Numerical Simulations of Intense Meiyu Rainfall in 1991 over the Changjiang and Huaihe River Valleys by a Regional Climate Model with p-σ Incorporated Coordinate System

Based on the primitive equation model with p- σ incorporated coordinate system originally developed by Qian et al., a one-way nested fine mesh limited area model is developed. This model is nested with ECMWF T42 data to simulate the extra-intensive rainfall event occurring in the Changjiang and Huaihe River valleys in summer of 1991. The results show that the model has certain capacity to fairly reproduce the regional distribution and the movement of the main rainfall belts. Therefore it can be used as a regional climate model to simulate and predict the short-range regional climate changes.

The influence of the surface heat fluxes of the Kuroshio key-area on meiyu rainfall in the Changjiang River region

On the basis, of the surface heat fluxes of the Kuroshio key-area (26°-30°N, 125°-30°E)in March andApril, the climatologicai influence of the Kuroshio heat fluxes on meiyu rainfall in the Changjiang River (Yangtse River) region are studied. The results are concluded as follows;the surface heat fluxes of the Kuroshio key-area have certain influence on meiyu rainfall in the Changjiang River region during June and July. The correctness rates for the five stations in the Changjing River region (i. e. Wuhan, Jiujiang, Anqing,Nanjing and Shanghai)are in the range of 9/20-13/20. The surface heat fluxes influence mainly on the homogeneous rainfall pattern,the correctness rates come to 7/10-8/10 for the lower valley of the Changjiang River. The estimation expression of the meiyu rainfall for Shanghai consisting of the surface heat flux and the sea surface temperature anomaly of the Kuroshio key area agrees well with the actual meiyu rainfall condition.

2023年里下河地区暴雨洪水分析

里下河地区地势平缓,河网错综复杂,水势传播较慢,易发生超警戒洪水过程。为研究里下河地区梅雨期降雨特点,采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线法、距平分析法和降雨水位逐时过程图法,针对里下河地区2023年梅雨期暴雨洪水过程,通过与历史梅雨期降雨进行对比,全面分析了里下河地区梅雨期暴雨洪水特征。结果表明,里下河局部地区无降雨与极端降雨情况并存,在最大1天降雨中存在特大暴雨,最大3天降雨中出现特大暴雨的地方占8.4%。短时间强降雨加上里下河地区河网地势特征是发生超警戒洪水过程的主要原因。洪水过程下沿江抽排及五大港抢排对里下河地区水位变化有较明显影响。

江淮区域梅雨的划分指标研究

为便于江淮区域的梅雨划定,更好地开展区域梅雨短期气候预测业务,本文从区域角度出发,在明确区域梅雨概念的基础上,选取江淮区域梅汛期降水变率一致的36个代表站点,根据梅雨的大范围持续性时空分布特征,采用连续5个滑动候满足候内雨日≥4的站点覆盖率指标,并结合西太平洋副高脊线位置,提出了江淮区域梅雨入、出梅的确定方法。基于所提出的区域梅雨划分指标,进一步分析了江淮区域梅雨特征量的气候特征,并与已有的长江中下游梅雨特征量进行了比较。结果表明,本文定义的区域梅雨指标既考虑了梅雨系统大范围持续性降水的天气现象,又可反映典型梅雨系统的高低层环流配置及梅雨的降水条件,能较好地描述梅雨的区域气候特征。区域梅雨指标反映的入、出梅日期的气候特征、长期变化趋势及异常梅雨等方面与已有长江中下游梅雨特征量基本一致,但本文的区域梅雨入、出梅与大气环流季节性调整具有更好的一致性,且采用江淮区域空间分布均匀的36个站点来描述区域梅雨更具代表性。

