对北极极涡的认识

极涡是北极中上层对流层和平流层大气的持续性大尺度气旋性环流,它的活动和变化控制着泛极地半永久性活动中心和副极地短时间尺度的气旋活动。极涡强度变化直接关系到北极大气、海洋、海冰和生态环境,影响低层大气环流,影响副极地甚至中纬度天气。中国第2次北极科学考察期间正是北极平流层中上层暖性反气旋性环流向冷性气旋性环流转变和极涡建立时期。一些学者已通过平流层和对流层耦合机制的研究探索极涡变化对低层环流的作用。平流层爆发性增暖对极涡变化影响早已引起人们关注。本文概述我们对极涡的认识,总结近期有关极涡变化对低层环流的作用以及它对气候影响的机制研究的进展,并讨论对一些问题的看法。     

2010年春季西南地区干旱遥感监测及其影响评估

利用国产环境减灾星多光谱、热红外数据以及美国中分辨率MODIS数据建立了2010 年春季我国西南地区的干旱及其影响的遥感监测与评估方法。主要包括：1) 旱情遥感监测,利用环境减灾星多光谱数据和热红外数据构建旱情遥感综合指数监测西南地区的旱情;2) 地表可用水资源遥感监测,主要利用2010 年3 月中旬及去年同期的多光谱数据,对位于云南、贵州、广西境内的三个典型水体的水面面积进行了动态监测,以评估地表水面面积及水位的变化;3) 干旱对农作物的影响,主要通过农作物生长过程曲线分析各省(市) 区的作物受旱情的影响过程,并利用耕地面积与遥感监测作物种植成数、分类成数,以及耕地受旱比例计算作物受旱面积,通过田间实验对不同生育期冬小麦受到水分胁迫条件下的减产结果,确定不同旱情等级对应的粮食减产比例,计算各省(市) 的冬小麦减产数量。结果表明旱情最严重区域在广西西北部、贵州西南部和云南的中部与东北部,冬小麦、油菜、甘蔗等作物生长过程受到明显抑制,受旱面积分别达到9.13×10⁵ hm²、5.43×10⁵ hm²与9.00×10⁵ hm²,冬小麦产量损失达到8.3×10⁵ t,约占2009 年四省市冬小麦总产量的13.7%、全国冬小麦总产量的0.8%和全国粮食总产量的0.16%,对我国粮食总产量影响不大,但云南和贵州的冬小麦减产分别达到48%和31%,对区域粮食供应影响较大。     

我国西南地区2009年秋季特大旱灾大气环流特征分析

利用西南地区5省市126个气象站1961―2009年逐月降水资料以及NCEP/NCAR月平均资料,分析了西南地区2009年秋季特大旱灾降水变化特征以及同期的环流特征。结果显示:(1)2009年秋季,来自孟加拉湾地区、南海地区暖湿水汽与来自内蒙古水汽均减弱;西南地区大部分地区水汽净获得减少或者由水汽净获得转换为水汽净失去。(2)2009年9―10月份西风带纬向环流较往年增强,西风槽偏东,东亚大槽西翼偏北;11月份西风带经向环流较强,但内蒙古西部、宁夏、甘肃、青海东部南下偏北风经向分量较往年减弱,西风槽偏北。(3)2009年9月份副高偏西偏强,西南在副高控制下,辐合上升水汽减少;10月份云南、贵州、广西大部分地区受控副高;11月份副高西伸至孟加拉湾地区,偏南风只存在17.5°N以北的孟加拉湾地区,这削弱了孟加拉湾地区向我国西南地区输送的水汽量。     

