江淮流域6-7月极端强降水事件时空变化及环流异常

基于江淮流域近53年(1961—2013年)逐日降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用百分位法定义了江淮流域6—7月极端强降水阈值,通过经验正交分解(EOF)方法将极端强降水事件分为沿淮型、沿江型和江南型三种类型。选取各类型极端强降水事件的典型个例,对环流形势进行诊断分析,结果表明:三种典型极端强降水事件发生时,850 h Pa上均存在由华南西部向长江中下游的低空西南急流,沿淮型急流强度最强、急流轴位置最北,沿江型次之,江南型最弱、急流轴位置最南;500 h Pa西太平洋副热带高压脊线和西伸脊点异常主要通过改变急流轴位置,来影响极端强降水的落区;200 h Pa上高空西风急流均表现出强度偏强,急流带偏窄,高空急流入口的右侧与对流层低层西南急流北侧相重合。在高低空急流的共同作用下,极端强降水发生区域上方垂直速度异常偏强,比湿异常偏大,梅雨锋位置的差异决定了极端强降水的发生区域;无论是沿淮型、沿江型还是江南型极端强降水事件发生时水汽主要来自孟加拉湾到中国南海附近海域。

近49年来淮河流域降水异常及其环流特征

本文在对淮河流域降水气候特征分析的基础上 ,侧重研究了淮河流域夏季降水异常的周期性特征、年代际和年际变化特征 ,以及淮河流域多、少雨年的流场特征。研究发现 ,淮河流域夏季降水 70年代中期以前偏多 ,70年代中期以后偏少 ;在周期性特征上有 2 .3年左右的主周期和 8年左右的次周期 ;淮河流域夏季降水异常与印度西南季风。

淮河流域夏季降水异常与北太平洋海温异常的关系

研究淮河流域降水异常与北太平洋海温异常的相关关系,初步探讨北太平洋海温异常对淮河流域降水的可能影响机制.结果表明:淮河流域夏季降水与上年8-10月北太平洋中部关键海区(162.5～177.5°W,36.5～41.5°N)的SSTA存在持续高的正相关关系;淮河流域夏季降水异常对应着一种大范围的海温异常分布型,而关键海区正好位于其相关最显著地区;正是由于北太平洋大范围持续的海温异常引起了次年夏季大气环流的异常,导致了淮河流域夏季降水异常,这也正是海温与降水具有很好相关的内在原因.

近45年来浏阳河流域极端降水变化

利用1969—2013年浏阳河流域12个雨量站的降水资料,结合百分位方法定义极端降水阈值,采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法分析了极端降水指数的演变规律。结果表明:(1)极端降水量、极端降水强度、极端降水比率表现为上升趋势,10年上升率分别为7.3mm,9.5mm/d,0.3%,极端降水日数表现为下降趋势,下降率为-0.054d/10a。(2)极端降水量、极端降水强度分别在1991年、1992年存在明显突变,极端降水日数、极端降水比率突变不显著。(3)极端降水指数均存在7~8a,10~11a和25~27a的主周期,且丰枯交替变化明显。研究结果对于指导浏阳河流域的防洪减灾具有重要意义。

浏阳河流域降水时空演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了浏阳河流域1969~2013年的年、汛期和非汛期降水的演变规律。结果表明:(1)45 a来,年、汛期降水量呈非显著性下降趋势,非汛期降水量呈非显著性上升趋势。(2)年降水量的空间分布存在不均衡性,降水量总体从东北部向西南部逐渐减少。(3)年、汛期降水量均在1992年发生显著性均值突变,非汛期降水量突变不显著。(4)年降水量均存在27 a左右主周期,汛期和非汛期降水量在时间尺度上的相位变化与年降水大体一致。研究结果可为浏阳河流域气候分析和气候预测提供参考。

