青藏高原夏季风和北半球夏季季节内振荡对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用

中国西南地区旱涝变化受多种天气系统影响,青藏高原夏季风(Qinghai-Tibetan Plateau summer monsoon,QTPSM)和北半球夏季季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)等次季节系统的强弱都会导致中国西南地区雨季旱涝变化,但目前这2个系统的协同作用机制尚缺乏系统性研究。因此,本文利用1981—2020年美国国家海洋与大气管理局气候预报中心日降水量和美国国家环境预报中心日再分析资料等,采用青藏高原季风指数(QTPM index,QTPMI)和BSISO指数,分析QTPSM和BSISO对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用机制。结果表明:(1)QTPSM的强度与中国西南地区雨季降水量呈反相关,活跃阶段的QTPSM(active QTPSM,AQ)抑制西南地区降水,抑制阶段的QTPSM(inactive QTPSM,IAQ)促进西南地区降水。(2)在BSISO第一模态的5、6相位和第二模态的3、4相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率增大;而在BSISO第一模态的2、3相位和第二模态的6、7相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率减小。(3)在协同作用中,BSISO第二模态的6、7相位和QTPSM组合对中国西南地区雨季旱涝影响最大,降水正距平分布范围最广;当BSISO相位与AQ组合转为与IAQ组合时,中国西南地区雨季降水正距平大值区由北部转为南部。(4)在AQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行东南风,低层东西两侧均为“一高一低”的环流配置,促使印度洋、西太平洋水汽输送至西南地区北部,形成水汽辐合区;在IAQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行偏北风,低层受强气旋环流控制,促使印度洋水汽持续输送至西南地区南部,形成水汽辐合带。

用CEOF分析近百年中国东部旱涝的分布及其年际变化特征

通过１８５０～１９９１年旱涝百分率的ＣＥＯＦ分析，研究了近百年来中国东部旱涝的分布特证、时空变化特点及年际演变规律。结果表明，我国东部主要有三种旱涝分布类型。第一种类型是以长江流域为中心全国大范围旱或涝，空间位相近似相同，且有１０．７年和３．１年周期性变化，振幅强度在１９２３～１９２４年间曾发生过增强突变。第二种类型为南北旱涝趋势相反的分布，空间位相自北向南变化显著，且有４．３年周期性变化，振幅强度在１８８４～１８８５年间曾有一次减弱突变。第三种类型呈江淮流域与华北和华南旱涝趋势相反的分布，空间位相从南北两个方向向中间或相反方向移动，并有３．４年周期性变化，振幅强度在１９１１～１９１２年有过增强突变。

20世纪我国东部地区的降水及极端旱涝事件变化规律

根据我国东部地区（110°E以东）160个观测站100多a的降水资料对我国东部地区包括华北地区、长江流域和华南地区等100多a的降水变化趋势和降水极端偏多和极端偏少年份的分布进行了分析；并通过计算z指数，实现旱涝面积转化，分析我国东部100多a来的旱、涝范围变化和极端旱、涝年份的分布。结果表明：我国东部地区100多a的降水极端偏多年份随时间分布比较均匀，其间隔在20～40a间。降水极端偏少年份在减少。降水量的变化存在着大约40—50a的震荡周期。夏季降水增加明显，秋季降水下降明显。长江流域的年降水量和我国东部年降水量趋势保持较好的一致性，说明长江流域的降水对我国东部降水的贡献显著，华南区域的降水起次要作用。我国东部近100a来雨涝范围和干旱范围都没有表现出明显的增、减趋势，但存在着明显的年际和年代际振动。我国东部干旱覆盖面积最大的时间主要集中在1930年代以前，1969年以后变化趋势不明显。东北和华北极端干旱年份大都出现在1940年以前，长江流域和华南的极端干旱年份则随时间分布比较均匀。

