夏季淮河流域大氣環(huán)流型在降水趨勢預(yù)測中的應(yīng)用

鄧偉濤,段雯瑜,2,何冬燕,楊瓊

(1.氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.張家口市氣象局,河北 張家口 057000;

3.安徽省氣候中心,安徽 合肥 230031;4.寶雞市氣象局,陜西 寶雞 721006)

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夏季淮河流域大氣環(huán)流型在降水趨勢預(yù)測中的應(yīng)用

鄧偉濤1,段雯瑜1,2,何冬燕3,楊瓊4

(1.氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.張家口市氣象局,河北 張家口 057000;

3.安徽省氣候中心,安徽 合肥 230031;4.寶雞市氣象局,陜西 寶雞 721006)

摘要：采用NCEP/NCAR逐日海平面氣壓場資料,利用Lamb-Jenkinson大氣環(huán)流分型方法對(duì)淮河流域夏季環(huán)流進(jìn)行分型,并利用逐步回歸方法建立了淮河流域夏季降水趨勢的預(yù)測模型。結(jié)果表明:影響夏季淮河流域的主要環(huán)流型有南風(fēng)型、西南風(fēng)型、東南風(fēng)型及氣旋性環(huán)流,這些環(huán)流型都具有顯著的年際和年代際變化特征,利用大氣環(huán)流型建立的夏季淮河流域降水趨勢預(yù)測模型具有一定的預(yù)報(bào)能力。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)流型;淮河流域;夏季降水

0引言

淮河流域跨安徽、江蘇、山東、河南四省,介于長江和黃河兩流域之間,是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品和能源基地。1991和2003年淮河流域出現(xiàn)洪水,引起了大家對(duì)淮河流域汛期降水預(yù)測的廣泛關(guān)注。提高淮河流域的短期氣候預(yù)測水平對(duì)于該地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

淮河流域夏季降水具有不同時(shí)間尺度變化特征(Wei and Zhang,2010),它不僅具有明顯的年代際變化特征,而且準(zhǔn)2 a周期的年際信號(hào)也非常明顯?；春恿饔蛳募窘邓艿酵獠繌?qiáng)迫因子的影響,如在El Nio成熟期時(shí),淮河流域降水將增多(Zhang et al.,1999;Huang et al.,2000;王慧和王謙謙,2002a),冬季高原雪深和雪蓋的增加造成淮河流域降水增加(陳興芳和宋文玲,2000;錢永甫等,2003)。此外,大氣環(huán)流影響著淮河流域夏季降水,當(dāng)夏季西太平洋副熱帶高壓脊線異常偏南或脊點(diǎn)異常偏西時(shí),東亞夏季風(fēng)環(huán)流偏弱,850 hPa高度上東亞熱帶地區(qū)出現(xiàn)反氣旋性距平環(huán)流,副熱帶地區(qū)呈氣旋性距平環(huán)流。500 hPa高度上鄂霍次克海地區(qū)出現(xiàn)阻塞高壓,高緯冷空氣直達(dá)中緯度,梅雨鋒擾動(dòng)加強(qiáng),造成江淮流域汛期降水偏多,反之亦然(王慧和王謙謙,2002b;張慶云和陶詩言,2003;徐群和張艷霞,2007;張嬌等,2012)。張靜等(2007)還指出冬季北太平洋濤動(dòng)偏強(qiáng)(弱)時(shí),之后淮河流域夏季降水偏少(多)。影響淮河流域夏季降水的因子較多,物理過程也較復(fù)雜,所以淮河流域夏季降水的預(yù)測水平還不高。

目前降尺度方法廣泛地應(yīng)用到短期氣候預(yù)測工作中,該方法可將大尺度的大氣環(huán)流與相對(duì)較小空間尺度的降水聯(lián)系起來。國內(nèi)外發(fā)展了各種降尺度方法,Lamb-Jenkinson大氣環(huán)流分型方法(Lamb,1950;Jenkinson and Collison,1977)是其中之一。該方法在歐洲許多國家得到了廣泛應(yīng)用(Zhang et al.,1997;Chen,2000;Goodess and Jones,2002)。我國也開始利用該方法進(jìn)行短期氣候預(yù)測,朱艷峰等(2007)詳細(xì)介紹了該方法以及在我國的應(yīng)用情況,許多學(xué)者還將其應(yīng)用到東北、華北等區(qū)域(賈麗偉等,2006a,2006b;郝立生和李維京,2009;周榮衛(wèi)等,2010)。賴紹鈞等(2009)還將此方法應(yīng)用于福州市大霧預(yù)報(bào)。本文嘗試?yán)肔amb-Jenkinson大氣環(huán)流分型方法,對(duì)淮河流域夏季降水趨勢進(jìn)行預(yù)測。

