海气异常对山西省春季大风年际异常的影响分析

为了充分认识山西省春季大风异常的时空分布特征并揭示其成因,为农业防灾减灾、改善生态环境提供决策依据,利用65个地面气象站1986—2009年逐日风观测资料和海气相关资料,应用经验正交函数分解、合成分析、序列相关分析和奇异值分解等方法,对山西省春季大风日数异常变化及其与海气异常的相关关系进行了分析。结果表明：（1）山西省春季大风日数年际异常主要存在2种不同的空间分布特征,以全区基本一致型为主,且这种分布型式呈现出年际变化特征;此外,还存在偏多、偏少并存的分布特征,且这种分布型式呈现出年代际变化特征。（2）山西省春季大风日数年际异常与中高纬环流形势异常存在显著关系。山西春季大风日数偏多年份,200 hPa、500 hPa和850 hPa高度场中高纬环流形势的异常主要表现为东亚大槽的加深、乌拉尔山脊的加强。山西省春季大风日数与同期春季亚洲西风环流指数、前期冬季北半球极涡强度指数以及前期东亚冬季风指数之间相关性较大。（3）太平洋海温异常主要影响山西春季大风日数的年代际异常,且这种影响具有持续性,而前期冬季太平洋海温场异常对山西省春季大风日数异常的影响比同期春季或前期秋季海温场异常对它的影响更为显著。当赤道太平洋呈PDO暖位相时,山西春季大风日数异常场呈现自东北向西南负正相间的空间分布。     

2014年春季内蒙古2次大风降雪寒潮过程分析

对于环流特征相似的寒潮过程,其爆发的方式、产生的天气和影响的区域基本相似,但个别寒潮过程却存在较大的差异,造成预报上的误判。针对此类特例,基于常规气象观测资料,自动站观测资料和NCEP逐6 h 1°×1°再分析资料,应用天气学分析和诊断方法,对2014年4月24日（过程1）和5月1日（过程2）2次寒潮天气过程的环流、系统和爆发的动力、热力学机制等进行对比分析。结果表明：2次过程北半球中高纬500 hPa环流形势均具有两脊一槽的环流特征。寒潮区域升温明显,前期平均温度分别比历史同期偏高1.0~7.3℃和0.1~10.7℃,500 hPa冷槽和强锋区均在新疆北部堆积、爆发南侵;2次过程在爆发方式和成因上存在着较大的差异,过程1中促使寒潮爆发流场为横槽转竖,槽前疏散结构和正涡度平流使低槽切断出低涡并东南移,冷平流中心移至槽前,横槽转竖寒潮爆发。过程2为低槽东移,冷槽移过阿尔泰山和蒙古高原加深东移,冷空气入侵内蒙古,寒潮爆发。虽然2次过程均造成了全区范围的强降温,但由于上述影响方式和成因的不同,使得大风、沙尘暴和降水呈现出不同的影响特点。寒潮过程中大风和沙尘暴的分布除与冷平流有关外,还与高空动量下传的地点和时间密切相关,对于寒潮过程中的降水而言,低层的温度层结及其水汽输送特点,决定了不同地区的相态变化和降水的量级。通过关注环流相似寒潮过程中的爆发方式和动力过程,对于正确预报寒潮天气造成的不同地区的降温、大风、沙尘和降水具有很好的借鉴意义。     

2021年黄河中游秋汛降水特点与环流特征分析

为了提高黄河中游秋汛降水预报能力，以便为该区农业生产乃至防灾减灾工作提供参考依据，利用水文站和气象站日降水资料、国家气候中心逐日副高脊线和西伸脊点资料、NCEP/NCAR再分析资料，对2021年黄河中游秋汛降水特点以及环流形势的逐日演变特征进行分析。结果发现：2021年黄河中游秋汛洪水由6次强降水过程造成，具有持续日数长、雨带稳定、雨势强、落区重叠度高的特点。秋汛期内，副高脊线相对稳定，副高季节性南落异常偏迟，同时西伸脊点偏西。欧亚中高纬地区盛行阻塞形势，黄河中游强降水过程主要发生在双阻形势下乌拉尔山阻高达到强盛期后的减弱崩溃期以及乌拉尔山形成阻高的单阻形势下。南亚高压偏强、偏东是200 hPa高空40°—45°N、110°—140°E形成急流的主要原因，低空急流前期不显著，位置偏南，9月下旬以后向北扩展，高、低空急流合适配置为黄河中游强降水发生时上升运动发展提供了有利的环流背景。秋汛期水汽主要来自西太平洋，依靠副高南侧异常强盛的偏东气流以及副高西北侧强盛的西南气流完成输送。     

