西北地区夏季降水异常及其水汽输送和环流特征分析

利用NCEP/NCAR 1951～2000年共50a的再分析资料及我国西北地区内31个代表站的降水资料,对西北地区近50a来夏季降水异常的时空特征、环流形势及水汽输送进行了研究。分析发现,西北地区夏季降水异常与东部沿海地区的降水呈反位相分布,说明西北地区和东部沿海地区的降水影响系统不同,影响时期不一致。分析结果表明,影响西北地区夏季多、少雨年的相关区域环流特征和水汽输送特征有显著差异。     

北疆冬季降水异常的环流特征和水汽输送分析

利用1979—2016年北疆冬季49个气象站日降水资料和ERA-Interim再分析资料（0.5°×0.5°),对北疆冬季降水的时空特征、水汽输送及环流形势进行研究。结果发现,北疆冬季降水的水汽输送通道有2条：地中海-黑海-里海-咸海-巴尔喀什湖-北疆为西方路径,红海-波斯湾/里海南侧-巴尔喀什湖-北疆为西南路径,其中以西方路径为主。500 hPa高纬高（低）压、西伯利亚瞬变低压（高压）和伊朗高原脊（槽）的异常活跃促使北疆一致降水偏多（少),500 hPa斯堪的纳维亚半岛正（负）距平、西伯利亚-伊朗高原负（正）距平的活跃和地中海低压槽（高压脊）的异常活跃导致北疆西北部降水偏多（少),500 hPa巴尔喀什湖西南侧西南-东北负（正）距平的活跃和西伯利亚正（负）距平的活跃造成北疆西部降水偏多（少),其中全区降水一致型是北疆降水的主要分布型。     

内蒙古东北部地区一次极端降雪过程的水汽输送特征

利用内蒙古呼伦贝尔市常规观测资料和GDAS、NCEP/NCAR再分析资料,采用欧拉方法分析了2016年春季内蒙古东北部地区一次极端暴雪过程的水汽输送及收支特征,利用HYSPLIT模式和聚类分析模拟计算了此次暴雪天气过程的水汽源地、主要水汽输送通道及其对水汽输送的贡献,并与传统的欧拉方法结果进行对比。结果表明:(1)有3支不同源地的水汽流在内蒙古东北部地区交汇,对呼伦贝尔地区暴雪的发生与维持有重要影响;(2)经向和纬向输送为此次暴雪天气的发生提供了充足的水汽,暴雪区水汽主要源于中高层的南边界和随西风气流的西边界;(3)利用HYSPLIT模式模拟发现,在此次暴雪天气过程中水汽主要来源于新地岛以西洋面、日本海以及巴尔喀什湖,且三者贡献率大致相当。     

青海高原夏季降水异常及其水汽输送特征分析

通过对青海高原夏季降水异常及其水汽输送特征的分析表明:(1)青海高原夏季降水的年代际变化总体呈先增后减的抛物线型变化,80年代中期以前没有明显的变化周期,80年代末以后存在较稳定的3年周期,目前正处于一相对多雨时期。(2)青海高原夏季整层水汽通量在50~150kg·m-1·s-1之间,自西界向东界增加,近43年空中水汽收支整体上呈增加趋势。(3)旱年青海高原空中水汽偏少10~40kg·m-1·s-1,水汽通量散度场除北部呈辐合加强外,其余地区均为水汽通量辐散加强区。涝年青海高原水汽输送偏强10~20kg·m-1·s-1,水汽通量散度场表现为整个区域的辐合加强。(4)旱年青海高原空中水汽收支呈“盈余”状态,但比平均状况少2923·3kg·s-1,减幅为21·88%;涝年空中净水汽通量也呈“盈余”状态,但比平均状况多7253·6kg·s-1,增幅达53·99%。     

