海南岛4—9月短时强降水的天气型和环境参数特征

利用海南岛加密自动站逐小时降水资料、ERA5再分析资料,对海南岛短时强降水日环流配置进行了天气学分型,并进一步探讨了各天气型下海南岛短时强降水的时空分布、环流形势和关键环境参数特征。结果表明:(1)海南岛短时强降水有明显的日变化特征,呈单峰型,主要出现在15:00—19:00。(2)海南岛短时强降水的天气型主要有南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型。(3)南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型短时强降水分别占37%,31%,16%和16%。南海低压槽和华南沿海槽型主要出现在7、8和9月;西南低压槽型除9月外,其余各月份均可能出现;冷锋型绝大多数出现在4、5月。(4)南海低压槽和华南沿海槽型整层湿度条件都较好,不稳定能量较大,垂直风切变较弱。西南低压槽型不稳定能量较大,湿度条件一般,垂直风切变较弱。冷锋型存在明显的上干下湿特征,垂直风切变最大,0~6 km风速差75%分位大于10 m/s,不稳定能量最小。

近62 a华南“龙舟水”气候特征及变化

每年端午节前后龙舟竞渡之时,是华南前汛期降水最多、最为集中的时段,容易引发严重洪涝灾害,并对早稻生产造成严重影响,称之为“龙舟水”。对华南“龙舟水”期间暴雨过程的频次和强度进行研究是当前防灾减灾的迫切需求。利用1961—2022年华南192个国家气象观测站逐日降水资料,采用EOF、线性趋势、M-K突变等方法,分析了华南“龙舟水”期间降水量的时空特征及变化;构建了一个表征华南“龙舟水”暴雨过程的综合强度指数,由此分析华南近62 a“龙舟水”期间暴雨过程频次、强度以及“龙舟水”强度年景指数的特征和变化。结果表明,华南“龙舟水”一致性变化是其最主要的特点。1961—2022年“龙舟水”期间,华南共出现229次暴雨过程,平均每年3.7次。近62 a来华南区域平均“龙舟水”降水量和暴雨过程频次变化趋势不显著,但“龙舟水”强度年景指数以1.2·(10 a)^(-1)的速率显著上升。评估得到近62 a华南“龙舟水”最强暴雨过程出现在2022年6月4—21日,华南“龙舟水”强年有4 a,分别出现在2022年、2020年、2008年和2006年。

1961—2020年松花江流域作物生长季降水主模态气候特征及其异常成因分析

选用1961—2020年5—9月松花江流域95站逐日降水观测资料、JRA-55逐月再分析资料及海表温度资料,分析该地区作物生长季降水主模态气候特征及其异常成因,探讨其形成机制及前兆信号。结果表明:松花江流域作物生长季降水主要存在两类空间模态,即全流域一致型和东西反相型。20世纪80—90年代主要模态为全流域一致型,21世纪前10 a以东西反向型为主,近年以全流域一致型为主。降水全流域一致型模态受中高纬系统和低纬系统共同影响,降水东西反相型模态主要受欧亚中高纬度环流的影响,影响松花江流域降水的环流主要位于贝加尔湖和鄂霍茨克海地区。全流域一致型降水水汽收支均为西边界水汽输入、东边界水汽输出;降水偏多时,南、北边界均为水汽输入,偏少时为北边界水汽输入、南边界水汽输出。东西反相型降水的南、北边界和东、西边界水汽收支均为一收一支。

