夏季热带大西洋海温变化对华南前汛期降水的影响

利用1979~2019年全国160站逐月降水资料、Hadley中心海表面温度资料、NOAA的向外长波辐射资料以及NCEP/NCAR再分析资料,结合相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了夏季热带大西洋海温变化对华南前汛期降水的影响。结果表明:前一年夏季热带大西洋海温升高(降低)在一定程度上导致了华南前汛期降水的减少(增多)。关键区(10°S~5°N,35°W~10°E)海温偏暖增强了Walker环流导致赤道太平洋下沉辐散增强,造成赤道中西部太平洋上空的东风异常,在海气相互作用下促进了随后秋冬季La Niña的发展。海温负异常时形势则大致相反,促进了El Niño的发展。冬季太平洋La Niña(El Niño)发展到最盛期,西太平洋的对流增强(减弱)在其北侧低对流层激发出异常气旋(反气旋)。直到第二年的前汛期,仍存在残余的海温异常形势,这一方面使得西北太平洋异常气旋(反气旋)依然维持,有利于西太平洋副热带高压减弱东退(加强西伸),减少(增多)了南海水汽向华南的输送;另一方面有利于热带地区对流活跃(抑制)从而增强(减弱)了局地Hadley环流,造成华南地区为下沉(上升)运动异常,抑制(增强)了对流。除此之外,赤道东太平洋的海温负(正)异常激发了指向北美洲的类太平洋—北美波列,北大西洋的海温异常在其基础上进一步激发了向下游传播的欧亚波列,使得欧亚中高纬呈现负(正)—正(负)—负(正)的位势高度异常特征,不利于(有利于)冷空气南下影响华南,最终造成前汛期降水负(正)异常。

北太平洋海温与广西前汛期降水的联系

利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、Hadley中心海温资料、NOAA以及NCEP/NCAR再分析资料,结合相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了北太平洋海温异常与广西前汛期降水的同期联系,并初步探讨了前者对后者的影响及可能机制,结果表明:北太平洋关键区海温是广西前汛期降水的显著影响源,海温正位相(负位相)的异常分布在一定程度上导致了广西前汛期降水增多(减少).北太平洋关键区海温变化可以独立于赤道中东太平洋影响前汛期降水,而赤道中东太平洋海温变化可以起到调制作用,增强两者联系.北太平洋为正位相海温异常时,大气为“+-+”的经向三极型位势高度异常响应.与此同时,海温异常激发了向下游中高纬传播的Rossby波列,引起东亚沿岸位势高度正异常和反气旋环流异常.在上述机制下,贝加尔湖高压脊和东亚大槽均显著增强,使得中高纬冷空气更易南下.赤道中东太平洋海温的调制作用体现在对中低纬环流的影响.关键区海温正位相对应于赤道中东太平洋海温偏暖,后者引起局地异常上升运动,减弱Walker环流进而导致赤道西太平洋出现下沉异常,抑制了对流活动,在西北太平洋强迫出异常反气旋,使得副高加强西伸.副高的增强西伸增强了暖湿气流输送,这一方面有利于广西一带的水汽输送,水汽通量辐合增强;另一方面有利于冷暖空气在广西交汇,对流不稳定增强,促进上升运动,最终导致降水增多.北太平洋为负位相时上述异常形势相反,导致降水减少.

广东前汛期降水与南海北部风场准双周振荡的关系

利用1961—2008年广东逐日降水、NCEP/NCAR逐日再分析资料,先采用EOF分析、相关分析定义了影响广东前汛期降水的850 hPa关键区——"南海北部风场指数",再利用功率谱分析、Lanczos时间滤波器等方法研究了近48年广东前汛期降水与南海北部风场指数的低频振荡特征,并研究了广东暴雨与南海北部风场指数准双周振荡的关系。结果表明,广东前汛期降水与南海北部风场指数均以准单周、准双周振荡为主,而30～60天的季节内振荡不显著。南海北部风场指数与广东前汛期降水准双周振荡序列存在显著正相关,且明显高于准单周振荡序列的相关。近48年4—6月南海北部风场指数的准双周振荡波峰前后3天(个别4天)的广东省前汛期暴雨出现概率为78.2%。最后利用合成分析方法分析了南海北部风场指数准双周振荡的波峰附近有典型西南风暖区暴雨发生的大气环流场演变特征,可为广东暖区暴雨过程的中期预报提供参考依据。

