广州近百年来气候变化的多时间尺度分析

用小波变换理论对广州历年（１９０８—１９９７年）逐月气温和降水资料进行了分析，其中存在的各种周期振荡及变化趋势可以用二维小波系数图清楚地显现出来，其未来的演变趋势也可以用该图进行定性的估计。利用小波分析技术得到广州气温存在９９年、４５年、２．２年左右的主要周期，广州降水存在２８年、７年、２年左右的主要周期，广州前汛期降水存在２５年、２年左右的主要周期，后汛期降水存在２３年、９年、２年左右的主要周期。利用小波逆变换可以反映气候变化在不同时间尺度上的演变特征，使我们能够揭示气候的变化趋势。     

VARIATION AND CAUSES OF PERSISTENT DROUGHT EVENTS IN GUANGDONG PROVINCE

Variation characteristics of persistent drought events in Guangdong province are analyzed using 45-year(1961-2005) and 86-station observational precipitation data of Guangdong,and the causes of drought events are discussed from different angles(e.g.,atmospheric circulation,sea surface temperature) on the basis of global coverage datasets of sea surface temperature and atmospheric elements.It is found that the occurrence frequency of persistent drought events in Guangdong province is once every 26 months on average,and autumn-winter or winter-spring persistent drought events take up the majority.The persistent drought events possess large scale spatial characteristics.While the 1960s is the most frequent and strongest decade of drought events in the latter half of the 20th century,the occurrence is more frequent and the intensity is stronger in the first five years of the 21st century(2001-2005).This reflects the response of regional extreme climatic events in Guangdong to global climatic change.The atmospheric circulation,sea surface temperature,etc,appear to have different abnormal characteristics when drought events happen in different seasons.The results of this paper provide some good reference information for the drought forecast,especially for the dynamic interpretation of climatic model products.     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

广州逐日降水振荡及其延伸期预报的简谐波模型

利用1951—2010年广州逐日降水资料,采用功率谱、小波变换、Lanczos 滤波器和简谐波拟合等方法研究了广州逐日降水的振荡特征及其延伸期预报方法。结果表明,广州逐日降水振荡主要表现为2～4.1 d、8 d、13.3 d、40～60 d和120 d变化等5种时间尺度的准周期振荡,其中准单周变化、11～21 d、21～80 d的季节内振荡具有振幅和周期接近的1～2个振荡周期性循环出现的特征。利用小波变换揭示出近期逐日降水距平5 d滤波序列变化的主要周期,采用简谐波拟合的方法建立了广州逐日降水5 d滤波序列的延伸期预报模型。对1990—2009年近20年的后报结果分析表明,所建立的延伸期预报简谐波模型除第24 d和29 d外,前33 d的预报值与低通滤波值之间的相关达到0.05的显著性水平。对未来34 d降水低频分量极大值的预报与实况低通滤波极大值相差在0～2 d的概率最高,可为中期与延伸期降水过程出现时段的预报提供重要参考。      

黑潮输送的异常及其与大尺度海气相互作用的关系

以128.5°E为界,沿27°N,北太平洋西边界流输送可以分成呈明显负相关的东、西2段。西段(即黑潮)主要参与副热带环流(STG)和经向环流(STC);东段主要参与日本东南的反气旋式涡旋再回流。从气候态来看,西段输送在7、8月份最大,3月份次大;东段输送在6—8月份最小,其它月份比较接近;整体结果表现为全年有2个接近的极大值,分别是3、4月份和7、8月份。从年序列来看,西段输送在20世纪70年代后期有一次明显的突变;而东段在1955年突然减小,在1963年突然增大。小波分析表明,东、西两段的振荡周期都随时间变化。西段输送时间序列的20a左右周期振荡在1976年以前非常明显,9a左右周期振荡在1985年以后比较显著;东段输送的13a左右周期在1976年以前显著,1985年以后的主要振荡周期从7a逐渐减小到3a左右。奇异谱分析表明,西段输送的年代际变化占总方差的45%,年际变化占总方差的13.6%;东段输送的年代际变化占总方差的24.3%,年际变化占总方差的32.3%。黑潮输送异常和太平洋年代际振荡(PDO)及ENSO有着非常密切的关系。在年代际尺度上,一个可能的过程是,PDO超前于黑潮输送异常;异常的黑潮输送通过改变北太平洋中部的SST梯度引起的海气相互作用过程而调制ENSO的变化。在年际尺度上,黑潮输送异常滞后于PDO和ENSO变化,且呈负相关。     