1969—2013年华南前汛期极端降水年际异常及影响因子

利用国家气象信息中心发布的逐日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析风场及NOAA重构延长的逐月海表温度(SST)资料,研究了华南前汛期极端降水年际异常时空特征,并进一步从海洋及大气环流上探讨极端降水年际变化的主要影响因子。结果表明:(1)华南前汛期各极端降水指数呈显著年际变化特征,且在广东、广西、福建中北部和江西中南部呈一致性异常,贵州中南部呈相反异常分布。特别是1990s以来,广东、广西及福建中北部是洪涝灾害的高风险区,而贵州中南部则易发生干旱。(2)"类ENSO"型海温异常及相应大气环流异常是影响华南前汛期极端降水的主要因子,前冬到次年前汛期,"类ENSO"型正异常维持但有一定程度减弱,南海以北的东亚大陆沿岸自南向北依次存在反气旋—气旋—反气旋环流系统,南海及菲律宾群岛以东洋面的反气旋环流系统向北输送暖湿气流,贝加尔湖以东的反气旋环流和日本群岛附近的气旋式环流分别向南输送干冷和湿冷气流,南北气流交汇于华南地区,易造成华南前汛期洪涝灾害。     

1969—2013年华南前汛期极端降水年际异常及影响因子

利用国家气象信息中心发布的逐日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析风场及NOAA重构延长的逐月海表温度(SST)资料，研究了华南前汛期极端降水年际异常时空特征，并进一步从海洋及大气环流上探讨极端降水年际变化的主要影响因子。结果表明：（1）华南前汛期各极端降水指数呈显著年际变化特征，且在广东、广西、福建中北部和江西中南部呈一致性异常，贵州中南部呈相反异常分布。特别是1990s 以来，广东、广西及福建中北部是洪涝灾害的高风险区，而贵州中南部则易发生干旱。（2）“类ENSO”型海温异常及相应大气环流异常是影响华南前汛期极端降水的主要因子，前冬到次年前汛期，“类ENSO”型正异常维持但有一定程度减弱，南海以北的东亚大陆沿岸自南向北依次存在反气旋—气旋—反气旋环流系统，南海及菲律宾群岛以东洋面的反气旋环流系统向北输送暖湿气流，贝加尔湖以东的反气旋环流和日本群岛附近的气旋式环流分别向南输送干冷和湿冷气流，南北气流交汇于华南地区，易造成华南前汛期洪涝灾害。     

2014年夏末长江中下游阴雨寡照天气分析

针对2014年夏末长江中下游地区长时间阴雨寡照天气的成因，利用全国站点观测资料和NCEP再分析资料分析得出：主要由于南亚高压、西太平洋副热带高压和东亚季风等大尺度环流异常所致。200 hPa南亚高压中心与常年相比位置偏东南，形成有利于该区域降水的动力条件。500 hPa北半球极涡强度偏强，导致影响中国的冷空气势力也明显偏强。西太平洋副热带高压比常年偏强、偏南、偏西，850 hPa副高环流明显偏强。8月下半月欧亚中纬度环流形势可分为2个时段：时段1（16—20日）500 hPa呈现两脊两槽分布，环流经向度明显强于常年，东端的低槽给中国中东部地区带来较强的冷空气。850 hPa华南的偏西气流偏强，与副高气流共同增强了东海的西南风低空急流。时段2（21—31日）500 hPa环流变成一脊一槽型，经向度减弱，造成小股冷空气不断到达长江中下游地区。两时段中纬度地区均存在θse锋区、锋生、锋前的垂直上升运动、中低层水汽辐合和由地面往上的湿舌。时段1各物理量表现更清楚，与天气表现相一致。     

