降水温度指数及其在旱涝灾害监测中的应用

应用被动微波遥感热带降雨测量卫星(TRMM)降水量数据结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表温度产品,建立了降水温度指数模型,用于旱涝灾害的监测。该指数参考了地表温度与植被指数特征空间反演地表水分的方法,同时考虑了降水量和地表温度2个因素,并将旱灾和涝灾的监测结合起来。应用水系所在区域的降水温度指数的统计值,确定了涝灾的值域范围;应用AMSR-E土壤湿度数据,确定了旱灾的值域范围。结果表明,降水温度指数旱灾监测结果与条件温度指数监测结果一致,降水温度指数涝灾监测结果与标准化降水指数监测结果一致,且与历年相关的新闻报道相符。说明降水温度指数可以用来进行旱涝灾害监测。

基于条件降水温度指数的淮河蚌埠闸以上流域冬小麦旱涝特征研究

农业作为对气候变化反应最敏感的部门之一,任何程度的气候变化都会给农业生产及其相关过程带来潜在的或显著的影响,尤其是旱涝灾害对粮食产量的影响最为不利。利用淮河蚌埠闸以上流域65个气象站1961—2014年的降水及温度数据,构建冬小麦主要生长期的条件降水温度指数PTCI,尝试确定冬小麦旱涝致灾阈值,同时采用土壤重量含水率和典型旱涝年的实际灾情验证PTCI的适用性,并分析冬小麦旱涝灾害的发生频次及空间分布,探讨冬小麦相对气象产量与主要生长期PTCI间的关系。结果表明:(1)冬小麦抽穗—乳熟期降水变异系数最大达到0.54,返青—拔节期温度上升最快可达0.4℃/(10 a);(2)冬小麦主要生长期内,PTCI<0.35时,发生干旱,PTCI>0.58时,发生洪涝,PTCI所指示的旱涝状况与土壤重量含水率和实际灾情具有一致性;(3)干旱是影响淮河蚌埠闸以上流域冬小麦生产的主要因素,1961—2014年间抽穗—乳熟期大部分站点的旱灾发生频次超过20次;(4)PTCI所指示的旱涝状况与冬小麦产量增减之间具有一致性,但各站点冬小麦旱涝的效果存在差异。

降水温度均一化指标修正及在西南地区的适用性

该文在考虑气温和降水影响干旱的权重不同基础上,对前人提出的降水温度均一化指标(简称S)进行修正,定义为Sm。通过对比修正前后干旱指数在干旱频率、年干旱强度以及与其他干旱指数的相关性等方面,分析了修正后效果及其在西南地区的适用性。结果表明:Sm可以准确地描述旱季和雨季,优于S;修正前后的干旱指数在年干旱强度方面没有显著差异,但Sm减弱了S的部分不合理跳跃现象,且11a平滑得到的结果与统计事实较为一致;对比修正前后指数与相对湿润度指数(M)、综合气象干旱指数(CI)以及标准化降水指数(SPI)的相关性发现,Sm不仅矫正了S与M、CI的负相关,而且与M的相关性非常好,能较好地反映土壤的干湿状况,与各个时间尺度的SPI的相关性均超过了99%显著性检验;运用Sm定义的西南地区旱涝年具有统计学意义,且典型旱涝年的时空分布与事实一致。因此认为,Sm在西南地区有较好的适用性。

降水温度分县客观预报方法研究

应用国家气象中心T1 0 6数值预报产品和MOS预报方法 ,研究建立了贵州省 81个站 1～ 5天的降水分级预报和最高、最低温度预报方程 ,并投入业务应用 ,检验证明效果较好 ,为业务提供了有效的省级客观预报指导产品 ,重点探讨了建立分县MOS预报方程中的关键技术 ,分析了其在业务应用中的误差特点并提出了改进方法。