近52年广东开汛期特征及与前汛期降水的关系分析

利用广东省86个气象台站近52年(1962—2013年)逐日降水量资料,统计了逐年各台站及全省开汛期(rain season onset date/RSOD),并对广东省开汛特征及其与前汛期降水的关系进行了分析。分析结果表明:(1)广东省开汛期多集中在3月下旬至4月中旬,最早和最迟开汛期相差94 d;(2)广东省东南大部、北部大部较中部大部和西南部开汛早,雷州半岛开汛最迟;(3)广东省开汛可分为突发型开汛和渐进型开汛两种类型;(4)广东省开汛期年(代)际变化特征明显,存在15～16 a的年代际振荡周期,1986年为年代振荡周期变化的转折点,前后分别存在8 a和5～6 a的年代振荡周期;(5)各台站开汛期与3月下旬及4月降水相关性最好,与5、6月及前汛期降水的相关性差;(6)广东开汛异常偏早(晚)年,其前冬500 hPa高度场存在明显差异。

不同类型和强度的厄尔尼诺事件对次年华南前汛期降水的可能影响

根据气象行业标准(QT/T370-2017)对厄尔尼诺事件不同类型的划分结果以及国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准,利用1961~2016年NCEP/NCAR日、月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料(ERSST V4)以及华南261个国家气象观测站逐日降水资料,采用相关、合成等方法分析了不同类型、强度的厄尔尼诺事件特征以及与次年华南前汛期的关系,并探讨其海温和大气环流异常特征。结果表明,厄尔尼诺事件的类型、强度对次年华南前汛期降水的影响存在明显差异。中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年,华南前汛期开汛早、结束晚,前汛期持续时间长、降水多;弱等级的东部型以及中部型厄尔尼诺事件次年则相反。在厄尔尼诺事件次年华南前汛期,中等及以上强度东部型厄尔尼诺相对弱东部型或中部型厄尔尼诺的大气环流存在明显差异。高层西风急流明显加强,中层北半球极涡加强,东亚大槽强,低层菲律宾以东存在反气旋异常环流,华南存在南北风的交汇和水汽辐合加强,有利于华南前汛期降水偏多。

华南前汛期降水异常的时空变化特征

利用国家气候中心整编的1951—2000年中国160个站的月降水资料,选出华南地区16个代表站。重点分析了华南前汛期降水的年际、年代际变化的时空特征。结果表明:华南地区的降水主要集中在前汛期,而且降水偏多现象易发生在华南东部地区,降水偏少现象易发生在华南北部地区;20世纪50年代前期、60年代中期到80年代初为相对多雨期,而1950年代中期到1960年代中期及1980年代前期到90年代初为相对少雨期,90年代为波动期,但华南前汛期近50年的降水变化的总趋势不明显。华南前汛期降水具有明显的周期性。年际变化的主周期有三个:3,5和7年,年代际变化的主周期为14年。华南前汛期多雨年同期,淮河及黄河下游等地区少雨;而华南前汛期少雨年同期,大致相反。

降维方法在广西前汛期降水预测中的应用

对广西88个站前汛期(4～6月)降水距平百分率作自然正交展开(EOF分解),选取累积方差贡献接近70%的前5个主成分为预报量。从前期大气环流场和海温场中分别查找预报因子,进一步对初选预报因子作降维处理,分别选取其中与5个预报分量相关程度高的主成分建立5个预报方程。经独立样本预报试验证明,该方法对广西前汛期降水趋势具有较好的预测能力。

南极涛动对福建前汛期降水的预测意义

利用1979—2009年逐月NCEP/NCAR再分析资料和福建省66站降水资料,分析了3—4月南极涛动(AAO)的变化对后期福建前汛期(5—6月)降水的影响。结果表明:3—4月平均的AAO指数与福建前汛期降水有很好的正相关性,前期AAO偏强时,后期前汛期降水偏多,反之亦然;且AAO异常时降水的同号率为100%。对AAO异常年的分析发现,当前期AAO异常强时,后期北方冷空气活动频繁,南方暖湿气流输送强盛,在华南北部产生强烈锋生,导致福建前汛期降水偏多;反之,降水偏少。上述结论为福建前汛期降水预测提供了一条可行的新途径。

副高及其南侧偏东气流输送在福建前汛期降水中的作用

采取相关分析、累积距平等统计方法,分析了西太平洋副高与福建前汛期降水的关系。利用NCEP-NCAR再分析资料及垂直积分的水汽输送通量等资料,对比分析了福建前汛期旱涝年份环流形势及要素场差异。分析结果显示：(1)当副高偏南偏弱时有利于福建前汛期多雨。旱年对副高具有加强作用的西太平洋海温正距平区主要位于日本南面,造成副高偏强偏北。而涝年10-25°N西太平洋海温偏高,造成副高偏南。(2)旱(涝)年华南及福建低层西南暖湿气流输送明显减弱(增强)。不过,福建上空增强的西南水汽输送主要来自副高南侧的偏东气流转向。这一点,在实际的前汛期降水预报中对于孟加拉湾西南暖湿气流的作用将是一个有意义的新认识,值得进一步探讨。

