2018年7月黄河流域降水异常特征及其成因分析

基于黄河流域244个气象站逐日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料、英国气象局Hadley气候预测和研究中心的月平均海温资料等,分析2018年7月黄河流域降水异常特征和大尺度环流特征,并进一步探讨海温对降水和环流异常的影响。结果表明：(1)2018年7月,黄河流域平均降水量较常年同期偏多41.5%,为2000年以来第二多,其中兰州至托克托区间、山陕区间、泾渭河、汾河偏多明显。(2)2018年7月,欧亚地区大气环流出现明显异常,南亚高压异常加强东伸,东亚副热带西风急流位置异常偏北,东亚中高纬环流呈现“西低东高”的形势,巴尔喀什湖至贝加尔湖一带受低压槽控制,西北太平洋副热带高压异常偏西偏北,中高纬不断分裂南下的冷空气与副高西北侧的暖湿气流在黄河流域交汇,造成流域降水整体偏多。(3)前期春季异常偏冷的赤道中东太平洋海温以及持续偏暖的中纬度北太平洋海温是造成大气环流以及黄河流域降水异常的重要外强迫因子。     

2020年长江三峡地区气候状况及降水异常成因

长江三峡地区2020年平均气温为17.2℃,与气候值接近但年内变化大,冬春季偏高,秋季偏低;年高温日数偏少,阶段性高温过程明显;年降水量为1530.8mm,为仅次于1998年以来的历史第二多,夏秋冬三季降水均偏多,6月和7月降水量均为历史同期第二多;年暴雨日数偏多,为1961年以来第二多。2020年夏季长江流域降水是1961年以来历史同期最多值,三峡地区位于长江流域上游东段,其降水的年际气候波动主要受东亚大气环流、季风、海温等外强迫作用影响。2020年频繁南下的冷空气与丰沛的西南暖湿水汽交汇是造成三峡地区6—7月降水异常偏多的直接原因;此外,春季以后印度洋海温持续偏高导致西太平洋副热带高压持续偏强、偏南也是造成降水偏多的重要原因之一。     

梅州市冬季降水异常的环流对比分析

利用1960—2016年逐年冬季的NCEP再分析资料资料,以及国家气候中心公布的气候指数资料对梅州冬季降水异常事件进行分析。结果表明:梅州冬季降水与同期500 hPa高度场、850 hPa风场及海温场的特征存在显著的相关。冬季降水异常偏多年,500 hPa位势高度上,乌拉尔山高压脊偏强,北亚高纬度地区纬向环流显著,副高强度偏强,高原槽活跃,低纬度存在较大的位势高度正距平,中低纬的南支西风气流风速较大,南支西风带低槽活跃,锋区降水偏多。850 hPa风场上,菲律宾上空为距平反气旋环流,有利于低纬的暖湿气流从南海北部输送至华南上空。海温场上,赤道中东太平洋海域为大范围的正值区,是典型的El Nino型。冬季降水异常偏少年则反之。     

洪泽湖流域夏季降水特征与大气环流特征分析

根据洪泽湖流域1960—2018年各气象站点的NCEP/NCAR再分析资料及逐月降水数据,研究分析了洪泽湖流域近60a夏季降水时空变化规律及大气环流特征。研究表明:洪泽湖流域夏季降水在研究期间呈现出明显的准2a和6a周期变化特征,降水量自西北与东南向中游区域呈递减趋势;欧亚地区上空大气环流形式与洪泽湖流域夏季降水异常存在着密切关系,显著的水汽辐散为夏涝(旱)年的典型特征。     

1995年汛期长江流域的气候及中长期预报

1995年汛期，长江流域出现了东涝西旱的异常天气，造成上游来水少，水位低，中、下游来水多、出现高水位的局面。这种异常天气是在特定的气候背景和环流形势下出现的。研究表明，长江流域夏季降水的异常在其前冬、前春大气环流都有显著的差异。经总结、检验，1995年中、长期预报准确率都高于往年。     