1資料和方法

1.1　資料

美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國家大氣研究中心(NCEP/NCAR)提供了大氣環(huán)流場資料,它是經(jīng)緯網(wǎng)格距為2.5°×2.5°的全球海平面氣壓場逐日再分析資料。降水資料來自全國743個(gè)站點(diǎn)1958—2010年的逐日資料?？紤]站點(diǎn)資料時(shí)間長短和站點(diǎn)地理位置分布均勻性,淮河流域選取了23個(gè)代表站(圖1,站點(diǎn)分別為:東臺(tái)、壽縣、固始、寶豐、兗州、莒縣、鄭州、開封、許昌、西華、宿縣、盱眙、射陽、阜陽、日照、駐馬店、信陽、六安、贛榆、毫州、商丘、碭山、蚌埠)。Inoue and Matsumoto(2004)和Greatbatch and Kong(2006)指出在歐亞大陸上1968年之前的NCEP/NCAR海平面氣壓場再分析資料可信度較低。因此本文選取1970—2010年作為研究的時(shí)間段。

圖1　淮河流域的氣象站點(diǎn)分布(空心圓)和夏季平均降水(等值線;單位:mm)Fig.1　Distribution of meteorological stations(hollow circles) over the Huaihe River valley and the average rainfall in summer(contours;units:mm)

1.2　方法

淮河流域位于(111°55′～121°25′E,30°55′～36°36′N),介于長江和黃河兩流域之間,面積為2.7×105km2。本文采用的Lamb-Jenkinson大氣環(huán)流分型方法,以(117.5°E,32.5°N)為中心點(diǎn),在(102.5～132.5°E,22.5～42.5°N)范圍內(nèi)上取16個(gè)點(diǎn),如圖2所示。利用NCEP/NCAR逐日再分析資料,對(duì)淮河流域進(jìn)行環(huán)流分型。具體方法參考文獻(xiàn)(賈麗偉等,2006a,2006b;朱艷峰等,2007)。將大氣環(huán)流劃分為平直氣流型和旋轉(zhuǎn)型兩大類型。平直氣流型包括了北(N),東北(NE),東(E),東南(SE),南(S),西南(SW),西北(NW);旋轉(zhuǎn)型主要強(qiáng)調(diào)大氣的旋轉(zhuǎn)性,分為氣旋型(C)和反氣旋型(A)。另外還包括介于兩者之間環(huán)流型(稱為混合型)以及無定義型。

圖2　劃分環(huán)流類型時(shí)所選用的16個(gè)格點(diǎn)位置Fig.2　Location of 16 grids used in defining the circulation types

2結(jié)果

2.1　主要環(huán)流型的特點(diǎn)

通過對(duì)淮河流域大氣環(huán)流型的計(jì)算,可以了解各種環(huán)流型出現(xiàn)的概率以及它們的特點(diǎn)。從主要環(huán)流類型的概率變化來看,夏季盛行C、S、SW、SE型。由于淮河流域處在我國東部與西太平洋接壤,夏季整個(gè)淮河流域地區(qū)通常受亞洲熱低壓、西太平洋副熱帶高壓控制,同時(shí)受季風(fēng)的影響,則以氣旋環(huán)流配合下的南風(fēng)、西南風(fēng)、東南風(fēng)為主。S型概率在6月最高,C型和SW型環(huán)流概率在7月出現(xiàn)最大值,SE型環(huán)流在8月出現(xiàn)次數(shù)最多。在這四種夏季主要環(huán)流型當(dāng)中,C型出現(xiàn)的概率最大,而SW型出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最小。

圖3是夏季主要環(huán)流型(C、S、SW、SE型)1970—2005年出現(xiàn)概率的逐年變化及其11 a滑動(dòng)平均,這4種環(huán)流型夏季出現(xiàn)概率之和平均達(dá)51.61%。從圖3中可以看出,夏季各類主要環(huán)流型存在明顯的年際變化特征,它的年代際變化也很明顯。C型和SE型環(huán)流在20世紀(jì)80年代末90年代初出現(xiàn)的概率由少變多,S型和SW型環(huán)流在20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的概率由多變少。這兩次轉(zhuǎn)折的時(shí)間與我國東部夏季降水發(fā)生年代際變化的時(shí)間也相吻合(Ding et al.,2008;鄧偉濤等,2009;黃榮輝等,2011)。

