华北地区降水蒸发差与西太平洋副热带高压的关系

为揭示华北地区当代水资源受大气内部运动规律制约和海气相互作用的影响,采用小波相关和交叉小波变换方法,分析了华北地区降水蒸发差与西太平洋副热带高压脊线和北界位置变化的时频相关。结果表明,2000年以来华北南部的水资源短缺问题有所缓解,但以北京为中心的华北东北部仍处于持续缺水期;华北地区降水蒸发差与副高脊线及北界位置变化相关密切,存在年际和年代际尺度的显著相关振荡,与副高脊线的年代际尺度相关凝聚性最强;时域中年际尺度相关存在局部化特征,年代际尺度相关具有阶段性。分析认为,2000年以来副高脊线和北界位置偏北并维持反气旋型环流,有利于水汽向华北输送,使得华北降水增多成为近年来华北南部降水蒸发差增大的主要原因;而华北东北部仍处于持续缺水期,与东亚季风减弱不利于西南气流的水汽输送以及蒙古高原显著增暖导致蒸发增大等因素有关。副高强度和位置异常影响东亚季风强度和西风带槽脊位置引起华北降水和气温变化发生异常,对华北地区降水蒸发差的年际和年代际变化具有重要作用。     

新疆阿勒泰地区区域旱涝变化特征分析

利用1961-2008年阿勒泰地区7个气象站的降水量资料计算其区域旱涝指数（W,简称W指数）,主要采用线性趋势法、Mann-Kendall法（简称M-K法）分析其变化特征;选取5个典型干旱、湿润年的NCEP/NCAR资料,对比分析其500hPa环流形势的异同;选取前一年500hPa部分环流特征量与当年W指数进行相关分析。结果表明：年和各季的W指数均具有明显的年际和年代际波动,均有旱涝交替、连旱或连涝的特征。M-K突变检测分析结果表明,年、季W指数突变主要发生在20世纪60年代中后期和80年代中期。分析典型干旱与湿润年500hPa距平场表明,干旱年东欧至西西伯利亚为较强的正距平,新疆受暖脊控制,湿润年则相反。若前一年极涡面积偏小,强度偏弱,而西太副高强度偏强,面积偏大,并盛行纬向环流,次年W指数则容易偏大,即易出现涝年。科学准确认识该地区旱涝规律,把握未来旱涝趋势变化,及时进行农业结构调整,合理安排农业生产,是防御旱涝夺丰收的有效措施。     

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.     

东北地区作物生长季干旱时空分布特征及其环流背景

依据东北地区71个气象台站1961-2009年5-9月气温、降水资料,对帕默尔干旱指数(PDSI)评价实际干旱的能力进行验证,并对PDSI距平场展开经验正交函数(EOF)分析,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对干旱年的环流背景做了初步探讨.结果表明,(1) PDSI对东北地区农作物生长季的实际干旱具有较高评估能力,但在个别年份容易高估干旱程度;(2)EOF前3个特征向量的累积方差贡献率达74.9％.其中,第1特征向量是主要的分布格局,为全区一致型,第2特征向量为南北相反型,第3特征向量为东西相反型;(3)近49a东北地区农作物生长季干旱以9a和23a的变化周期为主,未来几年内干旱趋势仍将持续增强;(4)在干旱年(PDSI≤-1),500hPa高度场上副高偏弱,东北地区处于槽后脊前,同时该地区为位势高度距平的正中心,受高压控制降水偏少.850hPa水汽通量场上,输送到东北地区的西南及东南暖气流的水汽明显较少,同时该地区不仅存在反气旋环流,而且其水汽通量散度大于0,不利于降水.     

基于格点数据的华北地区气象干旱特征及成因分析

利用1961—2013年华北地区0.5°×0.5°降水和气温格点数据资料,选用标准化降水蒸散指数,分析了华北地区不同时间尺度干旱事件发生的时空变化特征,并从大气环流和全球变化两个方面分析了气象干旱的主要成因。结果表明:(1)华北地区年、春、夏、秋、冬及月尺度上均有干旱发生。夏季干旱最为严重。华北地区以20世纪90年代干旱最为严重,2000年以来的干旱次之。年尺度干旱发生频率呈现北高南低的分布规律,就四季而言,干旱主要发生在河南西北部及东南部、山东半岛西北部、山西、河北中南部及京津冀地区;(2)京津冀地区ENSO事件强度与降水量呈显著的负相关性,强度增大时降水量下降,减弱时降水量上升。整个华北地区ENSO事件强度与气温呈显著的正相关性,强度增大时温度有上升趋势,减小时温度有下降趋势。其中El Niňo对气温有抬升的趋势,La Niňa对气温有降低的趋势。从全球变化方面来看,影响华北地区气象干旱发生的原因主要是快速城镇化和全球变暖。     

