1990s年代际转型前后南海季风系统的季节变化

利用多变量经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节变化尺度上南海季风系统的时空分布特征。结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993—1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早。第一模态表现为冬夏反位相的年周期变化,但爆发早年夏季风持续时间略长于爆发晚年,空间上都反映了南海中央海盆区的夏季强降水和850 hPa上南海北部的气旋性环流异常,但夏季风爆发早年中国华南沿海降水加强而南海南部降水偏少。相应的大范围环流场上主要反映了南海夏季风爆发后进入盛夏时节亚太地区大范围的环流特征,南海夏季风爆发偏早年索马里越赤道气流偏强,东亚季风槽位置偏北,爆发偏晚年则相反。第二模态反映了南海季风系统春秋反位相的季节变化,且秋季的振幅更强,空间降水场上对应着秋季华南沿海和南海北部与南海中南部北旱南涝的跷跷板式分布,850 hPa风场上则主要表现为异常的东北季风,该模态时空特征表明南海夏季风爆发偏早年的秋季,冬季风建立也偏早,越南及周边地区的降水偏多。相应的大范围环流场上则主要反映了冬季风的环流特征,在南海夏季风爆发偏早年的秋季,菲律宾以东的热带对流减弱,PJ波列增强,爆发晚年则相反。

1990s年代际转型前后南海季风系统的气候季节内振荡(CISO)特征

利用多变量经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节内振荡尺度上南海季风系统的时空分布特征。结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993/1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早。第一模态反映了南海夏季风爆发时季风系统的时空特征,转型前后特征类似,降水场自赤道向北依次呈现干-湿-干交替分布的特征,南海中心为异常气旋。相应的大范围环流场主要反映了转型前的偏晚年,南海夏季风槽位置偏南,转型后的偏早年,南海夏季风槽位置偏北。第二模态体现了南海季风系统夏季的时空特征,转型前后共同特征表现为南海地区夏季北湿南干的南北偶极子降水分布及南海中心区的异常西风。相应的大范围环流场主要反映了南海季风活动与东亚季风呈现反位相的特点,且对流信号向北传播。转型前的偏晚年,季风活动受准双周振荡控制,对流信号由西北方向传入南海;转型后的偏早年,季风活动以30～60天振荡为主,对流信号由东南方向传播至南海。

1990年代中期南海季风系统年代际转型模态的时空特征

利用1979--2007年的CMAP降水、HadlSST的海表面温度数据和NCEP的850hPa风场数据，应用多变量联合季节经验正交分解（MY—SEOF）方法，研究了南海季风系统的前两个主模态特征，发现一个模态是厄尔尼诺／南方涛动（ENSO）模态，一个是在1990年代中期的年代际转型模态。区域敏感性试验发现南海季风系统的1990年代中期的年代际转型在去除南海热带区域（105～125°E，5-25°N）的范围内是最显著的，年代际转型模态出现在MV-SEOF的第一模态中，且主要体现在“季风年”季节循环顺序的MV．SEOF中；而变换其它纬度和经度以及非“季风年”季节循环顺序时，ENSO模态出现在第一模态中，同时年代际转型信号都会减弱并出现在第二模态中。南海季风系统的年代际转型反映了南海局地季风型海．气耦合系统的特征，其中南海局地海表面温度（SST）的年代际变化表现出对全球变暖的响应特征，而南海局地的海．气耦合作用则起到了“放大器”的作用，使南海中北部SST的年代际信号强化并影响到整个季风系统中。

中国华南3月降水和大气环流的年代际转型及其与PDO的联系

利用1951—2012年华南30个测站逐月降水资料、NCEP/NCAR月平均再分析资料和NOAA全球月平均海表温度等资料,研究分析了中国华南地区3月降水的年代际转型及相关海气异常型。在此基础上,建立基于海表温度的预测模型对华南3月降水进行回报与预测。结果表明:1970年代中后期和1990年代末PDO发生2次位相转换与华南3月降水的年代际变化联系紧密。当PDO位于暖(冷)位相时,北太平洋中部海表温度偏低(高),阿留申低压减弱(加强),使得东北—日本海气压偏高(低),青藏高原气压偏低(高),华南地区处在较强垂直上升(下沉)运动区,且低层有一显著的气旋性(反气旋性)环流异常,有(不)利于低层水汽辐合,从而导致华南3月降水增加(减少)。此外,PDO位于暖(冷)位相时,赤道西太平洋海表温度偏冷(暖),导致菲律宾上空反气旋加强(减弱),南海向我国华南地区的水汽输送增加(减少),致使华南3月降水增加(减少)。

中国东部地区夏季降水和环流的年代际转型及其与PDO的联系

利用1951—2013年全国160个测站逐月降水资料、NCEP/NCAR月平均再分析资料和NOAA全球月平均海表温度等资料,分析了中国东部地区夏季降水的年代际转型及相关大气环流变化。研究结果表明,1970s中后期和1990s PDO两次位相转换给中国东部地区夏季降水带来显著的年代际变化,前者使得东亚夏季风进一步减弱,夏季雨带南退至长江中下游地区,后者使得东亚夏季风恢复增强,雨带北移至淮河流域。进一步研究发现,1990s PDO年代际突变导致东亚夏季大气环流场发生显著变化,贝加尔湖地区增暖导致向北的经向温度梯度增大以及副热带高压的东退北抬是导致1990s东部地区夏季降水年代际变化的可能原因。

长江流域径流趋势变化及突变分析

选取长江流域重要控制站宜昌、汉口和大通站,分别应用1882～2000年、1870～2000年和1950～2000年的月平均流量资料,对年代际、月径流、季节性径流的变化以及径流的变化趋势及突变进行了分析研究,并使用非参数Mann-Kendall法来检验径流的趋势变化.趋势分析表明,20世纪90年代长江流域径流呈微弱增加趋势,但不显著且地区分布不均,中上游减少,下游增加;而季节性夏季和冬季径流增加趋势明显,尤其是7月和1月径流增加最突出;更重要的是90年代汛期径流也呈现出增加趋势,汛期径流的增加在一定程度上加大了洪灾发生的可能性,这可能是导致洪灾频繁的原因之一.突变分析指出,宜昌和汉口站从1926年开始径流经历了一个明显减少的变化,这与20世纪20年代初,北半球突然变暖,长江上游地区呈现降温、降水减少趋势一致.