中国区域陆地水资源数值模拟分析

利用NCAR公用陆面模式CLM3(Community Land Model 3)模拟1979-2003年的土壤蒸发量和植被蒸腾量,分析了中国区域水资源(降水减去地面蒸发和植被蒸散)的气候特征及变化特征.全国水资源分布从东到西、从南到北依次递减,这与全国多年降水分布一致,其中长江以南地区是水资源丰富区,西北地区尤其是新疆地区是水资源匮乏区.从水资源线性变化趋势来看,长江以北大部分地区水资源呈减少趋势,特别是四川盆地和东北地区,变干趋势显著,水资源减少速率为10～15mm/10a;长江以南地区年水资源增加,增加中心在两广地区,水资源增加速率达20～30mm/10a.     

中国东部地区冬夏季相对湿度变化特征

利用中国东部315个台站近50a（1963-2012年）月平均地面相对湿度和降水量资料,对中国东部地区冬夏季相对湿度的变化特征进行了分析和比较,并讨论了相对湿度与降水的空间耦合关系。结果表明：1）冬季相对湿度的低值区集中在黄淮北部、华北和东北南部,高值区出现在35°N以南地区和东北北部,呈现出中部小、南北大的空间分布特征;夏季相对湿度较冬季明显增大,低值区主要集中在内蒙古中东部,表现出从东部沿海向内陆地区递减的特征。2）冬夏季相对湿度的高（低）值区,其相对变率偏小（大）,即湿润（干旱）区的相对湿度较为（不）稳定。3）近50a来,东部大部分地区冬夏季相对湿度普遍表现为下降趋势,其中冬季东北北部及夏季东南部沿海、内蒙古中东部及东北西部相对湿度的下降趋势最为显著。4）东部地区冬夏季相对湿度与同期降水存在很好的同位相对应关系：相对湿度高（低）湿区对应多（少）雨区。其中冬季显著耦合区位于40°N以南地区;夏季相对湿度与降水的关系较冬季复杂,显著耦合区首先位于35°N以北地区,其次位于35°N以南地区,但江淮和华南存在反向的空间变化。     

中国北方云量变化趋势及其与区域气候的关系

利用我国35°N以北地区333个测站46年逐日地面观测总云量、低云量、降水量和温度资料,系统地研究了该地区云和降水的空间分布特征,用趋势分析方法分析了各区内的总云量、低云量及降水量的变化趋势。结果表明,我国35°N以北地区东部总云量、低云量呈明显减少趋势,而西北区西部略有增加。降水量表现出西北区西部及东北区西部呈增加趋...     

广西区域地面蒸发量的计算及其时空分布与演变特征分析

利用广西区域89个测站1971~2000年温度、降水的逐日观测资料计算了广西各地的年、季、月平均蒸发量,并对年、季蒸发量的空间分布进行分析,对广西区域平均蒸发量的逐月演变进行研究。结果表明,年蒸发量的大值中心出现在桂东南地区,桂东北和桂西北则是小值区。广西区域平均月蒸发量主要是出现在夏半年(4~9月),占全年蒸发总量的70%。     

气候变化对西北水循环和水资源影响的研究

西北地区全年水汽总输入为1 061.9 mm,但只有14.4%形成降水,85.6%成为过境水汽直接穿过该地区上空出境,水汽净输入量仅为31.1 mm.西北地区降水分布很不均匀,内陆河地区多年平均降水量大于300 mm的都是高山带,而平原盆地的降水量多在150mm以下,内陆河流域多年平均径流深仅有6.8 mm.西北水循环最突出的特点是径流系数小于蒸发系数,而干旱指数Ep/P(Ep:蒸发能力,P:降水)十分大,介于4～10之间.未来30年黄河及其以北地区气温平均升高2.0℃(HD模式)或2.38℃(MPI模式),黄河以南地区气候平均升高1.8℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式),内陆河流域气温升高可能分别达到3.1℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式).据MPI模式结果,未来30年黄河及其以北地区降水量平均增加1.6%,而黄河以南地区降水量平均增加11.4%,干旱少雨的内陆河地区降水量可能减少7%以上;黄河及内陆河地区的蒸发量将可能增大15%左右,西北区地表径流量的变化范围预计为751～1017亿m3.气候变化使得该地区天然径流减少,水资源供需矛盾将更加突出.     

