元谋干热河谷近50年分季节降水变化的DFA分析

运用消除趋势波动分析法（DFA）分析元谋干热河谷1956—2006年分季节降水量变化趋势，对1978～2006年进行滑移分析。结果表明，元谋干热河谷分季节降水量时间序列至少在50a的尺度上具有微弱的Hurst效应：夏、冬季具有较弱的长期持续性及较强的随机性，春、秋季具有较弱的反持续性。植被生物量和盖度的年际和季节变化所引起的下垫面性质改变，是干热河谷分季节降水量变化的重要原因。元谋干热河谷降水量的变化对当地植被恢复和农业生产活动等具有较强的指导意义。

黄河流域季节降水变化特征分析

利用黄河流域106个代表气象站1960—2010年逐日降水资料,分析了黄河流域季节降水的空间分布以及年内年际分配特点,并采用Mann-Kendall法、降水倾向率和累计距平法等方法对季节降水的变化趋势和变异情况进行了研究。结果表明:空间上,黄河流域各季节降水分布与年降水分布大体相同,但随着季节变化局部地区存在差别;时间上,20世纪90年代后流域降水变化趋势明显改变,季节降雨减少趋势的强度大于增加趋势的,且大多数站点季节降水序列未来趋势与过去趋势相反;各区域同季节降水序列变异点位置虽各不相同但相对集中,说明季节降水变异可能存在内在联系。

夏季长生命史盆地涡活动对川渝季节降水的影响

利用ERA-interim再分析资料和全国824个国家气象站的日降水资料,分析了1983—2012年夏季发生在四川盆地且生命史大于等于24 h(定义为长生命史)的低涡年际变化特征和成因,以及它对川渝地区季节降水的影响,研究结果表明:夏季长生命史的盆地涡的涡源主要位于盆地西南部附近和东北部附近,根据涡源位置的差异可将盆地低涡分为西南型和东北型。由于夏季长生命史西南型盆地涡出现频数远大于东北型盆地涡,因此长生命史西南型盆地涡对季节累积降水贡献较大,但是进一步分析发现长生命史东北型盆地涡产生的日降水强度较强,降水范围较广。长生命史西南型盆地涡由于较少移动,其主要影响区位于初生源地附近的局地地区,而长生命史东北型盆地涡由于移动性较强,其主要影响区位于副热带高压外围的较大范围地区。从季节尺度来说,影响两类低涡频数变化的关键大气环流因子有显著差异,当中纬度长波槽偏强,副热带高压西伸明显加强,以及高原南支绕流偏强时,有利于更多长生命史西南型盆地涡的生成;而当南亚高压强度偏弱,高纬度西伯利亚高压脊稳定维持,以及西伸的副热带高压边缘正好位于云贵高原东部地区附近时,有利于更多长生命史东北型盆地涡的生成。

近41年中国不同季节降水气候分区及趋势

利用中国486个测站1960—2000年逐日降水观测资料,采用分层聚类和相似分析方法,兼顾降水的年内季节变化和年际变化,对中国降水进行了气候区划。利用动态分析分层聚类过程中组内和组间平均相关系数的差异指标法,为不同季节降水研究找到了适合的分区方案。在年降水分区方案中,得到中国降水的三级气候分区:11区、28区和54区。用同样的方法得到各月、季降水的分区方案。在分析过程中发现:在同样相似条件下,夏季(及夏季各月)分区数明显多于其它季(月);11个Ⅰ级分区年降水具有明显的区域性特征。分析结果在一定程度上说明了所用分区方法的客观性。

作物生长季节降水量和农业地下水开采量对地下水变化影响研究——以河北晋州地区为例

晋州地区是典型的农业井灌区,通过对该地区农作物生长季节降水量-农业地下水开采量-地下水埋深之间互动变化特征及其机制研究发现,枯水年份,农业地下水开采量的大小与小麦、玉米生长季节的降水量变化密切相关;平水年份,小麦生长季节的降水量变化对农业地下水开采量影响占主导,其次为玉米生长季节的降水量变化;丰水年,农业地下水开采量仅与小麦生长季节的降水量变化之间具有明显相关性,与玉米生长季节的降水量变化相关性明显弱化。不同水文年降水量变化,在影响农业地下水开采量增减的同时,对地下水的入渗补给量呈现与开采量逆向变化,二者叠加影响地下水位动态变化。平水年份或丰水年份,小麦生长季节地下水埋深增大,玉米生长季节降水量一般能满足玉米需水量,地下水埋深减小。因此,充分利用作物生长季节降水量,对减少地下水开采和高产农业的稳定发展有重要意义。