长江上游关键区主汛期典型涝年气候成因辨析

为从更精细的角度分析长江上游主汛期典型涝年的降雨特征及气候成因,将长江上游分为5个关键区,利用长江上游1961～2021年282个雨量站逐日降雨资料,通过Morlet小波分析等方法分析长江上游及5个关键区主汛期降雨特征并找出长江上游典型涝年进行分类,最后对不同型降雨典型涝年的水汽输送及气候成因进行了探讨。研究表明：(1)长江上游与金沙江、长江上游干流降雨量的年际波动总体较为一致,异常涝年的出现时间也较为一致,嘉陵江、岷沱江流域年际波动的阶段性突变较为明显,乌江流域的年际波动则较为平稳;长江上游及5个关键区降雨量周期变化较为一致,均存在3 a左右的振荡周期。(2)长江上游典型涝年5个关键区降雨可分为3类,分别为关键区一致多型、关键区四多一少型及关键区三多两少型。(3)长江上游主汛期不同型降雨的水汽输送来源存在一定差异,关键区一致多型及关键区四多一少型水汽输送主要来自西太平洋及孟加拉湾,而关键区三多两少型水汽输送主要来自西太平洋及南海。(4)青藏高原积雪偏多有利于长江上游降水量偏多;关键区一致多型一般发生于暖海温向冷海温转折变化的年份,而关键区四多一少型及关键区三多两少型一般发生在冬季海温...     

葫芦岛市夏季干旱的大气环流背景特征及成因分析

根据葫芦岛市1971-2015年逐月环流特征量、NOAA海温、逐日降水、NCEP等数据资料,研究分析了葫芦岛地区夏季干旱成因及大气环流变化规律。研究表明:反气旋式距平场为葫芦岛地区夏旱年上空的控制特征,槽区偏北,中高纬一脊一槽明显且水汽通量辐散异常显著,低纬印缅槽变浅,亚洲热低压和上空上升运动明显减弱,副热带高压、大陆高压及阿留申低压增强;葫芦岛地区夏旱年春季,大陆高压增强和印缅槽减弱,中高纬槽底位置偏北且葫芦岛上空上升运动减弱,这些因素对触发降水均产生负作用。     

2010年长江暴雨洪水成因及与1998年洪水比较

2010年主汛期,长江流域洞庭湖与鄱阳湖两湖水系、长江中下游干流附近、长江上游嘉岷流域和汉江上中游先后出现强降雨过程,长江流域大多地区相继发生洪涝灾害,造成长江上中游区域性较大洪水。通过分析比较2010年长江上中游区域性洪水与1998年流域性大洪水,发现2次洪水在气候背景和大尺度环流形势上有共同之处：① 都是赤道中东太平洋海温发生厄尔尼诺事件的次年,只是强度上有明显差异;② 夏季风偏弱;③ 台风偏少;④ 西太平洋副热带高压显著偏强、异常偏西。但也有明显差异：1997/1998年秋冬季青藏高原积雪异常偏多,而2009/2010年秋冬季青藏高原积雪偏少;1998年汛期亚欧中高纬度地区稳定存在东西两个阻塞高压,2010年汛期上述地区未出现明显阻塞形势。     

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.     

近50年来梅州干旱指数的变化特征

利用1955～2010年梅州站的月降水气温等资料,使用修正的Palmer干旱公式计算干旱指数(PDSI)值,然后对梅州PDSI的气候特征、环流背景及与西北太平洋海温的关系进行了分析。结果表明:56年中梅州干旱月居多,但极端干旱发生概率较小,PDSI年平均变化有明显的年变化及年代际变化,降水与PDSI有比较好的正相关。干旱年200 hPa华南上空冬春两季西风带偏弱,秋季偏强,夏季反气旋环流偏弱;850 hPa春夏两季由孟加拉湾到华南偏东南气流偏弱;500 hPa夏季副高偏弱略偏北,冬季东亚大槽偏西;贝加尔湖西侧冷高压中心在春季偏弱,冬季其东侧强度偏低,西侧偏高。西北太平洋,赤道中东太平洋及西太平洋暖池年平均及秋季的海温与梅州PDSI滞后一年的较好的反相关关系。     