圖3　淮河流域夏季主要環(huán)流型出現(xiàn)概率的時(shí)間序列(實(shí)線,單位:%;水平虛線表示平均值,點(diǎn)線表示11 a滑動(dòng)平均值)a.C型;b.S型;c.SW型;d.SE型Fig.3　Time series of frequency(solid lines;units:%) of summer main circulation types over the Huaihe River valley(horizontal dashed lines denote the average values;dotted lines denote 11-yr running mean)　　a.C type;b.S type;c.SW type;d.SE type

圖4給出了各類環(huán)流型出現(xiàn)降水占淮河流域夏季總降水的百分比。C型降水大概占總降水量的40%左右(圖4a),并且淮河流域東部的百分比高于西部,東部能夠達(dá)到45%以上,而西部卻未達(dá)到35%。淮河流域出現(xiàn)S型(圖4b)時(shí),它的降水能夠占到總降水的3%至9%,淮河流域東部的百分比低于西部。SW型(圖4c)的降水僅占到總降水的3%至5%,淮河流域東部的百分比高于西部。在SE型(圖4d)控制下的降水占總降水的5%至15%,淮河流域東部的百分比低于西部。由四種環(huán)流型產(chǎn)生的降水總量能夠占總降水的60%左右,其中C型和SE型所占比重較大。

圖4　淮河流域夏季主要環(huán)流型出現(xiàn)降水占總降水的百分比(單位:%)　　a.C型;b.S型;c.SW型;d.SE型Fig.4　The percentage(units:%) of rainfall of main circulation types accounting for total rainfall in summer over the Huaihe River valley　　a.C type;b.S type;c.SW type;d.SE type

2.2　淮河流域夏季降水的時(shí)空分布特征

圖5為1958—2005年淮河流域夏季降水量距平百分率的EOF空間向量場和時(shí)間序列。前三個(gè)空間分布的解釋方差合計(jì)69.19%。EOF第1特征向量主要表現(xiàn)了淮河流域夏季降水全區(qū)一致變化特征(圖5a,解釋方差為35.78%),它的時(shí)間系數(shù)(圖5b)具有顯著的年際變化特征,年代際信號(hào)不明顯,但在20世紀(jì)90年代之后出現(xiàn)增強(qiáng)信號(hào)。EOF第2特征向量表現(xiàn)了淮河流域夏季降水西北—東南反位相分布的特征(圖5c,解釋方差為22.02%),該特征向量也具有顯著的年際變化特征,它的年代際特征也很明顯,時(shí)間系數(shù)(圖5d)在20世紀(jì)80年代初之前在0附近振蕩,20世紀(jì)80年代初至90年代末時(shí)間系數(shù)小于0,在20世紀(jì)末之后時(shí)間系數(shù)大于0。EOF第3特征向量表現(xiàn)了淮河流域夏季降水東北—西南反位相的分布特征(圖5e,解釋方差為11.39%),它的時(shí)間系數(shù)(圖5f)也具有顯著的年際變化信號(hào),在20世紀(jì)70年代末時(shí)間序列由正轉(zhuǎn)變成負(fù),也體現(xiàn)了它的年代際變化特征?？傊?淮河流域夏季降水的變化在空間上主要表現(xiàn)出了全區(qū)一致分布型、西北—東南反向型、東北—西南反向型,在時(shí)間上體現(xiàn)了年際和年代際特征。

圖5　淮河流域夏季降水距平百分率EOF特征向量(a、c、e)及其時(shí)間系數(shù)(b、d、f;空心圓線表示11 a滑動(dòng)平均)a,b.EOF1;c,d.EOF2;e,f.EOF3Fig.5　(a,c,e)EOF eigenvectors of summer rainfall anomaly percentage over the Huaihe River valley and (b,d,f)their time coefficients(line with hollow circles denotes 11-yr running mean)　　a,b.EOF1;c,d.EOF2;e,f.EOF3