两类ENSO事件对长江中下游地区季节降水的影响

使用1966-2015年长江中下游地区91个气象站月降水资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、距平分析等方法分析了长江中下游地区近50年降水变化特征及其对两类ENSO事件的响应。结果表明,近50年来长江中下游地区夏季降水量以2.04mm/a的倾向率呈显著增加趋势,年降水量在区域内呈东增西减的分布特征。厄尔尼诺事件易造成长江中下游冬、春季降水异常偏多,而拉尼娜事件发生时夏季降水大幅偏多。东部型厄尔尼诺发生当年长江沿岸一带附近夏季降雨偏少,中部型事件当年呈现南多北少的响应特征,次年则转变为相反的空间分布。中、东部型拉尼娜事件发生当年,秋季降水分别显著偏多和偏少。东部型拉尼娜次年夏季降水普遍偏多,以长江中下游东部最为显著,而中部型事件次年夏季降水则呈现东南多西北少的分布格局。

三峡水库上游流域季节降水预报效果评价

在气候变化条件下,季节降水预报对于中长期的水资源配置和综合利用具有重要的作用。不同的季节降水预报产品各有优劣,为了从中选择最合适的预报产品,基于8种降水预报模型在三峡水库上游流域的1~6个月预见期的预报结果,对比分析了其在不同子流域的确定性预报和集合预报效果,筛选了不同子流域的最优预报模型。结果表明:不同预见期下、不同子流域的最优预报模型均有所差异;整体来看ECCC3、ECMWF、CMCC预测模型的预报效果较好;在整个三峡水库上游流域,预见期为1个月、2~6个月预见期时预报效果表现最好的分别为ECCC3模型、ECMWF模型;在金沙江上游、乌东德上游,ECCC3模型较好,在金沙江下游、乌江、向家坝—寸滩、寸滩—三峡,CMCC模型较好,在岷江,ECMWF模型较好,在沱江,MF模型较好。通过选取各个子流域的最优预报模型,可以组合得到三峡水库上游流域的整体预报结果,相比于单一模型的预报,组合后的预报误差降低9.33%~17.86%。

北京地区汛期降水季节循环异常的典型特征及成因

北京地区汛期降水季节循环存在明显年际差异,对首都经济建设和人们生活产生重要影响。基于1981—2022年北京地区20个气象观测站的逐日降水观测数据,使用自组织映射神经网络和统计诊断方法,分析了当地汛期降水季节循环异常时、空变化的典型特征及其成因。结果表明,北京地区汛期降水的季节循环异常具有4种独立类型,可归结为“持续旱、涝”和“旱、涝急转”两种典型特征,分别占比45.2%和54.8%,其直接原因是日本海上空具有相当正压结构的环流异常。在持续旱、涝年,当日本海上空出现高压(低压)异常时,中纬度蒙古气旋和高空南亚高压异常耦合联动,局地盛行低空北风(南风)异常,抑制(促进)来自西北太平洋的水汽输送,降水持续偏少(偏多)。在旱、涝急转年,当7月日本海上空盛行低压(高压)异常、西太、平洋副热带高压异常南移(北抬)时,北京地区降水异常偏少(偏多);8月,伴随着蒙古气旋的异常加强(减弱),日本海上空转变为高压(低压)异常,北京地区降水随之异常偏多(偏少)。持续旱、涝型异常和热带外海温存在显著相关,而旱、涝急转型异常不仅与热带ENSO事件联系紧密,还和局地降水显著的10—30 d季节内振荡信号有关。

