西北地区东部夏季极端降水量非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论西北地区东部夏季极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明:西北地区东部夏季极端降水量集中度与集中期的空间差异并不大;西北地区东部夏季极端降水量的季节内分配状况同夏季极端降水量存在较好的相关性,极端降水量越集中、集中期越早,则极端降水量越少,反之亦然;东亚夏季风同西北地区东部夏季极端降水量、极端降水量集中期存在负相关,与极端降水量集中度存在正相关。

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.

长江流域夏季极端降水时空分布特征

利用1961—2017年长江流域700个气象站夏季(6—8月)逐日降水量资料,采用泰森多边形法计算各子流域面雨量,通过Box-Cox变换和百分位法确定长江各子流域极端降水事件阈值,分析各子流域夏季极端降水事件的时空分布特征以及流域间降水空间配置关系。结论如下:(1)长江流域夏季极端降水事件的年代际特征明显,20世纪60年代至70年代极端少雨事件频发,20世纪80年代至90年代中下游以极端多雨事件为主,上游以极端少雨事件为主,21世纪以来以大范围极端少雨事件为主,且多发生在上游,而金沙江石鼓以上易发生极端多雨事件。(2)长江流域夏季极端降水前2个空间分布模态表现为:流域大部一致型,即岷沱江东部、嘉陵江北部及两湖南部夏季极端降水与流域其他地区呈反位相;南北反位相型,即长江以南与以北地区夏季极端降水呈相反的空间分布。(3)当夏季极端多雨时,长江流域夏季降水空间差异较大,空间分布格局大致有4类,但以沿江干流偏多为主;夏季极端少雨时,长江流域夏季降水空间一致性较高,以全流域大部偏少为主,仅岷沱江和嘉陵江或者两湖南部偏多。

新疆阿勒泰地区1961~2010年夏季极端降水事件及其环流特征

利用新疆阿勒泰地区7站1961~2010年夏季(6~8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验及合成分析等方法,分析该地区夏季极端降水事件的变化规律及其环流特征。结果表明:(1)大部分站夏季极端降水事件年变化趋势不显著,但存在明显的年代际变化,1980年代以前偏少,1980年代后期之后呈偏多态势;(2)夏季极端降水事件未出现显著性突变,表明该地区各站夏季极端降水事件发生率基本稳定;(3)阿勒泰地区夏季极端降水事件不仅与同期700 h Pa和500 h Pa高纬度的冷空气活动、西西伯利亚低槽的强度和位置及中低纬度副热带系统是否活跃有关,还与同期200 h Pa副热带急流的位置及30°N^42°N的西风急流连续性、赤道东风急流是否加强及东风零线的位置明显相关;(4)偏西路径与偏南路径水汽汇合是阿勒泰地区夏季极端降水事件偏多的主要原因之一。

青藏高原夏季极端降水概率分布特征

基于国家级地面气象站基本气象要素日值数据集的均一化降水序列计算了1961—2014年青藏高原中东部71个站夏季极端降水指数,选取二参数和三参数的Weibull分布、广义极值分布、皮尔逊Ⅲ型分布(Gamma分布)、对数逻辑斯特分布拟合其极值,分析了青藏高原中东部夏季极端降水的极值分布特征。结果表明:青藏高原夏季极端降水由东南向西北递减,大值中心位于四川东部地区,西藏东南部有一较大值中心,小值中心位于青海西北部。通过极值分布函数对极端降水指数的拟合,发现不同的指数适用的函数不同,需采用多种概率分布模式进行对比,并结合实际物理意义加以选择最适合的拟合分布函数。利用Gumbel分布计算夏季极端降水指数的多年一遇水平、50年一遇和100年一遇水平,均呈现出完全一致的空间分布特征:东南降水多,西北降水少;根据滑动t检验,强降水量和极强降水量均于2006年突变,由Gumbel分布估计突变后青藏高原中东部的极端降水有所增加。

春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系研究

基于1961—2017年北疆47站夏季逐日降水资料、NOAA海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用90%分位确定北疆夏季单站降水阈值,得出极端降水量,讨论了春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系。结果表明:北疆夏季极端降水和春季热带印度洋(20°S~15°N,50°~110°E)及赤道东太平洋(15°S~15°N,90°~180°W)海温呈正相关,两个关键区春季热带海温异常偏暖时,北疆夏季极端降水偏多,仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,北疆西北地区夏季极端降水偏多。当春季热带印度洋和赤道东太平洋关键区海温同时异常偏暖时,200 hPa西风急流轴明显偏南,500 hPa西西伯利亚和中亚地区低值系统活跃,南方路径输送的水汽增加,有利于北疆夏季极端降水的发生;仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,200 hPa西风急流强度增强,500 hPa西西伯利亚地区低值系统活跃,配合偏东路径的水汽输送,北疆西北地区夏季极端降水偏多。

