西北地区秋季干旱指数的变化特征

利用甘肃、宁夏、青海、新疆4省(区)的137个气象站30年的降水、蒸发资料,确定适合西北地区的干旱指数计算方法,分析中国西北地区秋季降水、蒸发、干旱指数的空间分布、时间演变等特征.结果表明:西北地区秋季平均自然降水从东南到西北依次减少,在甘肃西部、青海西北部、新疆南部有一条东西向的少雨带,是干旱最严重的地方.新疆南部、甘肃西部、青海西部重旱频率最高,平均2年一遇;新疆北部、甘肃南部、青海南部、中旱频率为30%左右,平均3年一遇,轻旱频率30%左右,平均3年一遇.表明西北地区的干旱有明显的地域特征,即新疆中南部、甘肃西部、青海西部为干旱区,新疆北部、甘肃中东部、青海东部和南部为半干旱区.     

河西走廊东部冰雹的气候特征及天气特征

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验和小波分析法,统计分析河西走廊东部1961-2010年近50 a来冰雹日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部冰雹日数时空分布差异较大,从祁连山区到走廊平川区冰雹日数迅速递减;年冰雹日数变化总体呈下降趋势,其线性倾向率为-0.164 3 次•a-¹;一年中冰雹出现时段集中在6-9月,一日集中在12：00-18：00;冰雹持续时间在1～20 min。采用Mann Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年冰雹日数从1985年开始减少,突变点出现在2006年,2006年后冰雹日数显著减少。在全球变暖的气候背景下,河西走廊东部冰雹日数呈减少趋势,但开始减少和显著减少的时间均滞后于年平均气温开始上升和显著上升时间。小波分析结果表明,河西走廊东部冰雹日数存在9 a的准周期变化。根据冰雹天气发生的物理机制和高低空环流配置,将冰雹出现的大尺度高空环流形势归纳为西北气流型、西风气流型、低压槽型3大类。对每种大尺度高空环流形势下700 hPa中尺度环流进一步细化,分析了每种冰雹类型的垂直环流特征及影响程度。     

中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

青藏高原东北边坡冰雹天气的时空变化分析

利用1961-2010年青藏高原东北边坡地区60个台站的冰雹资料,研究青藏高原东北边坡地区冰雹的时空分布及冰雹的年代际演变规律。研究表明：① 一般情况下,冰雹出现在每年的4-11月,6月出现频率最高;日变化主要集中在12：00-20：00（北京时间,下同）,其中14：00-18：00最盛,并且不同月、不同年代际的日变化存在较明显的差异,而不同月的峰值时间可以作为冰雹预报的一个参考指标。② 冰雹的地理分布从西南向东北递减,西北和东南分布较少,中部地区较多,并且冰雹次数与海拔高度呈显著正相关。③ 从年代际距平空间分布来看,20世纪80年代高原边缘地区的冰雹次数达到峰值,但近十几年却显著减少,这一特征与气温变化趋势较为一致,表明它们之间的相关性。④ 从年际变化来看,从20世纪60年代开始持续增加,90年代开始又呈现持续减少的趋势,特别是近10 a来减少趋势明显增强。     

1971—2016年河南省夏玉米生长季极端干旱时空特征

选用地表湿润指数，利用1971—2016年气象数据对河南省夏季极端干旱发生的时空特征进行了分析。结果表明：近46 a来，河南省夏季极端干旱发生频数在年均0.08～2.15月之间，总体上呈现微弱的下降趋势。6月和9月极端干旱发生次数高于7月和8月。1970s发生频数最多，2000s最少，2010s呈现回升的趋势。6月和9月极端干旱发生站次百分比明显高于7月和8月，且6、7月和9月的发生站次百分比在2010s也呈现回升趋势。各年代平均发生频数均以豫南地区最高，近46 a来极端干旱总次数呈现由南向北逐渐递减的分布特征，但6月份发生总次数高值区则主要分布在豫中和豫西地区。全省范围内极端干旱发生存在明显的4~8 a周期变化，2010s极端干旱发生频数和站次百分比均呈回升趋势，应引起夏玉米生产上的关注和重视。     

近50 a来青海干旱变化及其对气候变暖的响应

选取青海高原有连续观测资料的27个站月降水量,利用SPI干旱指数方法计算1961-2010年每月的干旱指数。得到发生干旱的年代及各年代的站数,对其空间分布、基本气候特征及干旱对气候变化的响应关系进行统计分析。结果表明：青海各地都有干旱发生,3-5月干旱多发地分布在东-南部,向西北部减少;6-8月在东部的局部地区及玉树东部地区;9-11月在东部和南部地区。近50 a来,干旱范围和干旱强度呈逐年下降趋势,两者有着显著的正相关关系,且春季下降较为明显。青海一般发生的大旱年主要是春旱及春夏连旱。大范围的干旱大多发生在夏季;在没有发生干旱的年份,局地旱情不可避免;气候变暖对青海干旱影响不突出,而降水的增多是青海干旱减少、强度减弱的主要原因。     

