陕西降水季节及季节内振荡的气候特征

利用谐波分析、功率谱分析的方法，对陕西82个站点1962～2006年逐日降水资料进行气候平均分析，研究气候平均态下陕西降水季节及季节内振荡的时空分布特征。结果表明，陕西大部分地区降水主要以季节变化（年循环）为主，降水准双周振荡在全省范围都比较显著，降水30～60 d季节内振荡的显著分布区域主要集中在关中和陕南，这种地域分布与副热带高压随东亚夏季风南北移动有很大关系；气候平均态下降水的准双周振荡幅度于4月中旬开始逐渐加强，7～9月振幅最强，10～11月开始逐渐减弱；降水准双周振荡显著时期主要在夏季，而30～60 d季节内振荡在全省全年都存在，夏季比冬季振幅大，陕南和关中地区最大振幅出现在7月初。

集合经验模态分解在陕西降水多尺度分析中的应用

根据1960—2009年陕西省陕北、关中、陕南3个地区的年降水量资料,利用集合经验模态分解方法进行了降水量变化的多时间尺度分析,探讨了影响陕西省3个区域降水量变化的因素。结果表明,在整个时间跨度,陕南地区"先升后降"的长趋势变化不同于陕北、关中地区保持递减的长趋势变化。尽管陕西省3个区域主要周期大小有一定的差别,但是都存在着10.5年左右的年代际周期,这个年代际周期与太阳黑子相对数11年的周期大致相同,说明了陕西省3个区域的降水可能受太阳黑子活动的影响。

夏季东亚西风急流与陕西降水的关系

定义了西风急流位置指数和强度指数,利用NCEP/NCAR1948—2006年全球再分析风场资料,分析6、7、8月和夏季平均东亚西风急流的气候变化特征,并探讨夏季逐月东亚西风急流异常与陕西降水的关系。分析表明:6—8月西风急流位置显著北抬,位置和强度都存在着显著的年际、年代际变化特征。夏季陕西降水多少与东亚西风急流月际变化密切相关。6月急流轴北侧西风加强、南侧西风减弱,急流位置较常年偏北,有利陕西降水偏多;而7-8月及夏季表现为陕西降水偏多时,东亚西风急流位置偏南。

盛夏西太平洋副热带高压对陕西降水的影响

利用1961-2008年陕西78个气象站7-8月降水资料、西太平洋副高逐月指数资料及500hPa位势高度场和700hPa风场月平均再分析资料,通过相关、回归分析、小波凝聚谱分析等方法探讨盛夏西太平洋副热带高压对陕西降水的影响及机制,为盛夏陕西降水的气候预测提供依据。结果表明,盛夏副高强度、脊线、西伸脊点指数与陕西降水关系密切,副高偏强偏西时陕西降水偏多,副高偏北时陕西北部降水偏多、南部偏少。8月副高3个指数与陕西降水的相关关系更为密切,通过显著性检验的站点明显增多。副高的强度和位置变化引起副热带和中高纬度大气环流的异常,进而影响陕西降水。8月副高偏强偏西时,巴尔喀什湖阻高增强,700hPa西南季风的水汽输送增强,陕西位于冷暖空气交汇区,降水偏多;副高偏南时,水汽辐合区位于陕南,陕西南部多雨、北部少雨;副高偏北时,水汽辐合区位于陕北,陕西北部多雨、南部少雨。8月副高强度指数与同月陕西降水的显著共振周期为7～8a,且副高强度变化超前于陕西降水变化1.26a,说明8月副高强度的年际变化是引起同月陕西降水年际变化的重要原因。