青藏高原中东部夏季极端降水年代际变化特征

基于中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集得到的均一化降水序列,计算了夏季极端降水指数,分析青藏高原中东部1961—2014年夏季极端降水年代际变化趋势。结果表明:青藏高原中东部地区夏季降水量占全年总降水的50%以上,且夏季降水的变化趋势存在区域性差异,北部站点主要为增加趋势,南部增加和减少趋势的站点相当。夏季极端降水除西藏东部主要为减少趋势外,其他地区主要为增加趋势,且极强降水量的年代际变化趋势显著。大部分夏季极端降水指数的变化趋势在1970s发生转折,在此之前表现为减少的趋势,之后为增加趋势。通过Mann-Kendall趋势检验,在2000年之后强降水量和极强降水量出现突变。

1961—2014年中国东部地区夏季极端降水事件时空变化特征

基于我国东部地区438站1961—2014年逐日降水资料,选取世界气象组织定义的最大1日降水量RX1day、最大5日降水量RX5day、持续降水日数CWD和日降水强度SDII4个极端降水指标,采用面积加权法对中国东部地区的极端降水事件进行了季节尺度的时空变化特征的研究。结果表明:夏季极端降水指数的长期变化趋势显示,除CWD整体呈减少趋势外,RX1day,RX5day和SDII在我国黄河以南均呈现增加的趋势,而在北部以减少趋势为主。夏季极端降水指数随时间的变化表明,RX1day,RX5day和SDII整体呈现出增长的趋势,CWD则表现为减小的趋势。

华北地区夏季极端降水的时空特征

利用华北地区1961-2010年逐日夏季降水资料,用95%降水分位数定义了华北各站极端降水阈值,提取出夏季极端降水,分析了华北地区近50年夏季极端降水事件的时空特征。结果表明,总体上华北夏季极端降水是一致减少的,同时,在南北向及东西向也存在一定的反相关差异。

青藏高原夏季极端降水的分型及其前兆信号

近年来,青藏高原夏季极端降水在全球变暖的背景下表现出显著的变化.本文使用第三极地区长时间序列高分辨率(1/30°)降水数据集(TPHiPr,1979~2020)与大气再分析资料,利用K-Means聚类方法将青藏高原夏季(6~8月)极端降水划分为三类空间型,研究了1979~2020年高原夏季各类分型极端降水对应的环流异常及前兆因子等特征.研究表明,依据极端降水阈值可将高原夏季极端降水划分为西北(NW)型、东南(SE)型和喜马拉雅山脉南麓(HS)型,当各分型区域性极端降水事件(REPE)发生时,高原对应区域对流层中层均存在异常气旋性环流和异常上升运动.NW型和SE型主要受其上游中高纬地区异常信号的影响,而HS型则受局地副热带异常环流的控制.进一步研究发现,NW型发生前的第8天,在大西洋西部(60°W,50°N)附近出现气旋性异常,并激发出自西向东准纬向传播Rossby波;NW型发生当天,对流层高层自里海、新疆西部到青藏高原东北侧呈现出沿40°N纬向分布的正-负-正位势高度异常,水汽从阿拉伯海沿着位于高原西南侧异常气旋的东南边缘进入并在高原西北部辐合.相比于NW型,SE型的前兆信号出现的纬度偏高且强度更大,SE型发生前的第8天,格陵兰岛(60°W,70°N)附近出现气旋性异常并激发出向东南方向传播的Rossby波;SE型发生当天,在对流层高层自乌拉尔山、伊朗高原到青藏高原北侧呈现出西北-东南走向的负-正-负横跨欧亚大陆的位势高度异常,水汽从孟加拉湾沿高原南部异常气旋的东南边缘进入高原东南部.HS型发生前的第6天,低纬度地区中低层的异常高压西伸,REPE发生当天高原南侧出现显著的反气旋异常环流,有利于将孟加拉湾的水汽输送到喜马拉雅山脉南麓,此外,200hPa位势高度上盘踞在高原东北部的气旋性异常增强了高原南部的西风,有助于高原南侧反气旋系统的维持,对HS型REPE的发生也具有贡献.

