三峡库区夏季旱涝成因分析及预测方法研究

对比分析了三峡库区夏季旱涝同期环流特征,指出三峡库区夏季降水异常的主要成因是亚洲中纬度经纬向环流、北半球极涡和西太平洋副热带高压等环流异常,通过相关普查方法找出了影响夏季降水的前期信号,提出了物理意义明确的夏季旱涝预测概念模型.     

四川盆地夏季水汽输送特征及其对旱涝的影响

利用1981—2000年夏季观测资料,分析了四川盆地夏季平均的水汽输送状况及四川盆地典型旱涝年的水汽输送差异特征,并在此基础上,初步分析了四川盆地旱涝异常的大气环流背景。结果表明:四川盆地的夏季水汽主要来源于青藏高原、孟加拉湾及南海地区。当西太平洋副热带高压偏北偏西时,其外侧东南风可以把南海水汽带到盆地西部,孟加拉湾及青藏高原水汽受到阻挡被迫停留在盆地西部,形成了盆地西部异常的水汽辐合,东部异常的水汽辐散,由此导致四川盆地西涝东旱。反之,当西太平洋副热带高压偏南偏东时,其西南侧的南海水汽不能到达盆地西部,只能到达盆地东南部,而孟加拉湾及青藏高原水汽则可以进入盆地东部,在盆地东部形成异常的水汽辐合,在西部形成异常的水汽辐散,造成四川盆地西旱东涝。     

西南地区东部夏季旱涝的水汽输送特征

利用1959-2006年两南地区东部20个测站逐日降水量资料和NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了西南地区东部夏季旱涝年的水汽输送特征.结果表明,西南地区东部水汽来源主要有两个:第1条主要来自青藏高原转向孟加拉湾经缅甸和云南进入西南地区东部,第2条水汽经由孟加拉湾南部,强大的水汽输送带继续向东输送至中南半岛及南海,与南海越赤道气流所携带的水汽汇合后转向至西南地区东部,而由四太平洋副热带高压西侧转向的偏南水汽对向西南地区东部水汽输送也有影响.与西南地区东部夏季降水相联系的水汽通道中,印度洋水汽通道强度最强,太平洋水汽通道强度最弱.在印度季风区,偏北的高原南侧水汽通道(经向)强度远小于偏南的印度洋水汽通道.东亚季风区夏季水汽输送经向输送大于纬向输送,而印度季风区夏季水汽输送则是纬向输送大于经向输送.西南地区东部夏季降水与纬向通道的强度变化关系密切,而与经向通道的水汽输送强度变化关系不明显.当印度季风区南支水汽输送偏弱时,印度季风区北支(高原南侧)和东亚季风区向西的水汽输送偏强,使得以纬向输送为主的印度季风区经向水汽输送加大,而以经向输送为主的东亚季风区纬向水汽输送加大,从而使东亚地区的水汽输送带偏西,西南地区东部夏季降水偏多,可能出现洪涝,反之则可能出现干旱.西南地区东部夏季水汽有弱的净流出,是一个弱的水汽源区,南边界流入水汽量最多,干旱年整个区域水汽流出较常年明显,而洪涝年则有弱的净流入.夏季水汽通道水汽输送强弱变化与同期500 hPa高度场和SST场的分布形势密切相关.     

华北夏季大气水汽输送特征及其与夏季旱涝的关系

本文利用ECMWF再分析资料ERA40和中国160站的降水资料,分析了我国华北地区1958年-2002年夏季的大气水汽含量和水汽输送的基本气候特征,研究了华北夏季旱涝年的大气水汽含量和水汽输送异常情况,最后利用线性回归的方法探讨了该地区大气水汽含量和水汽输送的变化趋势.结果表明:华北地区夏季降水的大气水汽来源主要有3支:来自孟加拉湾的水汽、来自我国南海和西太平洋的水汽以及中高纬西风带的水汽输送.华北地区对流层低层以经向水汽输送通量为主,到了中高层则以纬向输送通量为主;与华北地区夏季旱涝密切相关的异常水汽输送主要是南海和西太平洋以及西风带水汽输送异常,华北地区南边界水汽输入异常和东边界水汽输出异常是造成华北夏季旱涝年水汽收支异常的主要原因;近半个世纪以来,伴随着华北干旱化的加剧,华北地区南边界输入的大气水汽呈现显著的减少趋势.     