东亚梅雨系统的天气-气候学研究

利用1971~2000年NCEP再分析资料和中国740站的逐日地面观测资料，对东亚梅雨季的气候学进行了研究。结果表明：初夏长江流域特有的这个雨季有平均21天的长度，从6月17日开始到7月8日结束。梅雨期间降雨量达200~300mm，占夏季总降雨量的45％左右。当6月中旬东亚夏季风突然从华南向北推进到长江流域，同时印度夏季风开始在印度次大陆爆发时，中国梅雨雨季开始。这时来自南海和孟加拉湾的水汽供应显著加强，为梅雨降雨提供了非常有利的水汽条件。气候学上梅雨锋的结构主要表现为：（1）近于纬向的宽广云雨区，其中包含有强对流降水与云团；（2）锋前具有高假相当位温的高湿空气柱；（3）对流层低层跨越梅雨锋的水平温度梯度非常弱或几近消失；（4）梅雨锋区低层有一相对低的温度；（5）梅雨锋区以南为强低空偏南急流，急流以北是梅雨锋风切变线；（6）从梅雨锋区到赤道的地区是一个季风型或间接的垂直环流区。在许多方面，中国东部的梅雨锋不同于日本的梅雨锋和朝鲜的梅雨锋，因为后两者基本上是中纬度斜压结构的锋区。东亚夏季风对中国梅雨的影响要比对日本和朝鲜梅雨的影响更重要。作者对东亚梅雨系统（中国梅雨、日本Baiu和朝鲜Changma）的区域差异进行了全面的比较研究。

江淮地区梅雨的新定义及其气候特征

用Cressman客观分析方法得到我国1954~2005年0.5°×0.5°的逐日降水格点资料,并定义了一个新的江淮地区的"广义梅雨评定标准",研究了包括长江中下游地区和淮河流域地区的整个江淮地区(28°N^34°N,110°E^122°E)梅雨期降水的气候特征。结果表明:江淮梅雨有显著的年际和年代际变化特征,主要存在2~3年、6~8年、12~15年和18~20年的周期变化,2~3年的显著周期主要集中在20世纪70年代末以后。江淮地区梅雨在1965年前后、70年代末~80年代初和90年代初发生了三次显著的气候跃变。最后,从季风气流的水汽输送和副热带高压及阻塞高压的稳定维持三个方面讨论了江淮梅雨丰梅年和弱梅年时大气环流的异常特征。

江淮梅雨丰、枯梅年水汽输送差异特征

利用江淮流域1954—2001年梅雨量资料和美国NCEP/NCAR 1954—2001年逐日高度场、风场、比湿场和地面气压场资料,网格距2.5°×2.5°,采用模糊聚类、合成分析等方法,详细讨论了江淮梅雨丰、枯梅年垂直积分的整层纬向、经向和水汽通量输送差异特征。结果表明:区域梅雨量指数能很好地揭示出江淮流域梅雨量的丰枯;丰梅年西太平洋副高南侧的偏南气流和其北侧的偏北气流水汽输送显著增强,越赤道气流抵达北半球后,集中在10°N附近,40～130°E范围内的阿拉伯海和孟加拉湾向北偏东方向伸展,与来自南海和西太平洋的水汽输送相汇合,在我国的江淮流域-日本列岛南部形成一条水汽通量距平≥55 kg/(m.s)的强水汽输送带;丰梅年水汽通量散度距平表明:整层水汽通量辐合比枯梅年明显加强,为江淮梅雨提供了充沛的水汽来源,有利于江淮梅雨的异常偏多;枯梅年则反之。

基于梅雨监测指标的安徽江淮地区梅雨过程识别

据国标《梅雨监测指标》规定的入梅和出梅条件,识别了安徽省江淮地区1957—2020的梅雨过程及其特征量,对比分析了国标与其发布前其他研究在雨日、出梅条件等方面的异同及其对梅雨过程识别和特征量的影响。结果表明:据国标识别的安徽江淮地区梅雨过程和特征量与其他现有研究方法的识别结果基本一致,以日降水量大于气候平均6—7月日降水量的1/2为雨日,比据国标规定的雨日识别的空梅年增多,识别的部分年份入梅偏晚;1957—2020年中有13个空梅年,约占1/5,非空梅年平均于6月19日入梅,7月13日出梅,梅雨期长23.7 d,梅雨期和降水集中期的降水量分别为270.7和263.0 mm,约占年降水量的1/4,占6—7月降水量的3/4;当研究区域较小时,应据环流和雨日条件确定区域的出梅日,不宜以最后一个雨期结束日的次日为出梅日;安徽江淮地区在空、枯梅容易出现较重旱情,尤其是连续的空、枯梅年,而梅雨量大且集中的年份易发生洪涝,尤其是梅雨量大于400 mm的年份(如2020年)。