淮南暖冬事件及汛期降水响应分析

[目的]为研究淮南1956—2017年暖冬事件变化特征及与当年汛期降水的关系,以便更好地服务当地冬季农业生产、防灾减灾及汛期降水预测等工作,[方法]利用淮南观测站 1956-2017年冬季气温资料,采用线性趋势分析等统计方法对淮南冬季气温进行气候统计诊断研究,并依据《GBT_21983-2008_暖冬等级》,分析暖冬气候特征、成因以及与汛期降水量的关系。[结果]结果表明：近62年淮南冬季平均气温呈明显上升趋势,尤其是1996年以后更为显著,1991年发生突变；平均最高气温和平均最低气温都呈现为波动性上升趋势,平均最低气温对冬季变暖贡献最大；暖冬指数呈上升趋势,90年代之前仅出现过一次弱暖冬,90年代以后出现13次暖冬,7次为强暖冬；西太平洋副高偏强偏西、亚洲冬季盛行纬向风和冷空气次数少、势力弱以及El Nino的发生,可能是造成淮南暖冬的主要因素；[结论]研究发现强暖冬或强冷冬的年份里,当年汛期降水量容易偏多,对于汛期降水预测有一定的参考价值。     

2016/2017冬中国气温偏暖的基本特征及可能成因

利用中国740余站观测的月平均2 m气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,通过动力学诊断的方法,对2016—2017年中国冬季异常偏暖现象进行了研究。结果发现：中国2016—2017年冬季气温偏暖主要是由于西伯利亚高压和阿留申低压偏弱导致东亚冬季风偏弱,在中国存在异常的偏南风。阿留申低压偏弱由两个因素引起,一是由于阿留申群岛地区的海温偏低,冷源对应异常高压导致阿留申低压偏弱;二是阿留申低压在东亚副热带高空西风急流出口区以北,然而该冬季高空西风急流出口区位置偏南,导致阿留申地区偏离急流出口减压区,从而导致阿留申低压偏弱。此外,西风带偏北,中高纬亚洲大陆上空以纬向环流为主,不利于冷空气南下。     

影响山西夏季降水的水汽输送研究

利用山西省58个代表站近50年的夏季降水资料和NCAR/NCEP逐月再分析资料,分析影响山西夏季降水的水汽输送特征,应用SVD方法等探讨影响山西夏季降水异常的水汽源地和水汽输送关键区。结果表明：山西夏季降水与热带西太平洋—南海的东风气流,热带印度洋越赤道气流以及南海—华南的水汽输送带有关,同时也受到中纬度西风带中水汽输送影响。夏季水汽输送与山西夏季降水具有显著的遥相关关系,山西夏季降水异常的水汽异常来源包括副高南侧的热带西太平洋—南海的偏东风水汽输送异常,和印度洋—阿拉伯海地区越赤道气流的偏西风水汽输送异常,山西夏季降水的水汽输送“关键区”位于云贵高原中部到四川盆地东部的矩形区域。由整层水汽输送通量标准化处理建立的水汽输送源指数和水汽输送指数,可以表征水汽输送异常对于山西夏季降水的影响。研究结果可以为山西汛期降水异常分析和汛期预测提供参考依据。     

影响东北夏季低温的主要因子及其相互关系

为了进一步研究东北夏季低温与厄尔尼诺事件间的关系,以及这种关系的演变趋势和影响制约因素。以东北地区26个测站的1951—2011年月平均的气温资料,分析东北地区夏季低温的主要影响因子。结果表明：影响东北夏季低温的因素包括：大气环流、东亚夏季风、El Nino事件、PDO以及太阳活动等。而太阳活动、El Nino事件和PDO是影响东北夏季低温的主要因素。1977年以前处于PDO冷位相期,容易发生东部型的El Nino事件,当东部型El Nino事件发生时,往往造成东北夏季低温。1978—2005年处于PDO暖位相期,容易发生中部型的El Nino事件,当中部型El Nino事件发生时,东北夏季低温趋势明显减弱。总体来看,El Nino对东北夏季低温有重要影响,但二者的关系非常复杂。几种因子相互作用,共同对东北夏季低温产生影响。     

1979—2014年汾河流域干旱时空特征

为全面分析近年来汾河流域的干旱特征,有效应对干旱风险,笔者采用汾河流域35个气象站1979—2014年的逐月降水数据,以标准化降水指数SPI为干旱评测指标,并采用Mann-Kendall检验等统计方法,获取流域在时间和空间尺度上的干旱分布特征。结果表明：36年来,流域年干旱强度和干旱范围呈减小趋势,四季的干旱强度减弱,夏、秋、冬季干旱范围减小;四季中冬季旱情最多且范围最广,夏季区域性干旱最多,秋冬春季发生连旱的可能性最高;多年平均下,干旱主要分布在流域北部,夏季南部干旱也分布较多,春、秋季局地干旱发生频率最高。SPI指数较好地反映了汾河流域近36年干旱的时空变化特征。     