基于SPEI指数的辽宁省多尺度旱涝特征分析

近年来辽宁省深受旱涝灾害的影响,明确其时空演变特征对进一步制定防灾减灾策略具有重要意义。利用1989—2018年辽宁省23个气象站点逐日气象数据,基于不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI指数),运用Mann-Kendall突变检验、线性倾向率等数理统计方法,对辽宁省近30年来旱涝演变及持续性特征进行分析,并结合通径分析方法探究其影响因素。结果表明:(1)近30年来辽宁省经历涝-旱-涝的演化过程,辽西干旱化显著,变涝趋势最显著的是辽中和辽北,其次是降水量最丰富的辽东;(2)从中度及以上旱涝灾害频率看,1999—2008年为典型的干旱时段,而2009—2018年则为偏涝时段,旱涝事件发生频率春季冬季秋季夏季;(3)持续性干旱事件强度变小,主要发生在春季。持续性洪涝事件呈增加趋势,主要发生在春、夏两季;(4)降水量是影响旱涝变化的主要因素,蒸散量次之,气温是通过影响降水量和蒸散量进而影响旱涝变化的。     

中国北方荒漠区降水多时间尺度变异性研究

依据我国北方荒漠区35个站点1951-2005年月降水资料,运用PCI降水集度、游程检验、功率谱、Morlet小波分析、Mann-Kendall秩次相关及气候趋势系数等方法,分析了北方荒漠地区降水多时间尺度下的变异规律及其变化趋势。结果表明：我国北方荒漠区降水存在5 a、9 a及准14 a主周期,1988年以来以9 a及14 a周期为主;各地单独丰水年的概率要高于单独枯水年,而发生连枯年的概率则高于连丰年;降水年内分配的差异将变缓,北方荒漠区的西部和东部降水年际波动呈增加趋势,中部地区有变缓的趋势;东亚夏季风及西风环流的强弱显著影响着研究区降水的时空分布及丰枯变化,70年代以前,东亚夏季风强度偏强、北进明显为河套及内蒙古地区带来丰富降水,新疆地区受西风气流控制降水相对偏少;80年代以来,东亚夏季风强度偏弱并急速南退,内蒙古地区降水逐渐减少;西北地区中西部（河西、新疆地区）在西南气流、北冰洋的冷空气形成的纬向环流及西风环流等辐合影响下降水逐渐增加。主要表现为：降水年增幅较大的地区由内蒙古东部逐渐向西北偏移,年代尺度下,以多年均值衡量,21世纪内蒙古高原东部地区降水将减少,平均减幅为15~40 mm/a,北疆大部分地区平均增幅为10~40 mm/a,南疆以0~10 mm/a小幅减少;各年代,春（秋）季降水占全年百分率变化不大,维持在14.4%~17.5%（17.3%~21.2%）,夏季是主要降水期占全年降水的58%~62%,冬季所占比例较小,最高为5.1%;预计未来：春、夏季降水将增多,冬季降水逐渐减少,年降水有增加趋势;极端干旱区和干旱区的降水有增加趋势的地区概率分别为83%和70 %,而半干旱地区降水有明显减少趋势的概率为58%,西部有向暖湿变化、中部地区趋于暖干、而东部地区趋于干旱的可能。     