人类活动对中国降水季节性变化的影响

利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)模拟日降水结果进行统计降尺度处理,在评估降水季节性相关指标降尺度模拟性能基础上,分析人为强迫对中国不同气候分区降水季节性指数(SI)等指标的影响,并利用未来中等排放情景(SSP2-4.5)模拟分析了未来不同强迫造成中国降水季节性的变化。结果表明:CMIP6模式数据统计降尺度后集合模拟的中国区域雨季和降水季节性指数分布与观测分布有较高的一致性,并且对雨季起始和持续时间趋势模拟较好。根据CMIP6模式不同强迫试验结果统计降尺度,发现1961~2014年人为强迫和自然强迫共同作用(ALL)与自然强迫(NAT)相比,中国区域降水量减少,雨季持续时间增加,但NAT和ALL强迫下的雨季起始时间差异较小。同时也发现历史时期中国区域降水季节性的变化主要受到雨季持续时间和降水量变化的影响,未来降水季节性变化将更强。本研究通过人类活动对中国降水季节性变化的影响进行了深入的分析,这些将为相关降水季节性变化影响和适应策略提供科学支持。

基于TRMM卫星资料揭示的长江流域梅雨季节降水日变化

利用1998~2013年热带测雨卫星TRMM 3B42降水率资料以及NCEP/CFSR温度场、气压场和风场等再分析格点资料等,从气候学角度揭示了长江流域梅雨季节降水和对流的日变化特征,探讨了典型和非典型梅雨锋年降水日变化差异,分析了大气环境场要素的日变化特征及其对降水和对流日变化影响。结果表明：（1）强降水在夜间发生在长江上游,白天发生在长江中下游。降水日变化特征显著,长江上游、盆地以东的中游以及中下游的沿江以南地区降水日峰值分别出现在午夜、清晨08时以及傍晚17时。沿江以北地区降水表现出半日循环,具有08时和17时两个峰值,午后峰值明显强于清晨。（2）长江中游地区降水日位相较上游地区延迟约6 h,下游地区日位相进一步向后推移,同时下游地区降水强度和范围明显强于上游,降水日较差也更明显。（3）典型梅雨锋年和近15年梅雨季节平均的降水日变化分布特征较为一致,非典型梅雨锋年较前两者日峰值出现时间明显提前。（4）短时强降水和深对流有较好的对应关系,白天高发区位于长江下游,夜间位于上游。（5）大气温压场在梅雨锋两侧显著的日变化差异使梅雨锋强度和结构在昼夜形成了差异,并使低层风场的辐合位置产生了日变化,这些大气环境场的日变化最终导致了梅雨期对流和降水的日变化。

树轮宽度对近376年呼和浩特季节降水的重建

基于树轮宽度指标 ,精确重建了呼和浩特过去近 376年以来 2～ 6月降水总量的演变历史 ,解释方差为 5 6 % .历史文献记载的旱灾年份在重建序列上均有所反映 .两者无论在年际间高频还是在 1 0年尺度的低频变化均具有很好的一致性 .周期分析表明 :呼和浩特 2～ 6月降水含有 40 ,5 .33,5 .1 0 ,4.5 5和 2 .0 9,2 .0 3年的显著周期 .

青藏高原季节性降水的时空变化特征及其与海表温度的联系

传统的动力学研究关注高原如何通过动力和热力作用影响亚洲气候和全球大气环流。然而对高原本身降水量变化及其危害缺乏系统评估,因此文章基于国家气象信息中心提供的日降水量、NOAA的海温资料(Sea Surface Temperature,SST)以及NCEP/NCAR的逐月位势高度场和风场的再分析资料,采用经验正交函数分析方法(Empirical Orthogonal Function,EOF)、回归分析、相关分析等方法探究了青藏高原降水的时空分布特征及其相关的海温和大气环流,从而对未来的防灾减灾以及生态环境保护提供意见和建议。结果表明:(1)高原降水量夏多冬少,春夏秋三季降水均由显著的年际变化;(2)春季在El Niño(La Niña)年、太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)处于正(负)位相或热带印度洋全区一致海温模态(Basin-Wide SSTA Variation In The Tropical Indian Ocean,IOBW)为正(负)位时,对应高原降水量以34°N为界南少北多(南多北少);(3)夏季当印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)为暖(冷)位相或Niño 1+2区海温偏高(低)时,有利(不利)于降水量呈现以30°N为分界线北多南少(南多北少)的分布;(4)春季高原低层850 hPa位势高度场呈现南正北负(北正南负),高层200 hPa贝湖反气旋(气旋)延伸至高原东北部,而东南部受低(高)压控制,导致以唐古拉山为界降水量北多南少(南多北少);(5)夏季低层高原西南侧为弱高(低)压,东北部为弱低(高)压,高层高原西南侧位于尼泊尔低压顶前,东北部处于华北高压底后,使得巴颜喀拉山以南降水量偏低(高),以北降水量偏高(低)。