厄尔尼诺年忻州夏季降水与旱涝关系

为了揭示厄尔尼诺事件影响下忻州夏季（6—8 月）降水特征,笔者应用忻州市14 个测站1981—2015 年夏季（6—8 月）降水量资料,分析厄尔尼诺事件开始年和结束年,忻州夏季降水与常年降水差异状况。结果表明：忻州市夏季大旱与厄尔尼诺事件有极其密切的关系,（1）厄尔尼诺事件对忻州夏季降水有一定程度的影响;表现为厄尔尼诺事件开始年大多对应忻州夏季干旱。厄尔尼诺事件开始年忻州夏季出现干旱的几率为72.7%;大旱的几率为45.4%。厄尔尼诺事件结束年大多对应忻州夏季降水正常或略偏多。厄尔尼诺事件结束年出现大涝的几率为30%;正常或偏涝的几率为80%。（2）忻州地区夏季降水量极值均出现在强厄尔尼诺年。强厄尔尼诺年夏季降水量偏少几率为76.9%,偏多的几率为23.1%,夏季出现降水量距平百分率≤-20%的几率为66.7%,夏季降水量距平百分率≥20%为14.3%。     

2006-2015年吉林省夏季降水日变化特征

根据2006—2015 年逐年6—8 月吉林省52 个气象台站逐时降水资料，运用常规气象统计方法，采用逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度和不同持续时间降水4 个指标对吉林省降水日变化特征进行研究。结果表明：吉林省夏季降水总量及日数的空间分布与纬度和海拔有关，表现为自南向北递减趋势，降水强度空间分布随海拔升高降水强度减小。吉林省小时降水量、降水频次及降水强度呈双峰型分布，峰值区分别为17:00—19:00、4:00—6:00、17:00—19:00；吉林省夏季持续1~3 h 降水量较大，其次是长持续性降水，持续时间为4~6 h 降水量最小。持续时间为1~3 h 降水量峰值出现在17:00，长持续性降水峰值出现在20:00，持续时间为4~6 h降水量峰值在1:00。     

山西典型高温天气的环流特征与成因分析

本研究旨在提高对山西高温天气形成机理的认识。应用2003—2016 年山西地面气象观测资料及NCEP再分析资料,对山西夏季107 个区域性高温天气过程开展时空分布特征、环流形势特征等的分析研究,并利用高分辨率中尺度数值模式对典型高温个例开展数值模拟和诊断分析,探讨山西区域性高温天气形成的可能原因。结果表明：山西高温的空间分布与地形、纬度等密切相关,高温日数南部多于北部、盆地多于山地;影响山西高温的500 hPa 典型形势包括大陆暖高型、纬向环流型、西太平洋副高控制型、两槽一脊型4 类,其中两槽一脊型高温天气出现的频次最高;大陆暖高影响时山西高温范围最大,西太平洋副热带高压型控制时高温强度最大。高分辨率中尺度数值模式可以较好模拟出地面最高气温的空间分布特征。进一步分析表明：非绝热加热项是大陆暖高型、西太副高型、两槽一脊型导致高温天气的主要原因,温度平流项是形成纬向环流型高温天气的主要因子。     

贵州冻雨初终日的气候变化及其异常年环流特征

为了补充和完善贵州冻雨在初（终）日以及相关高度场等方面的特征,利用1964年10月—2014年4月贵州省冻雨观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了冻雨初日、终日和冻雨期的气候特征,及其高相关季节异常年北半球500 hPa的高度距平场特征。结果表明：冻雨初日渐晚、终日渐早、冻雨期渐短;初日多出现在11月中旬—12月上旬,终日多出现在3月;冻雨初日异常年夏季北半球高度距平场主要表现为中高纬度槽脊强度的异常,反映为北美大槽强度相反的变化特征;冻雨终日冬季高度距平场反映为高纬度极涡中心位置和强度的变化;冻雨期异常年则表现为不同的遥相关型,偏少年反映为PJ波列,偏多年表现为ANA、NEP和AWE并存,在实际业务中可以结合该信号特征对其进行长期预测。     