广东北江流域前汛期降水与全球海温及遥相关的相关性研究

以广东北江流域18测站1965～2007年的月降水数据为基础，统计发现该区域降水前汛期突出，后汛期不明显，年内降水呈明显的“单峰型”分布。Mann-Kendall趋势检验表明，4月、5月降水主要呈下降趋势，6月降水主要呈上升趋势。考虑到前期海温及遥相关指数对降水具有预测性的指示意义，本文将流域前汛期各月份降水经验正交函数（EOF）分析的第一模态时间系数与同期及前期1～12月全球海温及10种遥相关指数进行时滞相关。结果发现影响前汛期各月降水的海温异常关键区并不局限于广东近海，各月的海温异常关键区、遥相关指数及其影响时段存在较大差异。海温异常关键区面积各月均表现为负相关海域大于正相关海域；4月、5月正相关海域主要分布在南半球，6月正相关海域主要分布在北太平洋海域；有些海区在滞后0～12月均与前汛期降水相关显著。研究有助于减少广东北江流域前汛期降水预报的不确定性，为指导工农业生产及防灾减害提供一定的科学依据，也可为研究区域气候变化规律及其影响因素提供一种思路。

福建前汛期降水趋势的OLR特征及诊断分析

本文取全省 2 5个代表站 5～ 6月的降水资料和射出长波辐射 (OLR)月平均资料为素材 ,首先确定降水偏差指数 (即相对距平 )和异常年例 ,其次揭示异常年例和基本规律的OLR特征 ,最后进行诊断判据分析及对 2 0 0 1～ 2 0 0 2年福建前汛期降水趋势诊断 ;主要结果有 :(1)东亚中低纬地区的OLR由中纬向低伟若呈高 (低 )、低 (高 )、高 (低 )分布时(流场呈辐散 (辐合 )、辐合 (辐散 )、辐散 (辐合 )分布 ) ,福建前汛期降水易于偏多(少 ) ;(2 )在诊断判据分析时上一年十月侧重南半球所显示的信息 ;而当年一月侧重西太平洋辐合区、巴基斯坦～印度北部～青藏高原西部和东南亚地区所显示的信息 ;(3)OLR距平分布图所提供的信息在实际诊断过程中具有应用价值。

青藏高原冬春季异常雪盖与江南前汛期降水关系的检验和应用

应用１９５８～１９９２年青藏高原６０个站的积雪深度资料，对早先分析青藏高原冬春季异常积雪影响高原及其邻近地区大气环流和我国汛期降水的一些结果进行了检验．结果表明，青藏高原冬季积雪与同期５００ｈＰａ高度和前汛期江南降水关系的稳定性较好．多年来，该统计关系用于江南前汛期降水趋势的预报试验，获得初步成效．指出青藏高原异常雪盖作为江南汛期降水预报因子不仅具有可靠的物理基础，而且是行之有效的，值得进一步深入研究．

基于REOF分析的广东前汛期降水趋势的区域特征

采用旋转经验正交展开(REOF)方法,对广东48站前汛期降水标准化距平场进行客观分区,在此基础上对各区区域平均前汛期降水的长期演变趋势进行了讨论。结果表明:广东省前汛期降水量场可以划分为4个区域,即粤东区、粤中区、粤西北区以及雷州半岛区。该4区前汛期降水量线性趋势不显著,年代际变化特征明显。进入21世纪以来,除雷州半岛区降水持续减少外,其余各区出现明显增加。而20世纪90年代以来粤东区和粤中区旱涝发生更为频繁。

基于定量化指标的福建前汛期降水强度特征分析

应用福建省66 站1961-2012 年逐日降水资料,基于前汛期降水定量化指标,揭示福建前汛期降水强度的多尺度特征,着重分析前汛期降水强度的低频变化特征.分析结果表明：（1） 福建省前汛期降水强度在20 世纪70 年代中期、90年代初期发生了由强到弱和由弱到强的两次明显突变,突变点为1976 年和1991 年.（2） 在前汛期降水偏弱的年代际背景下（20 世纪70 年代中期-90 年代初期）,前汛期降水强度年际波动相对较小;而在强的年代际背景下（20 世纪60 年代-70 年代中期和20 世纪90 年代初期至今）,前汛期降水强度的年际波动相对剧烈,尤其2000 年以来,福建前汛期降水极端事件明显增多,持续性强降水过程多发,且强度偏强.（3） 福建前汛期降水强度的季节内振荡明显,降水强度与低频变化的强度成正比,即前汛期降水强度偏强（弱）年份,其低频变化信号较（不）显著.（4） 前汛期降水较强的年份有75%出现显著的低频信号,且低频周期较稳定,低频周期可分为30~60 d、20~30 d 和10~20 d;25%的年份低频周期出现明显的调整.