宝鸡市夏季旱涝变化与环流形势分析

利用宝鸡市1981—2013年11个气象站的夏季降水资料和美国NECP/NCAR分辨率为2.5°×2.5°的再分析资料,统计分析宝鸡市1981—2013年夏季旱涝变化特征及同期环流变化特征。结果表明:宝鸡市夏季降水量整体呈减少趋势,20世纪80年代为多雨期,90年代为少雨期,2000年以来宝鸡夏季降水有所增加。全市空间分布呈南多东少特征,太白最多,眉县扶风一带最少。宝鸡夏季涝年和旱年的环流形势存在明显差异,当100hPa上南亚高压较强,500hPa高度距平场上欧亚中高纬度地区自西向东呈"正负正"距平波列,副热带高压脊线偏南,陕西地区西南水汽输送加强,对应同期春季100hPa南亚高压增强、我国整体为东北向负距平、西南向正距平,500hPa乌拉尔山—贝加尔湖以北为负距平,东北到日本为正距平,这种环流形势配合有利于宝鸡地区夏季洪涝发生,旱年的环流形势则相反。     

东亚地区水汽输送与重庆夏季旱涝的联系

利用NCEP/NCAR(1960—2006年)的全球再分析格点资料,研究了东亚地区水汽输送异常与重庆夏季旱涝的关系。结果表明:当重庆夏季(7~8月)降水偏多(涝)时,欧亚地区中高纬维持"两脊一槽"的"双阻"型:乌拉尔山和鄂霍茨克海地区分别存在阻高,贝加尔湖地区为一槽区。冷空气沿着贝加尔湖槽后偏北风和乌拉尔山阻塞高压的南支西风南下进入中国。热带太平洋地区为显著的高度距平正异常区。副热带地区是高度距平负异常区,西太平洋副热带高压脊线位置偏南、强度偏强。来自热带海洋地区的暖湿气流分别沿西太平洋副热带高压西南侧和经印度、孟加拉湾两条主要路径进入中国。当来自高、低纬地区的冷、暖空气在长江流域中上游相遇,就会造成重庆等长江中上游地区降水异常偏多,发生洪涝。反之,降水偏少(旱)年,在欧亚中高纬地区存在"一槽一脊"的环流形势:乌拉尔山附近为一深厚的槽区;鄂霍茨克海阻塞高压异常发展,一直延伸到贝加尔湖附近;西欧地区维持着深厚的高压脊。西太平洋副热带高压位置偏北、偏东,主体基本退出中国大陆地区。整个热带为高度距平负异常区。这样环流形势致使东亚地区中高纬地区受乌拉尔山大槽影响盛行偏南风,不利于冷空气南下。低纬地区的暖湿气流沿着西太平洋副热带高压南面的东南气流从华南进入中国。这样的环流配置易造成南下的冷空气偏弱,同时使来自热带地区的暖空气向北推进到中国华北和东北地区,致使冷、暖空气无法在长江中上游地区交汇,该区域降水显著减少,形成干旱。     

江淮流域夏季典型旱涝年大气中的水汽输送和收支

该文利用NCEP/NCAR再分析资料对中国东部区域1991年和1994年这两个夏季旱涝典型年的降水状况、水汽输送及收支状况等进行了综合定量对比分析,结果表明:江淮流域夏季旱涝形势的形成更多地取决于流经其上的东西向水汽输送的变化。南亚夏季风强弱的变化对江淮流域的旱涝形成可能具有更为重要的影响。中国东部夏季的偏西水汽输送主要来自西南地区西边界,江淮流域夏季干旱年该地区西边界的水汽输入明显比洪涝年减少,因而在未来的中国东部旱涝预测中要特别重视西南地区西边界的水汽输送状况。     