气候变化背景下湖泊有机碳组分对温度和降水格局改变的响应

湖泊湿地是地球上缓解全球变暖的巨大碳汇系统。在气候变化背景下,随着温度、降水等格局的改变,其碳汇功能存在高度的响应过程。基于135篇文献已发表的557项观测数据,运用meta分析的方法,分析全球尺度上气候及地理因素的相互作用对湖泊有机碳组分的影响,包括湖泊沉积物有机碳(Sediment Organic Carbon)、湖水中总有机碳(Total Organic Carbon)、湖水溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon)和颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon)。结果显示:1)在纬度3°49′N—76°24′N和海拔0—4500m范围内,SOC、TOC、POC和DOC的变化范围分别为0.25—15.6 g C/Kg、1.9—25.11 mg C/L、0.026—24 mg C/L、1—115.4 mg C/L;2)地理因素中,海拔与TOC呈显著的负相关(P<0.05),每升高1m,TOC增加0.0077 mg/L;纬度与POC呈显著负相关,与DOC呈显著正相关(P<0.05),每增加1°,POC减少0.136 mg/L,DOC增加1.18 mg/L;3)气候因素中,年均温与SOC和POC呈显著的正相关,与DOC呈显著负相关(P<0.05),每升高1℃,SOC和POC增加0.079 g/kg、0.36 mg/L,DOC下降1.52 mg/L;年均降水量与POC呈显著正相关,与DOC呈显著负相关(P<0.05),每增加100mm,POC增加0.87 mg/L,DOC减少3 mg/L;4)气候和地理因素对SOC、TOC、POC、DOC综合影响的贡献度分别达到16.1%、14%、90%、61.6%;5)最热季度的降水对SOC的影响成正相关,其他季节性气候参数对湖水中TOC和SOC均无显著性影响;最冷季的降水因素是影响POC的主要因素,最潮湿月份、最潮湿季节的降水量和最冷季度的平均温度与POC呈显著正相关关系;最干燥月份、最干旱地区、最热季度和最冷季度的降水量对DOC的影响最显著。

1976年大气环流突变前后中国四季降水量异常和温度的年代际变化及其影响因子

利用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°月平均再分析资料和中国国家气候中心(NMC)提供的743站降水和温度资料分析了1976年大气环流突变前后中国四季降水量异常和温度的年代际对比特征,发现1976年后,春季中国华南降水偏多、温度偏低,长江流域西部降水偏少、温度偏低。夏季降水主要呈现华南少、长江流域多、华北少和东北多的"-、+、-、+"的分布形势,温度表现为华南增暖、长江淮河流域冷却和北方增暖的分布特征。秋季中国大部分地区降水量异常是减少的、温度是上升的。冬季华南地区降水量异常虽有增加但不显著,整个中国区域几乎呈增暖趋势。中国平均温度的年代际变化在春季和夏季的降温主要受最高温度变化影响、升温主要受最低温度影响;秋季的整体增暖受最低温度影响更大,而冬季的整体增暖受最高温度影响更大。造成以上变化的原因与1976年大气环流突变前后,四季哈德来环流上升支和下沉支的南北推移、西风急流的增强和位置的南北移动、大气层结的干湿状况以及水汽输送的来源密切相关。

印度洋海温的偶极振荡与高原汛期降水和温度的关系

利用1961—2000年近40年印度洋海温距平场资料及对应的青藏高原35个观测站的降水与温度资料,通过相关普查得出,印度洋地区东西海温的偶极振荡与青藏高原汛期降水、温度有较好的相关关系,特别是前期1月、12月～2月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)降水和前一年6月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)温度有很好的相关。分析1961—2002年NCEP/NCAR500hPa北半球高度场资料发现,印度洋地区东西海温的偶极指数与欧亚500hPa的高度场异常有密切的关系,并通过印度西南季风的强弱,影响到青藏高原汛期降水和温度的变化。

中亚感热异常对我国西北温度、降水的影响

利用1954—2004年NCEP/NCAR月平均再分析感热资料和我国西北地区31个测站温度、降水资料,采用SVD分析方法,分析了中亚感热场与我国西北地区温度、降水场的关系。分析表明:(1)4～9月的中亚感热与来年我国西北地区1月的温度呈显著的负相关。(2)5～7月中亚感热主要影响我国西北的新疆大部、甘肃、宁夏、陕西等地区来年1月的温度。(3)5～6月、7～9月、10～12月中亚感热分别影响我国西北7月、10月和来年2～3月降水。(4)5～6月中亚感热与7月我国西北的甘肃中南部、新疆东南部和阿勒泰地区的降水呈负相关关系。

短期温度、降水的多模式集成预报

通过对T213、NCEP、JMA和德国天气在线4种模式的产品对湖州从2005年1月到2007年6月的温度、降水预报的对比分析,利用前5日和历史权重法建立了对温度、降水的集合预报方法,检验表明:集成的温度、降水预报结果优于大多数模式单独的预报结果,降水24 h、48 h定性预报准确率70%左右。前5日集成模式重要温度预报的平均绝对误差在2℃左右,并且不存在明显的系统误差,预报达到了一定的精度;同时前5日的集成方法比历史集成方法更为优越,可提高温度和降水准确率5%左右,为预报员提供更精细的客观预报参考。