河南省近30年分级短时强降水时空分布特征分析

利用1992-2021年4-10月河南省101个台站逐时降水资料并结合地形,统计分析了河南省不同量级短时强降水的时空演变特征及其与地形的关系。结果表明:(1)R1h≥20 mm·h^(-1)的短时强降水和3个不同量级的短时强降水频次分布均呈东多西少的分布特征,短时强降水和[20 mm·h^(-1),50mm·h^(-1))量级的短时强水出现的频次均呈南多北少的分布特征,[50 mm·h^(-1),80 mm·h^(-1))量级的短时强水出现的频次表现为南北之间差别不大,而[80 mm·h^(-1),+∞)量级的短时强水出现的频次呈南少北多的分布特征。各月短时强降水频次的空间分布为东多西少,7月、8月和10月南北之间差别不大,其他月份呈南多北少的分布特征。(2)短时强降水年际变化差别大,月变化呈单峰型,6月下旬-8月上旬是各量级短时强降水多发时段。(3)短时强降水频次日变化分布呈双峰型,16-21时的发生频次最高,00-05时的次之,09-14时的最低。6-8月短时强降水频次的日变化特征呈双峰型,其他月份的双峰特征不明显。4-10月16-21时出现日峰值的站点最多,00-05时的次之,空间分布呈东大西小、南大北小的分布特征,各月00-05时出现日峰值的站数最多,16-21时的次之。(4)最大雨强和短时强降水量的占比均呈东高西低、北高南低的分布特征。(5)短时强降水的空间分布、日变化空间分布、最大雨强高值区和短时强降水量占比等均与河南省地形关系密切,地形对短时强降水有增(减)幅作用。

印-太暖池高温暖水的移位与南海夏季风爆发

为了揭示高温暖水在中国南海(文中简称南海)夏季风爆发中所起的作用,依据欧洲中期天气预报中心发布的第5代全球大气海洋再分析资料,发现气候平均意义下印度洋—太平洋暖池中30℃以上高温暖水会在5月出现移位:5月上旬高温暖水出现在孟加拉湾中部,而到下旬消退并移位到南海南部。通过分析局地天气尺度的海洋-大气相互作用过程,揭示了上述高温暖水月内移位的物理机制:在孟加拉湾夏季风爆发后,逐渐增强的潜热释放和减少的短波辐射会导致孟加拉湾高温暖水的面积逐渐缩小;与此同时,在副热带高压影响下,南海菲律宾岛西南高温暖水出现,并因其面积逐渐增大,并与泰国湾的高温暖水共同构成了南海南部的高温暖水。研究发现南海季风爆发几乎都出现在上述高温暖水移位之后,因此孟加拉湾中部和南海南部海表温度的差由正转负可以作为南海季风爆发的先兆。

渠江流域短时强降水气候特征分析

利用2009—2018年达州、巴中、广安14个国家基本观测站和117个区域自动站逐时降水资料,分析渠江流域短时强降水发生频次、小时雨强极值的多尺度时空变化特征。结果表明:(1)除个别年份外,2009—2018年渠江流域≥50 mm/h短时强降水每年发生频次均在10次以上,特别是2014年以后呈增加趋势。(2)渠江流域多年平均的短时强降水发生频次月际变化呈单峰型分布,峰值均出现在7月。(3)渠江流域短时强降水多发生在02—08时,夜雨特征非常显著,白天随着气温升高在16时左右有一个次高峰。(4)春季渠江流域短时强降水主要出现在早晨,白天不易出现短时强降水;夏季峰值在06时前后,白天午后也有一个次峰值,谷值在19—23时;秋季峰值在早晨,谷值不明显。(5)渠江流域短时强降水平均强度介于28~29 mm/h之间,2014年以后40 mm/h以上的短时强降水呈增加趋势。(6)年内最大小时雨强主要出现在5—9月,7月最多,6月次之。(7)渠江流域下游地区短时强降水发生频次较中上游偏少。

1961-2018年三江平原旱涝变化特征

采用14个气象站1961-2018年5-9月降水资料,基于Z指数,通过线性趋势估计、高斯滤波、小波分析等方法分析了三江平原作物生长季旱涝变化特征。结果表明:(1)作物生长季Z指数变化趋势表现为明显的阶段性,上升(下降)趋势易发生大(或重)涝(旱)事件,21世纪初以来为上升趋势,春季5月、秋季9月异常年份以涝居多。(2)小波分析表明,生长季Z指数存在明显年代际尺度的周期变化,在年代际尺度高(低)指数期上叠加的年际尺度低(高)指数年出现重(或大)旱(涝)的可能性小,可能为偏旱(涝),反之亦然。(3)旱涝分析得出,作物生长季连续旱(或涝)不超过3 a。21世纪初涝年少,20世纪80-90年代、21世纪10年代异常以涝为主,2011年以来春、秋季旱的次数减少。(4)月异常持续性分析发现,5-6月、6-7月更易发生低(高)Z指数转高(低)指数的逆转事件,而7-8月、8-9月持续高指数事件出现频率大。