江淮流域典型旱涝年夏季大气水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对1994年和1998年这两个典型旱涝年江淮流域水汽输送和收支状况等进行了诊断分析。结果表明：干旱年该地区主要为南北向水汽输送所控制,而洪涝年江淮流域上空有较强的东西向输送,干旱年5—8月由西、南边界的水汽输入明显比洪涝年少,这是造成该地区旱涝的重要原因,因而在未来的江淮流域旱涝预测中要特别重视西、南边界的水汽输送。     

三峡库区夏季旱涝成因分析及预测方法研究

对比分析了三峡库区夏季旱涝同期环流特征,征出三峡库区夏季降水异常的主要成因是亚洲中纬度经纬向环流,北半球极涡和西太平洋副热带高压等环流异常,通过相关普查方法找出了影响夏季降水的前期信号,提出了物理意义明确的夏季旱涝预测概念模型。     

我国西南地区夏季长周期旱涝急转及其大气环流异常

利用1961~2015年中国567站逐日降水资料,定义了一个西南地区夏季长周期旱涝急转指数,结果表明:1961~1970年夏季旱转涝多于涝转旱,1971~1980年夏季涝转旱年较多,1981~2000年旱转涝与涝转旱年相当,21世纪初以来,指数又呈现出负值的趋势,涝转旱年偏多。选取西南地区夏季旱涝急转典型年,对旱涝急转年的大气环流和水汽输送异常进一步分析发现,旱转涝年旱期西太平洋副热带高压偏西偏强,中高纬西风带偏强,冷空气不易南下,垂直场上表现为下沉运动,来自孟加拉湾和南海的水汽输送异常偏弱,西南地区亦处于水汽辐散区,因此降水偏少。而涝期中高纬环流的经向运动增强,乌拉尔山以东的槽加深,东亚沿岸脊加强,中高纬西风带偏弱,在垂直场上表现为上升运动,孟加拉湾和南海为西南地区提供了充足的水汽,有利于该地区降水增多;涝转旱年则相反。     

三峡地区旱涝多时间尺度变化特征及旱涝年大气环流异常

根据Z指数指标体系,构建了三峡地区旱涝指数时间序列,且利用Morlet小波分析方法研究了指数序列的多时间尺度演变特征和典型夏季旱涝年大气环流特征,结果表明：三峡地区干旱、雨涝有明显不同的年际、年代际特征,年、四季的干旱指数与雨涝指数基本呈反位相特征。三峡地区旱涝指数Morlet小波分析表明,在不同时间和频率域中,有显著的周期振荡,具有较强的局部特征;年旱涝指数主要有准5年、准9年、准15年的周期振荡;旱涝特征周期振荡也具有明显的季节性差异。三峡地区雨涝年的环流背景为乌拉尔山地区、西伯利亚、巴尔喀什湖地区上空位势高度偏高,我国河套地区、华北平原至日本海上空的位势高度偏低;干旱年的环流形式与之相反。     

三峡库区洪涝特征及其与大尺度环流的联系

利用三峡库区降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了1980—2007年三峡库区洪涝年际变化特征,研究了三峡库区洪涝典型年份大尺度环流合成特征,进一步讨论了水汽输送特征。近年来,三峡库区年均洪涝、区域洪涝强度变化趋势不明显,而区域性洪涝较为频繁;乌拉尔山高压脊加强,经向环流增强,引导冷空气南下,与低纬北上暖湿气流交汇,三峡库区在以上环流背景下,易于产生洪涝灾害;蒙古高原,以及我国东北地区的环流背景合成有差异,三峡库区建库前典型洪涝年份较建库后环流异常更有利于降水;水汽输送异常在三峡地区均有汇合,建库前指示特征比三峡建库后大;典型洪涝年2004、2007年以及典型洪涝事件中,各个关键区水汽输送强度较弱。     

