基于气候统计分析法的福建省主汛期降水时空演变研究

选取福建省1990—2020年共30年主汛期(4—9月)逐小时站点降水资料,采用经验正交函数分解法、九点平滑法、非参数统计检验法、M-K检验、小波分析法等气候统计方法,对福建省主汛期降水气候时空演变及其周期变化特征展开研究。应用气候统计分析方法研究福建省近30年主汛期降水气候的时空演变和周期性,反映出明显的气候不均匀性和周期性,可为气象业务部门降水预报预测提供有力依据,实现预报在前、决策在前、防范在前的目标。

我国东南沿岸及复杂山地近31年主汛期降水气候特征分析

选取福建省1990—2020年4—9月国家自动气象站逐小时降水资料,采用数理统计和百分位法等对我国东南沿岸及复杂山地近31年主汛期降水气候特征进行研究。结果表明:(1)我国东南沿岸及复杂山地近31年主汛期降水极不均匀,强降水带位于山区,平原盆地降水较弱;全省年平均降水量为1216.60 mm,年降水量最大值在东部柘荣、周宁、寿宁和宁德等山地,超过1500 mm,最小值位于东南沿岸地区,不足500 mm;(2)降水标准差分布受极端强降水影响较大,90%、95%、99%百分位极端强降水在东部、西北部和南部年降水量波动大且强度较强,中部地区较弱且相对平均值变幅较小;(3)上述气候特征受到复杂地形因素的影响,高海拔山地丘陵地形复杂,东南沿岸多平原盆地,海陆差异较大,降水具有极强的不均匀性。

亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅰ:云南主汛期季节内振荡特征及其传播过程

利用云南省124个气象观测站降水资料和NCEP OLR再分析资料,分析了云南主汛期(6-8月)季节内振荡(ISO)的活动特征及其传播的年际差异,并着重分析了云南主汛期ISO活跃年热带印度洋ISO向云南传播的两条路径和两个亚洲季风系统ISO分别对云南主汛期ISO的影响。云南主汛期平均降水量与区域平均OLR呈显著负相关,用低频(30～60天)OLR表征云南夏季风ISO,其强度具有明显的年际差异。在云南主汛期ISO活跃年,ISO主要来自于两条传播路径:一条是从副热带西太平洋或中国东南部的三次西传,强度较大,分别造成云南主汛期内3次低频对流显著活跃期;另一条是从热带印度洋沿孟加拉湾西岸的西南-东北向传播,到达云南时加剧了云南主汛期的低频对流。在云南主汛期ISO不活跃年,主汛期仅有两次弱的低频对流,主要来自于副热带两次弱的纬向低频OLR传播,第一次是从副热带西太平洋的西传,第二次是从阿拉伯海北部的东传。在云南主汛期ISO活跃年,热带印度洋低频对流一方面沿孟加拉湾西岸向西南-东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO继续向云南传播;另一方面东传到南海以南的热带洋面并向南海北传,激发了南海夏季风ISO北传到副热带中国东部地区,再向云南西传,越过云南后与从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期。因此,正是热带印度洋ISO通过两条路径对南海夏季风ISO和孟加拉湾西南季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲季风系统共同作用于云南主汛期ISO。

亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅱ:云南主汛期季节内振荡活动过程及其对MJO活动的响应