2013—2020年冀中南地区夏季短时强降水精细化分布特征

选用2013—2020年6—8月河北省中南部(冀中南)地区1115个自动站逐小时降水数据与地形高度资料,统计该地区夏季小时强降水(hourly heavy rainfall,HHR)和暴雨日的发生频次、持续时间、降水强度等方面的分布特征。结果表明:冀中南地区夏季发生频次为2.2~3.0次·a-1的HHR对降水贡献率大于35%,高频区有6个,在沧州东部沿海呈片状分布,在西部山区呈点状分布。小于60 mm·h^(-1)的HHR发生站次日变化特征为单峰、单谷,60 mm·h^(-1)以上发生站次随降水强度增大而锐减,日变化特征不明显。降水性质方面,冀中南地区的西部山区HHR高频区多积状云对流性降水,常发生在12:00—18:00;沧州东部沿海多受台风和切变线影响,HHR为降水强度较大的层状云和积状云混合性降水。

2023年河南麦区连阴雨过程的数值模式精细化检验评估

基于河南省2706个自动气象站降水观测资料及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局的中尺度模式预报产品(CMA-MESO)和华东区域气象中心的中尺度模式预报产品(CMA-SH9),从不同量级降水的TS评分和BIAS评分、误差空间分布特征及典型区域预报偏差日变化特征等方面,检验评估了2023年5月25日至6月5日河南省麦收关键期连阴雨过程的数值模式小时降水预报效果。结果表明:ECMWF对Rh(小时降水量)≥0.1 mm/h的预报表现好,CMA-SH9对Rh≥2 mm/h和Rh≥5 mm/h的预报效果较优,CMA-MESO预报性能较差。对于Rh≥2 mm/h, CMA-SH9对上午和夜间的降水预报效果较优,ECMWF对中午到夜里的预报表现好。各模式都表现出在降水量大值区预报偏差大的特点。CMA-SH9对第一阶段的平均有效降水频次预报与实况最为接近,尤其在西部山区;ECMWF则对第二阶段的预报更贴合实况。尽管此次连阴雨过程中各模式小时降水量和小时降水强度的平均值偏差较大,但并没有表现出显著偏强或偏弱的特征;对于有效降水频次占比预报,ECMWF和CMA-MESO在大多数时次的预报分别表现出显著偏多或显著偏少的特征,CMA-SH9的预报则与实况更为接近。

近62 a湖北省旱涝特征分析

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明:湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

驻马店冬小麦成熟收获期连阴雨天气发生规律及其对冬小麦产量和品质的影响

为了提高农业气象灾害监测预报预警的科技支撑,科学精准地制定极端天气应急机制,更好地保障粮食安全,针对冬小麦成熟收获期连阴雨发生规律及其对冬小麦产量和品质造成的影响进行了深入细致的研究。选取位于驻马店市南部的驻马店、北部的西平和东南部的正阳3个站点作为全市的代表,利用1981年以来的冬小麦观测资料,确定驻马店市冬小麦的成熟收获期大致为5月20日至6月10日。利用1960年以来气象观测资料,统计分析历年冬小麦成熟收获期连阴雨天气发生规律,结果发现,在1960年至2023年的64年里,驻马店市冬小麦成熟收获期5月20日—6月10日发生连阴雨的频率很高,并且主要集中在5月26—31日和6月6—10日。5月26—31日驻马店市大部分地区冬小麦正处于成熟期,此时的连阴雨对冬小麦收打和晾晒影响更大。冬小麦成熟日期临近一周左右的时间内,成熟日与连阴雨发生的吻合度极高,且成熟前的连阴雨多于成熟后的,对冬小麦的产量和品质影响最大,也是影响驻马店市冬小麦产量和品质的一个最大隐患。2011年以来冬小麦成熟收获期发生连阴雨的频率有减少趋势,但发生极端天气和严重连阴雨天气的频率在增多,连阴雨发生天数较长,过程降水量较大,对冬小麦的产量和品质造成的危害更大。建议驻马店南部地区种植春性或弱春性的早熟品种,北部地区种植成熟较晚的半冬性或冬性品种,南部地区尽量赶在5月20日前后成熟,北部地区赶在6月1—3日成熟,以避开5月26—31日连阴雨集中时段。