利用淮河流域夏季降水量距平百分率EOF前三個(gè)空間向量場的時(shí)間序列(圖5b,d,f),分別選取它們的正、負(fù)位相年,然后對(duì)海平面氣壓以及850 hPa風(fēng)場進(jìn)行合成分析(圖6)?；春恿饔蛳募窘邓珔^(qū)一致偏多(少)時(shí)(圖6a),西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)一個(gè)高(低)壓異常,而我國華北、東北至朝鮮半島、日本一帶出現(xiàn)低(高)壓異常,同時(shí)我國長江中下游至日本海一帶出現(xiàn)西(東)風(fēng)異常。西北太平洋副熱帶高壓易偏南偏西(偏北偏東)。這與王慧和王謙謙(2002b)、張慶云和陶詩言(2003)的結(jié)果具有一致性。其中淮河流域附近出現(xiàn)低(高)壓異常及西南(東北)風(fēng)異常?；春恿饔虻慕邓粌H具有一致性,它還具有區(qū)域性。當(dāng)淮河流域夏季降水西北多(少)東南少(多)的反位相分布時(shí)(圖6b),在鄂霍次克海附近有低(高)壓異常,北太平洋出現(xiàn)高(低壓)異常,并且在洋面上出現(xiàn)西(東)異常,表現(xiàn)出NPO增強(qiáng)(減弱)的信號(hào),此外淮河流域出現(xiàn)了南(北)風(fēng)異常。當(dāng)淮河流域夏季降水東北多(少)西南少(多)的反位相分布時(shí)(圖6c),整個(gè)亞洲大陸出現(xiàn)了低(高)壓異常,亞洲低壓增強(qiáng)(減弱),淮河流域也存在低(高)壓異常和西(東)風(fēng)異常信號(hào)。從以上分析可知,淮河流域夏季降水的年際變化與淮河流域大氣環(huán)流有著密切的聯(lián)系。因此,我們可以用降尺度的方法將大尺度的大氣環(huán)流與淮河流域的降水聯(lián)系起來。

圖6　淮河流域的夏季降水距平百分率EOF特征向量正、負(fù)位相年的海平面氣壓(等值線,單位:hPa;陰影表示通過0.10信度的顯著性檢驗(yàn))和850 hPa風(fēng)場(箭矢,單位:m/s)合成差值(正位相減負(fù)位相)　　a.EOF1;b.EOF2;c.EOF3Fig.6　Composite differences of sea level pressure(contours,units:hPa;shaded areas are significant at above 90% confidence level) and 850 hPa wind(arrows,units:m/s) between the positive and negative phases of EOF eigenvectors of summer rainfall anomaly percentage over the Huaihe River valley(positive phase minus negative phase)　　a.EOF1;b.EOF2;c.EOF3

下面根據(jù)各主要環(huán)流型出現(xiàn)概率的高低,對(duì)淮河流域夏季降水距平百分率進(jìn)行合成(圖7),來分析環(huán)流型與降水分布的關(guān)系。在C型概率高的年份中,淮河流域降水一致偏多,中部、北方和東部地區(qū)易出現(xiàn)洪澇(圖7a);在C型概率低的年份中,淮河流域降水一致偏少,西部易出現(xiàn)干旱(圖7b)。在S型概率高的年份中,淮河流域降水呈南少北多的分布,但沒有通過信度檢驗(yàn)(圖7c);在S型概率低的年份中,淮河流域降水都一致偏少,且中部、北方和東部地區(qū)易出現(xiàn)干旱(圖7d)。在SW型概率高的年份中,淮河流域東北、西北和南部地區(qū)降水偏多,而淮河流域中部地區(qū)降水偏少,但沒有通過信度檢驗(yàn)(圖7e);在SW型概率少的年份中,淮河流域降水呈東少西多的分布,流域的東北部易出現(xiàn)干旱(圖7f)。在SE型概率高的年份中,淮河流域降水都一致偏少,中部和南部易出現(xiàn)干旱(圖7g);在SE型概率低的年份中,淮河流域降水呈東多西少的分布,流域的東南部易出現(xiàn)洪澇,而西部易出現(xiàn)干旱(圖7h)。通過以上分析可知,淮河流域大氣環(huán)流型出現(xiàn)的概率與夏季降水之間存在聯(lián)系。

圖7　淮河流域夏季主要環(huán)流型出現(xiàn)概率高(a、c、e、g)、低(b、d、f、h)值年降水距平百分率合成(單位:%;陰影表示通過0.10信度的顯著性檢驗(yàn))　　a,b.C型;c,d.S型;e,f.SW型;g,h.SE型Fig.7　Composite precipitation anomaly percentage distribution in the years with (a,c,e,g)high and (b,d,f,h)low frequencies of the summer main circulation types over the Huaihe River valley(units:%;shaded areas are significant at above 90% confidence level)　　a,b.C type;c,d.S type;e,f.SW type;g,h.SE type