基于SPI的1960~2012年西南地区水稻生长季干旱时空特征分析

基于1960~2012年逐月降水资料,选取标准化降水指数（SPI）为干旱衡量指标,将SPI1与水稻各生长阶段（Growth Period of Rice,GPR）相结合,研究西南地区近53 a来整体和水稻（Oryza sativa）4个生长阶段的干旱时空演变特征。结果表明：整体上,西南地区历年干旱站次比均高于50%,全域性干旱特征显著。水稻不同生长阶段干旱时空分布特征差异显著。① GPR1和GPR2阶段以全域性干旱为主,GPR3和GPR4阶段则呈现局域性干旱>区域性干旱>全域性干旱的特征;② 生长阶段内干旱连续性特征明显,尤其是GPR2 阶段,易发生周期为2~6 a的全域性干旱和区域性干旱。③ 轻旱高值区呈现由东北向西南转移的趋势;中旱高发区呈现出明显的从北部向南部移动的趋势;重旱高发区各阶段空间分布差异较大。④ 水稻在GPR1和GPR2阶段主要受轻旱和中旱影响;GPR3和GPR4阶段重旱发生频率上升,影响范围增大。     

1901-2012年中国西北地区东部多时间尺度干旱特征

以干旱的多时间尺度特征出发,利用CRU最新数据,计算了考虑降水和气温双因子影响的标准化降水蒸散指数(SPEI),并与标准化降水指数(SPI)进行对比,分析中国西北地区东部1901-2012年不同时间尺度的干旱特征。本文不仅对百年来CRU资料的可靠性进行检验,而且对SPEI在西北地区东部的适应性进行讨论。结果表明:CRU资料可靠性较好,但由于CRU资料本身的属性,1920年以前资料的可靠性不确定。从干旱事件的发生强度及干旱范围分析,SPEI在西北地区东部具有较好的适用性。SPEI与SPI在不同时间尺度下的波动变化一致,短时间尺度主要表现年内或季节特征,长时间尺度则侧重表现年际、年代际特征。将研究区分为高原东北区和陕南区进行分析,1901-2012年高原东北区有4个干期,陕南区有5个干期。针对温度变化对西北地区东部干旱的影响及与SPI对比表明,高温对干旱的贡献不容忽视。     

2001−2018年西北地区植被变化对气象干旱的响应

基于2001?2018年逐月的MODIS NDVI数据,以归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）和植被状态指数（Vegetation Condition Index, VCI）作为植被生长状况指标,结合2001?2018年的月降水和月均温数据计算的标准化降水蒸散指数值,分析西北地区植被状况和气象干旱指数的变化趋势及其空间分布特征,以及多时间尺度下植被对气象干旱的响应。结果表明：2001?2018年西北地区植被的生长状况整体呈好转趋势,但空间分布上差异明显,东部植被改善状况高于中西部地区。近18 a西北地区5种不同时间尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）均值整体上均呈增加趋势,表明干旱程度降低;空间上,干旱化趋势整体上表现为中西部高,东部低。植被生长状况在大部分区域均与SPEI呈现不同程度的正相关,总体表现为,西北地区东部植被对气象干旱的响应程度最高,西部次之,中部最低;不同植被类型中,草地对SPEI-12的响应最强,耕地次之,而林地的响应最弱;各植被类型在生长季的多数月份中对SPEI-3和SPEI-12的响应普遍较高。     

西北地区5—9月极端干期长度异常的气候特征

利用西北地区107个测站1960—2004年逐日降水资料,统计5—9月连续无雨日数 (日降水量小于0.1 mm),得到西北地区5—9月的逐年极端干期长度,在此基础上分析了极端干期长度的基本时空分布特征;对资料标准化后进行经验正交展开（EOF）和旋转经验正交展开（REOF）,研究其异常的空间结构及时间演变规律;并利用小波分析方法,分析了极端干期的周期性及突变的时间。结果表明：西北地区极端干期长度的气候平均分布与海拔高度及地理位置有较大的关系。西北地区极端干期长度异常在空间上主要表现为整体一致型,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场（RLV）反映出极端干期长度的5个异常气候区：高原东北区,南疆区,青海区,北疆区和西北东南区。5个异常区极端干期长度均存在较明显的2~3 a高频振荡;其次西北东南区存在明显的16 a低频变化周期,而其他各区存在明显的8~11 a低频变化周期。新疆及青藏高原20世纪80年代后极端干期有缩短之趋势。高原东北区,青海区,北疆区的极端干期长度的分布有两个突变点;南疆区、西北东南区则各有一突变点。     

