用统计集合方法制作全国汛期降水滚动预测试验

以全国160站汛期(6-8月)降水量为预测量,以最新得到的74项环流特征量指数为因子,尝试制作全国160站汛期降水滚动预测.建立模型时考虑了预测量与环流特征量因子序列的显著线性变化趋势,以及预测量与环流因子之间的相关不稳定性,用"滑动相关-逐步回归-集合分析"预测方法,分别建立了2009年全国160站汛期降水量的物理统计集合分析预测模型,并进行了近10年独立样本预测试验分析.结果显示:(1)用物理统计集合分析预测方法,以最新得到的74项环流特征量指数为因子,实现了全国160站汛期降水逐月滚动预测,2009年以在5月份制作的滚动预测效果最好.(2)近10年预测试验的空间距平相关系数Acc、业务评分PS和异常级评分TS均高于国家气候中心近年汛期预测业务平均水平.经过不断改进思路和优化具体建模方案,该方法具有较高的业务应用潜力.     

塔里木河流域干湿变化与大气环流关系

基于塔里木河流域39个气象站1961—2010年逐日观测数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析了该流域近50年来干湿时空变化特征及典型干湿月份和突变前后的大气环流特征。对SPEI序列进行的趋势检验和突变分析表明,近50年来,塔里木河流域显著变湿并在1986年发生显著突变,SPEI上升趋势显著的站点较多的月份主要集中在暖季(5~10月)。对突变前后不同等级干湿事件频率变化的统计结果表明,突变后,极端干旱事件发生频率略有增加,但轻度和中度干旱事件发生频率有所减少,而不同等级的湿事件发生频率则一致地表现为增加。对典型干湿月份和突变前后对应的北半球500 hPa位势高度场和风场变化的合成分析表明,暖季典型干湿月份环流系统配置存在明显差异,增加的水汽和弱不稳定大气层结构是该区域1986年后暖季变湿的原因之一。     

新疆气候“湿干转折”的信号和影响探讨

新疆是对全球变化响应最敏感地区之一,分析全球变暖背景下新疆干湿气候变化及其影响,对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义。基于气象水文观测资料,对新疆区域干湿气候变化及其影响评估进行了探讨。结果表明：① 20世纪80年代中后期以来新疆气温升高,降水量增加,呈“暖湿化”特征;但1997年之后,干旱变化趋势、干旱频率、干旱发生月份等均有明显增加,导致70%以上的区域变干,新疆气候出现了从“暖湿化”向“暖干化”转折的强烈信号,即发生了“湿干转折”;② 新疆气候转折对区域生态和水资源造成明显的影响,归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）经历了先增后减的变化过程,1982—1997年植被趋于“变绿”,但1997年之后植被长势迟滞,土壤水分明显下降,生态逆转,生态负效应凸显;③ 新疆河流径流变化出现明显的区域差异,对干湿气候转折响应复杂,受冰雪融水对径流补给比例的影响,发源于天山的河流径流对区域干湿变化有正响应,但发源于昆仑山的河流径流响应不明显。研究结果表明气候“湿干转折”和极端气候事件加剧背景下新疆干旱化急剧增加,水循环系统和生态系统不稳定性加剧,相关成果可为区域干旱灾害防灾减灾和风险管理提供有价值的决策参考。     

1951—2015年乌鲁木齐市升温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年升温过程数据库,将升温过程分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)5个等级,分析了乌鲁木齐市各级升温过程发生频数、持续日数、过程不同时段升温幅度、过程最高气温、过程最高气温距平偏高幅度等要素气候特征。结果如下：(1)1951—2015年,乌鲁木齐市出现升温过程5677次,平均每年87.3次,其中Ⅰ级(弱)升温过程占67.8 %。升温过程发生频数的季节分布较均匀,但在春季相对较多。近65年来,年平均升温过程发生频数在7个年代际中差异不大,没有明显的线性变化趋势。(2)1951—2015年,乌鲁木齐市5677次升温过程的平均持续日数为2.14?d,其中持续1 d的过程占43.0 %。随升温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1?d过渡到3?d。升温过程持续日数在春季4、5月份最长。(3)1951—2015年,乌鲁木齐市过程升温幅度平均为5.76℃,在春季最大、秋季最小。Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)的过程升温幅度最大的月份分别是5月和3月。65年来,乌鲁木齐市升温过程的最大24h、48h和72h升温幅度平均值分别为3.72℃、6.12℃和8.23℃,最大24 h升温幅度在冬季最大、夏季最小,最大48 h和72 h升温幅度都是在春季最大、秋季最小。(4)1951—2015年,乌鲁木齐市升温过程的最高气温平均值为14.52℃,在夏季7、8月最高,在冬季各月最低,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为2.93℃。Ⅳ级(强)和Ⅴ级(极强)升温过程的日气温距平偏高幅度最大月份分别出现在1月(11.73℃)和12月(19.10℃)。     