北京地区近300年降水季节性变化特征

基于北京地区1724−2022年的月降水资料,定义了降水季节性指数(seasonality index,SI),量化了降水季节性特征,分析了降水季节性的变化趋势与波动规律,并探讨了降水季节性与海气指数的相关关系.研究结果表明:1724−2022年北京地区SI仅呈现微弱的递增趋势,其波动特征更为明显,表明降水季节性可能在增强.通过滑动t检验方法将SI序列划分为13个增减阶段.在1834年前,SI变化平缓,1834年后,SI基本呈现以60年为周期的增减交替.从季节尺度来看,在SI的递减阶段,降水季节性降低,降水分布更均匀,原本集中于夏季的降水趋于向秋季分散,其次为春季;在SI的递增阶段,降水季节性增强,降水更集中,表现为春季与秋季降水百分比有所降低,降水重新向夏季集中.4个海气因子中,印度洋偶极子模式指数与SI具有明显的负相关性,北大西洋涛动与太平洋年代际振荡指数在较长的时间尺度上与SI的负相关性更为稳定,而厄尔尼诺-南方涛动指数在较短的时间尺度上与SI的正相关性更为稳定.根据周期特征推测,当前很可能处于SI的上升阶段,有必要注意北京市夏季的防洪抗涝工作.

次季节波动对青藏高原及其下游东亚季风区降水的影响

影响青藏高原及其下游季风区的次季节波动对我国乃至亚洲地区的洪涝灾害起着不容忽视的作用。本文回顾了近40年来在青藏高原及下游东亚季风区的次季节降水方面取得的进展,主要从影响降水的次季节尺度波动的特征、来源和传播机制对研究成果进行了归纳。回顾表明,青藏高原及下游东亚季风区的降水主要受到来自欧亚大陆及孟加拉湾-南海地区30~60天及准双周次季节波动的强烈影响,同时高原次季节波动能够直接与间接地影响下游季风区降水。本文有助于系统理解高原及下游东亚季风区次季节大气振荡及降水,并基于现有研究提出了该领域值得进一步研究的重点和方向,具有一定的科学意义和参考价值。

中国地区降水持续性的季节变化特征

本文利用我国588个气象站1969—2008年逐12小时的降水资料,分析了中国地区降水持续性的空间分布特征及其季节演变规律。分析结果表明,35°N以南,西部和东部年平均的降水平均持续时间较长,中部略短;35°N以北,西北和内蒙西部最短,东北地区北部略长。将降水事件按持续时间分类自南向北,东南地区、江淮和黄淮地区、东北和华北北部地区短时降水(持续一个时次,12小时)的降水量和降水频率占全年总降水的比例逐渐增加,持续性降水(持续3个时次及以上)的比例减少。降水平均持续时间随季节的变化基本能反映出江南春雨、江淮梅雨、东北和华北夏季雨季、关中盆地和汉水谷地的秋雨以及青藏高原地区和西南地区夏季雨季。同时,东南地区秋冬季节、江淮和黄淮地区10月上旬和西南地区10月下旬存在降水平均持续时间的峰值,与降水量的变化不一致,是由持续性降水频率的增加和短时降水频率的减少造成的。此外,东部三个区域降水平均持续时间的夏季季节内变化对应了季风雨带的"北跳和南撤"过程。

长江流域降水的季节变化对流域水资源的影响研究

通过分析1961—2005年长江流域降水的季节变化与旱涝分布,发现45年来长江流域春季、秋季降水下降,而夏季、冬季降水增加,其中上游秋季和中下游夏季、冬季降水变化都通过了95%显著性检验.近年来,长江流域降水的季节分配不均,长江流域洪涝较多的时期,夏季降水一般显著增加;而干旱发生时,秋季降水一般下降显著.20世纪80年代中期以来,长江上游干旱化趋势加重,而中下游洪涝增多,这种旱涝并存的格局加剧了长江流域的旱涝灾害.

