2017年我国秋季降水异常的特征分析

利用我国586个台站1962—2017年降水资料和NCEP/NCAR提供的2017年逐日再分析资料,分析了我国秋季降水的时空变化特征和2017年我国江淮地区秋季降水的特点和大尺度环流特征,分析了产生降水的系统、水汽和动力条件。结果表明:(1)我国秋季降水具有全国一致变化和以长江为界的南北反相变化2种主要模态;(2)2017年秋季我国江淮地区降水异常偏多,主要是由9月中旬的副高异常偏强,同时贝加尔湖西北部的槽与常年同期相比异常深厚造成。

2007年我国秋季降水异常的成因分析

利用NCEP再分析资料和观测的我国160个台站的降水资料,分析了2007年秋季我国北方地区降水异常偏多的时空特征和大尺度环流特征,重点分析了2007年夏秋季开始的La Nia事件对2007年秋季降水和大气环流的影响。结果表明:2007年我国秋季降水出现了典型北多南少的分布,尤其是9月和10月北方地区降水异常偏多。这段时期内,印缅槽偏强,高原东侧的西南季风异常活跃,加强了来自孟加拉湾和南海的水汽向我国北方地区的输送,同时巴尔喀什湖—贝加尔湖高度场偏低,利于不断分裂的冷空气南下,由于西太平洋副热带高压脊线偏北,使冷暖空气主要交汇在我国北方地区。秋季降水EOF第二模态表现为南北反相的分布,与赤道中东太平洋海温异常有密切关系,解释了我国秋季降水10%以上的方差贡献。2007年我国秋季降水和大气环流都表现出了典型La Nia事件影响的特征。

气溶胶对我国中东部地区秋季降水的影响

通过分析近50年来中国中东部地区降水资料发现,秋季降水与其他季节相比有明显减少趋势(每10年下降约54.3 mm),尤其自1980年代以来呈直线下降趋势(每10年降水减少5.6%)。从降水形成三个基本条件(水汽输送条件、稳定度条件、云微物理条件)出发,探究秋季降水减小的原因。结果表明,大气稳定度(对流抑制能(convective inhibition,CIN)以28.67(J/kg)/(10年)的速率增加,对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)以12.81(J/kg)/(10年)的速率减小以及云微物理性质的变化(云滴有效粒子尺度减小)是导致秋季降水减少的直接原因,而这两个因素的变化与近20多年来气溶胶的大量增多有着非常密切的关系。因此,由空气污染造成的气溶胶浓度的增加可以作为导致中国中东部地区秋季降水减少的其中一个重要原因。由于秋季天气系统较稳定,主要受到大尺度系统影响,动力作用影响大于热力作用,所以减少了复杂中小天气系统和热力作用对降水的影响,故而更加突显出气溶胶对秋季降水的影响。

重庆2017年秋季降水异常成因分析

2017年秋季,重庆降水出现前期异常偏多而后期异常偏少的特征。为分析造成降水季节内极端异常原因,使用1961年以来重庆34个气象台站秋季(9月上旬至11月下旬)逐日降水数据、NCEP/NECA和NOAA逐日高度场、风场、水汽场、海温场等再分析资料,采用相关、合成等统计诊断方法,分析了2017年重庆地区秋季降水出现季节内异常变化的主要原因。环流的诊断分析表明:2017年重庆地区秋季降水出现明显旱涝转折、降水前多后少,其成因是由于副热带高压长时间维持在重庆长江沿线及长江中下游一线,中高纬度维持双阻型,即乌拉尔山高压脊发展,同时鄂霍茨克海阻塞高压的建立和维持,使其西部低槽东移缓慢,导致了重庆地区9月至10月上中旬强降水频发、降水异常偏多。10月下旬西太平洋副热带高压异常减弱南退,尤其在11月其闭合单体完全退出大陆,低纬度地区的高压坝切断了水汽的向北输送;中高纬度呈现西正东负的距平分布型,贝加尔湖以东至鄂霍茨克海以西的大范围地区为负高度距平分布,负距平南界位于我国河套北部地区,冷空气路径偏东偏北,不利于降水继续偏多,发生由异常多向异常少的转折。此外海温强迫场的分析表明:初秋中高纬度出现的双阻型环流异常可能与前期和同期西北太平洋海温的偏暖有关;而前期热带印度洋海温的全区一致增暖模态和后期赤道东太平洋海温的异常可能是导致副热带地区大气环流(西太平洋副热带高压)异常的主要原因和外强迫因子。