广西2013年夏季旱涝急转特征

利用NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）全球日平均再分析资料和广西气象信息中心整理的广西88个国家气象观测站逐日降水量资料,对2013年夏季广西旱涝急转现象及环流背景特征等进行分析,结论如下：1）广西2013年夏季总降水量接近正常,但发生了旱涝急转现象,第31―44候全区平均降水量偏少36%,而第45―48候全区平均降水量偏多1.4倍,转折点发生在第45候（8月第3候）。2）第31―44候平均环流呈现出典型的干旱环流特征,欧亚中高纬度地区环流平直,西太平洋副高偏强,并控制广西,华南上空水汽通量散度为辐散。而第45―48候平均环流在对流层低层呈现出明显的偏涝特征,广西处在副高南侧、并受热带辐合带（ITCZ）控制,华南上空风场为气旋式异常、水汽通量散度为辐合、对流加强。3）2013年第45候大气环流发生调整,沿110° E的副高脊线由25° N突然北跳到30°―35° N,ITCZ随之向北移动,并在缅甸―华南―菲律宾北侧稳定维持,台风接连影响广西,使广西由干旱迅速转为持续的雨涝天气。     

昆仑山提孜那甫河流域2012-2016年近地表气温时空分布特征

基于典型高寒内陆河——提孜那甫河流域的6个不同海拔自设气象站的2012—2016年气温数据,分析了该地区不同海拔区域近地表气温的时间变化特征和空间变异特征。结果表明：（1） 低、中、高山区均温均可被sine函数高度拟合（R²>87%）,且随海拔增高气温波动减弱,时间变化延迟,气温变幅差异减小。（2） 日均温与月均温最低值出现月份不同步,且这一情况在海拔相对较高区更易出现。（3） 年内尺度不同区域气温空间差异：D1区（麻扎—库地）在秋、冬季最大;D3区（库地达坂—西合休）在春、夏、秋最小;D4区（西合休/库地达坂—莫木克）在夏季最大,冬季最小;D5区（莫木克—江卡）在春季最大,相关分析结果表明：气温空间分异受海拔影响大。研究结果将对提高高寒山区气候特征认知及改善冰雪水循环模拟具有重要促进意义。     

2008年华南前汛期异常降水的大尺度环流特征及成因分析

利用NCC/CMA资料分析了2008年5月下旬至6月中旬华南降水异常事件的成因.研究表明:2007年7月至2008年2月赤道西太平洋海表温度异常偏低,以及2008年前冬今春青藏高原积雪面积偏大是华南异常降水事件的前期气候背景;2008年5月下旬至6月中旬东亚阻塞高压的异常强大及乌拉尔山长波槽的异常发展,促进了经向环流异常增强;偏强冷空气以阶梯槽的形式频繁入侵华南,为异常降水事件提供了动力条件.此外,副高较常年偏强、偏北,强劲的季风潮为华南地区输送了巨大的水汽和热量,冷暖空气在华南上空频繁交汇是深圳异常降水事件的直接成因.上述多种因素的异常并同时出现,共同导致了华南异常降水事件的发生.     

1901-2012年陕西降水、气温变化特征

利用英国东英格兰大学气候研究中心CRU最新发布的1901-2012年的月平均气候资料,分析陕西近百年降水、气温的时空分布特征。结果表明:(1)年平均降水南北差异较大,陕南降水多且年际变化最大,西安为年际变化的第二高值中心。(2)陕西降水具有明显的年代际变化周期,20世纪40年代之前降水变化较平缓,40年代后降水变化幅度变大,异常偏多或偏少的年份较多。(3)降水的EOF1表现为整体的正异常,体现了陕西年平均降水的一致变化,EOF2主要表现为陕西南部和陕西东北部的反相位振荡,且具有显著年际变化周期。(4)陕西气温近112年有两个偏冷期:20世纪20年代之前和50年代到90年中期,20世纪20年代到50年代和90年代后期以来为偏暖期。与全国气温变化不同,第二个暖期是从90年代开始迅速升温,滞后于全国气温变化,且气温的最高值出现在90年代而不是40年代。(5)气温的第一模态解释了总模态的88.4%,且表现为陕西一致的正异常,表明陕西平均气温空间变化的一致性,Morlet小波分析显示其有2~4年的周期震荡和16年左右的年代际变化周期。