2.3　淮河流域夏季降水異常的預(yù)測模型

本文利用海平面氣壓場計(jì)算6個(gè)環(huán)流因子(u,v,V,ζu,ζv,ζ),對(duì)淮河流域夏季降水異常進(jìn)行建模。將以上6個(gè)環(huán)流因子作為一組預(yù)報(bào)因子,利用逐步回歸方法來擬合淮河流域夏季降水量距平百分率EOF的前8個(gè)時(shí)間系數(shù)。然后利用EOF的特征向量和擬合的時(shí)間系數(shù),來計(jì)算淮河流域夏季降水量距平百分率。圖8給出了預(yù)測模型中EOF特征向量的個(gè)數(shù)與距平相關(guān)系數(shù)和預(yù)測評(píng)分(陳桂英和趙振國,1998)之間的關(guān)系,可以看出,當(dāng)EOF特征向量的個(gè)數(shù)不大于4時(shí),距平相關(guān)系數(shù)和預(yù)測評(píng)分都會(huì)隨著特征向量個(gè)數(shù)的增加而增加,而EOF特征向量的個(gè)數(shù)在4～8范圍時(shí),隨著特征向量個(gè)數(shù)的增加并不會(huì)對(duì)距平相關(guān)系數(shù)和預(yù)測評(píng)分有明顯的提高。因此,從預(yù)測效果、計(jì)算資源和計(jì)算時(shí)間等多因素來考慮,選取前3個(gè)EOF特征向量建立模型。

圖8　預(yù)測模型中EOF特征向量的個(gè)數(shù)與距平相關(guān)系數(shù)(a)和預(yù)報(bào)評(píng)分(b)的關(guān)系Fig.8　Relationships of the number of EOF eigenvectors used in the forecast model with (a)the anomaly correlation coefficient and (b)the forecast score

利用1970—2005年淮河流域夏季降水量距平百分率實(shí)際觀測資料與預(yù)測結(jié)果計(jì)算得到了后報(bào)試驗(yàn)各站相關(guān)系數(shù)的空間分布圖(圖9a)。相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)出由東部和西部向中部遞減的分布特征,淮河流域東西兩側(cè)相關(guān)系數(shù)較高,在北部地區(qū)相關(guān)系數(shù)略低,且各站點(diǎn)都通過了0.05信度的顯著性檢驗(yàn)。表明該方法對(duì)于每個(gè)站點(diǎn)的趨勢性預(yù)報(bào)具有較高的能力。從距平相關(guān)系數(shù)(圖9b)來看,平均值達(dá)到了0.32,接近了0.05信度的顯著性檢驗(yàn),其中預(yù)測結(jié)果高于平均值的的比率為61.11%,相關(guān)系數(shù)為正值的比率達(dá)到了75.00%。從預(yù)測評(píng)分來看(圖9c),平均值為77.37,其中部分年份預(yù)測評(píng)分能夠達(dá)到90分以上,但也有部分年份低于50。預(yù)測評(píng)分高于80的比率為47.22%,低于60的比率僅為11.11%。從距平相關(guān)系數(shù)和預(yù)測評(píng)分來看,該方法對(duì)空間場的趨勢預(yù)報(bào)也具有一定能力。通過后報(bào)試驗(yàn)說明該模型具有預(yù)報(bào)能力。

下面應(yīng)用建立的預(yù)測模型對(duì)2006—2010年淮河流域夏季降水異常進(jìn)行獨(dú)立試報(bào)。相似系數(shù)的平均值達(dá)到0.16,預(yù)測評(píng)分的平均值達(dá)到75.54,通過獨(dú)立預(yù)報(bào)試驗(yàn)說明該預(yù)測模型仍具有一定的預(yù)測能力。圖10給出了觀測和預(yù)測的2010年淮河流域降水量距平百分率,可以看出模型預(yù)測出了降水異常由淮河流域東南部向西北部遞增的趨勢,而且零線的位置也基本一致,正負(fù)區(qū)域的預(yù)報(bào)也較準(zhǔn)確。但是在降水異常的量級(jí)上預(yù)測還存在不足,例如在淮河流域中部出現(xiàn)了異常的干旱,預(yù)測中僅預(yù)報(bào)出了負(fù)距平,卻沒有達(dá)到異常量級(jí)。通過獨(dú)立試報(bào)試驗(yàn)表明該模型對(duì)淮河流域夏季降水趨勢預(yù)報(bào)具有一定的預(yù)報(bào)技巧。