广东开汛日期的多尺度物理统计预测模型

采用小波分析、Lanczos滤波器、相关分析、最优子集回归和交叉检验等方法,研究了广东开汛日期的多尺度变化特征及其与全球不同地区前期海温场、500hPa高度场的关系,建立了广东开汛日期的多尺度最优子集回归预测模型并进行了检验。结果表明,广东开汛日期存在显著的准6年和较明显的准17年周期振荡。广东开汛日期在年际和年代际变化尺度上与前冬海温场和500hPa高度场上共有20个显著相关区域,分别取对应时间尺度上显著相关区域的平均值作为预报因子,对相应时间尺度的广东开汛日期做最优子集回归,建立了相应的预测模型,以年际和年代际尺度上的预测值之和为广东开汛日期的预测值。所建立的预测模型具有较好的拟合效果,其中拟合值与实况值相差在5天以内的事件命中率为41.5%,10天以内的为60.4%。1951—2010年的交叉检验结果表明,广东开汛日期预测值和实况值之间的相关系数为0.33,通过了α=0.01的显著性水平检验。预测值与实况值相差在5天以内的事件命中率为26.7%,10天以内的为45.0%,因此,所建立的多尺度最优子集回归预测模型对广东开汛日期具有较好的预测能力。     

基于CFS预报产品的广东省季节降水统计降尺度预测

美国国家环境预报中心（NCEP）开发的气候预报系统（CFS）预报数据资料有1981—2008年共28年历史预报数据,有实时的预报产品（含有未来9个月的预报值）。与NCEP资料相比,CFS能较好模拟季风环流的季节变化,能超前几个月模拟出ENSO发展和衰减时期的海温异常发展,可以用于广东季节降水预测。采用CFS预报产品开发基于最优子集回归和多元均生函数的广东季节降水的两种统计降尺度预报方法。经过分析检验,分别选取海平面气压场、风场和位势高度场显著影响区域作为同期预报因子,从多年（2001—2008年）的历史回报检验来看,虽然两种预测模型对于个别季节存在年内预报效果不稳定性,但综合而言,大部分季节降水的气候预测评分总体平均在64分以上。2009/2010年的实时预报检验表明,两种预测模型均达到较好的预测水平,降水预测结果与实况较接近。与基于NCEP观测资料的传统统计方法比较,CFS预报产品具有实时性、更新快等优点。基于CFS预报产品的降尺度统计方法可以超前三个季预报广东降水,丰富了传统统计方法,但预报的稳定性还需进一步改进。      

Impacts of Sea Surface Temperature on the Interannual Variability of Winter Haze Days in Guangdong Province

