洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

洞庭湖流域近58年季节性干旱时空分布及大气环流分析

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析数据以及Z指数,对洞庭湖流域近58年来季节性干旱的时空变化和不同干旱范围等级的大气环流形势进行分析,以加强对季节性干旱的认识。结果表明:近58年洞庭湖流域Z指数存在显著的年际和年代际变化特征,表现为20世纪60年代偏旱,70与80年代干旱呈现出显著的年际旱涝转换,90年代较湿润,进入21世纪出现年代际旱涝转换。春、夏和冬季干旱多发生在1990年之前,且流域的季节性干旱在不同的年代际存在不同的空间分布特征。流域各站点多年平均干旱频率基本在10%～30%之间。从同期大气环流形势来看,EU型遥相关波列对流域各季节干旱均有重要影响,EAP型与Silk Road型遥相关在夏、秋季节对副高强度与位置有重要影响。干旱事件在春、冬季主要受制于北方冷空气的强弱,夏(秋)季在副热带高压偏弱(强)偏北时易发生较大面积干旱。     

长江上游流域大洪水天气分型特征分析

通过对1981~2012年24例长江上游流域大洪水过程进行普查,发现影响长江上游大洪水强降水过程的天气系统主要为:巴湖槽东移型、贝湖槽稳定型和东北冷槽型。采用统计、诊断及合成分析方法,对3种不同天气类型的大尺度环流背景、主要影响系统及致洪降水发生机理进行研究,并总结其特点及差异。结果表明:3种类型大洪水的洪水特征及降水特征各不相同,大尺度环流背景及天气系统也有所差异。副高及500hPa中高纬环流形势异常是导致强降水发生的直接因素,西南涡、冷暖式切变线及冷空气在不同的类型洪水降水中作用各不相同,异常气旋性环流场、水汽输送方向及水汽通量辐合区与强降水的位置密切相关。     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料,运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法,通过对淮河流域代表站点的选取,分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征,以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势,20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势,春季和秋季降水量呈显著减少趋势,80年代前期为降水变化的转折期;(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期,同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期;（3）淮河流域多雨年,500 hPa经向风偏强且范围广,850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强,在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区;少雨年,经向风偏弱,华东地区方向的水汽输送明显减弱;（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明,多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁,东北冷涡异常活跃,副高偏强,3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明,多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强,同时南方大部分地区暖空气也偏强,冷暖空气共同作用使降水偏多     

汉江流域降水结构时空特征及影响因素分析

利用汉江流域32个气象站1961~2016年逐日降水资料,分析了汉江流域降水时空分布特征,并探讨了海温及大气环流对流域降水的影响。结果表明：雨量和雨日空间分布相似,小雨、中雨的雨量和雨日由西南向东北递减,降水中心位于西南和东南部;流域东北部大雨以上量级降水由偏少转为偏多,而雨强空间分布则没有明显规律。流域降水集中度自东南向西北逐渐增加,降水集中期逐渐推迟。海温对降水的影响存在季节差异,春季、夏季和秋季降水分别受前期南印度洋、热带北大西洋和热带中东太平洋海温影响,冬季降水则受海温影响不明显;大尺度大气环流对降水存在影响,冬季欧亚遥相关型和春季西太平洋遥相关型均引起冬季风强度变化来影响冬季和春季降水,夏季副高位置和乌山阻高以及秋季巴湖低槽和印缅槽强度则均通过冷空气和暖湿气流强度及交汇位置来影响夏季和秋季降水。     

