基于快速傅立叶变换的短时水汽变化周期研究

水汽对于强降水过程形成、PM微颗粒生成及雾霾形成至关重要,水汽的短时周期变化可为暴雨预警、雾霾形成机理分析提供参考。该文采用快速傅立叶变换方法开展短时水汽变化周期研究。开展无线电探空水汽的快速傅立叶变换,分析无线电探空水汽周期;利用快速傅立叶变换方法开展GNSS水汽短时变化周期分析,并开展与温度、相对湿度、气压的变化周期比较分析。研究发现:水汽存在日周期、半日周期以及3 h(接近3 h)的周期变化。相对于温度、相对湿度和气压来说,水汽除了存在相同的日周期、半日周期外,还存在更短时间的周期变化,说明水汽对于太阳辐射更为敏感。     

GNSS水汽与降水比较及用于河北省水汽通道探测研究

河北省地形复杂,夏季多发生短时强降水和暴雨等强对流天气。有必要利用GNSS水汽开展短时天气预报研究。该文首先利用河北省CORS网2013年5-8月GNSS站点数据和气象数据开展了GNSS水汽与实际降水的比较,然后依据6次降水过程中GNSS PWV及GNSS△PWV的变化来探测河北省夏季水汽通道。研究发现:接近60%的GNSS水汽序列峰值超前于实际降水,可利用测站GNSS水汽变化进行降水预报。GNSS PWV的空间变化趋势与水汽通道的方向一致,证实了河北省夏季存在西北-东南方向和西南-东北方向两条水汽通道。研究结果可为河北省短时强降雨的预报提供参考和借鉴。     

吉林省夏季极端降水事件特征分析

应用1960-2017年吉林省24个台站日降水量资料,定义4个极端降水指数,采用Mann-Kendall趋势分析、相关性分析、累积距平分析等方法,对吉林省极端降水事件时空分布特征进行了分析。结果表明:吉林省极端降水阈值大值区位于吉林省中部和南部,东部山区站点极端降水阈值相对较小。吉林省夏季极端降水主要集中在7月下旬和8月上旬,吉林省南部和中部的集安、通化、临江、靖宇、梅河口、磐石、桦甸地区,因极端降水量和频数都较大,是灾害应急管理需重点关注的地区;其中,通化、集安地区因4个极端降水指数都很高,是吉林省极端降水灾害性风险最高的地区。吉林省各站点极端降水指数变化M-K趋势检验中,长岭站极端降水事件呈显著减少趋势;二道站呈显著增加趋势;其他站点无显著增减趋势。1960-2017年吉林省极端降水量和强度呈波动变化,但整体平稳,无明显增加和减少趋势。     

厄尔尼诺事件对河南省降水的可能影响

本文采用小波变换方法分析了近50年来赤道东太平洋月海温距平序列和河南省月降水量距平序列的多层次时间尺度结构，对厄尔尼诺事件和河南降水的周期变化规律进行了对比分析，并讨论了厄尔尼诺对河南降水的可能影响。结果表明，厄尔尼诺事件对河南降水有一定程度的影响；表现为厄尔尼诺年大多对应河南雨涝年，而反厄尔诺年大多对应干旱年；NINO海区SST的冷暖结构和河南降水的旱涝变化之间具有较好的对应关系，而且两者都存在准2年和4－8年的周期变化。     

太平洋海温场变化与黑龙江省夏季降水关系

热带太平洋海温场是大气环流异常变化不可忽视的重要加热场,当厄尔尼诺/拉尼娜事件发生,全球均有不同程度异常天气气候出现,因此对海温场异常变化的研究与分析,是对提高灾害性气候事件预测重要的环节之一。本文应用相关、相似、及对海温场分型方法,寻找对黑龙江省夏季降水异常的强信号。结果表明:海温变化对夏季降水的影响稳定性较差,但春季EOF第1～3模态异常时,对夏季降水有一定影响。厄尔尼诺年发生在降水与SST正相关时段里,副高加强,降水多;厄尔尼诺次年处在正相关时段里,副高加强,全省大部降水多,降水中心在西部;拉尼娜年处在降水与SST正相关时段里时,副高减弱,全省大部分地区降水少。     

北京APEC会议期间GPS水汽与PM2.5/PM10的相关性比较

北京APEC期间的空气质量优良,GPS水汽变化与PM2.5/PM10变化是否存在正相关特性?针对此问题,通过2014年11月4-16日北京GPS水汽数据与PM2.5/PM10观测资料的对比分析研究发现,PM2.5/PM10与GPS可降水量呈明显的正相关性,相关系数大于0.5,个别时段的相关系数达到了0.91。研究结果表明,在空气质量优良状况下,水汽变化与PM2.5/PM10变化存在明显的正相关性。     