隆冬异常升温北疆积雪提前融化

2007年1月下旬中期开始,新疆北部地区出现了一次异常的升温天气过程,1月27日~2月4日的9d中,北疆各地的43个气象站中,有14站的日最高气温突破同期历史极值,其中伊犁河谷的新源的日最高气温上升到13.3℃,突破同期历史极值3.0℃;有19站的9天平均气温突破同期历史极值,占总站数的44.2%。1月下旬本是新疆北部的积雪稳定积累期,但是2007年元月下旬异常升温天气的出现和持续,使北疆地区积雪提前融化,到2月初,北疆的博尔塔拉蒙古自治州、伊犁地区、乌鲁木齐市等地的积雪面积明显减少,乌鲁木齐地区的积雪覆盖度仅为25.84%,比15年同期平均值偏少5成。冬季是新疆增温幅度最大的季节,在气候变暖背景下,冬季极端天气气候事件的出现也越来越频繁,隆冬季节的异常升温造成气温偏高,使北疆地区的积雪提前融化。这些变化将对新疆水资源的时空分布产生重大影响,对当地生态环境将带来难以估测的影响。在全球气候变化背景下,更加需要加强对新疆等干旱地区极端天气气候事件的监测分析及其对生态环境、经济社会发展的影响等诸多领域的研究,使社会各界以积极的态度来科学客观地认识气候变化带来的后果,及早提出应对区域气候变化的对策,采取切实可行的措施减缓气候变化带来的负面影响。     

1999年夏季中昆仑山北坡诸河冰雪大洪水及其成因分析

1999年盛夏中昆仑山北坡大多数河流出现了有正式水文记录以来的最大洪峰,各河流最大洪峰出现时间存在不一致性,洪峰变化复杂.应用主要河流出山口水文站的逐日流量和降水量,和田气象站的逐日0℃层高度,500 hPa气温以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场资料,分析了1999年夏季中昆仑山北坡诸河出现的历史特大洪水特性及其气象成因.这次特大洪水是高空持续高温引起的冰雪融水与产流区出现的暴雨共同作用下的混合型洪水.洪水前期春季到初夏该区域山区降水偏多,高空气温和0℃层高度持续偏低,对高山区的积雪积累极为有利;7月底至8月初和田高空气温和0℃层高度迅速上升并维持数日,使冰雪快速消融,同时山区出现大降水是引发洪水的直接气象成因.在青藏高原东部柴达木盆地上空存在有500 hPa稳定高压,使中亚副热带大槽东移中昆仑山北坡是这次特大洪水发生的环流系统特点.     

渭干河流域"2002·7"特大洪水分析

渭干河是塔里木河流域第六大源流, 位于天山西部南麓, 渭干河干流起点有新疆最大的流域性控制工程--克孜尔水库. 2002年7月下旬天山中西部山区出现大暴雨(雪)过程, 渭干河流域山区降水持续时间长达30 h以上, 山区降水量50 mm左右, 导致5条支流和渭干河干流出现有水文记录以来的最大洪峰, 流量超过警戒流量和危险流量的2～3.5倍, 暴雨(雪)过程结束之后, 融雪型洪峰长时间居高不下. 洪水过程中, 各支流以及暴雨与融雪等多种洪峰遭遇现象很明显. 克孜尔水库入库洪峰流量达3 660 m3*s-1, 经水库调洪错峰, 出库峰值流量为1 000 m3*s-1, 削峰率72.7%.     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

20 0 1年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计 2 6 6 .5× 10 8m3 ,比多年平均值多 40 .70×10 8m3 ,增加 18%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为 2 2 0 .0× 10 8m3 ,与多年平均值比较多 43.4× 10 8m3 ,增加 2 4.6 %,而入塔里木河水量为 46 .48× 10 8m3 ,比多年平均 48.12× 10 8m3 减少1.6 4× 10 8m3 .塔里木河干流龙头站———阿拉尔站 2 0 0 1年年径流量为 45 .72× 10 8m3 ,接近多年均值 46 .0 0× 10 8m3 ,属平水年 .干流上游区间耗水量 2 4.77× 10 8m3 ,占阿拉尔站年径流量的 5 4.2 %;中游区间耗水量 18.94× 10 8m3 ,占阿拉尔站年径流量的 41.4%;下游区间耗水 2 .0 2 5× 10 8m3 (纯塔里木河水 ) ,仅占阿拉尔站年径流量的 4.4%.2 0 0 1年从开都河 孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于 11月 16日水流到台特玛湖 ,从而结束了塔里木河下游近 30a干涸的历史 ,使下游绿色走廊恶化环境开始恢复 .     

阿克苏河流域1999年夏季洪水气象条件分析和预报服务

1999年 7月中旬到 8月上旬 ,阿克苏河流域出现历史罕见洪水。高温融雪以及山区降水是这次洪水的主要气象成因。 5 0 0hPa南疆稳定的副热带高压和中亚到帕米尔高原一带的副热带低槽是造成阿克苏河流域特大洪水的主要影响系统。     

因子的持续和转折对我国盛夏降水预测效果的影响

由于影响我国盛夏（7—8月）降水异常的主要因子前期（或从冬季到夏季）不同的月际演变特征对其后降水异常的影响不同,所以针对影响因子的月际“持续异常”和“转折变化”对盛夏降水异常的预测方法也应该是不同的。本文以国家气候中心整理的78项月环流特征量指数和CPC/NOAA的30项指数为因子,设计了能够反映影响因子的月指数特征量“持续异常”和“转折变化”的两套影响因子库,用“滑动相关—逐步回归—集合分析”方法分别建立预测模型,改进预测方案,这样建立的统计预测模型重点考虑了前期影响因子不同的变化特征。用距平符号一致率（PSS）与空间距平相关系数（ACC）为指标,对比分析不同因子处理方案对我国160站盛夏（7—8月）降水预测效果的影响,结果显示：两种因子选择方案均具有一定的预测能力;相比之下,“转折变化”因子选取方案的预测效果更好;用单站交叉建模序列与实测序列的相关系数为指标,挑选其中相关系数更高的因子选取方案结果作为集合方案预测结果,集合方案的预测效果有进一步提高的潜力。