圖9　淮河流域夏季降水量距平百分率預(yù)測結(jié)果的相關(guān)系數(shù)空間分布(a)、距平相關(guān)系數(shù)(b)和預(yù)測評(píng)分(c)(圖a為1970—2005年后報(bào)試驗(yàn);圖b,c中實(shí)線表示1970—2005年后報(bào)試驗(yàn)和2006—2010年獨(dú)立試報(bào)試驗(yàn)的平均值;圖b中虛線表示零值)Fig.9　(a)Correlation coefficient spatial distribution,(b)anomaly correlation coefficient and (c)forecast score of forecast results of summer precipitation anomaly percentage over the Huaihe River valley(a:1970—2005 hindcast test;b,c:solid lines denote the averages of 1970—2005 hindcast test and 2006—2010 independent cast test;c:dash line denotes zero value)

圖10　2010年觀測(a)和預(yù)測(b)的淮河流域夏季降水量距平百分率(單位:%)Fig.10　(a)Observed and (b)forecasted summer precipitation anomaly percentages(units:%) over the Huaihe River valley in 2010

3結(jié)論

利用NCEP/NCAR逐日再分析資料結(jié)合Lamb-Jenkinson大氣環(huán)流分型方法計(jì)算得到淮河流域大氣環(huán)流型,并利用大氣環(huán)流型的指標(biāo)和逐步線性回歸方法對(duì)淮河流域夏季降水趨勢進(jìn)行了預(yù)測。夏季淮河流域盛行在南風(fēng)、西南風(fēng)和東南風(fēng)配合下的氣旋性環(huán)流,氣旋性環(huán)流出現(xiàn)的概率最大,這些環(huán)流型具有顯著的年際和年代際變化特征。利用6個(gè)大氣環(huán)流型因子來建立淮河流域夏季降水趨勢預(yù)測模型,通過后報(bào)試驗(yàn)和獨(dú)立試報(bào)試驗(yàn)表明預(yù)測結(jié)果的距平相關(guān)系數(shù)和預(yù)測評(píng)分都能達(dá)到較高水平,說明該預(yù)測模型具有一定的預(yù)報(bào)能力。

通過本文的研究說明Lamb-Jenkinson方法對(duì)淮河流域環(huán)流型的劃分是合理的,可以在氣候預(yù)測業(yè)務(wù)上試用。可利用數(shù)值模式將夏季大氣環(huán)流場模擬出來,然后計(jì)算各大氣環(huán)流因子指數(shù),最后利用完全預(yù)報(bào)(PP)方法將其代入該預(yù)測模型對(duì)淮河流域夏季降水趨勢進(jìn)行預(yù)測。但是夏季降水預(yù)測是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜和困難的問題,這里所建立的統(tǒng)計(jì)預(yù)測模型只是初步的,此模型有待今后進(jìn)一步完善。

本文從局地區(qū)域環(huán)流分析出淮河流域C型和SE型環(huán)流在20世紀(jì)80年代末90年代初出現(xiàn)的概率增多,而S型和SW型環(huán)流則在20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的概率減少。由于本文僅僅從海平面氣壓對(duì)環(huán)流進(jìn)行分析,具有一定的局限性,今后可以從不同層次更大范圍來分析環(huán)流的年代際變化,以及分析環(huán)流型與降水之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)(References)：

Chen D.2000.A monthly circulation climatology for Sweden and its application to a winter temperature case study[J].Int J Climatol,20:1067-1076.

陳桂英,趙振國.1998.短期氣候預(yù)測評(píng)估方法和業(yè)務(wù)初估[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),9(2):178-185.Chen Guiying,Zhao Zhenguo.1998.Assessment methods of short range climate prediction and their operational application[J].J Appl Meteor Sci,9(2):178-185.(in Chinese).

陳興芳,宋文玲.2000.歐亞和青藏高原冬春積雪與我國夏季降水關(guān)系的分析和預(yù)測應(yīng)用[J].高原氣象,19(2):215-223.Chen Xingfang,Song Wenling.2000.Analysis of relationship between snow cover on Eurasia and Qinghai-Xizang Plateau in winter and summer rainfall in China and application to prediction[J].Plateau Meteor,19(2):215-223.(in Chinese).

鄧偉濤,孫照渤,曾剛,等.2009.中國東部夏季降水的年代際變化及其與北太平洋海溫的關(guān)系[J].大氣科學(xué),33(4):835-845.Deng Weitao,Sun Zhaobo,Zeng Gang.2009.Interdacadal variation of summer precipitation pattern over Eastern China and its relationship with the North Pacific SST[J].Chinese J Atmos Sci,33(4):835-846.(in Chinese).

Ding Y H,Wang Z Y,Sun Y.2008.Interdacadal variation of the summer precipitation in East China and its association with decreasing Asian summer monsoon.Part I:Observed evidences[J].Int J Climatol,28(9):1139-1161.