中国东部北方地区冬季降雪的时空特征及其与全球异常海温的联系

基于中国东部北方地区279个气象台站1961-2008年的观测资料,以及1°×1°的全球海表温度资料,运用主成分分析、小波分析、相关分析等方法探讨中国东部北方地区冬季降雪的时空特征及同期全球海温与其的相关性。研究发现：中国东部北方区域（以下简称研究区）冬季降雪量存在2-3a、7-8a的高频振荡周期,及一个准16a的年代际尺度的低频振荡周期。在1961-2008年间,研究区域冬季降雪量总体呈现上升趋势,特别是45°N以北的研究区北部区域冬季降雪量在48年问增加显著,而45°N以南的研究区南部区域冬季降雪量变化并不明显。分析发现,位于北大西洋上30°-50°N,10°-40°W海区的海温与研究区域降雪的第一、二特征向量均为显著的正相关,研究区北部冬季降雪量与海温关系密切,南部区域冬季降雪量与全球海温的相关性不明显,海温变暖可能是导致研究区北部降雪显著增加的重要因素。     

南海地区总云量的气候特征研究

采用EOF展开、小波分析、Mann-Kendall突变分析等方法,利用国际卫星云气候计划(ISCCP)提供的月平均云气候资料集,分析了南海地区总云量的气候特征.结果表明:①总云量表现为南北型的空间分布特征,分界在16°N附近,以北区域主要受南北热力差异影响,以纬向分布为主;以南区域主要受海陆热力差异影响,沿海岸线分布....     

西北干旱区水汽收支变化及其与降水的关系

利用NCEP资料计算并分析1961—2010年西北干旱区(35°N—50°N,73°E—105°E)经纬向水汽输送、蒸发和水汽辐合辐散的变化特征,以及它们与同期西北干旱区降水之间的关系。结果显示:(1)西北干旱区冬、春、秋季经向水汽输送为净输入,纬向为净输出,总水汽输送为净输入。夏季经、纬向水汽输送均为净输出;(2)1961—2010年,西北干旱区各季节降水均增加,冬、春季降水增加显著,夏、秋季降水增加不显著。冬季纬向水汽净输出减少,导致西北干旱区冬季总水汽输送增加;春、秋季经向净输入减少和夏季经向净输出增加,导致春、夏、秋季总水汽输送减少;(3)1961—2010年,西北干旱区各季节蒸发量显著增加,且夏季增加趋势最显著;(4)各季节水汽通量散度显著减小,水汽辐合加强,且夏季水汽辐合增强最明显;(5)蒸发增大和水汽辐合增强是西北干旱区降水增加的主要原因,但外部水汽输送变化也会影响降水变化。     

湖北省粮食生产合理布局的初步研究

湖北省112°E以东的平原、丘陵地区,是粮食的主要产地。南北所跨纬度29°42′—32°34′N。本文分析了影响小麦和双季稻产量的气象因子的南北差异。用回归分析方法确定了它们之间的定量关系,再用聚类分析法进行了小麦和晚稻的种植区域的分类,得到了比较满意的结果。以31°N纬线为界,以北的鄂中丘陵、鄂北岗地为稻麦两熟区;以南的江汉平原和鄂东南为双季稻区。     