利用NCEP OLR、风场再分析资料和日本APHRO_MA_V1003R1降水资料,针对云南主汛期季节内振荡(ISO)活跃年分析了对应低频对流场、环流场和降水的异常特征,以及热带印度洋大尺度振荡MJO分别激发孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO,从而对云南主汛期ISO和降水产生的影响。在云南主汛期ISO活跃年,低频对流场和环流场在云南ISO波动的1～3位相和4～6位相呈反位相特征,这主要由热带印度洋低频对流东传、北传和副热带西太平洋低频对流西传造成的。热带印度洋的低频对流在发展过程中,一方面沿孟加拉湾西岸向西南—东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO活跃并继续向云南传播;另一方面沿孟加拉湾以南继续东传到南海,激发了南海热带季风ISO活跃并北传到副热带中国东部地区,再沿副热带西传至云南,越过云南后与沿孟加拉湾西岸从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期。云南主汛期降水在1～3位相由于副热带低频对流西传和孟加拉湾低频对流东北向传播而处于正距平(第2位相降水最多);在4～6位相,由于副热带低频对流抑制区西传和孟加拉湾低频对流抑制区东北向传播而降水减少(第5位相降水最少),云南主汛期降水与当地低频对流有较好的对应关系。当热带印度洋MJO较强时,4-7月以两条路径向云南的三次传播增强和提前,使得云南主汛期ISO活动也加强,对应产生三次低频对流活跃期,这种MJO由热带印度洋向云南的传播需要30～40天的时间。因此,正是热带印度洋MJO分别对孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲夏季风系统共同作用于云南主汛期ISO,影响当地降水。

基于小波变换的三江平原井灌区主汛期降水序列多时间尺度分析

近些年来,由于水田面积迅速增加,导致三江平原井灌水稻区地下水位普遍下降,"吊泵"、局部超采现象时有发生,因此,三江平原的地下水资源平衡急需恢复。为解决上述问题,以853农场为例,应用小波理论,对853农场实测主汛期降水时间序列的多时间尺度变化特征及突变特征进行分析,并与实测年降水序列变化特征进行了对比分析。结果表明:853农场主汛期降水序列具有3 a,6 a,29 a以及13 a左右4个主周期,同时,主汛期降水序列与年降水序列的主周期具有较好的一致性。该研究结果为853农场乃至整个三江平原充分利用天然降水、地下水资源的恢复及可持续利用提供了科学依据。

海温对辽宁省主汛期降水异常影响的统计分析

在对辽宁省主汛期降水异常的时变特征进行分析的基础上,研究了前期海温场对辽宁主汛期(7-8月)降水影响的统计特征.结果表明:1)辽宁省汛期降水异常有明显的年际、年代际变化特征,近44a降水呈减少趋势.小波分析表明存在3～5 a的年际周期和10～12 a的年代际周期.2)存在2个影响辽宁汛期降水异常的海温关键区及相应的关键时段,它们分别是南大西洋(1-5月)和西太平洋(3-4月),综合考虑2个关键区可更好地预示辽宁汛期降水的异常.

四川主汛期降水与西风环流指数的典型相关分析

在气候变化研究中，存在着大量两个变量场之间的相关问题。本文利用场相关理论分析了四川6—8月降水场与16个环流指数的相关关系得到一些有意义的结果1）1—5月的环流因子中，亚洲经向环流指数、西太平洋副高脊线、北半球极涡中心强度是影响四川汛期降水的最显著因子2）1—5月环流指数对四川夏季降水空间分布的影响主要是东西振荡分布3）四川主汛期降水变化的敏感点在康定、雅安和广元、内江4）4月西太平洋副热带高压脊线西伸明显，汛期川西北产生多雨，5月西太平洋副热带高压脊线偏北西伸，则汛期川南多雨6）亚洲经向环流对四川降水的影响主要是一致性分布，而且在相关性上主要是正相关7）前期（1—5月）环流指数与夏季降水场的相关关系中，4月和5月的典型变量时间序列存在11年的周期，其余都无周期。

咸宁市主汛期降水与前期下垫面热力条件的相关分析

选取咸宁市月平均地面气温、最高气温、最低气温及0～320cm共9层地温,分别计算它们与咸宁市主汛期(6～8月)降水之间的单相关系数,通过相关分析发现,咸宁市部分时段的气温、地温与后期主汛期降水存在较好的相关。结果表明:前期下垫面的热力条件对后期主汛期降水状况有一定的影响。