黄河中游强暴雨过程的中低纬度环流特征和水汽输送

利用1981～1991年6～9月气象资料，用合成分析方法研究了黄河中游强暴雨过程。根据环流特征，它可归纳为汛期暴雨型和非汛期暴雨型两大类。重点分析了每种类型的水汽通量、水汽通量散度、风矢量等的分布。结果表明，两种类型中，水汽源地，输送路径以及辐合强度等都有很大的差异。     

2010年新疆北部暴雪异常的环流和水汽特征分析

2010年新疆北部地区暴雪异常偏多,降雪量和积雪深度记录突破历史极值。利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,对北疆暴雪时空分布特征进行了分析,并对2010年两种暴雪类型发生时的大气环流、水汽输送特征进行了合成分析。结果表明,北疆暴雪多发生在山区和迎风坡上,在暴雪形成过程中地形作用不容忽视;北疆暴雪的发生与极锋急流和副热带急流的位置、强度密切相关,两支急流的叠加和汇合是冷锋暴雪发生的主要大尺度环流形势,极锋急流在暖区暴雪中占主导地位;冷锋暴雪是由北方冷空气与西南暖湿气流汇合造成的,而暖区暴雪是北方南下的冷空气相对更冷而形成的冷暖汇合造成的;冷锋暴雪时地面高压呈西南—东北向,暴雪发生在强冷锋锋区内;暖区暴雪时地面高压呈西北—东南向,暴雪由冷锋前暖锋引发;新疆北部暴雪的水汽以接力的方式输送,伊朗副热带高压的强度和位置的变化对暴雪的水汽输送起决定性作用。     

西藏高原汛期水汽输送特征与降水异常

利用1979—2006年NCEP/NCAR再分析资料计算垂直积分的整层水汽输送通量及水汽通量散度,分析西藏高原汛期5—9月水汽输送特征。结果表明：两藏高原汛期主要有两条水汽输送带,印度季风输送带和中纬度西风输送带;印度季风对汛期水汽输送起着决定性的作用,决定高原汛期开始时间和雨带的推进,水汽通量向北输送达到30 kg·m~（-1）·s~（-1）时,该经度上的测站将从南到北逐渐进入汛期;在水汽的空间分布上,高原南部边缘的3个水汽输送散度场中心恰好对应着高原的水汽输送通道,其形成与西藏高原的地形直接相关;西藏高原汛期降水主要可以分为3种雨型：全区型、东西型和南北型,并分别对应着不同的水汽输送异常：全区型时索马里越赤道急流水汽输送异常较强,高原区为水汽辐合区;东西型时西藏东南部为东北向输送异常,东南部水汽供应较常年偏弱;南北型时东南部水汽输送充足而错那以西地区水汽输送不足。     

华南前汛期降水异常与水汽输送的关系

采用1958-2000年华南57站前汛期日降水资料和NCEP／NCAR逐日水汽输送再分析资料，分析了华南前汛期降水异常与水汽输送的关系，并对旱、涝年进行了比较分析。结果表明：华南地区经向水汽输送的异常变化将导致该地区的异常旱涝，而纬向水汽输送的异常变化只导致该地区出现小范围的降水异常。旱年和涝年的异常水汽输送不是简单的反位相关系。来自印度洋和西太平洋的水汽对华南地区前汛期的降水异常没有明显的作用，南海(主要是其北部)才是华南降水异常的关键区。     

2009年盛夏湖南持续高温干旱及同期大气环流异常分析

利用湖南省97个台站降水、气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009年8月湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流的异常特征。结果表明:高温时段从8月中旬初开始一直持续到下旬后期,其中8月中旬到下旬高温范围和持续时间大部分地区为1959年以来最严重的时段。西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西,湖南地区在副高控制下,盛行下沉气流是引起持续高温干旱的直接原因。从南海到湖南地区存在经向水汽输送的负异常中心,这种水汽输送形势有利于持续高温干旱的发展。     

