降水空间分布描述偏差较大,...     

我国高分辨率降水融合资料的适用性评估

利用国家气象信息中心研制的全国30000多个地面自动站降水与 CMORPH (Climate Prediction Center Morphing technique)卫星反演降水融合而成的融合降水产品,分析了融合降水平均偏差和均方根误差的时空分布特征,探讨了不同降水量级以及站点稀疏区和密集区的融合效果,结果表明：融合降水的平均偏差和均方根误差量值均较卫星反演降水有显著减小,随时间的变化幅度不大且误差的区域性差异减弱;融合降水不同量级降水日数分布接近于地面观测降水,虽高估了雨强小于等于4 mm/d的降水,低估了大于4 mm/d高值降水,但同一量级下的误差比卫星反演降水大幅减小,且随着降水强度的增加改善效果明显;站点密集区的融合降水值主要是取决于地面观测降水;站点稀疏区在没有站点分布时,融合降水值主要取决于卫星反演降水,但随着站点个数增加,地面观测降水在融合降水中所占比重逐渐增大,且超过了卫星反演降水的作用。可见融合降水充分有效利用了地面观测降水和卫星反演降水各自的优势,融合效果明显。     

几种再分析地表气温资料在中国区域的适用性评估

应用台站观测资料对ERA-40、NCEP/NCAR、NCEP/DOE和JRA-25等几种再分析地表(2m)气温资料在中国不同区域、不同年代和季节的气候均值、年际变化和变率特征及其气候趋势等所反映出来的适用性问题进行了系统评估.结果表明,几种再分析产品在全国大多数地区的气候变化研究中都具有一定的合理性,特别是1979年以后的资料可靠性更高一些.但相比而言,它们在冬季的可信度一般要高于夏季,东部地区的可信度一般要高于西部地区;ERA-40和JRA-25再分析产品的适用性要高于NCEP/NCAR和NCEP/DOE再分析产品;其中,JRA-25在均值、年际变化和变率特征的描述上具有更高的可靠性,而ERA-40在长期气候变化趋势(44年)的描述上则要明显优于NCEP/NCAR再分析产品.     

格点降水资料在中国东部夏季降水变率研究中的适用性

本文使用1951~2010年PREC、CRU、APHRO和GPCC 4种格点降水资料,通过比较其与中国756站点观测降水资料在中国东部(105°E以东)夏季降水变率中的差异,检验和评估了它们的可靠性和适用性。结果表明:中国东部夏季降水变率的前3个主要模态分别是以江淮流域、长江流域和华北与东北南部为核心的经向多中心分布,有明显的年际和年代际变率特征,且干旱特征较洪涝更明显;长江流域夏季降水异常的主周期为3~7 a和20~50 a,而江淮流域和华北地区夏季降水异常的主周期则为准2 a和准10 a。另外,长江与江淮流域和华南地区分别在1970s末和1990s初发生了显著的年代际转变;4种格点降水资料都能很好地再现中国东部夏季降水的时空变率特征,但由于GPCC格点降水资料是基于更多的基站观测和更精细复杂的质量控制方案得到的,因此它具有更高的可靠性。     

中国大陆地区不同降水资料的适用性及其应用潜力

降水资料中的分析和再分析降水数据可以弥补台站观测数据的不足,对于气象学和水文学具有重要的应用价值。利用目前国际上7种具有代表性的分析和再分析格点降水数据与全国621站的降水数据进行了对比分析。结果表明,7种逐月降水资料在不同地区的适用性不同,用格点资料研究西部地区的逐月降水情况会导致较大误差。中国西部部分地区多年平均偏...     

两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺度上的适用性评估

利用1979-2018年实测降水资料对同期中国区域地面气象要素数据集(China Meteorological Forcing Dataset,CMFD)、中国全球陆面再分析40年产品(CRA-40/Land,CRA-40)再分析降水资料在湖南省内的均值、年际变化和相关性等进行比较评估.结果表明:(1)在年平均降水分布...     