1951-2006年三峡库区夏季气候特征

以重庆市的沙坪坝、涪陵、万州、奉节和湖北省的宜昌5个站为代表,从降水、气温、日照、风速和蒸发等5个要素系统地分析了三峡库区1951-2006年夏季的气候变化特征。结果表明：三峡库区夏季降水量总体呈增加趋势,特别是在20世纪70年代末发生了一次明显跃变;最高气温、平均气温、日照时数以及蒸发量等总体呈下降趋势,在20世纪80年代初发生了一次明显跃变;平均最低气温和平均风速的变化趋势不明显,但所有气候要素均表现出明显的年代际变化特征。     

湖南伏旱期旱涝变化特征及其与前期环流之关联

利用1961～2006年7月降水资料和z指数、小波分析及相关分析法,分析了湖南伏早期旱涝多时间尺度变化特征及其与500hPa高度的关系。结果表明：湖南伏早期雨涝指数增大趋势显著,20世纪90年代以来处于雨涝多发期。雨涝指数具有22年、12年、6～7年和3～4年的明显周期;干旱指数具有20年和10年明显周期。旱涝指数与500hPa高度相关分析显示z指数与前期,特别是2月500hPa高度有较好的相关关系,典型涝年东西伯利亚-鄂霍次克海地区500hPa呈明显的负距平,西太平洋副高区为明显的正距平,而典型旱年东西伯利亚-鄂霍次克海地区500hPa呈明显的正距平,西太平洋副高区为明显的负距平。     

四川地区夏季旱涝与西太平洋副热带高压的关系

利用近46年西太平洋副热带高压特征指数资料、四川地区123个测站的逐日降水资料集及NCEP\NCAR再分析资料,研究了四川地区夏季旱涝事件的空间分布特征及其与西太副高的关系。结果表明,四川盆地东西部经常出现"西旱东涝"或者"西涝东旱"的异常特征。西太平洋副热带高压的脊线、北界位置与四川盆地东(西)部区的旱涝之间存在很高正(负)相关关系。西太平洋副热带高压南北位置的异常变化对应着东亚地区大气环流的异常变化,从而影响四川盆地东部区及四川盆地西部区的旱涝变化。     

西安地区旱涝气候的长期变化

根据西安丰富的历史旱涝史料,建立了近１５００年旱涝序列,并采用滑动滤波、功率谱分析、谐波分析等方法,对西安地区旱涝气候的长期变化进行分析。     

1951～2008年西南地区夏季旱涝的环流特征

本文利用西南地区多个站点所取得的1951~2008年逐月降水量资料,结合1948~2008年的17层高度场和风场资料,重点取200hPa与700hPa两个层次,分析了与西南地区夏季旱涝年对应的环流异常特征,结果表明:欧亚地区中高纬地区环流(特别是乌山和贝湖附近高度距平的变化)以及西南地区上空伴随高度场出现的气旋性环流和反气旋性环流是直接影响我国西南地区夏季降水的重要环流因子。     

江淮流域旱涝年夏季E-P通量特征分析

利用 1 958～ 1 997年NCAR/NCEP全球再分析资料和 1 951～ 1 998年全国 1 6 0站月降水资料研究了江淮流域旱涝年夏季E P通量的分布状况 ,旱年E P通量在4 0°N附近呈强辐合特征 ,涝年在 30°N附近呈强辐合特征 ,其分布形式与降水的对应关系显著。旱涝年E P通量不同的分布形式促使江淮流域旱年 4 0°N附近的高空西风急流得到加强 ,涝年 30°N附近的高空西风急流得到加强 ,使得相应地区的风场高层辐散、低层辐合得到加强 ,形成了有利于降水生成的动力条件 ,是江淮流域及中国区域不同形式的降水分布形成的重要因素。     

长江三峡地区夏季旱涝特征及气候预测

利用1951～2000年间三峡地区上游5个流域区间(乌江流域、重庆—万县、万县—坝区、嘉陵江流域、岷沱江流域)面降雨量资料分析了三峡地区夏季5、6、7、8月及6～8月旱涝分布特点和成因，探讨了若干主要环流系统对这一地区夏季旱涝的影响，建立了长江三峡地区夏季降水趋势概念化预测模型；模型思路清晰，方法简便，历史拟合率较高，2000、2001、2002年三年的预测结果基本是成功的。