新疆春季降水异常的环流和水汽特征

利用1961—2007年新疆75个气象站月降水量资料和NECP/NCAR逐日4次再分析资料(2.5°×2.5°),分析了新疆3~5月降水异常环流、水汽输送和收支特征,以及环流和水汽异常对整个水汽输送异常的贡献。结果表明,斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)是造成新疆春季各月降水异常的主要环流型。3月水汽输送量最小,4~5月相当,各层西边界为主要流入界,东边界为主要流出界,西风气流输送水汽多少决定降水异常。各月降水偏多的水汽输送异常表现为3月出现巴伦支海—新地岛以东向南到里海、咸海—巴尔喀什湖水汽输送异常,然后其随西风气流进入新疆;4月出现西伯利亚向里海、咸海地区和阿拉伯半岛向里海、咸海水汽输送异常,而后其随西风气流进入新疆;5月出现西伯利亚向咸海—巴尔喀什湖、巴伦支海向南到地中海东部的水汽输送异常,同时还出现红海向地中海东部和阿拉伯海向北到中亚的水汽输送异常,高、低纬向中纬水汽输送异常并汇合于中纬后沿西风气流进入新疆。各月环流异常对整个水汽输送异常起主要作用。     

宁夏降雪日数的气候特征和环流结构

选取常规气象观测资料和大气环流特征量,运用统计分析、最大熵谱法和相关分析方法,分析了1961-2010年50a期间宁夏降雪日数的气候特征和影响的大气环流。结果表明：宁夏各等级降雪日数,在季节上均呈现双峰型分布,峰值点出现在春季和秋季,冬季时,降雪等级越高,出现的概率越低;地理分布型基本一致,自北向南明显增加,高发中心与地形特征关系密切;以非持续性1d的出现频率较高,随降雪量级的增大,持续时间缩短;降雪总日数减少,小雪、大雪和暴雪的降雪贡献减少,中雪的降雪贡献增加;具有短中长不同时间尺度的周期变化。影响宁夏降雪日数的大气环流系统主要是北半球极涡、西藏高原指数、大西洋欧洲环流型和欧亚（亚洲）环流型。与宁夏降雪日数显著相关的大气环流特征量是随季节变化的,相应的大气环流特征也不同,但影响机制相同,均为宁夏降雪天气提供了冷空气条件和水汽条件。     

哈密地区空中水汽及增水潜力分析

采用哈密地区6站1975—2014年逐日地面水汽压和降水量资料,计算了哈密各站的大气可降水量、有效空中水资源量、自然降水产出率和人工增水潜力值,并分析了各量的时空分布特征。结果表明:哈密地区年平均整层大气可降水量为2560~4327 mm,年均有效空中水资源量约为232~828 mm,占整层大气可降水量的1/4~1/10;年均自然降水产出率在9%~28%,自然降水产出率与降水量成正比关系。哈密地区的年人工增水潜力理论计算值在844~2399 mm之间,潜力值在夏季最大,巴里坤和伊吾明显多于其它区域。     

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。     

近50年来东北地区暴雪时空分布特征

利用东北地区(黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部)93个气象台站近50年(1958-2007年)的逐日观测资料,分析了东北地区暴雪发生的时空分布特征。结果表明:该地区暴雪发生具有明显的季节分布特征,其中春季(3-4月)和秋季(10-11月)为暴雪主要发生期;东北暴雪在空间分布具有明显的地域性,暴雪主要集中出现在东南部的长白山区、南部的辽东半岛和西北部的大兴安岭山区;近50年来,东北地区全年暴雪量呈现出一定的增加趋势,其中春季在北部和南部呈现明显的上升趋势,然而秋季东北大部分地区暴雪存在显著的下降趋势。     

海河流域水汽输送及其变化特征分析

根据海河流域测站降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和日本气象厅JRA-25资料,分析了1951—2008年夏季海河流域大气水汽含量的变化以及不同环流形势下的水汽输送特征,结果表明：海河流域大气水汽含量存在显著的年代际变化特征,与降水量存在显著统计相关;海河流域上空纬向水汽输送主要发生在850~700 hPa之间,经向水汽输送在850 hPa以下存在强的水汽输送带,它是海河流域水汽的主要贡献者,也是影响海河流域降水的最主要因素之一。气旋型环流和南风型环流对海河流域水汽输送有较大影响。     

