黄河三门峡—花园口“82.8”大暴雨期间水汽输送分析

通过计算１９８２年７月２９日－８月２日黄河中游三门峡－花园口间区域的水汽通量，水汽通量散度和水汽净输送等特征量，分析了这交雨过程的水汽源地，水汽输送的物理过程和水汽净输送量与暴雨洪水的关系。结果表明，这次暴雨的水汽主要来自东部洋面上，低空偏东风急流和三花间地区的辐合上升运动共同构成了该地区水汽输送的通道，暴雨区内水汽的纬向辐合是形成暴雨水汽辐合的主要过程，水汽的经向辐散则是水汽输出的主要原因。而水     

黄河三门峡一花园口“82．8”大暴雨期间水汽输送分析

通过计算１９８２年７月２９日～８月２日黄河中游三门峡一花园口间区域的水汽通量、水汽通量散度和水汽净输送等特征量，分析了这次暴雨过程的水汽源地、水汽输送的物理过程和水汽净输送量与暴雨洪水的关系。结果表明，这次暴雨的水汽主要来自东部洋面上，低空偏东风急流和三花间地区的辐合上升运动共同构成了该地区水汽输送的通道，暴雨区内水汽的缔向福合是形成暴雨水汽福合的主要过程，水汽的经向辐散则是水汽输出的主要原因，而水汽的低层辐合、高层辐散及低层水汽向高层的垂直输送是降雨增强的机制。     

1981年8～9月黄河上游强连阴雨期水汽输送分析

对黄河上游兰州以上区域１９８１年８￣９月强连阴雨期主要降水时段水汽输送的计算和分析表明，这次降雨的水汽来自孟加拉湾，由５００ｈＰａ低槽前的西南气流输送水汽；降雨区内水汽的经向辐合是水汽辐合的主要过程，纬向辐散是水汽输出的主要机制，降雨中高原地形和垂直运动也明显影响了水汽输送和降雨；该区域水汽净输送量约占实测降雨量的９２％。     

黄河中游一次致洪暴雨过程的天气学诊断

利用美国气象环境预报中心制作的NCEP 1°×1°再分析资料和黄河流域国家气象站(国家基准、基本和一般气象站)、区域站(地面加密观测站)逐小时降水资料,对2018年7月10—11日黄河流域中游出现的致洪暴雨过程进行诊断分析,结果表明:受台风"玛丽亚"西北移动影响,副高稳定少动,低槽移动缓慢,导致降水维持时间长,降水落区呈东北西南向;暴雨区主要的水汽来源为台风"玛利亚",受黄河中游地形和中高纬度西北气流的影响,水汽通量辐合区域走向和暴雨落区一致,850—700 hPa为暴雨主要水汽输送层;暴雨区出现在中低层θ_(se)等值线密集区右侧暖区一侧,且中层存在?θ_(se)/?p0的大值区域;高低空急流存在明显的耦合机制,中低层辐合区、高层辐散区重叠是降水强度增强和乔沟湾站大暴雨产生的主要原因,200 hPa散度正值区的移动早于低层散度负值区的移动,对降水落区移动有指示意义。700 hPa锋生函数水平分布和降水分布较为一致,锋生函数数值南小北大的水平分布和降水分布一致,锋生函数的大值中心和降水量超过100 mm的中心吻合。     

长江上游地区水汽输送的气候特征

为了解长江上游地区水汽输送的气候特征,对从地表面开始垂直积分的长时段的水汽输送资料进行了研究,结果表明:冬、春两季本区的水汽主要来源于中纬度偏西风水汽输送,夏季主要来源于孟加拉湾和南海,秋季主要来源于西太平洋地区;长江上游地区总体上是一个水汽汇,年平均每日总收入为61.9×105 kg/s;本区对周围地区的水汽收支有重要影响,夏秋季节位于南海、西太平洋地区向西北及华北地区输送水汽的通道上,是其陆上水汽转运站;南海、西太平洋地区的水汽输送以及来自孟加拉湾和高原地区的水汽输送分别是长江流域旱、涝年的重要影响因子.     