2000年以来淮河流域夏季降水年代际特征及大气环流异常

利用1961—2016年中国642站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2000—2016年淮河流域夏季降水年代际变化特征及相应的大气环流异常,并探讨了2000年前后预测信号的转变。研究表明2000—2016年淮河流域夏季降水具有明显的年代际变化,2000—2008年为降水偏多期,2009—2016年为降水偏少期,且两个时期降水差异显著。降水偏多和偏少期对应的大气环流有明显差异,淮河流域多(少)雨期,贝加尔湖高压脊(低压槽)明显,乌拉尔山和鄂霍次克海为低压槽(高压脊),南亚高压偏弱(强)偏西(东),东亚副热带高空西风急流偏弱(偏强),热带东风急流偏强(减弱),同时与南半球的索马里越赤道急流、马斯克林高压和澳大利亚高压偏强(弱)有密切关系。前冬北太平洋涛动(NPO)可以作为淮河流域夏季降水的一个前兆信号,但2000年前后前冬NPO与淮河流域夏季降水的关系发生了年代际转折,2000年之前两者为明显的负相关,之后转为正相关。2000年之前冬季强(弱)NPO年与2000年之后冬季弱(强)NPO年对应夏季乌拉尔山和鄂霍次克海为明显的高压脊(低压槽),贝加尔湖为低压槽(高压脊),西太平洋副热带高压位于我国南海到菲律宾北部(台湾附近海域),有利于淮河流域夏季降水偏少(多)。

黑龙江流域降水变化特征分析

为了全面研究黑龙江流域降水变化情况,收集黑龙江流域国内外25个气象站的降水资料,通过线性趋势法、距平累积法、变尺度趋势分析法分析降水趋势特征;用Mann-Kendall法分析降水突变特征;用小波分析法分析降水周期性特征。结果表明:在1954—2012年的研究期内,黑龙江流域降水线性趋势变化率仅为-0.74%/(10 a),变尺度趋势分析发现降水在97.7%的有效统计时间段内均无显著趋势变化;距平累积法和Mann-Kendall突变检验结果发现降水具有明显的阶段性变化;小波分析证实了降水存在主周期为28,12,4 a的显著周期性。综上,黑龙江流域降水变化的周期性要明显强于趋势性。研究成果可为中俄跨界河流管理提供现实基础。

2020年和1998年江淮流域梅雨期降水过程对比分析

2020年与1998年均为典型的超强梅雨年,为探讨这两年江淮流域梅雨期降水过程的差异,利用对比分析方法,研究江淮流域2020年与1998年梅雨汛期降水特征的异同点,并对比分析这两年导致降水异常的大气环流特征。结果表明:(1)这两年夏季江淮流域降水量较常年均具有同期偏多,入梅时间早,出梅时间晚,雨季持续时间长,降水范围广,降水强度大的特征,2020年梅雨异常程度总体上强于1998年梅雨期。2020年多雨带覆盖整个江淮流域,最大累计降水量为1623.6 mm,位于安徽黄山附近。1998年多雨带位置较2020年偏南,最大累计降水量为1119.0 mm,位于江西景德镇附近。(2)这两年梅雨期间西太平洋副热带高压均经历了多次阶段性变化过程,副高的北抬和南撤与梅雨的起始和结束、主雨带的位置、降水过程的发生维持都有很好的对应关系。(3)这两年环流特征较相似,南亚高压偏强偏东,副高偏强偏西,中高纬表现为典型的“两脊一槽”型,江淮流域为槽后南下冷空气与副高西南侧北上暖湿气流的水汽辐合区。(4)2020年梅雨期中高纬阻塞高压、东亚沿海低槽、冷空气势力活跃强度较1998年更强,且2020年MJO对流在印度洋的活跃程度强于1998年,更有利于西北太平洋对流层低层产生异常的反气旋环流,因此南下冷空气与北上暖湿气流在江淮流域的辐合更强,具有更有利的水汽条件,导致2020年梅雨期降水强度强于1998年。

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料,运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法,通过对淮河流域代表站点的选取,分析了1960~2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征,以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明:(1)淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势,20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势,春季和秋季降水量呈显著减少趋势,80年代前期为降水变化的转折期;(2)淮河流域夏季降水存在准3a的显著振荡周期和准10a的次显著振荡周期,同时在60~90年代还存在准6a振荡周期;(3)淮河流域多雨年,500hPa经向风偏强且范围广,850hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强,在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区;少雨年,经向风偏弱,华东地区方向的水汽输送明显减弱;(4)多雨年与少雨年的500hPa风场差值场、高度场差值场分析表明,多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁,东北冷涡异常活跃,副高偏强,3者共同作用使得降水偏多。500hPa温度场差值场分析表明,多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强,同时南方大部分地区暖空气也偏强,冷暖空气共同作用使降水偏多。