西南地区不同地形降水稳定同位素特征及其水汽来源

为阐明西南地区不同地形对于降水稳定同位素的影响以及各个水汽团在地理上的分界线,选取四川盆地、云贵高原、青藏高原东部及横断山脉3个地区共10个研究点作为本次研究的对象,分析了西南地区大气降水中δD、δ18O的时空变化特征,并初步建立了3个地区大气降水线,探讨了降水稳定同位素与温度、降水量及水汽来源之间的关系,并利用HYSPLIT4.9模型分析追踪冬夏半年降水事件的水汽来源及运移路径。结果表明：西南地区降水稳定同位素存在显著的高程效应;δ18O=-0.0028H-3.93,R=0.89,降水中δ18Ｏ和δＤ值表现出由四川盆地-云贵高原-青藏高原东部与横断山脉地区逐渐贫化的趋势,季节变化规律特征为冬半年整体偏重,而夏半年整体偏轻。同时西南地区除昆明与成都地区外,d值整体上表现出夏低冬高的特征,符合我国季风降水影响区域的特点。3处地区大气降水线（LMWL）与全球大气降水线（GMWL）相比,四川盆地、青藏高原东部及横断山脉地区斜率与截距明显偏小,而云贵高原斜率与截距偏大,其主要与水汽凝结时温度、蒸发条件、水汽来源以及输送方式有关。温度效应和降水量效应在不同地区主导性存在差异,四川盆地地区、云贵高原地区、青藏高原东部以及横断山脉地区整体上不存在温度效应,存在显著降水量效应。西南各地区主导型水汽团也存在差异性,通过对不同地区冬夏季风期间主导型水汽团初步分析,受单一性水汽团影响的区域主要分布于西南部与东北部,而受多种水汽团影响的区域主要分布于西北部与东南部;贵阳-安顺一线处于西太平洋水汽团与孟加拉湾水汽团交界处,成都-卧龙-黄龙一线处于西太平洋水汽团与西风带水汽团的交界处。 关键词： 大气降水;稳定同位素;水汽来源;不同地形;西南地区     

三峡库区来水流量与长江流域上游前期降水的关系研究

较为准确地预估三峡库区9月份来水流量,对于安全而有效地完成三峡水库蓄水任务具有重要的实用意义。通过相关分析,发现三峡库区9月的来水流量与长江流域（Yangtze River Valley,YRV）上游大多数气象站点的8月降水量有显著的正相关,据此定义了影响三峡库区来水流量的长江流域上游前期降水关键区。计算关键区内各气象站点8月降水量的算术平均值,并对比其与三峡库区9月三峡库区来水流量的年际变化,发现两者的变化较为一致,同样具有显著的正相关关系,因此长江流域上游前期降水关键区的8月降水量可以作为预估9月三峡库区来水流量的一个重要因子,这可以为三峡水库蓄水计划的制定提供一定的参考依据。还分析了相应的大气环流背景,发现三峡库区来水流量的多少与大气环流的变化具有密切的联系,即三峡库区来水流量偏少的年份,天气形势及水汽输送等因素都不利于降水过程的发生,进而可能导致三峡库区后期的来水流量偏少;相反地,在三峡库区来水流量高值年,天气形势和水汽输送都有利于降水过程的发生,使后期三峡库区来水流量偏多     

降水量时间序列变化的小波特征

利用小波变换对降水量时间序列的多时间尺度变化及突变特征进行了探讨。小波变换不仅能将降水量时间序列的频率特征在时间域上展现出来，清晰地给出各种时间尺度的强弱和分布情况以及早涝变化趋势和突变点，而且还能分析出其主要周期。以新安江流域黄山地区主汛期(5—7月)和年降水量为例，计算表明，其年际及年代际时间尺度在时域中分布不均匀，具有明显的局部化特征；同时分析出主汛期降水具有8年、19年左右的周期，年降水存在6年、19年左右的周期；研究还表明，主汛期降水与年降水的时间尺度变化比较接近。     

2011年长江中下游春旱的气候特征分析

利用我国高分辨率逐日降水资料，从降水量、无降水日数、连续无降水日数、气象干旱指数（CI）等指标对2011年春季长江中下游地区发生的气象干旱进行了分析评估。结果表明，2011年春季长江中下游地区降水量为近60 a同期最少，无降水日数、气象干旱影响范围均为近60 a同期最大，重度以上气象干旱日数为近几十年来同期罕见。此次严重气象干旱具有强度强、持续时间长、干旱范围广、影响程度重等特点，为近60 a来长江中下游地区春季发生的最严重的气象干旱，对水资源、水产养殖业、农业生产等造成了重大影响。还从大气环流、水汽输送角度对气象干旱的成因进行了初步分析，认为2011年冬春季北方冷空气势力强大，向南扩张明显，南方热带对流系统不活跃，向长江中下游地区水汽输送弱，是造成此次气象干旱的主要原因     

