中国大陆降水时空变异规律——Ⅱ.现代变化趋势

为改进、完善对中国现代降水长期变化规律的理解,利用2 300个国家级气象站网观测资料,更新分析了全国1956—2013年基本降水指标的趋势变化特征。主要结果:① 全国平均年和季节降水量、降水量距平百分率未表现出显著趋势变化,但秋、冬季降水量距平百分率分别表现出较明显的下降和上升;② 年和夏季降水减少主要发生在东北中南部、华北、华中和西南地区,而东南沿海、长江下游、青藏高原和西北等地区年降水增加较明显;③ 降水趋势变化的空间结构相对稳定,北方降水减少范围有由黄土高原、华北平原向东北和西南扩散趋向,东北北部和长江中下游的降水增加范围变小,总体看东部降水减少和增加的区域均在萎缩,“南涝北旱”现象趋向缓解;④ 全国年平均暴雨量、日数呈现出较显著的增加,但暴雨强度没有明显变化,暴雨量和日数增加主要发生在珠江和东南诸河流域,而海河和西南诸河流域暴雨量、日数和强度呈较明显减少趋势;⑤ 东部季风区1日、连续3日和连续5日最大降水量均有一定程度增加,1日最大降水量增加最明显,连续5日最大降水量增加最弱,极端强降水事件持续时间呈现出短历时性倾向。     

厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水分布影响的新研究

基于1961-2016年中国地面台站降水观测资料和多种再分析资料,分析了东部型和中部型两类厄尔尼诺事件对中国夏季水汽输送和降水的不同影响。结果表明：（1）厄尔尼诺事件对中国夏季降水的影响在发生当年和次年有明显的不同,主要影响是在其发生的次年,中国大部分地区的夏季降水明显偏多。（2）东部型厄尔尼诺事件当年夏季,西北太平洋副热带高压（副高）偏东偏弱,水汽输送条件较弱,不利于中国大范围降水的发生;中部型事件当年夏季,低纬度印度洋和西太平洋蒸发异常偏强,来自阿拉伯海、孟加拉湾和西北太平洋向华南地区的水汽输送和净水汽收支增加,有利于华南地区降水的异常增多。（3）东部型厄尔尼诺事件次年夏季,副热带太平洋蒸发异常偏强,副高西伸,由于东亚-太平洋（EAP）遥相关型的建立,副高西侧的强西南气流将来自太平洋蒸发的大量水汽持续输送至中国中东部地区。此外,在东亚-太平洋遥相关型影响下中高纬度地区建立了亚洲双阻型环流,其间的低槽冷涡与上游阻高之间的强偏北气流有利于北冰洋的水汽持续输送到西北和华北北部地区,中国大部分地区净水汽收支均增加,中国北方和南方地区的降水均产生了明显的同步性增多响应,形成了南北两条异常雨带。中部型厄尔尼诺事件次年夏季,副高较常年偏西且偏北,来自太平洋蒸发的大量水汽输送到江淮地区,使其净水汽收支增加和降水偏多。因此,厄尔尼诺事件的发生不仅对长江流域和淮河流域等南方地区的降水有重要影响,对华北、东北和西北地区的降水异常也有相当的作用。     