1980—2015年中国沿海地区热带气旋暴露度变化分析

承灾体的暴露度水平是影响灾害风险和损失的重要因素之一,基于历史热带气旋风场、降水、风暴潮和海浪四类致灾因子的网格数据计算重现期表达致灾因子危险性,以沿海县为研究单元,分析1980—2015年中国沿海10 km范围的土地利用、人口密度和GDP的变化。基于危险性变化和海岸线变化,研究1980—2015年中国沿海10 km范围的土地利用、人口密度和GDP在不同危险性等级下暴露度水平的变化。研究表明：中国沿海地区热带气旋灾害危险性总体上风雨综合危险性大于潮浪综合危险性;1980—2015年中国沿海地区热带气旋灾害暴露度水平在时间范围上呈逐年上升的趋势,且承灾体受热带气旋大风、降水的影响大于受风暴潮、海浪的影响;中国沿海地区热带气旋致灾因子危险性在0.99置信水平下除了广东省南部沿海地区海浪危险性有上升趋势,海南省南部沿海地区海浪危险性有下降趋势,其余地区没有显著的变化趋势。由于总体危险性变化趋势不明显,因而承灾体量的变化是暴露度水平变化的关键,也是造成中国沿海地区因热带气旋损失增加的原因之一。     

台湾强震对赣粤闽交界及其沿海地区地震形势的影响

试图通过分析台湾地区与赣粤闽交界及其沿海地区的地质构造背景、动力环境、地震活动的相关性来探讨台湾强震对赣粤闽交界及其沿海地区地震形势的影响 ,从而分析赣粤闽交界及其沿海地区近期的地震趋势。     

阿勒泰地区极端干湿事件的时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961-2012年的气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站年和月的地表湿润指数,进行标准化后确定了极端干湿事件频率。运用趋势分析法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法并结合Arc GIS软件对极端干湿事件的时空演变特征进行了探究。结果表明:(1)极端干旱事件呈减少趋势,并发生了减少突变。极端湿润事件呈增加趋势,并发生了增加突变。年和冬半年的极端干湿事件以及夏半年极端湿润事件存在明显的27a左右的周期,而夏半年极端干旱事件存在17a左右的周期变换。(2)空间变化上,极端干旱事件在中部较为频发,东部相对较少;极端湿润事件在西部较为频发,而在东部和中部相对较少。(3)相对湿度、日最低气温、平均气温和平均风速是影响阿勒泰地区极端干湿事件变化的主要气象因子;极端干旱事件与PANI呈负相关,而极端湿润事件与PANI呈正相关。     

基于多指标综合降水指数的安徽省暴雨灾害的时空演变

基于安徽省77个气象站点1973—2017年件暴雨事件的雨量、频次、强度、贡献率、持续性等特征,通过与实际灾情比对构建了的多指标综合降水指数,以此探求了研究区暴雨灾害的时空演变。主要结果表明：鉴于大暴雨累积量、暴雨最长持续日数、最大过程降水量与实际雨涝灾情统计数据的线性关联最好,由其构建了适用于研究区风险评估的暴雨灾害指数(RDI);基于RDI空间分布的年代际变化,安徽省暴雨灾害的高风险区域主要分布在江淮之间的大别山地区、长江以南的皖南地区、沿淮地区的西部;安徽省暴雨灾害呈现出一定的增强趋势,特别是呈现显著增加趋势的站点主要集中在沿淮地区;暴雨灾害等级与环流指数呈现出显著的时滞相关性,特别是前冬期西半球暖池指数的数值偏高表征着来年汛期安徽省高危害的暴雨灾害。     

我国西北地区夏季旱涝气候特征研究

利用西北地区160个台站1950-2000年夏季降水量资料,分析了西北5个区域夏季旱涝的气候特征,结果表明:西北东部的农牧过渡地带和黄河上中游是气候变化的敏感地带,且严重旱涝较为频繁,而6月是西北东部最易发生雨涝的月份.农牧过渡地带(2区)多数时段,雨涝出现的频次多于干旱,黄河上中游农业区和林业区(1区)的情况则相反.20世纪70年代,严重雨涝发生较少,进入80年代以后随着全球气候变暖,雨涝事件显著增多;严重干旱事件则是自60年代以来逐步减少.同时,西北各区的旱涝演变存在年代际的变化周期和5～6年的准周期振动.     