松花江流域土地利用格局时空变化分析

为了在流域尺度上揭示21世纪最初10年松花江流域的土地利用变化的方向和强度,笔者基于2000年、2005年和2010年3期Landsat ETM卫星遥感数据,对松花江流域土地利用信息进行提取,并通过对比各子流域在不同时间序列上的差异揭示流域土地利用空间格局和时空变化。结果表明：2000—2010年,流域内湿地面积严重萎缩,其中嫩江水系湿地减少的最为明显。建设用地的面积显著增加,且3个子流域的建设用地面积均呈增加的趋势,其中第二松花江增长的速度最快,2010年比2000年增加了11.52%。整个流域的耕地面积稍有增加,但空间差异明显,表现为嫩江子流域耕地面积显著增加,而松花江干流和第二松花江流域耕地面积减少。在流域尺度上,土地利用转化过程中湿地-耕地、耕地-建设用地的转换较为剧烈,林地具有相对较高的保留率。空间上,土地利用转化强度较大的主要是嫩江中下游平原区和松花江干流下游入河口的平原地区,嫩江子流域各地类间的交叉转换频繁,且各1级地类内部的转化也较多,而松花江干流的转化主要在个别地类。     

安徽淮河以南区域性暴雨大尺度环流背景分析

为了从气候平均态的角度掌握安徽淮河以南汛期区域性暴雨的大气环流背景和物理量配置的特征,为区域性暴雨预报提供有利参考,本研究利用合成分析、EOF分解、显著性差异检验、相关分析等方法,对1960—2013年安徽淮河以南地区5—9月171次区域性暴雨个例进行分析,以研究其时空分布、大尺度环流分型及物理量场分布特征。研究表明：安徽淮河以南区域性暴雨大尺度环流特征主要表现为中高纬“2脊1槽”型。暴雨主要是边界层偏南风急流、低空西南急流和高空西风急流三者垂直方向上耦合的结果,暴雨区多位于南亚高压北侧,高空西风急流南侧,低空急流左前方和边界层急流中心的左侧及850 hPa暖切南侧,且垂直方向上呈现湿位涡正负区叠置的形势,为暴雨的产生提供不稳定层结条件。     

衢州市7月异常低温对水稻产量的影响及其大气环流特征分析

研究旨在应用衢州市1972—2015年气象观测资料、衢州市历年水稻产量、NCEP/NCAR再分析资料和东京气候中心海温资料,采用统计分析方法确定7月异常低温年出现的规律、对水稻产生的影响与前期海温的相关性,采用用天气学方法分析大气环流特征。结果表明,7月异常低温对水稻减产具有明显作用;7月异常低温年仅出现在多雨年内,与前期4—7月太平洋相关海域海温存在明显负相关,根据前期海温特征可提前1~3个月对7月异常低温进行预测,环流具有亚洲区极涡偏强,南亚高压偏弱,西太平洋副热带高压脊线偏南、西伸脊点偏东,东亚夏季风偏弱,在高度距平场上表现为新地岛至长江中下游地区“- -”分布等特征。     

河南省夏玉米倒伏的天气特征及预报预警

通过对2001—2012年12年间7—9月造成河南省夏玉米发生倒伏的天气形势分析得知,影响河南省夏玉米发生倒伏的天气形势主要有2种,分别是强冷空气型和短时雷雨大风型。强冷空气型根据冷空气路径,可分为强中路偏东型和强西路冷空气型,此种类型造成的夏玉米倒伏范围大,但倒伏程度不一定很强;短时雷雨大风型可分为江淮倒槽型和暖低压前部偏南气流型,此种类型造成的倒伏范围一般较小,局地性较强,但倒伏程度严重,有时甚至发生倒折的情况。从发生倒伏的时间来看,强冷空气造成的倒伏多发生在8—9月,短时雷雨大风发生的倒伏多在7月—8月中上旬,以7月居多。对40个造成夏玉米倒伏个例的天气形势进行统计分析,建立了2种不同形势下发生夏玉米倒伏的天气学模型。强冷空气影响造成的大风一般范围比较大,如果同时伴有强降水出现,夏玉米容易出现大面积的倒伏,对产量造成较大危害,本研究重点分析了2009年8月28—29日一次强冷空气造成夏玉米发生大面积倒伏典型个例的大尺度环流背景场和物理量特征,给出了造成夏玉米倒伏的天气预报预警指标和农事生产建议,以期对降低夏玉米倒伏造成的灾害有所帮助。