影响陕西夏季降水主要因子及增量预测方法

应用1959—2008年夏季(6—8月)NCEP/NCAR月平均500 hPa高度场、海表温度再分析资料及ERA-40气候指数、国家气候中心74项环流特征量等资料,经普查得到6个影响陕西夏季降水的主要因子,分别是西太平洋副热带高压强度指数、赤道平流层准两年振荡指数、低层越赤道气流指数、大气角动量指数、赤道太平洋海温、赤道500 hPa高度。将这些主要因子的年际增量、距平与陕西夏季降水的相关性及其所建立的预测模型进行对比分析,结果表明:因子年际增量具有明显的信号放大作用,增量因子的相关系数平均比距平相关系数高0.1左右;主要因子和夏季降水存在各自的长周期变化,造成其相关性不稳定,经过增量变换后,可以有效滤掉长周期变化,提高因子质量和预测模型的稳定性。前一年秋季赤道中东太平洋海温增量分布与陕西夏季降水相关密切,当该区域出现正增量分布时,当年夏季(6 8月)700 hPa西太平洋副热带高压位置偏北、偏西,形成陕西夏季多雨的环流形势;反之,当该区域出现负增量分布时,当年夏季700 hPa副热带高压位置异常偏东,形成陕西干旱少雨的环流形势。

太平洋—印度洋海温异常对陕西夏季降水年际变化的影响

利用1961-2008年陕西78个气象站夏季(6-8月)降水资料、NOAA提供的全球逐月海表温度资料和NCEP/NCAR 500 h Pa位势高度场、风场月平均再分析资料,运用回归、SVD、交叉小波分析等方法分析了前期到同期不同季节太平洋、印度洋海温与陕西夏季降水的关系。结果表明,陕西夏季降水与前期秋、冬季节赤道中东太平洋、西印度洋海温呈正相关关系,与北太平洋海温呈负相关关系,太平洋海温分布为El Nino型;到同年夏季,显著正相关区西移到东印度洋和我国东部沿海,前期及同期太平洋、印度洋海温影响陕西的显著区域都位于关中和陕南东部。冬季Nino3海温与陕西夏季降水在4~5年时间尺度有显著的同位相共振周期,Nino3海温超前陕西夏季降水变化4~6个月。东亚、南海、东南亚夏季风指数与陕西夏季降水呈负相关关系,与Nino3海温也呈负相关关系,当前期Nino3海温偏高时,东亚夏季风减弱,西太平洋副热带高压偏强、偏西,陕西南部有异常西南风水汽输送,北部有异常北风,陕西处于冷暖空气的交汇区,夏季降水偏多,反之偏少。

近48年陕西夏季降水场的时空变化特征

选用陕西78站1961—2008年夏季降水量,通过经验正交函数分解、小波分析和趋势分析等方法,分析了近48a陕西夏季降水量时空分布特征,结果表明:陕西夏季降水量主要呈全省一致型、南北反位相型和中间多南北少等三种典型场,其中第一模态(全省一致型)的解释方差为40.5%,因此其时间系数的变化基本上代表了全省夏季降水量的整体变化趋势;近48a陕西夏季降水整体呈增加趋势,M-K检验显示陕西夏季降水在1977年前后存在由少到多的突变;小波分析发现陕西夏季降水量存在13a的周期和3～5a的周期;降水趋势分析结果显示陕西夏季降水主要表现为关中、陕南一致增多,陕北长城沿线减少,其中关中中部和陕南东部、南部增多显著,通过了95%的显著性检验。

ENSO发展和衰减阶段的陕西夏季降水异常特征

利用1961—2008年陕西78个气象站夏季(6—8月)降水资料、NCEP/NCAR位势高度场和风场月平均再分析资料,采用合成及相关分析方法探讨ENSO发展和衰减阶段对陕西夏季降水异常的影响,以期为陕西夏季降水的气候预测提供线索和依据。结果表明:陕西夏季降水异常对ENSO发展和衰减阶段的响应存在显著差异,El Ni(?)o发展阶段和La Ni(?)a衰减阶段,陕西夏季降水偏少;El Ni(?)o衰减阶段和La Ni(?)a发展阶段,陕西夏季降水偏多;EN-SO不同阶段对陕西7月降水影响最为显著。比较而言,El Ni(?)o事件对陕西夏季降水的影响更加显著。在El Ni(?)o衰减、La Ni(?)a发展阶段,西太平洋副热带高压偏强、偏西,东亚夏季风偏弱,而在El Ni(?)o发展、La Ni(?)a衰减阶段,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,东亚夏季风偏强,El Ni(?)o过程对东亚夏季风强弱的影响更加显著。ENSO发展和衰减阶段通过影响大气环流变化和东亚夏季风的强弱,进而影响陕西夏季降水。