中国风雪流的变化趋势和时空分布规律

利用1971-1996年中国194个站风雪流日数资料,分析中国风雪流发生日数的空间分布特征和时间变化趋势。结果表明,风雪流在全国影响区面积较大,42．8％的站发生过风雪流。主要集中在中国北方的东北、内蒙古、青海、甘肃、宁夏、新疆北部以及陕西、山西、山东、河南和河北的部分地区。风雪流最早出现在11月或12月,最晚终止在2～4月。风雪流发生日数的季节变化,有单峰值和双峰值两种类型。全国风雪流发生日数有减少趋势,但各地变化不同：东北地区、内蒙古、西藏的部分地区和新疆北部地区出现风雪流日数均呈下降趋势;青海、甘肃和宁夏部分地区发生风雪流的日数则呈上升趋势。从季节年变化趋势看,暖季的4～5月和9月风雪流出现日数有增加趋势,而冷季的10～3月风雪流出现日数则有下降趋势,且下降趋势强于上升趋势。     

中国西北地区太阳辐射时空分异特征北大核心CSCD

应用近60 a中国西北169个国家基本气象站气象观测资料,对中国西北总辐射的时域变化、空间分布和次区域时空演变特征进行了研究。结果表明:(1)青海西北部的柴达木盆地和甘肃西部为太阳能资源最丰富区,陕西南部和甘肃东南部的较小区域为资源丰富区,其余大面积区域均为资源很丰富区。(2)1961—2020年除新疆西南部、甘肃和新疆接壤区、甘肃北部和陕西北部的小范围区域总辐射呈上升趋势外,西北大部分区域总辐射呈下降趋势。(3)EOF第一模态特征向量场表明,总辐射振荡强度由西向东加强,各分量高载荷区主要集中于中东部,该区域是总辐射易出现异常、振荡强且敏感的地区。(4)EOF第二模态特征向量场自西向东呈双偶极子型;青海全境和甘肃大部为正值区域,也是总辐射异常振荡最强的区域。(5)依据REOF特征向量不同模态空间分异结构类型,可将研究区域划分为主要受东亚季风影响的“西北东部异常型”、主要受东亚季风影响边缘区的“西北中部异常型”和主要受西风带影响的“西北西部异常型”等3个次区域。3个次区域总辐射减少的突变点分别出现在1973年、2017年和2008年。     

新疆喀什地区冰雹气候特征及大气环境背景分析

利用新疆喀什地区13个县(市)1962-2012年51 a来冰雹天气时序资料及喀什市探空站资料,采用统计、M-K检验等方法进行冰雹时空分布特征和环境条件分析.结果表明:喀什地区冰雹日数总体呈逐年增加的趋势,年内冰雹天气表现出显著的年代振荡特征;空间分布差异较大,大致为北多南少.局地性冰雹明显多于系统性冰雹.冰雹发生的季节分布呈单峰型,高发期在5-7 月.冰雹发生前垂直风切变、湿对流能量及整层水汽积分必须同时满足一定条件,缺一不可;0 ℃层高度和-20℃层高度之间的厚度越小越有利于产生大雹.主要天气型为中亚低槽(涡)、不稳定短波槽和南北槽叠加3类,中亚低槽(涡)和不稳定短波槽过境是触发系统性冰雹、局地性冰雹的重要影响系统.     

青藏高原总云量的气候变化及其稳定性

利用青藏高原80个测站1961-2000年1～12月总云量资料,分析40 a来青藏高原总云量的气候变化规律及其稳定性.结果表明:青藏高原的总云量从东南向西北减少,云量的稳定性夏季高于冬季,东部高于西部.因此,江河上源区域、藏东高原、川西高原、甘南高原和祁连山区是青藏高原总云量多而稳定的地区;青藏高原南部和西部总云量月变化振幅大,夏季云量最多,高原东部祁连山区和中部江河上源区3～9月云量多而起伏变化小,6月出现峰值;总云量具有显著持续性的空间范围较大,但持续时间短,持续时间为7～8月和5～6月;总云量的年际变化总体呈显著下降趋势, 江河上源区和祁连山区的总云量变化缓慢,20世纪90年代云量有上升的趋势.在季节上表现为冬、春、夏西北上升东南下降,秋季西北下降东南上升的变化趋势.     