冬季黑潮延伸体区域海表温度锋对北太平洋风暴轴的影响

利用NOAA最优插值逐日海表温度资料和NCEP/NCAR的逐日大气再分析资料,分析了冬季黑潮延伸体区域海表温度锋的变化及其对北太平洋风暴轴的影响。结果表明,冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度和纬度位置既存在年际变化,也存在年代际变化,且强度和位置的变化是相互独立的。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度的年际变化对北太平洋风暴轴没有显著的影响,而其年代际变化则对北太平洋风暴轴具有非常显著的影响,当冬季海表温度锋偏强时,大气斜压性在鄂霍次克海及阿拉斯加附近区域上空增强,而在海表温度锋下游至东太平洋区域上空显著减弱,平均有效位能向涡动有效位能的斜压能量转换在45°N以北的太平洋区域上空有所增多,而在30°-45°N的太平洋区域上空有所减少,涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换在35°N以北的西太平洋区域以及45°N以北的东太平洋区域都显著增加,而仅在其南部边缘存在东西带状的减弱区域,导致40°N以北海区北太平洋风暴轴增强,40°N以南海区北太平洋风暴轴减弱,冬季海表温度锋偏弱时则有与之相反的结果。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋纬度位置的变化对北太平洋风暴轴也存在较显著的影响,当海表温度锋位置偏北时,在其下游45°N以南的太平洋区域上空大气斜压性减弱,45°N以南的中东太平洋区域上空区域平均有效位能向涡动有效位能、以及涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换都减少;而在45°N以北的太平洋区域上空大气斜压性增强,在阿拉斯加湾附近上空尤其显著,在黑潮延伸体区域附近以及45°N以北的中东太平洋上空平均有效位能向涡动有效位能、以及涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换都显著增加,导致北太平洋风暴轴在其气候平均态轴线两侧呈现北正南负的偶极子形态;海表温度锋位置偏南时则有与之相反的结果。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度和位置的变化均对北太平洋风暴轴具有显著的影响,其具体的物理机制还需要进一步的研究。      

北半球500 hPa高度场定常波不平稳性分析

提出并阐明Lorenz环流分解意义下的定常波不平稳性概念,它是月平均网上纬向波动分量气候变率与定常波强度相对大小的表征.根据Lorenz环流分解,定义全域(局域)定常波不平稳度Ius(I1us),分析了北半球500 hPa位势高度场定常波强度较大的30°-60°N纬带的定常波不平稳性,结果表明:(1)全城定常波不平稳带位置存在季节件北进、南退过程.平稳的定常波出现在冬季的35°-55°N的中纬度带和夏季的副热带地区(35°N以南),分别与冬季的东亚大槽、北美槽和较弱的欧洲槽,以及夏季的副热带高压等系统相联系.不平稳度的高值中心出现在春季的35°N和夏季的50°N,这与定常波强度季节变化和月平均图上槽脊位置、强度年际异常有关.(2)局域定常波不平稳度存在着明显的纬向不对称性.平稳带通常位于定常波的强槽强脊所控制的区域,而不平稳带通常位于定常波强度较弱的区域.副热带(35°N及以南)局域定常波不平稳度冬强于夏,中纬度(35°N及以北)则夏强于冬.夏季局域定常波不平稳度地理分布具有复杂的结构.但无论冬夏,北欧是定常波最不平稳的地区,北美大陆附近的定常波则相对平稳.(3)夏季,从华北经东北至北太平洋存在一个定常波不平稳度高值带,其高值中心位于中国黑龙江省东部(45°N,130°E),主要影响中国北方(东北、华北、西北),可能是该区夏季气候脆弱带的环流成因.     

中国夏季风影响过渡区与其他地区蒸发皿蒸发量趋势相反的原因

夏季风影响过渡区是天气和气候的敏感区,随着全球和区域的变暖,该区域特殊的气候环境响应引起人们重点关注。以南昌、定西、乌鲁木齐作为夏季风影响区、夏季风影响过渡区以及非夏季风影响区的代表站,通过对比中国夏季风影响过渡区和其他地区50年来温度、日照时数、相对湿度、降水量、低云量、风速的变化趋势,以及分析各气象因子单独变化对蒸发皿蒸发量的影响,发现在夏季风影响过渡区各个气象因子的变化均使蒸发皿蒸发量增加,而在其他地区,只有温度变化会使蒸发皿蒸发量增加,其他各因子的变化均会造成蒸发皿蒸发量的下降。贡献度更直观的反映各气象因子对不同地区蒸发皿蒸发的作用。结果表明温度变化对夏季风影响过渡区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为48.93%。风速变化对夏季风影响区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为51.54%。降水变化对非夏季风影响区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为58.57%。此外,低云量的变化对夏季风影响过渡区、夏季风影响区和非夏季风影响区的贡献均达到20%以上。因此,不同地区影响蒸发皿蒸发的最主要的因子是不同的,但低云量对任何地区蒸发皿蒸发的影响都非常重要。     