近55年宁夏秋季降水的时空变化特征及其大尺度环流背景

利用1951—2005年宁夏秋季降水、SST、NCEP／NCAR全球再分析资料及74个环流特征量，使用REOF、小波变换、相关分析等多种统计方法，分析了宁夏秋季降水的时空变化特征及其与SST和北半球500hPa高度场的遥相关。结果表明：近55年，宁夏秋季降水呈下降趋势，异常敏感区在宁夏北部和六盘山区；1979年前后发生突变，突变后降水明显减少，有显著的3年和6年左右周期变化；加利福尼亚西岸海区是影响宁夏秋季降水的SST关键区，3～5月是关键期，SST冷（暖）水位相与宁夏秋季降水偏多（少）相对应；3～5月加利福尼亚西岸海区SST在1979年前后发生突变，突变前后北半球中低纬度地区500hPa高度场变化显著，新疆脊、西太平洋副高和印缅槽是宁夏秋季降水的主要影响系统。

我国秋季降水的年际变化及与热带太平洋海温异常分布的关系

利用我国160个站点58年(1951～2008年)的降水资料、NCEP/NCAR再分析环流资料和Hadley海表温度资料,对我国秋季降水年际变化的特征和可能成因进行了分析。结果显示,秋季降水前两模态分别反映长江流域及以南地区和长江以北的江淮、黄淮、华北、四川盆地北部至河套等地降水的变化,两降水模态的变化都以年际尺度为主,年代际变化特征不明显。就环流形势而言,第一模态的年际变化主要与西太平洋副热带高压的强度及相应的对流层低层菲律宾群岛附近的异常气旋/反气旋联系紧密,第二模态的年际变化则可能受到副热带高压的南北位置和相应的日本岛附近的异常气旋/反气旋的影响。同时,两模态及相应的异常环流还分别与热带东印度洋和热带西太平洋附近的异常垂直运动关系密切,热带地区的异常垂直运动可能通过经圈方向的异常环流影响到东亚地区。此外,两降水模态不仅与热带地区的异常环流关系密切,而且与热带海温异常也存在紧密的联系。与两模态相关联的热带太平洋海温异常显示出不同的分布特征,当热带东太平洋偏暖/冷,西太平洋偏冷/暖时,长江以南地区降水偏多/少。而当热带东太平洋和中太平洋一致偏暖/冷时,长江以北地区降水易偏少/多。两降水模态与热带海温及热带地区异常环流之间的密切关系显示热带太平洋海温异常的不同分布可能通过激发不同的热带地区异常垂直环流形势而对降水产生影响。

华南秋季降水异常年的台风活动差异及其与海温的关系

本文通过对1965—2005年华南地区降水和台风的观测资料分析,初步探讨了华南秋季降水与台风活动的关系,结果表明秋季华南台风活动偏少是造成秋季降水减少的重要原因之一。进一步研究表明,秋季海温对于影响华南秋季的台风活动(强度和路径)具有重要作用,从而对华南秋季降水产生影响:当赤道中东太平洋海表增(降)温,影响华南台风活动减少(增多)以致秋季少(多)雨。这种影响很可能是通过华南中低层纬向风的异常来实现的,即当赤道中东太平洋海温降低(增加)时,华南中低层风场偏东风异常增大(减小),从而容易(不易)引导台风西行影响华南而使华南降水增多(减少)。

陕西秋季降水变化特征

利用1960—2009年陕西74个台站逐月降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用Mann-Kendall和REOF等方法分析了近50年陕西秋季降水变化时空分布及环流特征。研究表明:近50年来,陕西9月降水对整个秋季降水具有决定性作用,呈现出"北少南多"和"北多南少"的空间分布特征;当西太平洋副热带高压位置偏西偏北,纬向环流指数偏弱,海平面气压场为"西低东高"的形势,850 hPa风场上西北地区东部为西太平洋副热带高压外围的东南气流控制时,陕西秋季降水空间分布多呈现"北多南少"型。

中国西部OLR与秋季降水的关系

利用中国西部280站地面降水资料和NCEP再分析OLR资料,采用EOF、相关分析方法,分析了中国西部OLR与降水的关系。结果表明:(1)中国西部秋季OLR高值区与降水低值区相吻合,OLR低值区偏于降水高值区一侧。秋季OLR和降水具有显著的反相变化趋势。(2)西部秋季各月OLR与降水有大片显著的负相关区存在,在西北和东南象限OLR与降水的反位相变化关系更加密切,9月负相关显著区最大。(3)通过EOF分析,南疆盆地—青海高原西北部,是西部OLR变化最敏感的地方。分析敏感区OLR变化对秋季降水的影响,同期9月当吐鲁番OLR异常增大(减小)时,南疆西部、青海高原北部、甘南高原—陇中区域的降水偏多(少),西藏—川西高原降水偏少(多);10月内蒙西部OLR异常与新疆、陕北、川北、桂西有显著的反相变化;11月塔克拉玛干沙漠的OLR异常与陕西降水有显著的反相变化。异常敏感区OLR对秋季降水影响的前期月份主要是上年12月、当年4～6月和8月。(4)青藏高原OLR低值中心,从冬到夏向东向南移动。同期9月高原OLR低值升高,西藏高原降水增多、高原东北侧降水减少,10月高原OLR升高,高原降水增多、河西中部降水减少,11月两者无明显关系。对秋季降水影响的前期月份主要是当年1月、3月和6月。