东亚和北美地区温度和降水变化特征

温湿变化的年代际特征及区域差异是全球气候变化研究的重要内容之一。利用1901-2014年东英吉利大学气候研究中心(CRU)TS3.20月地表温度和降水资料分析了东亚和北美地区温度和降水变化的季节性和区域特征,并利用1979-2015年欧洲中心天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim日最高/最低温和降水资料进一步分析了东亚和北美地区受极端天气影响的区域所占比例的年际变化。结果发现,近110多年来东亚地区[0.134℃·(10a)^(-1)]的增温趋势高于北美地区[0.102℃·(10a)^(-1)],东亚干旱半干旱区的增温趋势低于东亚地区,而北美干旱半干旱区的增温趋势高于北美地区。季节性特征表现为在冷季增温明显,东亚地区冷季增温约是暖季的2.9倍,北美地区为1.3倍。季节性增温存在明显的纬度差异,在东亚和北美高纬度地区(45°N以北)冷季温度的增长速率通常比暖季大。东亚和北美的降水增加趋势均高于北半球,暖季降水增加明显并且主要发生在东亚和北美高纬度地区(45°N以北)。东亚和北美的干旱半干旱区的降水没有明显增加趋势,分别为0.04 mm·(10a)^(-1)和0.07 mm·(10a)^(-1)。东亚和北美地区及东亚和北美的干旱半干旱区受极端高温影响的面积有增加趋势,受极端低温影响的面积没有明显变化,受极端降水影响的面积有减少趋势。北美和东亚地区以及北美和东亚干旱半干旱区的月平均温度对PDO(Pacific Decadal Oscillation)的响应比ENSO(El Nino Southern Oscillation)明显,月平均降水对ENSO的响应比PDO明显。

温度对转换季节降水形态的指示意义

资料分析表明 :温度对降水形态有很好的指示意义。

1955-2012年南北疆气温、降水及相对湿度趋势分析

利用新疆境内的12个国家标准气象站1955—2012年温度、降水和相对湿度数据,通过气候趋势分析、气候突变分析及Morlet小波分析等方法,研究近60a来南北疆气候变化特征。结果表明:1)近60a来南北疆的温度总体呈上升趋势,并以北疆增温幅度较南疆明显;不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(Tmin)>年平均温度(Tmean)>年平均最高温度(Tmax);2)南北疆的年平均温度(Tmean)、年平均最高温度(Tmax)、年平均最低温度(Tmin)均有突变发生。其中,北疆的突变时间均在1987—1989年,南疆的突变时间均在1993—1994;3)南北疆年降水量的变化趋势不如气温变化明显,总体上呈增加趋势,北疆降水量变化相对稳定,而南疆呈增加趋势;南疆的年均降水量在1981年发生突变;而北疆的正反序列曲线均未超过95%置信度线,未出现突变点;4)北疆年均相对湿度总体上呈减少趋势,而南疆总体上呈增加趋势;南北疆相对湿度总体经历了"增加—减少—增加—减少"的变化。从全区来看,进入21世纪南北疆相对湿度均急剧减少;5)Morlet小波分析结果显示,南北疆的气温均存在4a和8a的明显周期,降水量、相对湿度均存在3a,6a和16a左右的周期变化规律。

东亚冬季风和青藏高原气温降水的关系

文中从东亚冬季风系统特点出发，定义了能较好表征东亚冬季风环流年际变化和青藏高原温度降水变化特征的冬季风指数，并分析了冬季风指数的年际变化与青藏高原温度降水的关系。文中定义的冬季风指数既反映了冬季东亚大气环流场的变化特征，也较好地反映了青藏高原温度降水的年际变化特征，当冬季北半球500hpa高度场东亚大槽位置相对偏南偏西（20～35°N，110—130°E）时，其强度与青藏高原同期冬季温度降水、后期春、夏、秋季的温度有很好的相关关系。此外，还探讨了冬季风指数变化的先兆信号。

不同积云对流参数化方案对华南气温和降水模拟的影响

[目的]研究4种积云对流参数化方案在华南地区气候模拟中的适用性。[方法]利用意大利国际理论物理研究中心(ICTP)发展的最新版区域气候模式RegCM4,选用Anthes-Kuo(KUO)、Grell-Arakawa&Schubert(GAK)、Grell-Fritsch&Chappell(GFC)和MIT-Emanuel(MIT)4种积云对流参数化方案,分别对华南地区气候进行了长达10年(2000～2009年)的高分辨率(水平分辨率25 km)数值积分,对比研究了4种不同积云参数化方案模拟的华南地区温度和降水的差异。[结果]对比同期Climatic Research Unit(CRU)观测的地面温度和降水资料,4种积云参数化方案基本上均抓住了华南地区温度和降水的时空分布特征,但对温度模拟出了-2℃(1℃)的冷(暖)偏差,且均低估了华南地区的降水,尤其是GAK和KUO方案,相对CRU观测低估降水50%左右;KUO和MIT方案对温度的模拟比其他2个方案优秀,而MIT和GFC对降水的模拟比KUO和GAK优秀。[结论]研究结果为RegCM4在华南地区的应用提供参考。