新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州暖季小时极端降水时空分布特征

利用2014—2021年克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称“克州”)暖季(4—10月)103个自动站逐小时降水资料,对其小时极端降水时空分布特征进行分析。结果表明:(1)克州暖季降水量呈北部多,南部少,山区多,平原少,其中西南部山区较小;小时极端降水频次高值区集中在东北部山区、西部及南部高海拔山区(均在50次/a以上);小时降水平均强度≥10 mm/h的站点主要位于北部,平原小时降水强度高于西部和西南部山区。(2)克州暖季(4—10月)小时极端降水频次、强度有明显的局地差异,其贡献率高值区主要分布在平原和浅山区(其中平原高于20.0%)。(3)小时极端降水频次的高值时段为18:00—21:00,低值时段为13:00—16:00;降水强度在凌晨以及20:00—22:00较大,12:00—13:00较小。(4)山区、浅山区和平原3类不同海拔梯度区域的小时极端降水指标存在差异,其中平原(低于2000 m的区域)降水强度最大,频次最低;高海拔山区(高于3000 m的区域)降水强度最低,频次最高。

2016—2021年5—10月辽宁省降水量时空分布精细化特征分析

选用2016—2021年5—10月辽宁省小时加密观测降水资料,分析辽宁省降水过程、短时强降水过程、极端短时强降水过程降水量时空分布特征,应用K均值聚类法对汛期短时强降水过程降水累积小时数的空间分布进行分类。结果表明:辽宁省短时强降水过程(小时降水量大于或等于20 mm)和极端短时强降水过程(小时降水量大于或等于该站点历史降水量升序后的第99.9百分位)受地形影响较大。短时强降水高发区主要分布在辽宁东南部的沿海地区、辽宁西部的沿海平原和地势较高地区及辽宁东南部的迎风坡地区。辽宁省汛期降水受季风环流影响,有明显的季节变化,平均降水量和降水频次最大值发生在7月和8月,降水时段主要集中在午后至夜间。辽宁省短时强降水过程降水频次的区域间差异较大,极端短时强降水过程区域间差异较小。

1991—2021年黑龙江省降水时空分布特征

选用1991—2021年黑龙江省84个国家气象站逐小时降水量数据,分析黑龙江省常规降水和小时强降水过程的降水量时空分布。结果表明:黑龙江省降水过程主要发生在下午至傍晚,降水量空间分布与地形关系密切,降水中心位于小兴安岭中部、松嫩平原东部和三江平原西部。小时强降水过程主要出现在黑龙江西南部和中部地区,小时强降水极值分布与强降水频次分布一致。1991—2021年黑龙江省小时平均降水量和降水频率年变化为先减小后增大,小时降水平均强度为先增大后减小;2006—2021年小时降水平均强度减小,但降水频率明显增大,导致降水量逐年增大。小时平均降水量、降水频次和小时降水平均强度的月变化均为7月达到峰值。降水频率日变化为凌晨和下午最大,小时平均降水量和小时降水平均强度的日变化为下午最大。小时强降水主要发生在下午,15时出现频数最大。

近62 a东北三省夏季昼夜极端降水特征分析

本文通过对东北三省地区1961-2022年92个站点逐日昼、夜降水数据的分析,结果发现,大部地区极端降水阈值均为白昼大于夜间,随着极端性增强,辽宁与吉林大部、黑龙江南部地区的夜间降水量阈值逐渐大于白昼,极端降水总量占比总降水量为上升趋势。大部地区白昼极端降水日数多于夜间,占夏季降水日数的比例为上升趋势。95百分位极端降水总量均存在准28 a震荡主周期,99百分位极端降水总量的震荡周期信号弱,预计2023-2028年东北三省夏季可能处于极端降水量总量偏高的时期。

2022年5月江西省降水量气候趋势预测评估分析

选用地面观测、NCEP再分析等资料,应用青藏高原积雪面积距平指数和大气环流指数,对比实况与气候动力模式结果,对2022年5月江西省降水量气候预测进行评估,并分析预测信号及其应用情况。结果表明:2022年5月气候动力模式“江西省南部降水偏多”的总体降水气候特征预测较为准确,且“江西省存在降水集中期,部分地区有洪涝发生”的预测与实况相一致,5月降水过程的预报基本准确,但江西省北部以及中部地区的旱情预报等级偏小。前期预测综合了拉尼娜事件、前一年冬季冬青藏高原积雪异常偏多和印度洋海温变化等多个预测信号对2022年5月江西省降水量气候趋势的影响,但低估了拉尼娜事件对该月江西省降水的影响,高估了高原积雪异常偏多对江西北部降水的影响,导致出现预测偏差。