中国地区降水持续性的季节变化特征

本文利用我国588个气象站1969-2008年逐12小时的降水资料,分析了中国地区降水持续性的空间分布特征及其季节演变规律。分析结果表明,35°N以南,西部和东部年平均的降水平均持续时间较长,中部略短;35°N以北,西北和内蒙西部最短,东北地区北部略长。将降水事件按持续时间分类自南向北,东南地区、江淮和黄淮地区、东北和华北北部地区短时降水（持续一个时次,12小时）的降水量和降水频率占全年总降水的比例逐渐增加,持续性降水（持续3个时次及以上）的比例减少。降水平均持续时间随季节的变化基本能反映出江南春雨、江淮梅雨、东北和华北夏季雨季、关中盆地和汉水谷地的秋雨以及青藏高原地区和西南地区夏季雨季。同时,东南地区秋冬季节、江淮和黄淮地区10月上旬和西南地区10月下旬存在降水平均持续时间的峰值,与降水量的变化不一致,是由持续性降水频率的增加和短时降水频率的减少造成的。此外,东部三个区域降水平均持续时间的夏季季节内变化对应了季风雨带的“北跳和南撤”过程。     

西太平洋副热带高压位置对华北盛夏降水的影响

应用1958～2002年NCEP/NCAR 500 hPa冉分析资料,分析夏季逐日西太平洋副热带高压在110°～130°E、20°～50°N区域脊线活动情况.发现盛夏(7～8月)副高在588 dagpm以上、脊线在30°N以北的日数与华北降水有大范围正相关区,中心相关系数0.561(显著性水平为0.001).分析发现西太平副热带高压越过30°N的初日(连续3天副高脊线越过30°N的首口)早晚与华北盛夏降水量显著相关,初口与华北盛夏的平均降水量相关系数为-0.385,即副高北上早华北盛夏降水多,反之副高北上晚华北盛夏降水少.110°～130°E区域副高脊线越过30°N的日数和初日能更好地描述西太平洋副高与华北乃至我国东部盛夏降水的关系,对实际业务工作具有重要意义.     

关于台风的若干统计

一、各月台风生成个数将180°E以西的北太平洋热带洋面上生成的低气压,当其所及范围内最大风速达到34海里/小时(即17.2米/秒)以上时,便定义为台风。各月台风生成个数如表1所示。由表1可见,台风生成个数的年平均值是27.0,8月最多为5.5个,其次9月为4.9个和7月为4.1个,最少是2月仅有0.3个。台风各年生成个数和当年在15°N以北地区所生成的个数有着密切的相关,其相关系数达到0.82(见图1),而和15°N以南地区生成的台风个数相关系数仅有0.56。因此,台风各年生成个数之多寡,主要是由15°N以北的较高纬度洋面生成个数来决定的。图2表示了1951—1977年间台风在各海域的生成个数。每隔5个纬度,5个经度进行划区。由图2可见,台风生成个数较多的海域是10—20°N,     

驱旱魃、缚祝融，人工增雨战犹酣

3月 2 3日是世界气象日 ,今年世界气象日的主题是“天气、气候和水的志愿者”。气象与水的联系非常密切 ,地球陆地上的水主要来自由于太阳的光热作用从海洋蒸发形成的云层中。内蒙古深居内陆、降水稀少 ,降水量由东北向西南递减 ,东部鄂伦春自治旗年降水量近 50 0 mm,西部阿拉善高原年降水量少于 50 mm,额济纳旗仅为37mm,年蒸发量为降水量的 9～ 2 0倍。全区地表水资源为 671亿 m3,仅占全国总水量的 1 .67% ;地下水资源为 30 0亿 m3,仅占全国地下水资源的 2 .9%。中西部地区十年九旱 ,耕地占全区的 30 % ,人口占全区的 66% ,但水资源只占全…     