山东夏季空中水汽分布和水汽输送特征

利用山东省气象站的降水量资料和JRA-55、NCEP/NCAR再分析资料,分析了1962-2016年山东夏季整层大气可降水量、降水转化率、水汽通量及输送路径的分布特征和变化规律,探讨了夏季降水与水汽通量及其散度的相关性和多雨年的水汽来源。结果表明:从常年值来看,山东平均夏季降水量为401.2 mm,大气可降水量为3478.8 mm,降水转化率为11.5%。降水转化率和降水量的时空演变特征更加一致,经向水汽输送和局地水汽通量散度与地面有效降水的关系更加密切,当大气可降水量充沛、外部水汽输送充足并出现局地水汽辐合时,更加有利于山东南部地区降水的发生发展,从而形成夏季降水量和降水转化率气候特征表现出东南地区大于西北地区的空间分布型态。西北太平洋、南海、孟加拉湾和鄂霍茨克海至日本海是造成山东夏季降水异常偏多的重要水汽源地,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区是重要的冷空气输送区域;当山东上游盛行偏西风时,自新疆和青藏高原至内蒙古的狭长带出现异常水汽扰动并发展,是由水汽异常引起的水汽通量异常对山东局地降水异常贡献的主要条件。     

北疆冬季持续性低温事件特征及大气环流异常分析

利用新疆天山山区及其以北地区（北疆）45个气象站1961-2010年冬季逐日最低气温资料,提出了45站低温日标准和区域性持续性低温事件的定义,并分析了持续性低温事件的时空分布和变化特征,研究了低温事件的年代际变化环流差异特征、大尺度环流背景、冷空气影响路径及强度特征。结果表明：(1) 低温日阈值呈东北向西南升高的分布趋势,低温日阈值最小值分布于准噶尔盆地和新疆北部阿勒泰地区,阈值为-34～-30℃,而西部伊犁地区和天山山区低温日阈值为-24～-20℃;(2) 1961-2010年出现35次大范围持续性低温事件,1月和2月发生频次均为0.29次/年,12月为0.14次/年;低温事件持续时间为5~25 d,其中超过10 d有16次,5~9 d有19次。持续性低温事件发生频率呈年际和年代际显著减少趋势,但强度无显著变化趋势;(3) 北半球大范围环流异常造成新疆持续低温事件,以经向环流异常为主,根据冷空气影响路径可分为4类：西西伯利亚横槽、中西伯利亚低槽东灌、北风带和西北风带、北脊南槽（涡）,这4类冷空气影响路径表现为500 hPa冷空气从极地或西伯利亚以超极地、西北和偏东路径进入新疆后,-32℃冷空气南压位于北疆地区,海平面气压场同时表现为蒙古高压盘踞欧亚大陆,高压中心达1045 hPa以上且位于阿勒泰山地区,1035 hPa冷高压控制北疆地区,这种环流配置造成新疆持续性低温事件。     

应用GPS可降水量分析河北省一次回流降雪天气

利用地基GPS反演的可降水量资料、地面加密自动站和常规天气资料,对2011年2月发生在河北省的一次回流降雪天气过程进行了分析.结果表明:①降雪过程前期,GPS可降水量由西南向东北逐渐增大,后期自北向南减小,与西南暖湿气流的输送和地面冷高压的南压对应.②第1阶段降雪的主要影响系统为高空槽,GPS可降水量不断增加,对应的实际降水也是先增后减;第2阶段的降雪主要表现为回流降雪,降雪前期GPS可降水量迅速增长,实际降水出现在GPS可降水量峰值及下降阶段.随着地面冷高压逐渐南压,GPS可降水量逐渐下降,实际降水也逐渐减弱至停止.③在探空层结曲线上,高湿层位于地面附近和700 hPa附近,而二者之间的近地层存在着低湿层.