中国雨日变化趋势的分形研究

利用1951-2002年中国752个台站的雨日资料,运用分形理论和R/S分析法,研究并预测了中国五大降水区年雨日的气候变化趋势.研究表明:中国五大降水区未来的年雨日变化趋势与过去50a的变化有着很好的自相似性.为了更深入研究雨日的未来的变化,设计了两项Hurst指数试验,用两项试验结果与年雨日年际变化趋势的对应关系来推断未来的变化趋势及其转折与突变.结果表明:中国五大降水区年雨日有着一致的减少趋势,但其变化呈现显著的地域分异特征.依照五大降水区的气候倾向率,西北区、西南区、青藏高原区、东部北方区、东部南方区未来平均每10a雨日减少分别为4.1d,11.4d,3.7d,6.8d和5.9d,其中西南区年雨日减少最多.期间,中国五大降水区虽有气候变化的转折,但不存在雨日气候变化的突变点.     

中国未来极端降水事件的变化——基于气候变化预估结果的分析

利用区域气候模式PRECIS单向嵌套Hadley气候中心海-气耦合模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P,分别进行了气候基准时段(1961—1990年)和2080 s时段(2071—2100年)中国区域各30年时间长度的模拟试验,以分析PRECIS对当代中国区域极端降水事件的模拟能力和SRES B2情景下2080s时段相对于气候基准时段中国区域极端降水事件的可能变化趋势。气候基准时段模拟结果与观测值的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟出中国区域年平均极端降水事件的空间分布特征,但模式模拟的大雨事件和湿日数高值区范围较观测值偏大,对华南地区暴雨事件和日最大降水事件的模拟结果较观测值偏低。SRES B2情景下,2080s时段年平均大雨事件除东北和华南地区外,全国均呈增多趋势。暴雨事件在西部地区以减少为主,而东部地区主要呈增加趋势。年平均日最大降水事件的分布型与大雨事件基本一致。湿日数除华北、西北和青藏高原部分地区外均呈减少趋势。未来长江流域洪涝灾害事件发生的频率将可能增大。     

不同诱灾因子对秦岭南北旱涝灾害影响

运用旱涝指数模型,计算、分析了不同诱灾因子对秦岭南北旱涝灾害影响.研究表明:①秦岭南北旱涝灾害与太阳活动存在相关性.具体表现为:太阳黑子处于峰年或谷年时关中与陕南地区形成旱涝灾害,且20世纪60-80年代太阳黑子数与旱涝指数呈负相关,80年代以来呈正相关;②厄尔尼诺年与秦岭南北旱涝灾害有一致性.1957-2006年50年中,发生厄尔尼诺事件为15次,在事件当年和次年关中、陕南地区发生旱涝灾害概率分别为:75%与50%,且间隔6年以上的两次厄尔尼诺之间,必有一次干旱年和多雨年;③太阳黑子与厄尔尼诺对关中与陕南影响既具有一致性,又存在差异.     

两种类型的厄尔尼诺事件对大气环流及黑龙江省低温洪涝灾害的影响

厄尔尼诺事件按发生时间可分为：春季型和秋季型,按发生源地又可分为东部型和西部型。它们都有在春季阿留申低槽发展向西摆动,到夏季控制我国东北地区的特征。这种形势下,对黑龙江省灾害天气的影响主要看副高的变化。春季型副高弱,北界偏南脊点偏东则有低温发生;副高强,北界偏北脊点西伸则有高温洪涝灾害。秋季型由于乌拉尔低槽和阿留申低槽于夏季在东北汇合加强,易造成低温多雨。东部型的天气过程与秋季型基本相似,也易发生低温。西部型天气过程与其它型差异较大,在夏季东亚区维持一脊一槽型,如副高强脊点偏西有洪涝;如副高北界偏南则低温多雨,副高偏北则高温洪涝。由此,利用厄尔尼诺的类型及大气环流变化就可提前预报低温洪涝灾害。     

极端灾害天气对港口锚地的影响研究——以河北秦皇岛港为例

当前全球变暖趋势愈发明显,极端天气出现的概率以及强度都不断提升。诸多极端天气都影响了沿海地区的发展。以河北秦皇岛港口为例,采用综合干旱指数、EMD分解、回归分析等方法,探讨秦皇岛港区的极端天气灾害特征及其对港口锚地的影响。研究结果表明:1秦皇岛港区历年干旱发生频率约为48%,春季干旱发生频率在45%左右,四季中春旱发生频率最高。近60年以来,秦皇岛港区的干旱持续时间和干旱强度虽存在明显的年际波动,但线性变化趋势不明显。2秦皇岛港区年降水量总体来说振幅逐渐变小,而平均周期由短变长。暴雨序列与年降水量序列周期对应关系较好,准6年周期是秦皇岛港区暴雨灾害的主周期。3极端天气因子中高温天数、年均降水量以及大雨天数为主要影响因子,会影响秦皇岛港货物吞吐量,且均与吞吐量呈负相关。     