广东省前汛期和后汛期降水的气候特征

用 48a广东 7个代表站的降水资料对广东前汛期和后汛期的气候特征进行了统计分析 ,结果发现 :①广东降水的年变程曲线主要有单峰型和双峰型 ,单峰型多为内陆站 ,峰值在 5 - 6月 ;双峰型多为沿海站 ,峰值在 5 - 6月和 8月。②广东省降水的年际变化总趋势略有上升。 2 0世纪 90年代降水十分异常 ,降水量明显增大。前汛期和后汛期降水年际变化很大 ,总体说来是负相关 ,情况大致相反 ,但 1986 - 1991年是例外。③广东省前汛期和后汛期降水周期变化特征很不相同。前汛期主周期为 2 2、 7和 3a ,后汛期主周期则为 11和 3～ 5a。前汛期和后汛期的降水与西太平洋副热带高压脊线位置的周期特征很相似 ,证明两者有很密切的关系。

基于国家站和区域站的河南暖季极端小时强降水特征对比分析

基于2013—2022年国家站和区域站逐时降水观测资料,以99.5%分位值作为河南省暖季极端小时强降水阈值,对其发生频次、降水强度及极值等进行研究。结果表明:河南省暖季极端小时强降水阈值主要集中在30~50 mm, 50 mm以上落区位于豫北及豫中东地区。极端小时强降水强度表现为豫北豫东大、豫西小,高值区位于豫北太行山东麓及豫中东平原,发生频次西多东少,区域站比国家站更能反映极端小时强降水的极端性、离散性和局地性。年变化趋势上极端小时强降水频次增多,强度减弱,极值变化不明显。月变化上频次、强度和极值均呈单峰分布,国家站和区域站频次表现类似,峰值均在7月;而两者在强度和极值上差异较大,国家站峰值分别位于6月和7月,区域站峰值则位于7月和8月,且区域站极端小时降水强度和极值均大于国家站。极端小时强降水频次、强度与极值日变化均为典型双峰结构,峰值分别位于午后至傍晚和夜间至凌晨,其中7—8月极端小时强降水频次双峰型结构最为明显。

2003年陕西秋季连阴雨降水特点及环流条件分析

文章分析了陕西省2003年秋季连阴雨降水的特征和形成秋季连阴雨天气的天气学、热力学特点。结果表明:2003年陕西秋季连阴雨降水的主要特征是降水的落区和时间相对集中,降水强度大,日数多且持续时间长,是1954年以来陕西又一次极端连阴雨事件。在大气环流由夏季型向冬季型转变过程中,对流层高层西风急流南压至40°N时,青藏高原东北侧包括陕西在内的西北地区东部,位于急流南侧的高空辐散区,该地区对流层低层却保持着高温高湿的热力特征,对流上升运动活跃,形成了低层辐合高层辐散的垂直环流机制,这时对流层中部500hPa欧亚环流形势相对稳定,乌拉尔山的长波脊和中亚低槽维持,偏强、偏北、偏西的副热带高压外围偏南气流为该区域输送了大量的水汽,从而形成了陕西及西北地区东部持续的连阴雨天气;当西风带中纬度新疆高压脊建立,副热带高压东移南退时,陕西及西北地区东部的连阴雨天气结束。

青海省近40年雨日、雨强气候变化特征

利用青海省 1 96 1～ 2 0 0 2年 2 6个代表站逐日雨量资料和青海省东部地区 1 0个站1 981～ 2 0 0 1年降水自记资料 ,分析近 4 0年来青海省雨日、雨强气候变化。结果表明 :青海近年来虽然夏半年降水量和雨日在减少 ,但降水强度在增大。夏半年降水量的减少主要是降水日数的减少造成的 ;而冬半年降水量的明显增加是由于雨日增多和每个降水日平均雨量的增大造成的。近 2 0年来 1 0分钟、1小时最大降水的强度在明显增加。同时 ,2 0世纪 90年代夜间出现强降水的几率多于 80年代。