统计降尺度方法在华西南区秋季降水预测中的应用

针对华西南区秋季站点降水,建立了基于气候预测系统CFS模式实时预测产品与观测资料相结合的统计降尺度预测模型。模型选取了华西南区秋季降水物理意义比较明确的秋季500 hPa位势高度场和前期夏季海温场作为预测因子,两个因子关键区分别为10°S^50°N/70°~180°E和30°S^30°N/30°~120°E。预测因子与预测量之间的SVD第一模态时间系数具有高度相关性,在500 hPa位势高度场和海温场上均通过了0.01的显著性水平检验。模型对1982—2017年的回报结果显示:与观测场的空间相关系数相对CFS模式原始结果显著提高,多年均值从-0.06提升到0.38,最高可达0.7;均方根误差在大部站点相对于CFS模式原始结果降低,最高可达40%。同时,模型较好地回报出了极端高值和低值年降水空间分布型。

ENSO对印度洋偶极子与中国秋季降水关系的影响

利用1950—1999年Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局整编的160站降水资料,通过讨论印度洋偶极子(IOD)独立发生时及IOD与ENSO联合发生时中国秋季降水的差异,研究了ENSO对IOD与中国秋季降水关系的影响。结果表明:仅有IOD发生时,其正位相年使得中国西南地区和黄河流域的秋季降水出现正异常,而当IOD与ENSO伴随出现时,IOD正位相年和E lN ino使得中国西南地区秋季降水正异常区域维持并向东扩展,还使得黄河流域秋季降水转为负异常。此外分析了ENSO改变IOD与中国秋季降水关系的环流成因。

印度洋偶极子与中国秋季降水的关系

利用1950—1999年Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气象局整编的160站降水资料,分析讨论了夏季印度洋偶极子与中国秋季降水的时滞关系及秋季印度洋偶极子与同期中国降水的关系。结果表明:夏、秋季印度洋偶极子均与中国南方秋季降水有很好的正相关关系;通过对印度洋偶极子时期秋季异常环流场特征分析,发现正偶极子时期中国西南部受中层槽前西南气流影响,带来充足水汽,同时低层为异常气旋性环流控制,使该地区降水增加。

我国西南地区秋季降水年际变化的空间差异及其成因

使用1980~2010年全国站点降水资料、ERA-Interim再分析环流资料、哈德莱海表温度资料,运用聚类分析和旋转经验正交函数分解,对西南地区的秋季降水按照其年际变化规律进行分区,进而分析影响各区域降水变化的物理过程和机理。结果表明：西南地区被分为东、西两个区域。西南东、西区域秋季降水的年际变化、显著周期、旱涝异常年份、相关的环流系统都有明显差异。西南东部秋季降水主要与热带海温异常有关,受低纬度环流影响。当赤道东太平洋为暖海温异常,热带印度洋为西正东负的偶极子型海温异常时,分别激发出西北太平洋反气旋和孟加拉反气旋,共同向西南东部输送水汽,造成西南东部降水偏多。西南西部降水在秋季三个月份与不同的环流形势对应：9月降水由中南半岛反气旋输送的暖湿气流决定;10月降水受高原以东反气旋环流和孟加拉湾低槽共同影响;11月降水主要受中高纬环流异常的影响,与斯堪的纳维亚遥相关存在显著负相关。

黄河流域秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应分析

利用1961 2011年NCEP/NCAR再分析资料和黄河流域54站降水资料,通过讨论印度洋偶极子IOD独立发生时及IOD与ENSO联合发生时黄河流域秋季降水的差异,研究了秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应情况。结果表明:1)仅有IOD发生时,其正位相年使得黄河流域的秋季降水相应为正异常。2)当IOD与ENSO伴随出现时,无论IOD是正位相年还是负位相年,只要和El Nino同时发生,黄河流域秋季降水都表现为负异常;和La Ni-na同时发生时,黄河流域秋季降水都表现为正异常。有无ENSO发生,IOD与秋季降水的关系有很大差异。3)欧亚中纬度地区500 hPa高度东高西低距平场形势和850 hPa黄河流域中下游南风距平异常,是黄河流域秋季降水正异常的主要环流成因。4)依据秋季海温与夏季海温相关性,可以把夏季ENSO和IOD异常信号特征作为先兆信号之一来预测秋季降水趋势。