MJO变化对云南主汛期降水的影响

使用云南省1979—2013年125站汛期降水和热带季节内振荡(MJO)活动指数为研究资料,对强MJO事件中的8个位相所对应的降水场、对流场、水平风场等分别进行统计合成,分析MJO活动变化对云南主汛期(6~8月)降水的影响。结果表明:①主汛期MJO的强度变化与云南降水量有明显的正相关性。②主汛期内MJO活动在多数位相时,云南降水为正距平。受冷暖空气交汇的配合影响,MJO活动在第六位相时云南降水正距平最大,第四位相次之;出现降水负距平对应有3个MJO活动位相:第二、第五和第七位相,尤其MJO处于第五位相时,因受干燥的偏北气流控制,云南降水负距平最大。③从MJO各个位相和风场的合成来看,出现降水正距平的都与热带对流北传影响云南有关。

山西省主汛期降水的特征研究

以山西省1960-2005年逐日降水资料为基础,采用线性分析、小波分析等数理统计方法,分析46年来山西省主汛期降水及主汛期暴雨日数的变化特征,并利用NCEP日资料计算了影响山西区域的季风强度指数,综合研究结果表明:山西省的主汛期为7月上旬到8月中旬,这与季风在山西建立和撤退的多年平均日期是一致的,因而划分是较为科学的。山西大部分地区主汛期降水量均呈下降趋势,多年的变化趋势在0.1mm/10a～-30mm/10a之间,其中,中部的东部部分地区为显著下降趋势,通过了α=0.05的显著性检验。进入21世纪以后,山西主汛期降水虽然仍在减少,但暴雨的次数有所增加,说明气温升高后,降水量虽然趋于减少,但极端降水事件有增多的趋势。山西主汛期降水及主汛期暴雨的出现与季风强度有显著的正相关,当季风偏强(弱)时,山西省主汛期降水量偏多(少),主汛期暴雨站·次数偏多(少)。山西主汛期降水与7、8月份500hPa的位势高度场的相关分析表明,西太平洋副高偏强,贝湖至内蒙一带为异常低值区,中纬度环流呈东高西低的时候山西主汛期降水偏多。乌山阻高的建立有利于维持使山西主汛期降水偏多的环流形势。山西主汛期降水与7、8月份850hPa的经向风的相关表明当偏南异常气流深入我国东部北方大陆时,山西省主汛期多雨,这也是强夏季风年850hPa上的明显环流特征。

近50年安徽淮北平原降水变化特征分析

选取淮北平原6个典型代表气象站的逐年降水观测资料,采用数理统计方法、趋势拟合和R/S分析等方法,分析了年降水量、主汛期降水量和暴雨日数的变化特征。结果表明,淮北平原年降水量和主汛期降水量增加并不明显,但年际间波动较大,年降水平均变异系数0.26,最大极差在1150mm以上;主汛期降水量变异系数0.39,极比达到5.07,导致旱涝频繁发生。趋势分析表明,20世纪90年代以来,淮北平原多雨年和少雨年都呈增加的趋势,暴雨日数也呈明显增多的趋势。R/S分析得出,未来淮北平原的降水仍呈宽幅震荡的趋势,旱涝灾害仍是制约当地农业生产的主导因素。

热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的影响

利用四川省132个气象观测站降水资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料,分析了主汛期热带东印度洋MJO活动异常年低频对流传播的显著差异,及其影响四川盆地主汛期降水的物理过程。探讨了热带东印度洋MJO活跃年低频振荡向四川盆地传播的路径和源头,以及孟加拉湾西南季风系统、东亚副热带季风系统的低频振荡分别对四川盆地主汛期低频对流活动的影响。结果表明:热带印度洋的低频对流激发了孟加拉湾西南季风ISO进入活跃期,并在西南气流的引导下继续向四川盆地传播;低频对流先从热带印度洋东传至菲律宾群岛南部的热带洋面,并向东亚副热带地区北传,激发了东亚副热带季风ISO的活跃加强,进而向四川盆地西传。热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的调制,正是通过两支季风系统(孟加拉湾夏季风和东亚副热带夏季风)的共同作用,影响了四川盆地主汛期异常的对流活动以及降水的多寡。