国家重点基础研究发展计划项目

“我国南方致洪暴雨监测与预测的 理论和方法研究”

第三课题引发我国南方频发性与持续性 暴雨的气候背景研究 2005 年研究工作汇报

2005 年工作汇报

一、研究工作安排

课题分解（为 3 个专题）

1 我国南方洪涝气候灾害的时空演变规律研究

2我国南方持续性和频发性暴雨气候特征分析

3我国南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其

机理研究

专题研究内容

一专题：我国南方洪涝气候灾害的时空演变规律研究

1.分析我国南方从 20世纪 50年代到 21世纪初华南前汛期以及长江、淮河流域夏季洪涝气候灾害时空演变规律与特征；

2.我国南方洪涝气候灾害的年际和年代际变化成因

3.全球增暖对我国南方洪涝灾害的影响

4.未来情景下我国南方洪涝灾害的可能变化趋势

专题研究内容

二专题：我国南方持续性和频发性暴雨气候特征分析

1. 从暴雨定义出发分析我国南方暴雨频数、持续时间以及强度的年际和年代际变化特征；

2.从我国南方暴雨频发性和持续性定义出发研究华南前汛期和江淮暴雨以及台风暴雨的气候特征；

3.持续频发性暴雨与非持续频发性暴雨造成我国南方严重洪涝年的东亚气候系统异常配置的研究；

4.未来情景下我国南方频发性和持续性暴雨的可能变化趋势。

专题研究内容

三专题：我国南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其机理研究

1.个例分析研究我国南方持续频发性暴雨发生的大尺度环流条件

2.东亚气候系统各成员的年际和年代际变化研究3.东亚气候系统各成员的变化与我国南方持续频发性暴雨的影响因子

4.我国南方持续频发性暴雨的机理研究

2005 年工作汇报

二、研究工作进展

1. 洪涝气候灾害的时空演变规律研究(1) 东亚夏季降水的准两年周期振荡及其成因

应用 EOF 和熵谱分析方法分析了中国夏季 (6~8月 )降水和水汽输送通量的年际变化，表明夏季降水具有 2~3a 周期变化特征，并指出降水的这种周期振荡是与东亚上空夏季风水汽输送通量的准两年周期振荡密切相关；并且，揭示了热带西太平洋海温的准两年周期振荡对东亚夏季风及其所驱动的水汽输送都有很大影响。此外，还利用东亚 /太平洋型（ EAP 型）遥相关理论讨论了热带西太平洋热力状态的准两年周期振荡影响东亚夏季风降水准两年周期变化的物理机制。

1. 洪涝气候灾害的时空演变规律研究

(b)

(a) 1951~2000年中国夏季（ 6~8 月）降水 EOF 分析第 1 主分量（ EOF1 ）的空间分布 (a) 和时间系数系列 (b). 图 a 中实线与虚线分别表示正、负信号， EOF1说明总方差的 16.40%

1. 洪涝气候灾害的时空演变规律研究

1951~2000 年中国夏季降水 EOF1 相应时间系数的熵谱分析

东亚夏季风准两年周期振荡与热带西太平洋海 - 气耦合系统（ TBO ）关联概念图

1. 洪涝气候灾害的时空演变规律研究

(2) 我国夏季各月降水异常的相关性及其与大气热源的关系

分析了 7 、 8 月长江流域及附近地区降水持续异常与同期和前期大气热源异常的关系，结果表明，主要洪涝灾害月 7 、 8 月主要雨带异常有显著持续性特征， 7-8 月持续偏旱 / 涝灾害的发生与前期 5-6 月热带中、东太平洋上空大范围大气热源异常有密切关系； 7 月降水偏涝 / 旱而 8 月降水不持续偏涝 / 旱的情形，其前期 5-6 月的热源异常关键与 7-8 月持续旱涝的情况明显不同。

1. 洪涝气候灾害的时空演变规律研究 (3) 长江三角洲 530 年旱涝概率随时间的演化规律

将长江三角洲 530 年旱涝等级资料转换成降水概率随时间的演化，揭示了长江三角洲降水概率随时间演变的各层次的分布特征。研究了该地区降水概率演变的多时间层次分布、气候基本态降水的演变特征以及气候降水小概率事件的发展规律。并据此预测，未来 20~30年内，该地区仍处于小概率事件的频发期，很可能造成未来 20 年内实际的气候会出现较频繁的极端事件，此后降水将逐渐恢复到正常态。