近50年我国北方地区旱涝的时空变化

利用我国北方 12个测站 195 1— 1999年 4— 9月的降水量资料 ,用Z指数变换计算旱涝等级 ,据此讨论北方地区 (35°～ 4 1°N)近 5 0a旱涝的时空变化 .结果表明 ,大体以 90°E和 10 5°E为界可将北方分 3个区域 .东部地区近 5 0a来干旱化趋势比较明显 ,特别在 2 0世纪 80年代中期以来 ,干旱次数异常增多 ;而西部则相反 ;中部呈现过渡特征 .我国北方地区旱涝的时空变化存在从西部向中部、东部逐渐转移的特点 ,每一阶段的旱 (涝 )从西部地区转移到东部地区大约需要十几年 .据此推测北方东部地区在 2 1世纪的头 10a将会出现偏涝的气候特点 .

中国西南秋季旱涝的诊断分析

摘要：为了分析中国西南秋季旱涝情况，利用西南地区东部1961-2012年的降水资料和区域旱涝指数对该地区秋季旱涝等级进行了评定，并运用NCEP／NCAR再分析资料与英国气象局海温资料对典型旱涝年的成因进行了探讨。结果表明，西南地区东部降水呈显著减少趋势，并在1990年左右发生了突变。旱年秋季，低层在南中国海附近为显著的气旋性环流异常，西南地区上空存在显著的下沉运动，涝年则相反。进一步分析发现，当西太平洋海温偏高时，可以激发罗斯贝波环流异常，对应在南中国海附近存在异常的气旋性环流，临近的西南地区东部处于异常的下沉气流控制，容易发生干旱，涝年则相反。此外，热带西太平洋海温于20世纪80年代中后期发生了由冷转暖的突变，这与随后西南地区东部秋季降水的突变密切相关。

1991～2000年中国旱涝等级资料

给出 1991～ 2 0 0 0年我国 16 0站旱涝等级资料。简要分析了 90年代旱涝分布的特点并与 80年代的旱涝分布进行了比较。

我国西北地区春季旱涝气候特征研究

利用西北地区 1 60个台站 1 950～ 2 0 0 0年春季降水量资料 ,讨论了西北 5个区域的旱涝气候特征 ,发现西北东部和北疆山前地带降水气候变化最为激烈 ,旱涝事件频繁。整个西北地区春季干旱虽较雨涝多见 ,但严重雨涝的发生多于严重干旱 ,且严重旱涝的发生自 2 0世纪 80年代以来有增加的趋势。西北各区的旱涝演变具有阶段性和群发性的特点 ,存在年代际的变化周期和 5～ 6年的准周期振荡。西北东部春季严重雨涝和严重干旱发生时 ,中高纬度大尺度环流及副热带大气环流特征迥然不同 ,且分别对赤道中东太平洋海温和北太平洋西风漂流区海温异常表现出遥响应的关系。

过去1500年关中西部农业对环境变化的响应:旱涝灾害

根据关中西部旱涝史料 ,统计出 7世纪到 2 0世纪的 1 50 0年间每个世纪发生的旱涝的年数 ,然后运用频数分析法及灾情等级指数 ,对关中西部地区农业旱灾的历史变化进行分析。发现该区域的农业旱灾频数与中国东部气候变化有很好的对应关系 :旱灾在冷期多发 ,灾情在气候突变时加重。

旱涝夹击下的中国

2012年5月3日，中共中央政治局委员、国务院副总理、国家防汛抗旱总指挥部总指挥回良玉在国家防总全体会议上指出，随着全球气候变化，最近十年来，我国水旱灾害呈多发频发重发态势，几乎年年局地有大灾。随着工业化城镇化快速推进，水旱灾害造成的生命财产损失和综合社会影响越来越大，越来越淹不起、旱不得。防汛抗旱救灾工作面临巨大挑战。