淮河流域和长江中下游流域旱涝年的划分

利用1951—2007年国家气象信息中心提供的756站逐日降水资料,通过计算6—7月降水标准差,确定淮河流域和长江中下游流域降水变率最大的站点,分别计算各站与这两个流域降水变率最大的站点相关系数,把通过显著性检验的站点分别作为淮河流域和长江中下游流域的代表站。利用两流域代表站的标准化降水指数确定了1951—2007年的旱涝年份:淮河流域的旱年为1952年、1959年、1961年等共10 a,涝年为1954年、1956年、1957年等共9 a;长江中下游流域的旱年为1952年、1958年、1961年等共11 a,涝年为1954年、1969年、1980年等共10 a。结合水文资料进行修订后,确定了1951—2007年淮河流域和长江流域因梅雨季降水而导致的洪涝年份。     

淮河流域极端旱涝特征分析

利用淮河流域历史水文气象、水旱灾害受灾成灾等系列资料,分析了极端旱涝的暴雨、洪水、洪灾和干旱灾害特征,以及天气成因,揭示了交替随机发生极端旱涝的基本规律.结果表明,1470-2010年淮河流域发生的极端旱涝分别为46和63次,平均5a发生1次极端早涝;梅雨期降水量的极端偏多(或偏少)是形成极端洪涝(或干旱)最直接的因素;中高纬度西风环流和副高的季节性异常是发生极端洪涝(或干旱)的根本原因.     

两类 ENSO 事件对长江中下游地区季节降水的影响

使用1966-2015年长江中下游地区91个气象站月降水资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、距平分析等方法分析了长江中下游地区近50年降水变化特征及其对两类ENSO事件的响应。结果表明,近50年来长江中下游地区夏季降水量以2.04mm/a的倾向率呈显著增加趋势,年降水量在区域内呈东增西减的分布特征。厄尔尼诺事件易造成长江中下游冬、春季降水异常偏多,而拉尼娜事件发生时夏季降水大幅偏多。东部型厄尔尼诺发生当年长江沿岸一带附近夏季降雨偏少,中部型事件当年呈现南多北少的响应特征,次年则转变为相反的空间分布。中、东部型拉尼娜事件发生当年,秋季降水分别显著偏多和偏少。东部型拉尼娜次年夏季降水普遍偏多,以长江中下游东部最为显著,而中部型事件次年夏季降水则呈现东南多西北少的分布格局。     

辽西北玉米耗水特征及其与降水和气温的关系

为分析辽西北地区玉米耗水时间变化趋势和耗水特征,利用辽西北地区1986—2007年的降水、气温和土壤含水量数据,基于水量平衡方程,采用Kriging插值法、Z指数法及多元回归分析等方法,对辽西北地区玉米耗水特征及耗水量与降水和气温的关系进行分析。结果表明:在辽西北地区干暖化趋势的背景下,1986—2007年玉米耗水量总体呈下降趋势;玉米耗水量等值线梯度较小,空间分布较均匀;玉米在不同旱涝等级下的耗水特征与降水量呈极显著相关关系,不同旱涝等级下耗水量从大到小排序为大涝、偏涝、正常、偏旱、大旱;降水和气温的变化对作物耗水量均有影响,其中积温对作物耗水量的影响较小,而降水量与耗水量呈明显正相关关系。     

1960～2018年河南省旱涝特征及其气候背景分析

为探究河南省旱涝变化规律及其气候驱动因子，利用1960～2018年河南省17个国家基准气象台站逐日降水、气温资料，采用降水和潜在蒸发均一化旱涝指标，对河南省旱涝特征及其气候背景进行分析。结果表明：(1)河南省在1990 s中期前后出现了旱涝趋势转换，不同季节均呈不同程度的干旱增多、覆盖面积增大的特点，而且除冬、夏季之外，其他季节均呈显著干旱化趋势，但所有季节这一趋势均会在未来持续增强。(2)在空间分布上整体呈现中西部干旱连片多发、豫中与豫南东部雨涝多发特点。(3)海温关键区Ni1o3.4区海表温度指数异常偏低尤其形成拉尼娜(La Ni1a)事件时易发生干旱，反之在形成厄尔尼诺(El Ni1o)事件时易发生雨涝，旱涝发生对El Ni1o/La Ni1a事件具有明显的滞后响应及季节性变化。东部型El Ni1o/La Ni1a事件与中部型La Ni1a事件均对季节性旱涝存在显著差异性影响，而不同等级El Ni1a/La Ni1a事件对旱涝的影响没有明显差异。(4)太阳黑子极小值年m、m-1年及极大值年+1(M+1年)易发生雨涝与极端雨涝，而M年、M-1及m+1年易发生干旱与极端干旱，且m年、m-1年及M+1年发生雨涝的频率范围明显高于M年、M-1年，而M年、M-1年及m+1年发生干旱的频率范围明显高于m年及m-1年。(5)河南省旱涝演变对海表温度距平与太阳黑子活动具有阶段性的周期性响应，且具有明显的滞后性。研究成果可为河南省防洪抗旱工作提供参考。     