中国西北地区夏季降水的气候特征

利用西北地区119个气象站1961-2000年夏季降水资料,分析其空间分布特征和时间变化规律.选择典型多雨与少雨年,对美国NCEP/NCAR高空流、地气系统射出的长波辐射(OLR)场、赤道北太平洋海温(SST)与西北夏季降水的关系进行对比分析.结果表明:西北地区夏季降水具有明显的空间差异,最少的是新疆的吐鲁番气象站,为6.7 mm,最多的是陕西的佛坪气象站,为446.9 mm.多雨年北半球500 hPa极涡明显浅,西太平洋副热带高压强,700 hPa矢量风距平场中国西北地区为辐合区,700 hPa比湿距平中心位于中国西北地区,OLR主要负距平中心在西北地区,SST负距平主要在赤道太平洋东部.少雨年500 hPa极涡深,西太平洋副热带高压很弱,700 hPa矢量风距平场中国西北地区为辐散区,700 hPa比湿距正中心位于孟加拉湾西部,OLR主要正距平中心在西北地区;SST正距平主要在赤道太平洋东部.     

甘肃河西走廊春末夏初降水高空环流特征

对河西走廊1961-2002年19个气象站的春末初夏降水,采用EOF,REOF分析了其空间分布及其多雨与少雨年的500 hPa高度场700 hPa流场的特征.结果表明:多雨年中纬度500 hPa高度距平场东正西负, 东亚大槽弱,欧洲低槽强.700 hPa流场非洲至欧洲、西伯利亚海和菲律滨海盆为辐散区,印度和中国河西走廊为辐合区;少雨年500 hPa高度距平场西正东负,中亚到新疆的高压脊强,东亚槽偏强.700 hPa河西走廊春末夏初矢量风距平场,欧洲、西西伯利亚、泰国为辐合区,中国河西走廊为辐散区.     

2010年夏季内蒙古干旱高温成因分析

2010年夏季内蒙古降水为1961年以来最少,气温为1961年以来最高,异常的高温少雨使得干旱加重。文中利用数理统计方法,分析造成其原因主要有以下几个方面:850hPa中低纬度偏南气流极弱,不利于南支水汽向北输送;500hPa中高纬度高压脊控制着内蒙古地区,不利于降水而利于高温;在太平洋上,30°N-45°N海表温度偏高,使其上空500hPa太平洋中部大槽偏弱,影响日本海高压的建立和稳定,不利于内蒙古降水;南海夏季风极弱,且8月下旬夏季风北边缘才到达华北,形成整个夏季内蒙古降水少的严重形势。     

中国西北地区气候变化与同期气象场异常的关系

利用奇异值分解法（SVD）分析中国西北地区降水和气温异常与同期高空环流和下垫面温度异常的关系。研究表明：西北地区各季降水与同期北印度洋海区、西太平洋海面温度都有较好的遥相关性;西北地区降水与同期欧亚对流层的中下层的纬向和经向环流强度的异常有明显的关系;西北地区气温异常与欧亚大陆同期中高纬向和经向环流的异常有关,冬季和秋季气温异常主要与纬向环流的异常有关,春季气温异常与经向环流异常有关。     

晋北地区夏季降水异常的时空分布及其环流特征分析

利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料以及晋北地区18个台站1960-2008年夏季降水资料,通过M-K突变曲线、滑动t检验、累积距平3种气候突变检验方法对晋北地区夏季降水的统计检验结果均表明,夏季降水在1996年发生了由多到少的转折。线性趋势法分析晋北地区夏季降水表明:夏季降水呈负的线性趋势,说明自1960年以来晋北地区夏季降水一直处在减少的趋势,干旱较为明显,尤其是广灵、平鲁、灵丘干旱趋势更为严重。对晋北夏季多雨、少雨年的大气环流异常特征进行了合成分析,结果表明:欧亚中高纬位势高度异常直接影响着晋北地区夏季降水的异常,多(少)雨年夏季500hPa位势高度呈现出"负(正)-正(负)-负(正)"的分布特征,中高纬地区以经(纬)向环流为主,冷空气活动频繁(偏弱),晋北地区处在槽(脊)的东南部,有利于降水偏多(少)。对流层低层流场多雨年西太平洋有暖湿气流向北输送,直达蒙古到东北一带与西伯利亚分裂下来的弱冷空气在华北地区相遇,有利于晋北地区夏季降水偏多。少雨年水汽条件差,不利于降水。     

西北地区气候异常与前期环流场异常的关系

利用奇异值分解法(SVD)分析了西北地区季节(春、夏、秋)降水、冬季气温异常与前期高空环流异常的关系,结果表明:前期的高空环流异常对西北地区季节降水、冬季气温异常有重要影响,且与各季节降水和冬季气温异常相对应的前期高空环流异常在前期不同阶段各有其特点.前期的高空环流异常对季节降水和冬季气温异常有一定的预测意义.     