The impact of sea surface temperature (SST) on winter haze in Guangdong province (WHDGD) was analyzed on the interannual scale. It was pointed out that the northern Indian Ocean and the northwest Pacific SST play a leading role in the variation of WHDGD. Cold (warm) SST anomalies over the northern Indian Ocean and the Northwest Pacific stimulate the eastward propagation of cold (warm) Kelvin waves through the Gill forced response, causing Ekman convergence (divergence) in the western Pacific, inducing abnormal cyclonic (anticyclonic) circulation. It excites the positive (negative) Western Pacific teleconnection pattern (WP), which results in the temperature and the precipitation decrease (increase) in Guangdong and forms the meteorological variables conditions that are conducive (not conducive) to the formation of haze. ENSO has an asymmetric influence on WHDGD. In El Ni?o (La Ni?a) winters, there are strong (weak) coordinated variations between the northern Indian Ocean, the northwest Pacific, and the eastern Pacific, which stimulate the negative (positive) phase of WP teleconnection. In El Ni?o winters, the enhanced moisture is attributed to the joint effects of the horizontal advection from the surrounding ocean, vertical advection from the moisture convergence, and the increased atmospheric apparent moisture sink (Q2) from soil evaporation. The weakening of the atmospheric apparent heat source (Q1) in the upper layer is not conducive to the formation of inversion stratification. In contrast, in La Ni?a winters, the reduced moisture is attributed to the reduced upward water vapor transport and Q2 loss. Due to the Q1 increase in the upper layer, the temperature inversion forms and suppresses the diffusion of haze.     

广东前汛期持续性暴雨的变化特征及其环流形势

利用1961-2011年广东省86个测站地面观测逐日降水资料及1979-2011年NCEP-DOE第2套分析资料,提出了广东暴雨日的定义指标,分析了近51a广东前汛期及其各月持续性暴雨的变化特征,进一步诊断了持续性暴雨过程的环流特征和水汽输送来源.结果表明,广东暴雨新指标避免了原指标定义存在的不合理情况和需要人工操作等问题,并且得到的广东暴雨日数及暴雨累积雨量的年际变化更能反映广东的旱涝情况.51a平均前汛期持续性暴雨过程在4、5、6月分别占10%、29%和61%,20世纪60年代后期至80年代持续性暴雨多发生在5月,而60年代前中期、90年代至2011年持续性暴雨则主要在6月出现,这种年代际变化是由东亚地区中低纬度大气环流系统的变化所造成的.除了过去所认识的“三脊两槽”和“两脊一槽”两种类型天气形势外,广东前汛期持续性暴雨过程的500hPa中高纬度环流还有一种“高纬阻塞-中纬平缓型”(称为Ⅲ型),Ⅲ型主要出现于6月,占6月持续性暴雨过程的22%,因此,这种环流类型的补充提出,将减少6月持续性暴雨过程的漏报现象.由于气候背景场各月有所不同,无论是三脊二槽型还是二脊一槽型,各区域槽(或脊)的相对强弱和形态也随月份有所不同,例如二脊一槽型,东北亚地区高压脊4、5、6月逐月加强向北扩展,贝加尔湖槽区逐月变宽,中低纬度阿拉伯海以东槽逐月向西移动,孟加拉湾槽、西太平洋副热带高压逐月加强.前汛期持续性暴雨过程的主要水汽来源随月份发生变化,4月热带西太平洋地区水汽来源贡献最大,5月孟加拉湾、西太平洋和中国南海的水汽都有贡献,而6月则主要来源于孟加拉湾的水汽输送.所有类型持续性暴雨过程,广东大部分地区都处于水汽通量辐合区,说明动力辐合作用和水汽来源是暴雨的必备条件,持续性暴雨是各类中高纬度环流型的稳定维持与来源于热带的水汽输送共同作用的结果.     

2008年南海夏季风活动概述

由NCEP再分析资料、向外长波辐射(OLR)和GPCP卫星导出(IR)GPI的日降水分析得到：2008年南海夏季风于5月2候在南海爆发,时间较常年(5月4候)偏早,10月第2候结束,时间较常年(9月6候)偏晚。南海夏季风爆发后,由于受强冷空气影响,南海夏季风北推影响到华南地区的时间较常年偏晚。尽管2008年南海夏季风强度较常年偏弱,其仍存在明显的季节内振荡过程,主要周期为30～60天。由于南海地区和我国华南地区的水汽辐合增强以及南海夏季风活动北界在35 °N附近维持时间较长(大约7候),华南、长江中下游和淮河流域的夏季降水异常增多。