Goodess C M,Jones P D.2002.Links between circulation and changes in the characteristics of Iberian rainfall[J].Int J Climatol,22(13):1593-1615.

Greatbatch R J,Rong P.2006.Discrepancies between different Northern Hemisphere summer atmospheric data products[J].J Climate,19(7):1261-1273.

郝立生,李維京.2009.華北區(qū)域環(huán)流型與河北氣候的關(guān)系[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),32(5):618-626.Hao Lisheng,Li Weijing.2009.Relationship of regional circulation patterns in North China and Hebei Province climate changes[J].Trans Atmos Sci,32(5):618-626.(in Chinese).

Huang R H,Zhang R H,Zhang Q Y.2000.The 1997/98 ENSO cycle and its impact on summer climate anomalies in East Asia[J].Adv Atmos Sci,17(3):348-362.

黃榮輝,陳際龍,劉永.2011.我國東部夏季降水異常主模態(tài)的年代際變化及其與東亞水汽輸送的關(guān)系[J].大氣科學(xué),35(4):589-606.Huang Ronghui,Chen Jilong,Liu Yong.2011.Interdecadal variation of the leading modes of summertime precipitation anomalies over Eastern China and its association with water vapor transport over East Asia[J].Chinese J Atmos Sci,35(4):589-606.(in Chinese).

Inoue T,Matsumoto J.2004.A comparison of summer sea level pressure over East Eurasia between NCEP-NCAR reanalysis and ERA-40 for the period 1960—99[J].J Meteor Soc Japan,82(3):951-958.

Jenkinson A F,Collison F P.1977.An initial climatology of gales over the North Sea.Synoptic Climatology Branch Memorandum[C].Bracknell:Meteorological Office.

賈麗偉,李維京,陳德亮,等.2006a.東北地區(qū)月平均大氣環(huán)流型與哈爾濱氣候關(guān)系的初步研究[J].氣象學(xué)報(bào),64(2):236-245.Jia Liwei,Li Weijing,Chen Deliang,et al.2006a.A monthly atmospheric circulation classification and its relationship with climate in Haerbin[J].Acta Meteor Sinica,64(2):236-245.(in Chinese).

賈麗偉,李維京,陳德亮.2006b.東北地區(qū)降水與大氣環(huán)流關(guān)系[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),17(5):557-566.Jia Liwei,Li Weijing,Chen Deliang.2006b.Relationship between precipitation in Northeast China and the atmospheric circulation[J].J Appl Meteorl Sci,17(5):557-566.(in Chinese).

賴紹鈞,何芬,趙汝汀,等.2009.福州市大霧天氣環(huán)流分型研究[J].氣象科技,37(2):166-170.Lai Shaojun,He Fen,Zhao Ruting,et al.2009.Classification of synoptic circulation patterns for fog weather in Fuzhou[J].Meteorological Science and Technology,37(2):166-170.(in Chinese).

Lamb H H.1950.Types and spells of weather around the year in the British Isles[J].Quart J Roy Meteor Soc,76:393-438.

錢永甫,張艷,鄭益群.2003.青藏高原冬春積雪異常對(duì)中國春夏季降水的影響[J].干旱氣象,21(3):1-7.Qian Yongfu,Zhang Yan,Zheng Yiqun.2003.Impacts of the Tibetan Plateau snow anomaly in winter and spring on precipitation in China in spring and summer[J].Arid Meteorology,21(3):1-7.

王慧,王謙謙.2002a.淮河流域夏季降水異常與北太平洋海溫異常的關(guān)系[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),25(1):45-54.Wang Hui,Wang Qianqian.2002a.Relationship between summer precipitation anomalies in the Huaihe Basin and SSTA over the North Pacific[J].J Nanjing Inst Meteor,25(1):45-54.(in Chinese).

王慧,王謙謙.2002b.近49年來淮河流域降水異常及其環(huán)流特征[J].氣象科學(xué),22(2):150-158.Wang Hui,Wang Qianqian.2002b.Precipitation anomalies and the features of atmospheric circulation in the Huaihe River Basin[J].Scientia Meteorologica Sinica,22(2):150-158.(in Chinese).

Wei Fengying,Zhang Ting.2010.Oscillation characteristics of summer precipitation in the Huaihe River Valley and relevant climate background[J].Science China Earth Sciences,53(2):301-316.

徐群,張艷霞.2007.近52年淮河流域的梅雨[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),18(2):147-157.Xu Qun,Zhang Yanxia.2007.Meiyu of the Huaihe Basin in recent 52 years[J].J Appl Meteor Sci,18(2):147-157.(in Chinese).