2016年和1998年汛期降水特征及物理机制对比分析

利用多种大气环流、海表温度、积雪面积等数据,并利用个例对比分析和统计方法,研究了2016年汛期（5-8月）中国旱、涝特征及与1998年的异同点,并对比分析了这两年导致降水异常的大气环流和外强迫因子。结果表明:（1）2016年汛期中国降水总体偏多,长江中下游和华北各有一支多雨带。与1998年相比,这两年南方多雨带均位于长江流域,梅雨雨量均较常年偏多1倍以上,但梅雨季节进程有显著差异,1998年发生典型的“二度梅”,而2016年梅雨结束后长江流域降水显著偏少,主要降水区移至北方。（2）2016年5-7月乌拉尔山高压脊明显偏弱,而1998年欧亚中高纬度呈“两脊一槽”型,这与北大西洋海温距平在这两年前冬至春季几乎完全相反的分布型密切相关。（3）这两年5-7月热带和副热带地区环流较为相似,副热带高压偏强、偏西,东亚夏季风偏弱,来自西北太平洋的水汽输送通量均在长江中下游形成异常辐合区,这主要是受到了前期相似的热带海温异常的影响,均为超强厄尔尼诺事件和热带印度洋全区一致偏暖模态。（4）这两年8月环流形势有显著差异,2016年8月副热带高压断裂,西段与大陆高压结合持续控制中国东部上空,夏季风迅速转强,长江流域高温少雨。而1998年8月夏季风进一步减弱,长江流域发生“二度梅”。2016年8月MJO异常活跃并长时间维持在西太平洋地区,激发频繁的热带气旋活动,对副热带地区大气环流的转折有重要作用。而1998年8月MJO主要活跃在印度洋地区,使得副高持续前期偏强的特征。除海洋和上述环流差异外,2016年前冬至春季青藏高原积雪的冷源热力效应远不及1998年强,这可能是导致2016年夏季风偏弱的程度不及1998年,而2016年汛期华北降水较1998年偏多的原因之一。      

2015/2016年强厄尔尼诺过程及其对全球和中国气候的主要影响

根据全球气候系统和中国的最新观测资料,分析了2015/2016年ENSO循环过程,讨论了强厄尔尼诺过程对2015年全球温度和极端天气气候灾害的可能影响,重点研究了其对中国夏季和秋冬转换季节的降水异常的影响。指出自2015年春季开始,厄尔尼诺条件迅速发展,使得2015年厄尔尼诺成为有观测记录以来最强的三次厄尔尼诺之一,同时由于前期(2014年春季开始)赤道太平洋异常热状况的维持,这次厄尔尼诺也可以视为最长的厄尔尼诺过程。受到长期气候变化趋势和强厄尔尼诺等共同影响,2015年全球地表温度和中国陆面气温均创有观测以来的最高记录。强厄尔尼诺事件在2015年给全球许多地区带来了灾害性天气气候事件,也使得中国夏季华北地区,特别是河套地区、内蒙古中部和环渤海湾地区降水显著减少,并造成一些地区夏季严重干旱。在2015年11-12月厄尔尼诺峰值时期,受到西北太平洋对流层低层菲律宾反气旋性异常环流和中高纬度欧亚-太平洋遥相关型负位相异常环流的共同影响,中国东部出现偏南风异常,造成南方地区降水明显增多,而北方地区偏北风气流受到抑制,PM2.5浓度异常偏高,雾霾天气频繁发生。目前,这一事件快速减弱,但其对全球和中国气候的影响在未来几个月仍将持续。      

南海台风暴雨统计释用预报方法探讨

本文根据降水量方程和１９８５－９０年南海台风暴雨资料及欧洲中心数值模式产品，利用逐步判别方法筛选因子和Ｂａｙｓ准则，分别建立海南和广东沿海２４－４８小时台风最大暴雨量判别函数方程。计算和试验结果表明这一方法具有较好的预报潜力。     

Sensitivity Study of the South China Sea Summer Monsoon in 1998 to Different Cumulus Parameterization Schemes

In this study, the improved high-resolution regional climate model of the China National Climate Center （RegCM_NCC） is used to examine the sensitivity of the simulated circulation and rainfall during the South China Sea summer monsoon （SCSSM） period during 1998 in an effort to compare to other cumulus param- eterization schemes. The investigation has indicated that the model is capable of simulating the seasonal march of the SCSSM and that the results were very sensitive to the choice of cumulus parameterization schemes. It seems that the Kuo cumulus parameterization scheme simulates the process of the SCSSM onset reasonably well, which can reproduce the onset timing and dramatic changes before and after the onset, especially the upper- and lower-level wind-fields. However, there are still some discrepancies between the simulations and observations. For example, the model can not completely simulate the intensity of the rainfall or the location of the western Pacific subtropical high as well as the feature of the rapid northward propagation of seasonal rain belt.     