长江流域洪水过程强信号敏感区水文-气象相关模型

通过对长江流域荆江段(枝城)水文站流量(水位)变化影响因子的研究,建立了区域洪水过程水文-气象相关模型.研究结果表明长江流域洪水过程关键敏感区强降水与水汽远距离输送是长江洪涝预报的强信号因子.水文-气象统计相关模型描述了荆江段(枝城)流量(水位)与大气水份循环分量相关特征,即长江流域中下游存在超前不同时段动态变化的降水强信号区及整层水汽输送通量高相关区,长江流域洪水发生过程亦存在显著的远距离输送水汽流相关轨迹特征,其路径为低纬海洋-高原-长江流域和低纬海洋-长江流域.     

海河流域大气水资源变化与输送特征研究

本文对海河流域大气中单位面积空气柱内的水汽含量即可降水量,以及流域的4个边界面的大气水汽通量的年际和年代际演变特征进行了详细分析.在此基础上对海河流域严重旱涝年的整层大气水汽总输送通量、纬向输送水汽通量、经向输送水汽通量以及可降水量进行了对比分析.研究结果表明,海河流域降水量和水汽输送具有显著的年代际变化特征,并且在20世纪70年代中期前后出现了明显的转折.海河流域的水汽输送受季风强度影响,且以经向的水汽输送为主,即夏季严重旱年水汽总输送减弱,到达海河流域的水汽总量减少,而夏季严重涝年水汽总输送加强,到达海河流域的水汽输送总量增多.     

2023年梅雨期沂沭泗水系一次大暴雨过程成因分析

2023年汛期沂沭泗水系局地强降水频发,造成流域内部分河流出现超警洪水。利用地面降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和EC模式资料,对2023年7月12日沂沭泗地区的一次大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,此次大暴雨过程是在中高纬双阻形势、蒙古低槽区冷空气南下的大尺度环流背景下,受低涡切变线、低空急流共同影响产生的。长江上中游地区大片高温高湿区形成强暖平流向沂沭泗地区输送,水汽通量和水汽通量散度分析表明水汽条件异常充沛。沂沭泗地区上空高空辐散、低层辐合的高低层配置十分有利于形成强上升运动,为暴雨的发生发展提供了有利条件。EC模式预报副高北抬位置偏差、中低层高压脊系统预报偏差以及暖湿气流预报强度不足是降水预报偏弱的重要原因。     

黑龙江省洪涝灾害成因及预测

产生洪涝的环流形势特点是 :在东亚区为北脊南槽型。西太平洋副热带高压偏北偏东 ,且 6月份洪涝月与 7、8月形势基本相同。为研究这种环流特征 ,以 1991年 7月黑龙江省特大降水形成洪涝为例 ,计算其流函数 ,速度势、辐散风、纬向风、水汽通量和垂直速度等物理量。表明洪涝具备的条件和须有两支水汽通道 ,一支来自印度洋的水汽 ,另一支来自偏南方向的水汽。二支相汇在 12 0°～ 130°E的渤海湾附近 ,使水汽通量大大增强 ,形成强烈的辐合上升。从洪涝前期各主要系统的演变特征得出长期预期报指标。     

长江中下游地区旱涝异常的水汽输送结构特征及其变化趋势

本文采用箱格网整层水汽净收支及其边界流定量综合分析技术方案,分析了长江中下游旱涝过程中低纬间水汽输送结构特征及其年代际变化趋势.发现了中低纬西太平洋-南海区域存在副高变化显著区,且该区500hPa高度年际变化与东亚夏季风的强弱和中低纬间整层水汽输送结构特征以及长江中下游夏季降水密切相关.对东亚夏季风在中低纬关键区"箱格网"整层水汽输送收支距平状况的分析,发现长江中下游涝年夏季中低纬间呈反气旋式而旱年呈气旋式时水汽输送"相关链"结构,副高变化显著区500hPa高度距平序列与整层水汽输送的合成相关矢亦描述了上述长江中下游洪涝异常中低纬区间水汽输送反气旋式"相关链"图像.研究还表明20世纪80～90年代东亚夏季风减弱背景下,中低纬间反气旋式水汽输送"相关链"特征增强趋势显著,其与中国东部夏季降水年代际变化趋势吻合.     