張嬌,郭品文,王東勇,等.2012.淮河流域持續(xù)性強(qiáng)降水過程的環(huán)流變化特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),35(3):322-328.Zhang Jiao,Guo Pinwen,Wang Dongyong,et al.2012.Atmospheric circulation change during the persistent and strong precipitation process over the Huaihe River Valley[J].Trans Atmos Sci,35(3):322-328.(in Chinese).

張靜,朱偉軍,李忠賢.2007.北太平洋濤動(dòng)與淮河流域夏季降水異常的關(guān)系[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),30(4):546-550.Zhang Jing,Zhu Weijun,Li Zhongxian.2007.Relationship between winter North Pacific oscillation and summer precipitation anomalies in Huaihe River basin[J].J Nanjing Inst Meteor,30(4):546-550.(in Chinese).

張慶云,陶詩言.2003.夏季西太平洋副熱帶高壓異常時(shí)的東亞大氣環(huán)流特征[J].大氣科學(xué),27(3):369-380.Zhang Qingyun,Tao Shiyan.2003.The anomalous subtropical anticyclone in Western Pacific and their association with circulation over East Asia during summer[J].Chinese J Atmos Sci,27(3):369-380.(in Chinese).

Zhang R H,Sumi A,Kimoto M.1999.A diagnostic study of the impact of El Nio on precipitation in China[J].Adv Atmos Sci,16(2):229-241.

Zhang X,Wang X L,Corte-Real J.1997.On relationships between daily circulation patterns and precipitation in Portugal[J].J Geophys Res,102(D12):13495-13507.

周榮衛(wèi),何曉鳳,苗世光,等.2010.北京地區(qū)大氣環(huán)流型及氣候特征[J].氣候變化研究進(jìn)展,6(5):338-343.Zhou Rongwei,He Xiaofeng,Miao Shiguang,et al.2010.Atmospheric circulation types and their climatic characteristics over Beijng[J].Adv Climate Change Res,6(5):338-343.(in Chinese).

朱艷峰,陳德亮,李維京.2007.Lamb-Jenkinson環(huán)流客觀分型方法及其在中國的應(yīng)用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),30(3):289-297.Zhu Yanfeng,Chen Deliang,Li Weijing.2007.Lamb-Jenkinson circulation type classification system and its application in China[J].J Nanjing Inst Meteor,30(3):289-297.(in Chinese).

(責(zé)任編輯：張福穎)

Application of summer atmospheric circulation types over Huaihe River valley in precipitation trend forecast

DENG Wei-tao1,DUAN Wen-yu1,2,HE Dong-yan3,YANG Qiong4

(1.Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China; 2.Zhangjiakou Meteorological Bureau,Zhangjiakou 057000,China;3.Anhui Climate Center,Hefei 230031,China; 4.Baoji Meteorological Bureau,Baoji 721006,China)

Abstract:Based on the NCEP/NCAR daily sea level pressure data,the Lamb-Jenkinson atmospheric circulation type method is used to define summer atmospheric circulation types over the Huaihe River valley,and a summer precipitation trend forecast model is established by the successive regression method.Results show that the main circulation types impacting on the summer climate over the Huaihe River valley are the southerly,southwesterly,southeasterly and cyclone types,and they have obvious interannual and interdecadal characteristics.The summer precipitation trend forecast model established by the circulation types over the Huaihe River valley has a good forecast skill.

Key words:atmospheric circulation type;Huaihe River valley;summer precipitation

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20131028010

文章編號(hào)：1674-7097(2015)03-0333-09

中圖分類號(hào)：P456.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通信作者：鄧偉濤,博士,講師,研究方向?yàn)槎唐跉夂蝾A(yù)測,nimmjy@nuist.edu.cn.

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41205035);淮河流域氣象開放研究基金(HRM201003;HRM201104);江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目(10KJB170007);氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)課題(KLME1104);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD);南京信息工程大學(xué)?？蒲谢?20090216)

收稿日期：2013-10-28；改回日期：2013-12-23

鄧偉濤,段雯瑜,何冬燕，等.2015.夏季淮河流域大氣環(huán)流型在降水趨勢預(yù)測中的應(yīng)用[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),38(3):333-341.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20131028010.

Deng Wei-tao,Duan Wen-yu,He Dong-yan,et al.2015.Application of summer atmospheric circulation types over Huaihe River valley in precipitation trend forecast[J].Trans Atmos Sci,38(3):333-341.(in Chinese).