中国东部旱涝特征及其影响因素研究进展

系统地总结了中国东部旱涝变化研究现状,从中国东部旱涝分布特征和变化趋势2个方面对中国东部旱涝的基本特征进行概述,得出中国东部旱涝基本情况。分析了影响中国东部旱涝变化的因素,包括东亚季风对东部旱涝的影响、印度洋海温异常对东部旱涝的影响、ENSO对东部旱涝的影响,找出它们之间的联系,并简要讨论了该领域未来可能的研究方向。

1845—1988年期间厄尔尼诺事件与我国西北旱涝

本文应用1958—1988年陕、甘、宁、青四省(区)3—9月的降水量资料,分析了厄尔尼诺事件当年与次年西北降水量的差异性,结果表明在厄尔尼诺事件当年,青海省东部、甘肃有中东部、宁夏全区和陕北降水量明显偏少,而在厄尔尼诺事件次年明显偏多,上述地方降水量差异是显著的.根据Quinn等人划分的历史厄尔尼诺事件资料及西北各省近500年气候历史资料,我们分析了1845—1957年厄尔尼诺事件与西北旱涝的关系,从这些定性或半定量的资料分析中可以看出,上述结论在历史上也是成立的.特别是西北历史上的几个大旱年,基本上出现在连续发生厄尔尼诺事件的年份中.

中国雨季降水主模态季节演变的时空特征

利用1960-2000年全国436个地面测站的逐日降水量资料,将中国雨季分为江南春雨期（3月16日-5月15日）、夏季风主汛期（5月16-7月15日）、夏季风后汛期（7月16日-9月15日）3个时段,应用S-EOF（Season-reliant Empirical Orthogonal Function）分解的方法研究了中国雨季旱涝型主模态季节演变的空间分布及其时间变化特征。主要分析了前3个主模态的时空分布特征,第一模态（S-EOF1）的旱涝分布为江南初夏旱涝型,主要显示出江南地区在夏季风主汛期以整个长江以南地区的旱或涝为主要特征,具有20-30 a的年代际振荡周期。第二模态（S-EOF2）空间向量集中体现了夏季风主汛期长江中下游流域和华南地区形成南北相反的旱涝分布,为南北跷跷板型,且这种分布在夏季风后汛期发生转变,这种南北旱涝急转型以2-4 a的年际变化为主。第三模态（S-EOF3）主要体现了夏季风后汛期长江中下游地区与华北和华南地区降水异常呈负相关关系,即自南向北呈现三明治夹心型的旱涝分布,以低频年际振荡为主,显著周期为6-8a,同时还具有准30 a的年代际变化。

过去2000a中国东部干湿分异的百年际变化

分析了101～1900 AD间中国东部每200 a的干湿分异及其变化状况,讨论了它们与冷暖变化的对应关系.结果显示:2～11世纪,我国东部干湿分异为东西分异,西(西北)干东(东南)湿;12～15世纪,东西分异与南北分异并存,但仍以东西分异为主;而16～19世纪则为南北分异,北干南湿.冷暖变化与区域干湿变化的对应关系是:在暖的时期,干湿分界线偏西,最西达大同-太原-西安-汉中一线;在相对较冷的时期,干湿分界线摆向东南,达济南-菏泽-南阳一线,摆动最大幅度达5个经度以上;而在最冷的两个时段,东西分界线被南北分界线所取代.冷的时期,华北地区偏干,长江中下游及其以南地区偏湿;暖的时期,华北地区湿润,华东地区,特别是长江下游及其以南地区偏干.