应用探空观测资料评估几类再分析资料在中国区域的适用性

通过与中国8个不同区域温度场和高度场的探空观测资料相比较发现, ERA-40、NCEP/NCAR和NCEP/DOE等再分析资料所描述的温度场和高度场产品的平均值以及年际变化特征等与观测结果的差异均在夏季比较明显, 尤其1970年代以前在中国的西部和西南部地区的差别较为显著。其中, 温度场的差别主要存在于对流层上层; 高度场的绝对偏差也主要出现在对流层上层, 而它们在年际变化特征及其长期变化趋势上的差别则反映在对流层中、下层, 特别是NCEP/NCAR对流层中、下层的夏季高度场在1970年代以前存在着过于明显的“低压” 现象, 从而夸大了很多地区的年代际气候变化特征。就大多数地区而言, ERA-40在中国区域气候变化研究中具有相对较好的适用性, 特别是在年代际气候变化研究中要明显好于NCEP/NCAR。研究还表明, NCEP/DOE与NCEP/NCAR在大多数地区除了在均值上有所不同外, 它们的年际变化特征则并无显著差别。     

几种再分析地表气压资料在中国区域的适用性评估

应用台站观测资料对ERA-40, NCEP/NCAR以及NCEP/DOE再分析地表气压产品在中国不同区域、不同年代和不同季节的适用性进行了评估。分析发现, 几种再分析产品虽然能在一定程度上反映出观测资料所具有的时空分布特征, 但它们之间的差异却具有明显的区域和季节变化特征, 即冬季小而夏季大、东部地区小而西部地区大; 同时还发现ERA-40和NCEP/NCAR再分析产品在20世纪70年代以前均与观测资料有相对较大的差别, 特别是NCEP/NCAR在70年代以前的夏季气压值过于偏低, 从而夸大了很多地区的年代际变化特征。相比而言, ERA-40地表气压的长期变化趋势以及时空演变规律在中国大多数地区要优于NCEP/NCAR再分析产品, 特别是在中国西部地区。分析还表明, NCEP/DOE虽与观测资料存在一定的系统性偏差, 却与另外两种再分析产品有着较为相似的年际变化特征及趋势。     

GPM卫星降水数据在广东的适用性分析

为评估全球降水观测(GPM)卫星降水数据在广东地区的适用性,利用广东省86个国家地面站点实测降水数据,选用5个评价指标从降水误差、季节平均降水量等方面进行精度验证。结果表明：(1)GPM卫星降水数据与站点实测数据相关性随时间尺度增加呈递增趋势,探测能力在月尺度上表现较好。(2)GPM卫星降水数据在季节尺度上对平均降水量有一定的表征能力,但季节间有明显差异,在夏季表现较差。(3) GPM降水数据受气候、地理位置和地形等因素影响较大,降水精度易受影响。     

三套再分析降水资料在中国区域的对比评估

利用1979-2018年实测降水资料对同期中国区域地面气象要素数据集（China Meteorological Forcing Dataset,CMFD）、中国全球陆面再分析40年产品（CRA-40/Land,CRA-40）再分析降水资料在湖南省内的均值、年际变化和相关性等进行比较评估。结果表明：（1）在年平均降水分布上,两套再分析资料对少雨区反映均较好,CMFD对湘西北、湘南地区降水分布反映较CRA-40好,而CRA-40对湘东地区降水分布反映好于CMFD。（2）CMFD资料和CRA-40资料的降水值绝对偏差均主要集中在0~50 mm和50.1~100 mm区间,CMFD资料分别占比56.8%和20%,CAR-40资料分别占比40%和35.8%。（3）在多年各季平均降水分布上,CMFD资料的四季平均降水均以大于实况值为主;CRA-40资料四季平均降水在湘北以负偏差为主,在湘南则以正偏差为主。（4）在年平均降水的年际变化上,两套资料各时段变化趋势均与实况一致,1979-1984年、1999-2010年年降水量呈减小趋势,1985-1998年、2011-2018年为增加趋势,对比各时段气候倾向率可知,CMFD降水资料较CRA-40更接近实况。（5）两套再分析资料的降水与实况降水的相关系数普遍在0.75以上,有90%以上的站点相关系数通过0.05显著性水平检验,再分析降水资料与实况降水资料的年际变率相关性在湘北和湘南地区最好、在湘中一带较差。

     