秋汛期影响汉江流域降水的水汽通道特征研究

为给汉江流域秋汛预报提供一定参考,基于1961～2016年NCEP/NCAR逐月再分析资料(2. 5°×2. 5°)分析东亚季风区9～10月水汽输送通量分布情况,并结合对水汽通量散度的分析,得出了秋汛期(9～10月)影响汉江流域主要有3条水汽通道,分别为:①来自西太平洋偏东方向的水汽输送通道;②来自孟加拉湾经中南半岛的西南方向的水汽输送通道;③来自副热带地区经青藏高原西北方向的水汽输送通道,第③条水汽通道强度明显强于其余2个水汽通道。通过分析3条水汽通道强度与汉江流域降水的相关关系发现:秋汛期(9～10月),②③两条水汽通道对汉江流域降雨均有较大影响,而第①条水汽通道对汉江流域降雨的影响较小。利用国家气候中心提供的1961～2016年6～10月逐月环流指数资料,初步探讨6～8月及9～10月副热带高压的各项指数及印缅槽强度指数与3条水汽通道的关联,得出:6～8月、9～10月,副热带高压的强度及面积仅与第①条水汽通道呈现明显负相关,而印缅槽强度与3条水汽通道均呈现明显的负相关,当6～8月、9～10月印缅槽强度偏弱时,均有利于9～10月3条水汽通道强度偏强,因此有利于9～10月汉江流域降雨偏多。     

金沙江流域石鼓断面上游水汽含量与降水量特征

在流域尺度上研究水文循环过程中的水汽含量和降水量,为流域综合治理和水资源开发利用提供依据。基于ASTER GDEM V2地形数据、ERA-Interim逐月再分析资料及降水资料,研究金沙江流域石鼓断面上游上空水汽含量和降水量的时空分布特征,并讨论两者的相关性。研究表明：研究区上空水汽含量由南向北、由东向西呈递减趋势,西南部呈斜倒“U”型,东南部呈正“U”型;多年平均降水量自西北向东南逐渐增加;年平均水汽含量和降水量呈现上升趋势,四季水汽含量和降水量从大到小均依次为“夏、秋、春、冬”,多年平均月水汽含量和降水量为单峰型分布;年平均水汽含量同降水量之间为弱相关关系,各季节相关性差异显著,逐月相关性更具有指导意义。     

Diagnosing anomalous characteristics of atmospheric water cycle structure during seasonal-scale drought events: A case study in middle and lower reaches of Yangtze River

Anomalous characteristics of the atmospheric water cycle structure are highly significant to the mechanisms of seasonal-scale meteorological droughts. They also play an important role in the identification of indicative predictors of droughts. To better understand the causes of seasonal meteorological droughts in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR), characteristics of the atmospheric water cycle structure at different drought stages were determined using standardized anomalies. The results showed that the total column water vapor (TCWV) was anomalously low during drought occurrence periods. In contrast, there were no anomalous signals at the drought persistence and recovery stages in the MLRYR. Moreover, there was no significant temporal correlation between the TCWV anomaly and seasonal-scale drought index (the 3-month standardized precipitation index (SPI₃)). During drought events, water vapor that mainly originated from the Bay of Bengal was transported southwest of the MLRYR. Meanwhile, the anomalous signal of water vapor transport was negative at the drought appearance stage. At the drought persistence stage, the negative anomalous signal was the most significant. Water vapor flux divergence in the MLRYR showed significant positive anomalous signals during drought events, and the signal intensity shifted from an increasing to a decreasing trend at different drought stages. In addition, a significant positive correlation existed between the anomaly of water vapor flux divergence and regional SPI₃. Overall, water vapor flux divergence is more predictive of droughts in the MLRYR.     