我国北方干旱逐月变化特征分析

用 1 950～ 2 0 0 0年我国 6 2 9个站逐月降水资料 ,采用Z指数作为旱涝等级划分标准 ,把各地的旱涝情况划分成 7个等级 ,把长江以北主要农业区格点化后 ,以各格点中达到干旱站点的多少为权重 ,求出格点中干旱发生的面积。通过对 51年的资料分析 ,发现我国北方区干旱面积在不同月份有其不同的变化特征。其中 1、2、4、7、8、9、1 1、1 2月八个月的干旱面积有不断扩大的趋势 ,3、5、1 0三个月的干旱面积处于平均状态 ,6月份的干旱面积有减少的趋势。

过去600年中国西南地区极端旱涝事件的重建与分析

以历史文献为主要资料,采用百分位阈值法重建了过去600年(1400~2000年)中国西南地区发生概率为10%的极端旱涝事件序列,发现:1700年是西南地区极端旱涝事件的转折点,之前极端干旱年份多于极端洪涝年份,之后极端洪涝年份多于极端干旱年份。现代暖期,极端旱涝事件发生频率与强度偏高,但皆未超过历史时期的峰值。在偏暖湿时,极端旱涝事件偏少,极端洪涝年多于极端干旱年;在偏冷干时,极端旱涝事件均较多,极端干旱年发生概率高于极端洪涝年;在小冰期和现代暖期内极端旱涝事件有不同的冷暖对应模式。西南地区极端旱涝事件的发生与亚洲季风有着密切的关系,且南亚夏季风的影响更为突出,1700年前后极端旱涝事件的转折对应了南亚夏季风的转折。南亚夏季风偏强时,极端旱涝事件偏少且极端洪涝事件发生概率高于极端干旱事件,南亚夏季风偏弱时则反之。ENSO在年际尺度上对极端旱涝事件发生有重要影响。PDO在年代际和多年代际尺度上通过影响亚洲季风,进而影响到西南地区极端旱涝事件。

历史旱涝灾害资料分布问题的研究

一、问题的由来和原因在中国历史气候的研究中,除了冷暖变化外,旱涝演变的问题是另一项重要的内容。有关水旱的记载在我国历史文献中记载是最为丰富的,翻开历史典籍,最常见的就是这类记载。从现在旱涝在我国的分布来看,它与冷暖的状态有较大的差别。

我国降水变化趋势的空间特征

利用 1 951年至 1 996年地面气象记录资料 ,计算了我国全年和季节降水量长期变化趋势特征指数 .结果表明 ,我国长江中下游地区年和夏季降水量呈现明显增加趋势 ;北方的黄河流域降水表现出微弱减少趋势 ,山东和辽宁省夏季雨量减少显著 ;但偏高纬度地区的新疆、东北北部、华北北部和内蒙古降水量或者增加 ,或者变化趋势不明显 .因此 ,1 997年黄河史无前例的断流和 1 998年长江特大洪水的发生 ,均有其相应的区域长期降水气候趋势作为背景条件 .研究还表明 ,我国一些地区降水的季节性也发生了变化 ,其中黄河中上游地区和长江中游地区春、秋季雨量占全年比例均有显著减少 ,而河北东部、辽宁西部和东北科尔沁沙地春季降水相对增加 .

近159年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布

利用1850-2008年我国东部地区90个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP典型相关等方法,分析了近159年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明:(1)近159年中国东部旱涝具有4种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2)本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20世纪20年代之前,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20世纪20年代以后,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系。

春季海温对中国夏季降水影响的诊断研究和预测试验

文中利用季降水异常集合的典型相关预测模式 ,以全球春季 (3～ 5月 )海温场作为因子场 ,对中国夏季降水场进行了诊断研究 ,并对 1998,1999及 2 0 0 0年这几个典型的中国夏季降水进行了回报试验。结果表明 ,春季海温与中国夏季降水之间存在较好的关系 ,春季海温在较大程度上决定了中国夏季降水雨带及其分布类型。考虑面积因子的集合典型相关预测方案对中国夏季降水具有较强的回报能力 ,此模式不仅能诊断出降水场和海温场中一些比较典型的空间模态和时间变化规律 ,而且可以再现 1998和 2 0 0 0年中国大部分地区的旱涝灾害。揭示了全球春季海温的异常变化在中国夏季 (6～ 8月 )降水异常中的作用。