青藏高原东南侧南风演变特征及其与中国东部春季降水的关系分析

使用1979-2008年NCEP/NCAR再分析数据集资料分析了全年各月经向风特征,发现青藏高原东南侧存在一个全年盛行南风的区域(22.5°～30°N、105°～110°E),即常年南风区.该区域南风呈现冬弱夏强的演变特征,尤其在春夏时期呈现双峰值状态,峰值分别出现在15候和37候左右.进一步分析表明,常年南风区南风与我国南方春季降水有着较好的对应关系.15候左右常年南风区南风第一次增强并达到峰值,持续的强南风使得我国南方地区降水随之有突然增加的趋势,进入春雨期.高原东南侧常年南风区南风两个峰值出现的原因并不相同.15候左右出现的绕流南风大值是由于高原的突然加热产生的低空气旋性环流叠加在绕流西风上,从而造成了南风的加强,湿润的偏南风给华南地区带来持续的降水,江南春雨开始.而37候左右出现的绕流南风大值是由于南海夏季风爆发后,孟加拉湾槽前强大的西南风加强了该处的绕流南风,使得南风势力变得更为强大,推进到我国长江中下游地区.     

1920-2000年全球陆地降水气候特征与变化

分析了1920-2000年全球陆地降水场.指出降水量最大的区域主要在季风区,在季风降水区有明显的雨季和旱季之分.全球多年平均降水随纬向分布有着较好的连贯性,即热带地区比较湿润,从赤道向南向北递减,但是在南半球40°～50°S中高纬度降水量还比较多,故南半球降水随纬度分布呈双峰型.文中还分析了全球陆地平均的全年、各季降水序列的周期和趋势特征.指出全球降水序列中有明显的与2～7年ENSO周期相吻合的变化周期,也有年代际变化.在1920-2000年期间,除了冬季降水有一个弱的上升趋势外,其它季节降水量的变化趋势不很明显.分析比较了全球陆地年、各季降水长期趋势的地理分布差异,指出在南半球,赤道～10°S除了在春季降水表现为弱的负趋势外,其他季节都是正趋势,其中冬季最明显,但是并不显著.10°～25°S在冬、秋季是正趋势而夏季是负趋势,趋势都不显著.在20°～40°S夏、秋季的降水量正趋势达到0.01显著性水平.在北半球,25°N以南的热带地区的四季降水都是负趋势,在秋季尤为明显,达到0.01显著性水平.在30°N以北,除了在30°～40°N冬季表现为降水的负趋势外,其它季节降水为正趋势.在45°～55°N地区,降水的正趋势在春季表现的最为明显,在北半球更高的纬度上,冬季降水的正趋势表现的特别明显.     

华东地区不同等级降水日数的时空分布特征

根据华东地区1961～2010年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、Mann-Kendall检验和经验正交函数（EOF）分析等方法揭示不同强度降水日数的时空演变特征。结果表明,华东地区的小雨日数为总雨日数的72.42%,占总雨日数的最大比重。同时发现小雨日数和总雨日数（暴雨和大暴雨日数）表现为显著的减少（增加）趋势,说明总雨日数的减少主要是由于小雨日数的减少所致。EOF 分析结果显示总雨日和小雨日的主要 EOF 模态在空间上表现出全场一致的减少趋势以及南北反相位的特征。福建中部既是总雨日数和小雨日数最大的区域,也是两者减少趋势最明显的地区。暴雨日数和大暴雨日数高值中心出现的区域基本重合,大致在浙江-江西-安徽三省交界处。     

应用CGDPA评估中国大陆地区IMERG的降水估计精度

应用国家气象信息中心基于地面雨量计的逐日降水分析产品CGDPA (China Gauge-Based Daily Precipitation Analysis)为基准数据,采用定量和分类评分指标分析了2014年9月—2015年8月中国大陆地区全球降水观测GPM (Global Precipitation M easurement)多星集成降水产品IM ERG (Integrated M ulti-satellite Retrievals for GPM)的精度。结果表明:1) IMERG日平均降水量能够较好地反映我国降水量的空间分布特点(局部地区偏低),季节平均降水强度的空间分布与CGDPA具有较好的一致性(尤其中东部和南部)。2) IMERG与CGDPA日平均降水量的相关系数在大部分地区介于0. 2～0. 5,只有少数地区超过0. 6,局部地区甚至出现负相关。3) IM ERG在中国大陆东部的降水估计精度明显优于西部,但东部绝大部分地区IMERG日降水量比CGDPA偏低10%～30%,甚至更低。4) IMERG与CGDPA降水概率密度相差最大的是微量降雨,其次是中雨,其他降水强度则相差很小。5)各季节IMERG探测降水的准确率POD都比较低,空报率FAR则比较高,临界成功指数CSI也比较低。     