新标准下江淮梅雨特征的分析

根据中国气象局2014年印发的《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,以及江淮地区72个气象站1960—2012年近53 a逐日气象资料,采用经验正交分解(EOF)方法和相似方法分析了江淮梅雨降水的时空变化,并以温度、湿度和雨日频率作为判据,将梅雨划分为典型和非典型两类,对其变化特征进行了讨论。结果表明:江淮梅雨期内,雨日比例减少,阴天比例增加,且发生在白天的降水比例上升;此外,中雨的贡献率显著减小,大暴雨的贡献率显著增加。相同年代际内,全区一致枯型梅雨与南枯北丰型梅雨出现概率相当,全区一致丰型梅雨则与南丰北枯型和南北丰中部枯型梅雨发生概率相近。江淮梅雨的典型程度(高湿高温多雨)在时间尺度上呈减弱趋势,非典型程度整体呈增加趋势,其中以所占比例最大的低湿高温少雨型的增长最为明显,且这种变化趋势在整个江淮地区表现一致。空间尺度上,典型梅雨发生的范围存在缩小趋势,非典型梅雨发生的范围则有扩大趋势。即近53 a来,江淮梅雨在时空尺度上均发生了由典型向非典型的转移,且2000s以来这种转变尤其显著。

基于拉格朗日法的水汽输送气候特征分析——江淮梅雨和淮北雨季的对比

利用基于拉格朗日方法的轨迹模式(HYSPLIT_4.9),结合海量气块追踪分析法,对比了江淮梅雨和淮北雨季平均水汽输送特征,从水汽来源及源地贡献方面探讨二者的相对独立性,对比两雨季降水异常年水汽输送特征。结果表明,气候态上,江淮梅雨的水汽输送主要来自印度洋、太平洋、孟湾—南海,其中来自印度洋的水汽输送贡献最大,超过50%;淮北雨季来自印度洋、欧亚大陆、孟湾—南海、太平洋的水汽贡献差异不大,但与江淮梅雨的水汽源地对比,淮北雨季来自印度洋的水汽输送贡献少20%,而欧亚大陆偏多19%。对比降水异常年发现,来自印度洋、孟湾—南海以及欧亚大陆水汽贡献的变化对江淮梅雨和淮北雨季降水异常有重要影响。江淮梅雨偏多年,印度洋的水汽输送贡献比梅雨偏少年减少17%,孟湾—南海则增加了11%。在淮北雨季偏多年,印度洋的水汽输送贡献比偏少年多19%,孟湾—南海和欧亚大陆的水汽输送则分别减少6%和17%。

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点.该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型.研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异.利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化.而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度.华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响.而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模.

近52年江淮梅雨的降水分型

根据1954—2005年江淮地区梅雨期间的逐日降水资料,采用旋转经验正交函数分解法(REOF)分析得到,江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种优势降水型,都存在着6—7年和准20年的周期振荡,20世纪90年代后表现为江南梅雨型减少、而淮河梅雨型增加的趋势。进一步采用系统聚类法对江淮梅雨期逐年降水场进行客观分型得到,江淮梅雨分为全流域丰梅型、全流域枯梅型、南丰北枯型、北丰南枯型和南北丰中间枯型共5种雨型。全流域丰梅型具有入梅早、出梅晚、梅雨期长、梅雨量大和梅雨强的特点,而全流域枯梅型正好与之相反。雨带型中,以南北(北)丰中间(南)枯型入梅早(晚),南(北)丰北(南)枯型出梅早(晚),这些特征与雨带的地理位置相对应。江淮各梅雨型均具有明显的年代际变化,20世纪90年代主要对应全流域丰梅型和南丰北枯型,而2000年以后以全流域枯梅型、北丰南枯型和南北丰中间枯型为主。近52年中20世纪60年代(90年代)梅雨期最短(长)、梅雨量最少(多)、梅雨强度最弱(强)。最后,从南亚高压位置、高空东、西风急流、西太平洋副热带高压和阻塞高压的位置及维持、垂直速度、季风气流的水汽输送6个方面对比了不同梅雨降水型所对应的大气环流特征及主要差异。