长江中下游极端降水时空演变特征研究

以长江中下游为研究对象,基于131个气象站点1961～2017年的逐日降水资料,选取9种极端降水指数,利用Mann-Kendall趋势分析和交叉小波变换深入研究了长江中下游流域极端降水时空分布特征及其与太阳黑子和大气环流异常因子之间的关系.研究结果表明:(1)1961～2017年间,长江中下游流域极端降水指数除持续干燥指数(CWD)和持续湿润指数(CDD)外,其余7种降水指数均呈现上升趋势,其中年降水总量(PRCPTOT)达16.59 mm/10年;(2)除CDD、CWD外,其余极端降水指数均呈现由流域东南部向三面递减的半环状变化趋势,多数极端降水指数在洞庭湖流域、长江下游及太湖流域上升趋势显著;(3)设计重现期为50年时,除CDD、CWD外,其余极端降水指数空间分布由东南部向西北部递减,两处异常分布可能与地形因素有关;(4)太阳黑子和大气环流异常因子对极端降水的变化有较强的影响,其中太阳黑子的影响最大,EN-SO次之,PDO最弱.该研究结果可为极端降水事件驱动力的深入探究奠定基础,进而为防灾减灾工作提供依据和支撑.     

卫星遥感洞庭湖主汛期水体时空变化特征及影响因子分析

基于1989~2011年的长时间序列卫星遥感数据,利用综合水体信息提取方法提取了洞庭湖区6~9月主汛期的水体信息,通过较高分辨率卫星遥感数据验证,水体面积提取精度达到90%以上。洞庭湖年平均径流入湖量、NCEP再分析资料计算的湖体上空和流域累计月平均降水量分别与水体面积变化的关系进行分析,结果表明: 1989~2011年间洞庭湖水体面积最大值主要分布在7和8月,这两个月也是洞庭湖区域发生洪涝灾情的高风险期;洞庭湖水体面积与年平均径流入湖水量的相关系数为0.67(置信度为95%);2003年以前,洞庭湖主汛期间水体面积波动比较大,2003年三峡水库运行后,洞庭湖的面积波动有所减少;洞庭湖上空累计月平均降水量对于水体面积存在正相关性,相关系数为0.68(置信度为99%);2003年以前,洞庭湖流域累计月平均降水量和水体面积相关系数为0.50(置信度为90%),2003年三峡水库运行后,两者相关性有所减弱。     

长江中下游流域旱涝急转时空演变特征分析

基于长江中下游流域75个雨量站1960~2012年的日降水资料,通过定义长、短周期旱涝急转指数,全面地分析了长江中下游流域旱涝急转的趋势变化和时空分布特征。研究结果表明:(1)长周期旱涝急转表现为以涝转旱事件为主,且存在由旱涝急转事件向全旱或全涝事件过渡的趋势,短周期的旱涝急转发生频率较高的也是涝转旱事件;(2)长江中下游北岸多发生旱转涝事件,南岸则多发生涝转旱事件;(3)1998年和2011年6~7月短周期高强度旱转涝事件发生在长江北岸,涝转旱事件发生在南岸地区;5~6月与7~8月旱涝急转事件强度分布则呈相反状态;(4)总体来说,长、短周期涝转旱频次呈现不断减小的趋势,旱转涝有轻微增加的趋势。7~8月则较为特殊,湘江流域涝转旱有增加的趋势,洞庭湖地区涝转旱显著增加,此研究结果可以为长江中下游流域防洪抗旱工作提供一定的依据。     