中国东部地区降水季内变化的季节锁相

用１９５４－１９８３年５－８月的逐日降水资料分析了中国东部地区降水的气候特征,并讨论了它同东亚季风季节内变化的联系。结果发现,江淮梅雨同华南夏季风降水都具有季节锁相特征,前者呈单峰分布,后者呈双峰分布。同时,降水量的季内变化均具有２０－２５天的周期振荡特征。江淮流域降水的峰值和华南地区的第一个峰值主要受副热带季风影响,同夏季风的季节性北进和加强有关,华南地区第二个降水峰值受南海热带季风影响,与同期     

全球温度变化对我国降水的影响

该文计算了１９５１－１９９１年我国１６０个站年降水量与全球气温的交叉谱。得到在１０－３０年周期上我国降水量与全球温度变化的正、负相关区可分为界线分明的几个区,其中最明显的分界线位于我国半干旱区的中轴附近。在此线以北和以西的西北、内蒙和东北北部,降水量与全球温度呈同步演变趋势;在此线以南和以东的大部分地区,降水量与全球温度变化趋势相反。上述分界线恰好是我国盛夏夏季风的平均北界,表明我国降水分布对全球温度变化的响应与东亚夏季风的强弱变化有关。      

基于逐小时雨量计资料对2005–2021年夏季青藏高原地区CLDAS和GPM降水产品的评估

准确可靠、高时空分辨率的降水产品对测站稀少的青藏高原（以下简称高原）地区的降水研究、水文模拟、灾害预警等都至关重要。GPM是目前公认的优质卫星降水产品,CLDAS-Prc(以下简称为CLDAS)是中国自主研发的具有中国区域特征的高分辨率融合降水数据,在中国地区表现突出;然而,CLDAS在高原的具体表现尚未明确,CLDAS与GPM在高原的对比评估未曾展开。本研究聚焦高原,基于2005–2021年夏季逐小时雨量计资料,从不同时间尺度、日变化、海拔影响等多角度对CLDAS与GPM进行长期评估。结果表明,两种资料在不同时间尺度和海拔下表现各有优劣。CLDAS易高估降水量、低估降水频率;GPM对降水量与频率均高估。两种资料对降水事件的捕捉能力均较强,但随降水强度增加性能下降。两种资料在夜间表现更优,GPM在高海拔地区的数据精度相对更高。总体而言,CLDAS与GPM各有优势,使用时需根据具体情况选择。本研究可为夏季高原降水资料的应用提供重要参考。

     

华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系

利用1961—2012年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料、NOAA海温资料,CMAP降水资料和华南261个测站降水观测资料,首先分析华南前汛期开始日期(以下简称华南开汛)异常的气候特征,然后采用相关分析、合成分析的方法研究华南开汛异常与3—4月大气环流以及海温变化的关系。结果表明,近52 a来华南开汛具有显著的年际变化特征,但变化趋势不明显。开汛最早出现在1983年3月1日,最晚出现在1963年6月1日,1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日。华南开汛主要出现在3—4月,占92.3%。华南开汛与3—4月华南降水相关最显著,开汛偏早(晚),对应华南3—4月降水偏多(少)。华南开汛偏早年,在3—4月,对流层高层副热带西风急流偏强,中层西太平洋副热带高压偏强偏西、低层南支槽偏强,华南上空西南气流偏强;华南开汛偏晚年则相反。华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关,海温偏低(高)对应华南开汛偏晚(早)。华南开汛偏晚年的海温和大气环流异常比早年显著。     

中国西部积雪对我国汛期降水的影响

本文利用台站及卫星资料建立了中国西部积雪３０年逐月时间序列。该序列是目前资料时间最长、最好的序列,为研究该区积雪月际和年际变化及其影响提供了较可靠的依据。中国西部冬春积雪对我国汛期降水的影响平均为负相关趋势,与６月降水的相关分布较有规律,冬春多（少）,其它地区６月降水偏多（少）。我国西部多（少）雪对６月从份５００ｈＰａ高度的变化是：高原北边高纬高度降低（升高）及副热地区升高（降低）,有（不）利于高