1997-2002年华北持续性干旱气候诊断分析

利用1957-2002年华北地区104个气象站实测的月降水量、月平均气温等气候资料,以及美国NCEP/NCAR的850 hPa矢量风和500 hPa位势高度等再分析资料,分析了1997-2002年逐月降水距平变化特征、干旱持续性特征、干旱强度分布特征;基于干旱区域性特征,提出了一个描述区域性干旱的指数(spatial drought index,SDI);此外,从东亚大气环流系统中的冬季东亚大槽、贝加尔湖反气旋环流场、西太平洋副热带高压以及东亚夏季风等系统的变化等方面,探讨了对这一持续性干旱的影响.研究表明:华北地区1997-2002年的干旱具有全区强度大的特征,区域平均干旱指数达到了65%以上.而东亚地区冬季东亚大槽持续偏弱,夏季贝加尔湖地区高压又持续偏高,东亚夏季风持续偏弱,西太平洋副热带高压持续偏东等的综合作用,是引起华北地区这一阶段持续性干旱的主要原因.     

川渝地区夏季干旱气候特征及成因分析

利用1979—2011年英国东英吉利大学气候研究中心（CRU）整理的地面月降水资料和日本气象厅（JMA）加工的全球高空等压面月平均气象场再分析资料,采用标准化降水指数（SPI）,确定了川渝地区典型干旱年,讨论了川渝地区夏季典型干旱的气候特征及其大气环流特征。结果表明：川渝地区夏季典型干旱年具有气温高、降水少的气候特征;东亚中纬度盛行纬向气流,西风锋区偏北,冷空气多偏北东移,川渝地区及其我国北方大部分地区受大陆带状高压控制。500 hPa带状高压与100 hPa南亚高压中心位置基本一致,且500 hPa高压中心与温度场的暖中心相对应,是持续性川渝夏季干旱具有近似正压结构的典型环流特征;同时川渝地区夏季干旱年对流层低层从云贵高原到四川盆地的西南气流明显偏弱,风场距平合成表明,云贵高原到川渝地区为东北距平风,距平风场上华南地区为明显的气旋式环流;川渝地区夏季典型干旱年整层西南气流水汽输送与常年比较明显偏小。     

辽宁夏季干旱环流特征分析

利用辽宁省54站1963—2015年夏季月平均降水量资料及NCEP/NCAR月平均环流场再分析资料,对辽宁夏季降水变化特征及异常年环流特征进行了分析,结合2014和2015年夏季环流场与异常年环流场的对比分析,揭示辽宁夏季干旱环流特征及造成2014、2015年辽宁夏季干旱的环流场因素。研究发现:东亚地区对流层各层大尺度环流系统相互配合是造成辽宁夏季降水异常的主要原因。2014和2015年辽宁夏季干旱的环流场特征均与辽宁夏季异常干旱年情况类似:西太平洋副热带高压脊线位置偏南,且副高西北侧为负的位势高度距平,不利于副高西伸北进;由于副高偏南,辽宁地区西南水汽输送不充足;副热带西风急流轴位于辽宁以南地区上空,且辽宁以南上空200 h Pa纬向风距平为正,以北为负。这种不同高度层大尺度环流配置是造成2014和2015年辽宁夏季干旱的主要环流原因。     

近45年宁夏极端气温与太平洋海温的遥相关

利用1961-2005年标准化宁夏极端气温、SST和北半球500 hPa环流特征量资料,采用REOF、小波分析、最大熵谱、Mann-Kendall检验等方法,分析了极端气温的时空变化特征及其与SST和同期北半球500 hPa环流特征量的遥相关。结果表明:宁夏极端气温的年代际气候特征表现为一致的上升趋势,异常敏感区在宁夏北部和六盘山区;极端最低气温在1984年前后发生突变,突变后气温转暖,中部半干旱带增温最明显,有显著的2.32年和4.40年周期;极端最高气温的增暖过程经历了2个阶段,其中1976年的增暖趋势最显著,突变后宁夏中北部增温最明显,有显著的3.14年周期;虽然突变后高温日数明显增加,但仍有异常的低温事件发生;当前一年1~6月加利福尼亚西岸海区温度偏高、同期冬季西太平洋副高西升北抬、面积增大、强度增强、亚洲区极涡面积收缩、青藏高原500 hPa位势高度增高时,极端最低气温偏高;当前一年冬季赤道东太平洋海区呈La Nina型分布、同期夏季北半球极涡减弱时,副高加强北抬,极端最高气温偏高。