长江三角洲地区GPS大气可降水量统计特征分析

利用近7年来(2002—2008年)长江三角洲地区地基GPS网观测的大气可降水量资料,分析了长江三角洲地区大气可降水量的气候特征,重点对梅雨期的大气可降水量特征及其与强降水的关系进行了分析。结果表明:长江三角洲地区PWV分布总体呈南高北低、西高东低的分布特征,夏半年平均PWV高于冬半年20 mm左右,且长江三角洲地区南北向水汽梯度大于东西向,说明偏南气流对该地区的水汽输送作用较明显;PWV存在显著的季节变化特征,大气可降水量最大值均出现夏季的8月份,最小值出现冬季的1月份,且春、秋季节内各月间的PWV变化幅度较大,而夏、冬季内各月间的PWV变化较稳定;其次,长江三角洲地区PWV没有显著周期性年际变化和日变化特征。此外,PWV与梅雨期强降水量之间有明显关联,当梅雨期PWV值迅速由低值上升到60 mm以上时,或在强降水之后,PWV值并没有明显回落,仍然维持在高值时,极容易产生强降水,这为长江三角洲地区强降水量预报提供了一种新的信号。

区域初始分析误差对梅雨锋中尺度低压数值预报的影响

以梅雨锋中尺度低压个例为研究对象,根据目标观测的思想,采用NCEP和T106再分析资料分析了区域初始分析误差对梅雨锋中尺度低压数值预报误差的影响。结果表明:区域初始分析误差对数值预报误差有重要影响,改善某些特定区域初始场质量有可能改善随后数值预报的效果。但是,区域初始分析误差对数值预报误差的影响较为复杂,它与天气类型、不同个例和区域间误差相互作用等因素密切相关。对梅雨锋中尺度低压短期数值预报有较大影响的初始分析误差与梅雨锋锋区及其附近地区的要素场关系密切,相比较而言,风场似乎更加重要一些。如果对梅雨锋带中低层风切变区及相伴低空急流区有更好的描述,这将对梅雨锋中尺度低压系统数值预报效果的改善有着积极的作用。在此基础上,就相关的目标观测设计问题作了简要讨论。

近46年江淮下游梅雨期的划分和演变特征

应用近46年江苏省中、南部各五站逐日雨量和西太平洋副高逐候脊线纬度资料分别划分出苏南和江淮两区梅雨期。部分梅雨期内含2段甚至3段梅雨集中期，因此也存在间歇期；出梅并不等同于入（盛）夏，少数年虽出梅却无（盛）夏。在所揭示的一系列区域气候特点中，最值得注意的是首次划分出的江淮梅雨期，它与苏南梅雨期并不尽同，有二成年份出梅期延迟至8月。两区梅雨期都具有很大的年际变化，尤其是苏南梅雨量的年际变化一直处于上升趋势且在近十年达到极大。

江苏省梅雨的长期预报和成因分析

本文提出了江苏省中南部两区梅雨量的一种季度预报方法，发现应用20年左右前期气候要素场找因子组建的预报方程对随后两年两区梅雨量有明显预报能力。分析表明每隔2－3年，预报因子即有相当的变化，显示出前期气候系统与地区梅雨量的隔季联系有不断调整的现象，但仍然存在一些较稳定出现的前期因子群，例如前期当地区域的降水量可能通过调节深层土壤水份仍会隔秀影响当地的梅雨量。

亚洲-太平洋季风区的遥相关研究

亚洲—太平洋季风区各季风子系统间的相互作用对季风区甚至全球的气候变化都有非常显著的影响。文中根据国内外相关研究,重点分析和评述了在亚洲—太平洋季风区中4种季节内时间尺度的遥相关关系,清楚地揭示了印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风之间的相互作用。研究发现:(1)在亚洲季风爆发初期,印度夏季风的爆发相对于中国长江流域梅雨的开始存在相差大约两周的超前关系,形成从印度西南部经孟加拉湾到达中国长江流域及日本南部的遥相关型,即"南支"遥相关型。(2)在季风盛行期间,长江流域降水明显受热带西北太平洋夏季风的影响,与西北太平洋夏季风降水呈反相关关系,即当季风减弱时,长江流域夏季降水偏多。(3)与长江流域降水相反,华北雨季(7月第4候—8月第3候)则与西北太平洋夏季风降水呈正相关关系,当西北太平洋夏季风强时,西太平洋副热带高压异常偏北偏东,副高西南侧的异常东南水汽输送在中国华北地区上空辐合,给该地区降水偏多提供了充足的水汽条件。(4)华北夏季降水同时还与印度夏季风呈正相关关系,在夏季风盛行期间,形成由印度西北部经青藏高原到中国华北地区的西南—东北走向的遥相关型,即"北支"遥相关型。上述4种遥相关关系,反映了亚洲夏季风季节北推过程中,印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风子系统之间的关联。