我国西南地区降水季节变化特征分析

本文基于线性倾向法、Mann-Kendall检验方法、Morlet小波分析方法,对西南地区的降水季节变化特征进行了研究。结果表明西南地区1971~2010年间年降水量呈下降趋势,四季中只有冬季降水呈上升趋势,秋季下降趋势达到了0.01的显著性水平。西南地区季节降水空间分布差异显著:整体而言,春季降水从西到东呈增加趋势,夏季、秋季和冬季从南向北呈下降趋势。西南地区四季降水均存在明显突变,整体而言偏旱年份较偏涝年份多;从降水的周期来看,四季降水均存在不同周期。

中国东部夏季季节内降水异常及其伴随的热带和中高纬度大气环流演变特征

利用1981-2020年夏季(5-8月) CPC(Climate Prediction Center)逐日降水资料、 NCEP/NCAR逐日再分析资料以及NOAA的向外长波辐射资料,通过经验正交函数(EOF)分解、超前滞后合成等方法,分析了中国东部夏季季节内降水异常的主要模态(即南方型和江淮型降水异常)及其伴随的热带和中高纬度大气季节内振荡(ISO)信号演变特征,初步讨论了中国东部夏季季节内降水异常的成因。结果表明:(1)南方型降水异常事件在早、中、晚夏发生次数接近,江淮型降水异常事件主要发生在中夏。(2)早夏南方型降水异常主要表现为长江以南降水异常,中、晚夏长江以北的降水异常也比较明显。(3)南方型降水异常的形成受到热带和中高纬度大气季节内振荡的共同影响,热带大气对流信号传播携带的暖湿气流输送与中高纬度大气罗斯贝波列传播伴随的冷空气活动在南方地区形成水汽辐合,有利于降水异常的发展维持。且热带和中高纬度大气季节内振荡信号受海表温度、副热带高压和西风急流季节内变化的调节。从早夏、中夏到晚夏,热带大气季节内振荡的源地和传播路径均发生变化,中高纬度对流层高层罗斯贝波列的传播路径和强度也有差别。(4)江淮型降水异常主要表现为长江中下游和华南沿海降水异常反相变化,并伴随着西太平洋副热带高压的西伸东退。热带从赤道西太平洋北传和西北传的异常对流信号,以及中高纬度乌拉尔山阻塞高压与鄂霍次克海阻塞高压在季节内尺度上的协同变化,是造成江淮型降水异常的主要原因。

中国降水的季节性

本文使用一套基于中国气象局所属的2416个台站数据所得的高分辨降水资料,对1961~2013年中国降水季节性进行了研究。就全国平均而言,各季节降水占全年降水百分率最高的为夏季(56.5%),春季(19.3%)和秋季(18.9%)次之,冬季(5.3%)最少;针对不同地区,各季节降水百分率存在很大差异,例如华南春季降水最多、东北至高原一线秋季降水大于春季降水。春、夏两季降水百分率高值(低值)区域略呈现出降水百分率减少(增多)趋势,秋季整体上略微减少,冬季则显著增加;季节降水百分率的变率整体表现为夏季大而冬季小,其西部的变率与地形为显著负相关,东部变率的大值区位置随季节变化;秋冬两季的降水百分率变率有显著增加,各季节不同地区变率的变化趋势存在明显差异。

中国降水季节性的预估

本文使用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中共46个全球气候模式的数值试验数据,通过评估择优选取了14个模式来预估21世纪中国各季节降水百分率及其变率。结果表明,模式集合平均能够较好地模拟各季节降水百分率及其变率,但模式与观测间、各模式间都存在一定不同,空间上西部差异较大,季节上夏季差异明显。21世纪中国降水百分率整体表现为夏季大冬季小,但存在区域性,如华南春季降水百分率大于夏季。与1986～2004年相比,中国降水百分率整体表现为在夏季显著减少,冬春季显著增加,但高原则与之相反。此外,模式对于长江中下游地区降水百分率的预估存在较大不确定性。RCP8.5情景下降水季节性变幅要大于RCP4.5情景。降水季节性的变率在四季均表现出一定的增加趋势,但21世纪早、中和末期与1986～2004年相比并无显著差异(置信水平为95%)。