近58年来中国负积温时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象站点数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、年代距平、变化趋势和波动特征角度,诊断中国负积温的时空演变特征,并对1990年前后负积温的变化进行了对比分析。结果表明:①1961-2018年中国年均负积温具有纬向和垂直地带性规律,其随纬度和海拔的增加而增大。中国多数地区的负积温在1991-2018年相比1961-1990年偏少。②在年代距平上,1960和1970年代的中国负积温以负距平为主,1980和1990年代是负积温的快速变化期,2000和2010年代的负积温则以正距平为主。中国负积温的年代距平演变特征表明负积温在减少,这与中国气候变暖相一致。③1961-2018年中国负积温绝对数量随着纬度和海拔的增加而增加。其中华南南部和云南南部地区的负积温绝对数量增加趋势较大,而青藏高原、内蒙古中部和东北地区负积温绝对数量减少趋势较大。1990年前后青藏高原负积温绝对数量趋势减小,东北、内蒙古、新疆等地则趋势增大。④1961-2018年中国负积温在华南南部沿海地区和云南西南等地波动最小,在华南南部以北至黄河中下游以南之间地区波动最大。1990年前后波动差异变化较大的地区主要集中在青海、新疆和西藏相邻地区、四川中部和东部、华南南部沿海地区以北至长江以南地区。     

海南文昌火箭发射场雷电环境分析

利用海南省18个气象台站的雷暴人工观测资料和海南闪电定位网的观测资料,分析了海南文昌火箭发射场的雷暴特征和雷电环境,结果表明:海南岛的中部和北部雷暴活动较强,西部、东部和南部近海地区的雷暴活动较弱,文昌发射场处在北部较强的雷暴区;采用Krigine(克里格)方法拟合的结果为文昌火箭发射场雷暴日数的年变化从1982年以后逐渐减少,发射场一年中各月都有雷暴发生,4-10月为雷暴高发期;发射场西部、西北部和北部区域雷暴活动较其它区域要强,79%的雷电流强度小于40 kA,而只有5.9%的雷电流强度大于60 kA,一天中闪电的发生有两个高峰时段,一个出现在凌晨5时到6时,另一个时段出现在14时到18时,午后15时左右是闪电活动最频繁的时段。     

长江流域春夏旱涝灾害与太平洋海温关联性研究

基于长江流域区域1956-2011年50年气象资料和同期太平洋海温资料,采用Z指数、EOF、REOF、SVD分析等方法,探讨长江流域春季和夏季旱涝特征及其旱涝事件与极端海温异常之间的关联性,得出以下结论。1REOF的Z指数春夏季节旱涝空间分区特征显示,春季前6个模态的累计方差贡献率能够达到61.2%,收敛速度较平缓,夏季前6个模态累积方差贡献率更低,只有52.1%。2前冬太平洋海温的变化与长江流域旱涝的态势呈显著相关关系,春季海温场与长江流域旱涝Z指数场的SVD第一模态显示,长江流域的东北区的旱涝与厄尔尼诺显著相关,当赤道东太平洋海温升高,西太平洋海温降低时,长江流域东北地区偏涝,而长江流域的西部地区偏旱,反之亦然。3夏季海温场与长江流域旱涝Z指数场的SVD第一模态,表明太平洋海温分布主要呈现南北向的分布,当赤道中东太平洋海温偏高,北太平洋海温偏低时,长江流域夏季中部地区偏涝。反之亦然。第二模态,全球海温呈现厄尔尼诺类型的分布,中东太平洋是负相关,而在西太平洋为显著负相关。     

基于作物水分亏缺指数的吉林省玉米不同生育时段干旱特征分析

利用吉林省1961-2015年46个气象站的逐日气象数据,结合Penman-Monteith方程,计算玉米生育期逐旬需水量(Et_c)、降水量以及作物水分亏缺指数(CWDI),根据干旱等级指标计算逐旬不同等级干旱频率、平均干旱强度以及干旱风险指数,并分析其空间分布和时间变化特征。结果表明:从玉米生长季水分供需状况看,西部地区整个玉米生长季水分亏缺最严重,玉米易遭受干旱威胁,中部发生干旱的威胁次于西部地区,东部发生干旱的威胁最小。西部地区干旱发生频率最高,其次是中部,东部地区干旱发生频率最低,平均干旱强度和干旱风险指数与此有相同的分布特征。各等级干旱基本上是在玉米生长的前期和后期发生频率较高,而在玉米生长的关键期,发生频率相对较小。除个别情况,各时段基本是轻旱发生频率最高,其次是中旱,而重旱发生频率较低,特旱发生频率最低。代表站各时段水分亏缺指数年际变化基本是中前期呈减少趋势,中后期呈增加趋势。不同时段各等级风险区空间分布也存在差异。