白城单点温度指导预报方程的建立及应用

本文利用数值预报图， 采用统计预报中的多元回归方法， 建立了白城站的温度指导预报方程，经验证具有一定的预报指导性。

青海省一次降水过程的数值模式预报及误差分析

基于高空实况和数值模式资料,对2020年5月5-6日期间发生在青海省的一次降水天气过程就降水实况、各模式降水落区、降水及温度预报偏差等方面进行了分析,结果表明:EC模式预报相对稳定,GRAPES-GFS与实况更靠近,NCEP模式预报仍然偏弱。对于降水落区预报来说GRAPES-GFS的24h预报降水落区和降水量级更准确,对于降水和最高、最低气温预报准确率,整体来看GRAPES3km准确率最高,其次是GRAPES-GFS,再次是EC-thin,NCEP准确率最低。

1961-2008年新疆地区旱涝时空分布特征

根据新疆地区53个气象站1961-2008年降水和温度资料,采用降水温度均一化指标确定各站旱涝等级,然后借助各站降水温度均一化指标和每年干旱站比例、洪涝站比例及旱涝站比例变化趋势,分析了新疆地区旱涝灾害的时间分布特征。同时通过各站48年间的降水温度均一化指标线性变化趋势值、干旱频率、洪涝频率及旱涝频率和相应的空间分布,分析了新疆地区旱涝灾害空间分布特征。结果表明:(1)新疆地区整体上趋于干旱化,且东南部比西北部严重。(2)新疆地区洪涝灾害有减轻趋势,干旱灾害有扩大趋势。(3)新疆地区旱涝灾害频发,其中南疆地区最为严重。

RegCM3模式对青藏高原地区气候的模拟

使用RegCM3区域气候模式,利用ECMWF的ERA40再分析资料,对东亚地区进行了长达15年(1987—2001年)时间的数值积分试验,重点分析了模式对青藏高原及青藏铁路沿线地区气温和降水的模拟。结果表明,RegCM3模式具有模拟青藏高原及周边地区当代降水和气温主要分布特征的能力,尤其在观测站点稀少地区可提供局地降水和气温分布的较可靠信息。模式较好地模拟了青藏铁路沿线地区的降水,特别是气温的年变化趋势,同时也较好地模拟了这一地区气温的年际变化,但对该区降水年际变化的模拟能力则有待进一步提高。

重庆芙蓉洞洞穴水DIC-δ^(13)C的变化特征及影响因素

为了研究芙蓉洞滴水和池水中溶解无机碳碳同位素(DIC-δ^(13)C)的变化特征、影响因素及其气候环境指示意义,于2013年5月-2014年5月对芙蓉洞进行了洞穴监测。结果显示芙蓉洞山体土壤CO_2浓度和洞内空气CO_2浓度均表现出明显的季节变化特征,夏半年浓度偏高,冬半年浓度偏低,受温度和降水量的共同影响。芙蓉洞5个滴水点的DIC-δ^(13)C平均值为-8.98‰,两个池水点的DIC-δ^(13)C平均值为-6.98‰,池水的DIC-δ^(13)C比滴水的重2‰。对应2013年7月的干旱气候,洞穴水DIC-δ^(13)C在10月相应出现明显偏重值,偏轻的DIC-δ^(13)C值则是对湿润气候的滞后响应。洞穴水的DIC-δ^(13)C变化对地表气候的响应具有明显的滞后期。洞穴水DIC-δ^(13)C主要受土壤CO_2的影响,基岩溶解作用、包气带的开放性等因素也会对洞穴水DIC-δ^(13)C造成一定的影响。研究结果表明在短时间尺度上,洞穴水DIC-δ^(13)C变化响应了当地降水量以及地表湿润状况的变化。

内蒙古白音敖包沙地云杉生长季非结构性碳水化合物含量动态

为更好地了解我国北方常绿针叶树中非结构性碳水化合物(NSC)的季节动态变化规律,以我国特有树种——沙地云杉(Picea mongolica)为研究对象,对生长季沙地云杉叶、枝、根、树皮等不同器官中的NSC含量进行测定。结果显示,沙地云杉不同器官中淀粉含量的变化规律基本上一致,5月达到最大值,此后逐渐下降,8—10月均维持在较低水平,说明芽萌发时所需的淀粉可能来自4—5月光合产物的积累;可溶性糖含量在5月略低,此后逐渐上升,10月达到最高,增加的可溶性糖可能并非来自当年生长期结束前所积累的淀粉。分析结果表明,温度、降水等气候因子与沙地云杉不同器官中淀粉、可溶性糖及NSC含量的相关性并不显著。