2. 南方持续性和频发性暴雨气候特征分析

(1) 我国暴雨的年代际时空变化特征

利用 1961-2000 年全国 610 个测站逐日降水资料和暴雨定义来分析我国 40 年暴雨发生频率的年代际时空变化特征。分析结果表明，夏季我国暴雨多发生在长江中下游、华南、四川中东部、黄淮地区和华北东部，夏季暴雨发生频率具有明显的年代际变化；并且，我国东部季风区夏季暴雨与洪涝的关系非常密切，特别是 90 年代江淮流域暴雨对洪涝的贡献明显增大。此外还初步讨论了夏季暴雨发生频率年代际变化的气候背景。

2. 南方持续性和频发性暴雨气候特征分析 (2) 长江流域暴雨日和暴雨量的年际变化

研究了长江流域（ 17 站）暴雨日（日降水大于等于 50mm）和暴雨量的年际变化及趋势，见下图：

图中是长江流域夏季（ 6－ 8 月）暴雨量的距平变化曲线和趋势，可见暴雨量在 1980 年代后期至今较大，增大趋势明显。

2. 南方持续性和频发性暴雨气候特征分析 (3) 我国长江中下游地区降水变化趋势分析

利用 1951~2001 年 10 个代表站的逐日降水观测资料，运用线性趋势法分析了 51 年来长江中下游地区年和季的降水量、降水日数和降水强度的变化趋势，用 Mann-Kendall 法对降水日数和降水强度的突变进行了检验。分析表明：

（ 1 ）年降水量变化趋势不明显，但春季和夏季降水量分别有显著减少和增加的趋势；

（ 2 ）除春季外，其余各季和年的降水日数均为显著减少，且年降水日数减少的突变发生在 1977-1978 年之间；

（ 3 ）由于降水量的微弱增加和降水日数的显著减少，导致降水强度的显著增加，且年降水降水强度的突变发生在 20 世纪 80 年代中期；

（ 4 ）降水强度增加主要是由于暴雨（日降水量≥ 50.0mm ）对降水总量贡献的增加，而暴雨对其贡献的增加又由于其频数的增加，因为暴雨本身强度的增加趋势不显著。

2. 南方持续性和频发性暴雨气候特征分析

(4) 台风暴雨的气候背景研究

东亚夏季风环流异常以及台风登陆我国是夏季我国南方频发性与持续性暴雨的主要环流系统。研究发现，夏季登陆我国的台风数与东亚夏季风环流强弱的气候背景有关。东亚夏季风环流偏强，登陆我国台风偏多，则易出现台风引发的暴雨；东亚夏季风环流偏弱，登陆我国台风偏少，则易出现季风环流异常造成的暴雨。

3. 南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其机理研究

(1) 北非和青藏高原感热振荡特征及其与我国东部夏季降水的关系

用 EOF 方法分析了 NCEP / NCAR 1948－ 2002年再分析资料中月平均的全球地面感热资料，结果表明，北非和青藏高原两个区域的感热变化是负相关的，它们对我国华北、江淮和华南三个区域的汛期降水滞后影响明显。感热对我国降水的影响以年代际为主

3. 南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其机理研究

从图可见北非与青藏高原西部的感热有振荡现象

3. 南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其机理研究

(2) 东北冷涡对我国东部夏季梅雨降水的影响(a)

-3

-2

-1

0

1

2

3

1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998

(b)

定义的梅雨期东北冷涡指数与长江中下游地区梅雨暴雨降水存在显著的相关（图 a），两者相关系数达 0.69（图 b）

3. 南方持续性和频发性暴雨的影响因子及其机理研究

(3) 东亚冬季风对华南前汛期降水的影响

当前冬的冬季风偏强（偏弱）时，将会引起后期冬春季沿海黑潮区及南海海域的海温偏低（偏高），热带太平洋海温从冬季至夏季呈现中、东太平洋为负（正）海温距平，西太平洋为正（负）海温距平，这时华南前汛期西太平洋副热带高压将会偏东（偏西），华南静止锋较弱（活跃），前汛期降水偏少（偏多）。