1979年7、8月东亚地区赤道缓冲带的结构及其活动

本文利用美国华盛顿气象中心发布的1979年7、8月逐日格点风资料(范围35°S—35°N、85°—145°E),分析了东亚赤道缓冲带结构及其活动特征。结果表明东亚赤道缓冲带为对流层中低层不对称暖性系统,其内为负涡度、辐散下沉区;并发现7、8月它的活动是不相同的,7月缓冲带活动在1°N—1°S赤道附近,8月稳定在2°N以北地区。文中指出7、8月赤道缓冲带活动不相同是由于在这个期间西太平洋副热带高压第二次季节性北跳,经向大尺度环流产生一次明显的调整造成的。      

自动气象站与人工气象站蒸发量对比分析

对2004年、2005年绥德、定边、洛川、西安、汉中、爱康6个配有E-601B蒸发器及蒸发传感器的台站作蒸发量对比分析,通过逐站逐月（共92个月）分析蒸发误差率发现：有3个月误差率等于0,67个月自动站的蒸发量大于人工站观测的蒸发量,占总数的73％,其中误差率最大是安康站2004年11月为49％。结冰是导致陕南地区冬季蒸发误差率较高的主要原因,而降水是造成自动站蒸发量偏大或缺测的另一因素,仪器故障引起蒸发失真各个台站都会出现。2005年蒸发误差率普遍低于2004年。     

CLM4.0模式对中国区域土壤湿度的数值模拟及评估研究

本文利用普林斯顿大学全球大气强迫场资料,驱动公用陆面过程模式（Community Land Model version 4.0,CLM4.0）模拟了中国区域1961～2010年土壤湿度的时空变化。将模拟结果与观测结果、美国国家环境预报中心再分析数据（National Centers for Environmental Prediction Reanalysis,NCEP）和高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS,AMSR-E）反演的土壤湿度进行了对比分析,结果表明CLM4.0模拟结果可以反映出中国区域观测土壤湿度的空间分布和时空变化特征,但东北、江淮和河套三个地区模拟值相对于观测值在各层次均系统性偏大。模拟与NCEP再分析土壤湿度的空间分布基本一致,与AMSR-E的反演值在35°N以北的分布也基本一致;从1961～2010年土壤湿度模拟结果分析得出,各层土壤湿度空间分布从西北向东南增加。低值区主要分布在新疆、青海、甘肃和内蒙古西部地区。东北平原、江淮地区和长江流域为高值区。土壤湿度数值总体上从浅层向深层增加。不同深度土壤湿度变化趋势基本相同。除新疆西部和东北部分地区外,土壤湿度在35°N以北以减少趋势为主,30°N以南的长江流域、华南及西南地区以增加为主。在全球气候变暖的背景下,CLM4.0模拟的夏季土壤湿度在不同程度上响应了降水的变化。中国典型干旱区和半干旱区土壤湿度减小,湿润区增加。其中湿润区土壤湿度对降水的响应最为显著,其次是半干旱区和干旱区。     

西北太平洋热带气旋降水特征分析

利用1997—2006年GPCP(Global Precipitation Climatology Project)逐日卫星降水资料、上海台风研究所西北太平洋热带气旋资料,研究了近10年西北太平洋热带气旋降水的时空分布特征。发现整个西北太平洋区域多年平均TC(tropical cyclone)降水为175 mm,TC降水占总降水的比率为12%。年均TC降水场有两个极大值区域,分别位于菲律宾北部和菲律宾以东洋面。纬带平均的经向分布显示,总降水呈双峰分布,主、次峰值分别出现在6°N和35°N;而TC降水呈单峰分布,峰值出现在16°N。10年中TC降水以2004年最强;El Ni?o年TC降水在135°E以东偏多,而在南海中部和菲律宾至台湾等地区偏少;La Ni?a年TC降水在南海地区偏多,在菲律宾以东地区则显著偏少。