长江流域月降水的EEMD多时间尺度遥相关分析

基于长江流域138个气象站1961~2016年的逐月降水观测资料,应用集合经验模态分解（EEMD）方法,分别对各站点的月降水序列进行EEMD分解,然后,运用时滞相关分析和逐步变量选择的方法,以识别长江流域月降水周期振荡和长期趋势的显著影响因子,并构建多元线性回归模型对长江流域月降水进行预测。结果表明：（1）近50多年来,长江流域各站点的月降水呈现出显著的季节、年际和年代际尺度振荡特征。（2）流域内各站点月降水的长期变化趋势存在着较大的空间差异性,表现为金沙江、雅砻江、大渡河以及鄱阳湖流域是月降水长期趋势显著增加的集中区,而岷江中游以及洞庭湖流域的南部是月降水长期趋势显著减少的集中区。（3）厄尔尼诺1+2区的平均海表温度（NINO1+2）的过去模式是影响长江流域月降水周期振荡的主要气候因子,而全球平均气温距平（GlobalT）是影响长江流域月降水长期趋势的主要气候因子。（4）基于已识别的影响因子构建的月降水量预测模型在旱季的预报性能高于雨季,并在长江上游地区的预报性能高于其中下游地区。     

长荡湖近61a降水量演化特征

基于王母观站和溧阳站1953~2013a系列年降水量资料,采用Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验、连续小波变换等技术手段,分析了61a来长荡湖年降水量的演变特征。结果表明,长荡湖多年平均降水量为1 115.1 mm,年内降水量呈明显的季节性变化;年降水量总体呈减少趋势,但仍以正常年份居多,偏多与偏少年份相当;长荡湖湖区年降水量变化周期为9.5a;年降水量变化不存在突变。研究成果可为长荡湖湖区的洪水控制、水资源利用、水调度方案制订、应对气候变化提供科学依据。     

1961～2010年金沙江流域降水时空演变特征

基于金沙江流域1961~2010年逐日降水资料,对流域长时间尺度降水要素和多个典型降水日数进行分析,研究金沙江流域降水的时空演变特征。结果表明:1961~2010年,金沙江流域年降水量呈一定的增加趋势,但未通过显著性检验,汛期雨量变化趋势不明显,逐月降水除9月和12月外其他月份均呈微弱增加趋势。小雨等级和中雨等级的降水日数空间变化趋势相似,呈中上游地区微弱增加、下游地区微弱减少趋势,大雨及以上等级的降水日数则以微弱增加为主,仅在源区、德格一带呈不明显减少趋势。年无雨日数和年连续无雨日数呈比较明显的中上游地区减少、下游增加趋势,特别是年无雨日数在昭觉、昭通、会泽等区域增加趋势显著,年连续有雨日数则呈全流域减少,在下游小部分地区显著减少。研究还表明金沙江流域下游地区无雨日数及连续无雨日数特别在2000s偏多,而年连续有雨日数则在2000s明显偏少,表明近年来流域下游地区发生干旱事件的可能性增加。     

基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应

基于洞庭湖流域2000~2012年98个气象站点的综合气象干旱指数（CI）和MODIS增强型植被指数（EVI）数据,对研究时段内生长季干旱强度和EVI时空变化特征,典型春、夏、秋季干旱年月和湿润年月干旱强度和EVI的空间分布及相关性进行分析,旨在研究EVI指数能否反映大范围气象干旱事件,探讨该指数作为流域干湿状况度量标准的潜力。结果表明：（1）在年际变化上,EVI在2001、2005、2009年出现低谷值,与其对应年份的干旱强度出现高峰值;在季节变化上,干旱强度的高值段主要集中在夏秋季,低值段主要集中在冬春季;夏季EVI值最大,冬季EVI值最小;（2）去除年际变化和季节性影响的生长季干旱强度、EVI和森林覆盖率年际波动变化明显,并且干旱强度高峰值的年份对应EVI和森林覆盖率出现低值的年份;（3）典型干旱年月干旱强度高值区的空间分布与EVI距平低值区的空间分布存在高度一致性,其中夏、秋季干旱年月的干旱强度和EVI的相关系数分别通过了0.01、0.1的显著性水平检验;（4）除部分地区外,典型春夏秋季湿润年月的干旱强度空间分布与EVI距平的空间分布对应较差,两者的相关系数未通过显著性检验。上述结果表明,在典型干旱年月,流域植被的生长状况能够响应大范围的区域气象干旱情况。