准双周振荡对榆林夏季极端强降水的影响

利用榆林12个国家气象站1979—2019年的5—9月的汛期逐日降水资料和NCEP-DOE再分析资料,对榆林汛期极端强降水进行了遴选,分析了准双周振荡对榆林夏季极端强降水的影响,合成了榆林夏季极端强降水的要素场,并提炼了相关概念模型,利用该概念模型对榆林2019年夏季5次极端强降水事件进行了分析。结果表明:(1)榆林市夏季降水具有显著准双周(10~30 d)振荡特征;(2)整个汛期极端强降水呈现单峰分布,从5月入汛后,极端强降水事件增多,8月达到峰值,高频区位于西部的定边,西北部的榆阳、横山、神木;(3)极端强降水对应的准双周振荡环流特征表现为副高西伸北抬,伴随西风带低值系统的东移,副热带西风急流北抬;物理场上高层辐散、中低层辐合,强辐合伸展至500 hPa;500、700 hPa风为气旋式辐合的西南风,850hPa先后表现为西南—东南—东北风的转变;整层水汽场上为西南风水汽输送;(4)利用概念模型诊断已出现的极端降水事件,只有一小部分符合其特征,这可能与模型建立时应用了距平处理和滤波处理对中小系统进行了平滑和过滤有关。

东亚夏季经向水汽输送的变异及其对极端降水的影响

东亚夏季降水的异常与水汽输送的变异密切相关。基于1958—2016年资料,研究了夏季东亚季风区经向水汽输送的主要变异特征及其对东亚夏季极端降水的影响。经向水汽输送的第一主变异模态表现出中国东部和西北太平洋上的水汽经向输送呈现反向异常,以年际变化为主。当中国东部向北输送的水汽增强(减弱)而西北太平洋向北输送减弱(增强),则中国东部大范围的极端降水量及频次增加(减少)。该模态与西太(西太平洋)副高西伸(东撤)有关,并主要受到热带中东印度洋海温的影响。第二变异模态以年代际变化为主兼有年际变化,表现在1980年后中国东部及邻近海域上空的经向水汽输送减弱,使得环渤海地区和华南沿海的极端降水量及频次减少而长江上、下游和贵州的极端降水量及频次增加。该模态与西太副高的减弱有关,并受到热带西太海温年代际增温的影响。第三变异模态以年际变化为主兼有年代际变化,反映中国长江以北地区和日本南部及附近区域的经向水汽输送的反相变化结构。长江以北水汽输送减弱(增强),可导致华北、东北的极端降水量及频次减少(增加)和长江下游及江南地区的极端降水量及频次的减少(增加)。该模态主要受欧亚大陆上空中高纬度纬向遥相关波列和热带印太(印度洋太平洋)海温异常的影响。

柴达木盆地夏季极端强降水特征及大气环流成因

利用柴达木盆地气象台站逐日降水资料和国际卫星云气候学计划D2资料分析了柴达木盆地夏季极端强降水、云量及云水资源的时空分布特征,结合NCEP/NCAR再分析资料对夏季极端强降水事件发生时的大气环流进行了分析.结果表明,夏季极端降水阈值和极端降水日数在柴达木盆地东部大于西部,极端降水量也明显增加.柴达木盆地各种云量的空间分布形态不一,云量上升趋势不明显.云水路径、固态云水和液态云水的空间分布形态一致,具有"南低北高"的特征,三者的线性趋势在年和四季尺度均明显上升.环流分析显示,极端强降水事件发生时,对流层上层,西风急流向北移动,柴达木盆地位于急流南侧,有异常反气旋式环流,对应高空辐散区;对流层中层,柴达木盆地位于异常偏强的槽区及槽前;对流层低层,柴达木盆地东部位势高度异常偏低,出现异常气旋式环流,对应低空辐合,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端强降水提供了良好的动力条件.柴达木盆地极端强降水的水汽来源为印度夏季风对热带海洋的水汽经青藏高原东侧输送;西风带对欧亚大陆的水汽输送;西北太平洋异常气旋式环流西北侧的异常偏北风的水汽输送.

利用广义帕雷托分布拟合中国东部日极端降水的试验

引进广义帕雷托分布拟合我国东部地区78个测站夏季（5-9月）逐日极端降水量。结果表明,不同门限值条件下的逐日降水量所拟合的降水极值概率分布均符合广义帕雷托分布,与其它极值分布如广义极值（下称GEV）分布模式相比,以GPD模式为最优。根据现代气候条件,分别计算了50年一遇和100年一遇的极端降水量分位数并分析其空间分布特征,两者基本一致,总体上都呈现出由东南向西北方减小的趋势,且南北差异较大,南方的极端降水量值可能达到北方地区的两倍以上。此外,资料年份越长,拟合效果越好。