雄安新区旱涝趋势分析

旱涝趋势对雄安新区规划建设至关重要。增补构建了雄安新区1469年到2018年的连续550a历史旱涝等级数据。以每10a中的偏涝(旱)年份频次组成的旱涝等级数据序列(后简称偏涝、偏旱序列)作为研究对象,采用Lee-Heghinian法、有序聚类法、滑动T检验法识别序列的突变点,采用线性趋势回归检验、Spearman秩次法识别序列的变化趋势,采用R/S分析法对序列进行预测分析。结果表明:1469-2018年,雄安新区偏涝序列在1579-1588年间存在突变点,突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的上升趋势和显著的上升趋势;偏旱序列在1919-1928年间存在突变点,突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的下降趋势和不显著的上升趋势。Hurst指数综合预测结果显示,在0.05显著性水平下,未来偏涝序列呈从显著下降到不显著上升趋势,偏旱序列呈从不显著上升到显著下降趋势。     

近60年长江流域河流纵向连通性演变特征

以长江流域为研究区,基于流域内水库、水电站、水闸和橡胶坝等4类拦河建筑物建设情况,采用阻隔系数法、最长连续河段占比法和区域整体法3种评价方法,探究近60年长江流域河流纵向连通性的演变特征。结果表明：基于阻隔系数法和最长连续河段占比法,2018年长江流域45条主要河流中评价等级为差、劣的河流数量皆为30条;在时间维度上,近60年长江流域主要河流的纵向连通性呈逐渐恶化的趋势,其中2000—2018年纵向连通性恶化最为显著;在空间分布上,评价等级为劣的主要河流集中分布在岷沱江、嘉陵江和洞庭湖水系水资源二级区;基于区域整体法,2000—2018年是长江流域二级区河流纵向连通性整体恶化的时期,2018年长江流域12个水资源二级区中有5个二级区的河流纵向连通性评价等级为优、良,其余7个二级区评价等级为中、差和劣。研究结果可为长江流域河流生态系统的保护修复提供参考。     

2021年黄河流域极端秋雨与大气环流和海温的关系

为探究2021年黄河流域秋雨的异常特征及其成因,利用黄河流域232个测站逐日降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析数据集和英国气象局Hadley中心月平均海温资料等,分析了2021年黄河流域秋雨的极端性,并进一步与秋雨异常偏多年的环流背景和海温异常特征进行了对比。结果表明：2021年黄河流域秋雨较常年异常偏多,偏离气候态近8σ,全流域有62.5%的站点累积雨量大小位列历史同期前5,37.9%的站点位列第1,表现出显著的极端性。巴尔喀什湖低槽底部分裂短波槽东移南下,与西太平洋副热带高压西北侧的西南气流交汇于黄河流域南部,造成2021年秋雨异常偏多;与其余秋雨异常年相比,2021年副高面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西,印缅槽强度则偏弱。2021年秋季,北太平洋海温较气候态偏高3.6σ,异常度位居秋雨异常年首位,其通过引起副高的异常响应造成极端秋雨的发生。本研究可为黄河流域秋雨预测提供参考。