淮河流域能量和水分循环观测系统及作用

淮河流域是中国南北气候重要的过渡带,气象灾害频繁发生。这里水网、农田、丘陵、山地、城镇密布,地-气作用复杂,干冷与暖湿空气时常交汇于此,造成局地或流域旱涝经常发生。淮河流域处于梅雨区,且是中国重要的农业生产基地,具有气象和水文综合观测系统,积累了长序列的气象和水文观测资料。因此,淮河流域是研究能量和水分循环的理想试验区。国家自然科学基金重大项目"淮河流域能量与水分循环试验和研究(HUaihe river Basin Experiment,简称HUBEX)"于1998、1999年夏在淮河流域开展了气象和水文联合观测试验。文中回顾了HUBEX试验的目的、观测网设计与布局,介绍了HUBEX推动下的淮河流域综合观测网的发展,总结了HUBEX观测试验对区域气候事件和暴雨等灾害性天气机理研究、提高模式模拟和预报能力及建立长期连续的气象观测数据集等方面的成果和作用。

江淮梅雨空间非均匀性的定量探讨

针对江淮梅雨空间分布非均匀的定量化问题,基于1960—2007年江淮地区高密度站点资料,运用空间集中度和集中区的方法定量分析江淮梅雨的空间非均匀性特征。结果表明,江淮梅雨的降水集中区呈现出年代际南北移动特征,自1970s末降水转型后,1980—1999年,强降水易于发生在长江中下游地区,而2000年后易于出现在淮河流域。48 a来梅雨的空间非均匀程度呈现弱的增加趋势。当梅雨雨带偏南,即位于长江中下游地区时,降水空间集中度较大。通过与大气环流场的回归分析表明,江淮梅雨非均匀程度的增加可能与西太平洋副高和副热带西风急流的南移有关。

东亚季风区石笋δ^(18)O解译:基于夏季风与夏季风降雨的思考

近些年,对于东亚季风区石笋δ^(18)O的气候环境指示意义的争论较多,主要在东亚季风区石笋δ^(18)O代表夏季和风强度、夏季风降水还是水汽源变化。基于中国东部华北地区降水与长江中下游地区降水反相变化和长江中下游地区降水与菲律宾海降水反相变化(遥相关),从年际-年代际到千年-轨道尺度对石笋δ^(18)O与夏季风降水、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的相互关系进行了探讨分析。通过对比石笋δ^(18)O记录与华北和梅雨区降水,发现石笋δ^(18)O偏负对应华北降水增加,梅雨区降水减少;石笋δ^(18)O偏正对应华北降水减少,梅雨区降水增加。这种对应关系不仅存在年际-年代际尺度,而且在千年-轨道尺度同样存在,石笋δ^(18)O不仅反映夏季风强弱变化,同时与中国东部区域降水关系是明确对应的。通过降水的空间相互关系,发现ENSO活动主要通过影响中国东部降水的空间分布格局而作用于石笋δ^(18)O。La Ni a态导致南海及菲律宾海对流加强,西太副高位置偏北,长江中下游地区梅雨期缩短,华北夏季降水增加,东亚季风区石笋δ^(18)O偏负。El Ni o态,南海和菲律宾海对流受到抑制,西太副高位置南移,长江中下游地区梅雨期延长,华北夏季降水减少,东亚季风区石笋δ^(18)O偏正。另外,水汽源分析发现,菲律宾海水汽输送对东亚季风区降水及降水δ^(18)O贡献相对较小。因此,综合分析认为,东亚季风区石笋δ^(18)O主要反映了亚洲夏季风的强弱变化。