2012年前汛期降水EC与HAPS数值模式检验

对2012年前汛期（4～6月）欧洲中心全球模式与HAPS中尺度模式的降雨预报场进行逐6h晴雨检验与24h分量级降水检验,得出：EC逐6h降水预报空报多而漏报少,预报无降水时可信度更高,TS评分在0.3～0.4之间；24h分级检验中预报能力随着降水量级的增大而减小,空报率、漏报率增大,TS评分减小；EC随着预报提前量的减小TS评分增加,起报时次对预报能力无明显影响.

2012年深圳前汛期降水EC与HAPS模式检验

对2012年前汛期（4-6月）欧洲中心全球模式与HAPS中尺度模式的降雨预报场进行逐6h晴雨检验与24 h分量级降水检验,得出：EC逐6h降水预报空报多而漏报少,预报无降水时可信度更高,TS评分在0.3 ～0.4之间;24 h分级检验中预报能力随着降水量级的增大而减小,空报率、漏报率增大,TS评分减小;EC随着预报提前量的减小TS评分增加,起报时次对预报能力无明显影响;总体来说,EC能为深圳10 d预报提供较好的参考价值,尤其是6d预报,对于暴雨的预报有待预报员订正.HAPS逐6h晴雨预报TS评分在0.48～0.32之间,提前量6h内预报效果好,TS评分0.4以上,有较高的参考价值;24 h分级降水预报能力与EC相同,也是随着降水量级的提升预报能力降低;但是HAPS预报能力与提前量的相关性主要表现在提前量6h以内,提前量减小TS评分明显增大,对于提前量大于6h的预报能力无明显变化;总体来说,预报员可依靠HAPS在短期预报基础上做好短临预报的订正工作,开展24 h分区预报.

华南前汛期降水与前期印度洋海温的关系

利用1961—2014年共54年的降水及海温资料,采用相关分析、奇异值分解和合成分析方法,研究了印度洋海温与华南前汛期降水的相关关系及海温异常影响华南前汛期降水量的途径。结果表明,印度洋海温与华南前汛期不同月份降水存在不同的相关性,且华南4月降水与前期印度洋海温存在显著的负相关关系。印度洋中部海区(64°E^80°E,18°S-EQ)是影响华南4月降水量的关键海区,前一年7—8月是关键时段。当印度洋关键海区前一年7—8月异常偏冷时,华南4月降水量显著增多;反之,华南受大陆偏北气流控制,4月降水减少。

粤东暴雨中心前汛期降水异常的环流特征及前兆性信号分析

研究了1967~2018年粤东暴雨中心前汛期降水的年际变化,以及降水异常对应的环流异常特征,并对降水异常的前兆性信号特征进行分析。研究结果表明:1990年以后粤东暴雨中心前汛期降水年际变率增强,2005年以后降水偏多年异常增多。降水异常年的环流特征差异显著,偏多年对流层中上层高空急流增强,副热带高压范围偏大西脊点偏西,东亚大槽偏深,江南地区偏南风减弱,有利于粤东辐合增强;偏少年高空急流减弱位置偏北,副热带高压范围偏小,大陆高压增强,底层我国东部地区偏南风一致减弱,不利于粤东辐合。降水偏多(偏少)年的前兆性信号主要表现为极地海冰偏少(偏多)以及赤道东太平洋暖(冷)海温异常。进一步研究表明,高空急流以及东亚大槽和前期极地海冰异常有关,而副热带高压和前期赤道东太平洋海温有关。

均生函数场模型在福建前汛期降水预报中的检验

1引言 福建省前汛期是指每年的5～6月，全年降水的高峰就出现在前汛期。前汛期降水的预报是每年长期预报的关键。以前用得比较多的降水预报方法以传统的相似或经验统计等方法为主。目前一些新的预报模式被许多研究者所采用，有些已取得不错的预报效果。在这里我们应用其中的均生函数场模型对福建省前汛期降水量场做试预报，以期得到一些有参考价值的结果。