南海海-气通量交换研究进展

1998年的"南海季风试验(SCSMEX)"已经过去10年了,SCSMEX启动的南海海-气通量试验研究也有10个年头.在SCSMEX和国家自然科学基金面上项目"南海季风爆发期近海面层通量观测和湍流结构的观测研究"支持下,10年来在西沙实施了3次(1998年、2000年、2002年)海-气通量观测试验,开展了试验资料分析研究,重点是西南季风爆发前后海-气通量交换过程研究,辐射通量、感热通量、潜热通量、动量通量随天气条件的变化研究,海-气通量日变化,通量交换系数以及通量变化对低层大气、上层海洋的影响研究.对10年来南海通量研究作一回顾,对未来的通量观测研究计划特别是2008"亚洲季风年"西沙通量观测提出一些建议.     

近50年南海西沙地区的气候变化特征研究

采用西沙台站1958~2005年基本气象观测资料,系统分析西沙地区近50a来主要气象要素(温度、降水、风速、日照和云量)变化特征。结果表明,近50a来年均地面气温增暖幅度约1.0℃,增温速率0.19℃/(10a),与全国平均的增温率接近。四季的平均气温也都呈上升趋势,其中冬季和春季的上升趋势最明显,秋季次之,夏季的变化最小。降水的波动性很大,年降水量变化趋势不明显,四季中只有春季降水呈明显增加趋势。地面风速主要呈减小的趋势,特别是在近30a年平均风速比常年值明显偏小。四季风速均减小,尤其在秋、冬季。年日照时数、总云量均呈显著下降趋势,而低云量略有增加。     

近50年我国雾和霾的长期变化特征及其与大气湿度的关系

根据近50年(1961~2011年)我国雾和霾台站长期观测资料的分析得到,雾日发生的频率呈先增(1980年之前)后减(1990年后)的变化,尤其是1990年以后明显减少,这与气候变暖引起的近地面相对湿度减小的趋势一致,而霾日发生的频率总体上呈增加的趋势.据此,本文进一步讨论了大气湿度减少在雾-霾转变中的作用,结果表明霾日的平均相对湿度在69%左右,比以前得到的值低,这意味着霾粒子更不易向雾滴转换,这可能是导致雾日减少的主要环境因子之一;雾和霾转换的相对湿度阈值平均为82%左右,这个值也低于以前得到的值,因而在气候变暖条件下,主要由于温度和饱和比湿增加导致的中国近地面相对湿度减少对雾和霾形成的环境条件可能产生了明显的影响.本文也研究了霾与能见度的关系,结果表明随着霾日发生频率的增加,能见度有明显的下降,从1961年至今平均能见度从4~10 km减小到2~4 km,大约下降一半左右.     

2000～2002年北京市城市大气污染特征分析

通过对 2 0 0 0年 1月至 2 0 0 2年 1 2月北京市城市大气污染物SO2 ,PM1 0 ,NO2 的分析发现 :北京市主要污染物是SO2 和PM1 0 。SO2 污染月份主要发生在 1 1月至次年的 3月 ;PM1 03级以上的日数全年都有分布 ,但 4级和 5级的日数主要发生在春季和冬季 ;NO2 主要污染月份发生在 1 0月至次年的 3月 ;大多数污染物以 2 0 0 0年最为严重。对污染资料进行MHAT小波分析发现 ,北京市大气污染存在两个明显的周期波动 ,即 2 0～ 30天周期和准 5天周期 ,这说明北京市污染物浓度短期变化主要受到天气过程及大气低频振荡的影响 ,该文进一步计算了 2 0 0 0年污染资料与气象资料的相关关系发现 ,北京市污染物与日平均气温、日平均风速、每日 1 2 :0 0 (北京时 )温度梯度、相对湿度存在明显的相关关系 ,且不同的气象要素对不同的污染物浓度影响不同。