黄土高原秋季降水年际和年代际气候变化特征

根据黄土高原地区分布较为均匀的39个气象观测站（1961～2000年）及西峰国家基准气候站（1938-2003年）秋季降水序列资料，应用NCEP刷CAR（1968-2003年）500hPa高度距平场再分析资料，利用区域性各年代距平场和西峰各年代逐年累积秋季降水距平百分率分析得出：黄土高原20世纪60（90）年代秋季降水全区域偏多（偏少），70（80）年代除北部偏多外中南部转为略少（均略少）；秋季降水持续阶段性转折变化特征突出，存在5个转折变化年份和6个相对持续阶段，继20世纪90年代持续偏少阶段之后，从2001年开始转入一个相对偏多阶段，有利于冬小麦生产；秋季降水的大气环流背景为：偏少（多）年份，极地冷空气影响势力弱（强），新疆高压脊强（弱），特别是偏多年份新疆低压槽活跃。

印度洋不同海温模态对两类厄尔尼诺事件与我国南方秋季降水关系的影响

利用1951—2015年NOAA气候预测中心的SST扩展重建资料(ERSST V3b)、国家气候中心提供的我国160站月降水量资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的各气压层的水平风速、垂直速度和比湿资料,研究了印度洋不同海温模态对两类厄尔尼诺事件与我国南方秋季降水关系的影响。结果表明,虽然东部型(中部型)厄尔尼诺年秋季我国长江以南地区降水偏多(少),但当东部型厄尔尼诺与印度洋正偶极子同时发生年秋季,我国长江以南地区降水偏多的程度显著提高;当中部型厄尔尼诺与印度洋正偶极子同时发生年秋季,我国西南地区降水转为偏多,其他南方地区降水仍然偏少;当中部型厄尔尼诺与印度洋一致增暖型海温同时发生年秋季,我国整个长江以南地区降水偏少,且偏少的幅度要显著高于不考虑印度洋海温异常的情况。此外还对印度洋不同海温模态对两类厄尔尼诺事件与我国南方秋季降水关系的影响的环流成因进行了分析。

辽宁省秋季降水对前期海洋和大气信号的遥响应

为了探讨前期海洋和大气的何种信号对辽宁省秋季降水产生影响,为辽宁省秋季气候预测业务提供理论支持.利用1961—2012年辽宁省53个气象站月平均降水资料和NCEP/NCAR再分析月平均位势高度场、海平面气压场资料及由NOAA重构的月平均海温场资料,分析了辽宁省秋季降水的异常特征.通过相关分析方法,寻找海洋和大气中影响辽宁省秋季降水的前期信号;并采用多元回归方法建立了预报方程.结果表明:1961—2012年辽宁省秋季降水EOF第一模态在空间上表现为全省一致的异常特征,且辽宁省秋季降水随时间呈减少的趋势.前期5、7月和8月北大西洋海温三极子、5月热带印度洋偶极子和5月北太平洋涛动对辽宁省秋季降水全区一致的模态具有较好的指示意义,可作为辽宁省秋季降水的预报因子.北大西洋海温三极子、热带印度洋偶极子和北太平洋涛动呈正位相时,辽宁省秋季降水全区一致偏多,反之秋季降水全区一致偏少.

西北地区东部秋季降水日数时空特征分析

利用西北地区东部（95°～112°E,32°～41°N）共104个测站的1960～2000年秋季（9～11月）降水日数资料,通过主成分分析和旋转主成分分析等方法,对我国西北地区东部秋季降水日数异常的时空特征进行了研究.结果表明：西北地区东部秋季0.1 mm以上的降水日数多年平均分布总体上从南向北减少,并存在两个多雨日中心,一个位于祁连山地区;另一个位于青海南部和四川北部地区.其异常分布主要表现为一致性异常和西北与东南相反的异常两种形式,降水日数气候区可主要划分为西北东部副热带季风区、青海东北及甘肃中部区、甘肃河西及河套地区、青海高原南部及川西高原区.各气候区代表站降水日数年代际变化均呈现下降趋势,1978年前后是秋季降水日数由多变少的转折点.

渭南市近50年秋季降水气候变化及趋势分析

采用渭南市各县、市、区1961—2005年45 a资料,分析渭南市秋季(8月下旬—10月中旬)降水总量和雨日分布状况、年际变化。结果表明,渭南市秋季降水总量呈南多北少的分布,华县最多,为182 mm;大荔最少,为158 mm。渭南市秋季平均雨日21 d,最多33 d,出现在1964年和1983年;最少为10 d,出现在1996年。空间分布特点是各县(市、区)秋季雨日差别不大,南部平均22 d,北部平均20 d。近年秋季降水总量和雨日处于高值期。

秋季降水对春播期土壤墒情的影响分析

为了能更好服务春耕春播期农业生产生活,本文用绥化地区2008-2014年的农业气候资料,深入研究秋季降水和春播期土壤墒情之间的关系得出结论 :绥化地区春播期土壤墒情含水量数值取决于上一年秋季降水量。对指导本地春耕、春播生产有重大意义。