基于SPEI的海河流域干旱时空演变特征及环流成因分析

基于海河流域31个气象站1961—2017年逐日气象资料、美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)再分析数据集,计算了多时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),分析了海河流域1961—2017年干旱时空演变特征,并结合流域夏季500 hPa等位势高度场分析了流域干旱演变特征的环流成因。结果表明:1961—2017年海河流域有轻微干旱趋势,且长历时干旱主要集中于1980—2017年,但干旱强度呈减弱趋势,春末(5、6月)湿润化趋势显著,夏季(7、8月)干旱化趋势显著;空间分布上,海河流域内57.4%的区域呈现干旱化趋势,19.0%的区域呈现干旱减弱趋势,全流域夏季呈显著干旱化趋势;蒙古高压增强、西太平洋副热带高压西移、南扩以及增强的环流特征不利于水汽输送及降水形成,高压系统的增强和水汽输送的减少是流域夏季干旱化趋势的原因之一。     

武汉市大气降水δD和δ~(18)O变化特征及水汽来源

为了确定长江流域中游大气降水特征和水汽来源,以全球大气降水观测网(GNIP)武汉站点多年大气降水稳定同位素数据为基础,探讨了长江中游武汉地区大气降水稳定同位素随季节变化特征。通过建立当地大气降水方程,结合气象因素和降水氘盈余变化,揭示了武汉地区不同季节大气降水水汽来源。结果表明:大气降水在降落地面之前经历了非平衡分馏过程,且平衡程度接近于东部季风沿海地区;大气降水稳定同位素表现出明显的季节性特征,且冬季和夏季降水δD和δ~(18)O值与雨量之间负相关,表现出明显的"雨量效应";大气降水水汽来源主要受季风活动的控制,冬季水汽主要来自北方大陆冷湿气流,而春季降水表现出局地蒸发来源,夏季和秋季降水来源受西南季风和东南季风的双重影响。     

黄河流域近40年气候变化的时空特征

黄河流域是我国主要的气候敏感区之一,气候变化对其生态环境演变与经济社会发展有显著影响。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料分析了黄河流域过去40年的温度、降水、水汽通量散度、蒸散和荒漠化风险等的演变特征,结果发现:1979—2019年黄河流域四季均呈现明显增温趋势,其中春季增温最为明显;季节性降水的变化差异显著,春季和夏季降水呈现下降趋势,秋季降水增加;黄河流域空中水汽以辐合为主,过去40年黄河流域上游水汽辐合年际波动最小,中游次之,下游最大;黄河流域蒸散整体呈现减少趋势,其中增加趋势集中在上游地区;黄河流域荒漠化风险整体处于中等风险以上,呈现由南向北加剧的空间分布,1982—2014年黄河流域荒漠化风险呈现下降趋势。本研究厘清了全球气候变化背景下黄河流域蒸散、水汽输送和降水等水循环过程的变化规律,能够为维护黄河流域地区生态安全、防范重大气象灾害风险提供科学依据。     

汉江中下游典型河段水环境遥感评价

选择汉江中下游典型河段作为研究区域,利用2012年春、夏、秋3季水质采样结果及HJ1A卫星CCD同步多光谱数据,建立了研究区总氮浓度BP神经网络反演模型,并根据反演结果对研究区进行水质状况评价。研究结果表明基于弹性BP训练算法(启发式训练算法)的BP神经网络模型反演精度高,适用性强,可真实反映研究区总氮浓度在不同河段及不同季节中的变化情况,可较好地利用国产卫星数据开展流域水质评价工作。水质评价结果表明研究区在不同季节和不同区域水质差异较大,研究区春季总氮指标严重超标,夏、秋2季指标优于春季,下游指标优于上游。     

THE EFFECTS OF MONSOONS AND CONNECTIVITY OF SOUTH CHINA SEA ON THE SEASONAL VARIATIONS OF WATER EXCHANGE IN THE LUZON STRAIT

Seasonal variations of water exchange in the Luzon Strait are studied numerically using the improved Princeton Ocean Model (POM) with a consideration of the effects of connectivity of South China Sea (SCS) and monsoons. The numerical simulations are carried out with the strategy of variable grids, coarse grids for the Pacific basin and fine grids for the SCS. It is shown that the Mindoro Strait plays an important role in adjusting the water balance between the Pacific and the SCS. The SCS monsoon in summer seasons hinders the entrance of the Pacific water into the SCS through the Luzon Strait while the SCS monsoon in winter seasons promotes the entrance of Pacific water into the SCS through the Luzon Strait. However, the SCS monsoon does not affect the annual mean Luzon Strait transport, as is mainly determined by the Pacific basin wind.