其它正在开展的工作

1.青藏高原对南方持续性和频发性暴雨的影响研究

2.西南涡与南方持续性和频发性暴雨的关系3.鞍形场与暴雨突发性的机制研究4.NCEP/NCAR 和 ERA-40 再分析资料与我

国东部地区探空资料的比较与评价研究5.行星波活动与南方持续性和频发性暴雨的

关系6.……

发表文章目录 已经发表的文章有 15 篇，其中 SCI 文章为 8 篇

1 、 Chen, W., S. Yang, and R. –H. Huang, 2005: Relationship between stationary planetary wave activity and the East Asian winter monsoon, J. Geophys. Res., 110, D14110, doi:10.1029/2004JD005669

2 、 Yang Hui, and Sun Shuqing, 2005: The characteristics of longitudinal movement of the subtropical high in the western Pacific in the pre-rainy season in South China. Advances in Atmospheric Sciences. 22(3), 392-400

3 、 Zeng HL, Gao XQ and Zhang W ， 2005: Evolution characteristics of the precipitation in the yangtze river delta ， Chinese Physics, 14(6):1265-1271

4 、 Wan SQ, Feng GL et al, 2005: On the climate prediction of nonlinear and nonstationary time series with the EMD method, Chinese Physics, 14(3):626-633

5 、龚志强，邹明玮，高新全，董文杰，基于非线性时间序列分析 EMD 和 WD 异同性的研究，物理学报， 2005 ， 54 （ 8 ）： 3947-3957

6 、张立新，高新全，丑纪范，协调多时次差分格式及其稳定性，物理学报， 2005 ， 54（ 7 ）： 3465-3472

7 、侯威，封国林，董文杰，基于复杂分析 logistec 映射和 lorenz 映射的研究，物理学报， 2005 ， 54 （ 8 ）： 3940-3946

8 、侯威，封国林，高新全，丑纪范，基于复杂度分析冰芯和石笋代用资料时间序列的研究，物理学报， 2005 ， 54 （ 5 ）： 2441-2447

发表文章目录9 、杨辉 , 陈隽 , 孙淑清， 2005: 冬夏季环流隔季相关的数值试验 . 大气科学 , 29(3): 3

96-408.10 、杨辉 , 陈隽 , 孙淑清， 2005: 东亚冬季风异常激发 El Nino 现象的数值试验研究 .

大气科学 , 29(2):321-333.11 、陈文，黄荣辉， 2005 ：北半球冬季准定常行星波的三维传播及其年际变化，大气科学， 29 （ 1 ）： 137-146

12 、杨蕾，陈文，黄荣辉， 2005 ：北半球准定常行星波年际变化的资料分析和数值模拟，大气科学， 29 （ 5 ）： 682-696

13 、 Qian YF, Zhang Y, Jiang J, Yao YH, Xu ZF, The earliest onset areas and mechanism of the tropical summer monsoon, Acta Meteo. Sinica, 2005, 19(2): 129-142

14 、陈艺敏，钱永甫， Numerical study of influence of the SSTA in western Pacific warm pool on rainfall in the first flood period in south China, J. of Tropical Meteorology,2005(11),1:86-96

15 、徐忠峰，钱永甫，热带地区 100hPa 东风气流的气候效应（ I ）：与华南气候的关系，高原气象， 2005 ， 24 （ 3 ）： 387－ 395

目前还有十余篇文章待刊或正在审稿中！

2005 年工作汇报

三、存在的问题

目前存在的问题

由于项目开展时间不长，经费刚下达，目前的研究有点各自为战。

（解决办法：课题拟在今冬或明春召开课题全体人员大会，讨论已经开展和下一步的工作。）

部分专家提出资料的需求，目前再分析资料仍需要用我国台站的每天常规及其探空资料验证，比较缺最近几年的资料。感谢项目依托单位中国气象科学研究院帮助下现已有 2000 年前的资料。

欢迎项目专家组指正