华北地区极端气候事件的时空变化规律分析

利用华北地区84个气象台站近50a(1961-2009年)资料,采用国际上通用的极端天气气候事件指数定义法计算华北地区极端气温和降水指数,并对极端气候指数时空变化规律进行分析。结果表明,华北地区年极端气温(最高、最低)呈明显上升趋势(P<0.05),且极端最低气温的上升幅度高于极端高温。1986年之后年极端最高气温的上升幅度相对较高,冷夜指数的减少趋势明显减弱,暖夜指数上升趋势增强(P<0.05)。空间分布上,极端暖事件(年极端最高气温、暖日指数)变化趋势的大值区位于内蒙古西部和山西大部,极端冷事件(年极端最低气温、冷夜指数)上升趋势最显著的为京津冀及山西东北部(P<0.05)。华北地区极端降水量、降水次数和降水强度均呈下降趋势。1986年之后极端降水次数、极端降水强度的减少趋势更加显著,冬季暴雪量、降雪次数和降雪强度均呈明显上升趋势(P<0.05)。极端降水量变化速率各地不同,其中华北南部(河北、山西等地)极端降水量呈减少趋势,京津地区存在极端降水减少的大值中心。极端降水次数由东向西呈逐渐增加趋势,山西中部上升趋势最显著,日最大降水量上升的高值中心位于内蒙古西部和山西北部,而下降的高值中心位于河北南部。     

唐山地区水资源的气候特征分析

地面蒸发量、气温和降水是估算水资源各分量的重要物理量。利用唐山地区7个站点1959-2006年的月平均气温及月降水资料,分析了唐山地区气温、降水的变化特征,用高桥浩一郎的陆面蒸发经验公式估算了蒸发量,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果显示：（1）自1995年发生由冷到暖的突变以来,当地气温呈显著上升趋势,线性倾向值为0.3℃/10a。（2）降水量、蒸发量和降蒸差季节分布和逐月分布一致,1月最小,7月最大。夏季降水最为丰富,秋季次之,春季和冬季最少。（3）降水量和降蒸差的年际间变幅很大（降水距平值范围为-260.3-384.9mm）,且呈减少趋势,蒸发量变幅没有降水量变幅大（蒸发距平值范围为-127.4~147.1mm）,且年际间相对稳定。（4）未来本地区旱涝问题依然存在,水资源短缺的形势依然严峻。     

基于中国气候变化区划的1951-2010年暴雨统计分析

采用659个气象观测站日值降水数据计算了中国年际和年代际暴雨雨量和暴雨雨日,然后基于中国气候变化区划(1961-2010年)对中国暴雨进行了分区统计.结果表明:在中国气候变化区划降水呈增加和减少的区域,绝大多数的暴雨呈现相应的年际和年代际的增加和减少趋势.但也有在降水趋势减少的I1东北-华北暖干趋势带的小兴安岭-长白山-三江平原气温波动增强、降水量波动减弱区和Ⅲ3西南-华南干暖趋势带的云贵高原南岭西部山地丘陵降水量波动增强、气温波动增强区两个二级气候变化分区,暴雨呈现增加趋势;反之在降水趋势增加的Ⅳ1藏东南-西南湿暖趋势带的藏东南山地-高原降水量波动增强、气温波动增强区,暴雨呈现减少趋势.进一步对暴雨分为短历时的对流型暴雨和长历时的过程型暴雨也有类似的结论.说明现有的一级和二级气候变化区划在一定程度上可以反映暴雨的变化,但仍需要深入采用以极端降水为指标的三级区划对暴雨变化进行研究.     

陕西省可利用降水资源的气候变化特征及敏感性分析

利用陕西省74站1960-2007年月降水和月气温资料,采用高桥浩一郎公式对陕西近50年可利用降水资源的气候变化特征进行分析,并讨论了水资源对气候变化的敏感性.结果表明,陕西可利用降水资源南多北少,且季节分布不均,主要集中在夏秋季;近50年来可利用降水资源趋于减少,有明显的年代际变化特征,20世纪60年代和80年代明显偏多,90年代显著偏少,进入21世纪有所增加.敏感性分析表明,可利用降水资源对气候变化的敏感性冬季最强,夏季最弱;陕北最强,陕南最弱;对降水的敏感性大于气温;降水不变,对气温的敏感性随气温增加而减小;气温不变,对降水的敏感性随降水增加而更显著;降水增加,对气温的响应更敏感;气温增加,对降水的响应减弱.     

松辽流域1961-2017年极端降水变化特征

为了在气候变暖的背景下有的放矢地防御流域洪涝灾害,根据1961—2017年松辽流域逐日降水资料,采用百分位数、距平累积、Mann-Kendall、变差系数等方法分析了松辽流域极端降水变化特征。结果表明:松辽流域极端降水阈值呈西北小、南部大的分布;松辽流域极端降水量和降水频率都是由西北向东南升高,极端降水强度呈中南部大、其他地方小的分布,极端降水比率则由西北向东南降低;极端降水指数呈西南部低东北部高的趋势。极端降水主要发生在夏季;20世纪60年代初期开始极端降水指数存在由强转弱的突变,80年代中期以后开始增强,目前处于偏强阶段;1961—2017年及突变前极端降水量及频率呈上升的趋势,极端降水强度和比率则呈下降的趋势,气温突变后极端降水指数都呈下降的趋势,变差系数增大。目前松辽流域处于极端降水偏强阶段,极端降水量大,频率高,强度大,且变差系数增大,不稳定增强,极端降水发生的几率增加,因此应引起高度重视,加强相关研究,提高对极端降水灾害的防范和应对能力。