热带印-太海温与海河流域夏季降水的联合模态及降水预测应用

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作者 郝钰茜 郝立生 +1 位作者 何丽烨 程善俊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2069-2084,共16页

利用1961—2020年中国站点观测降水资料和英国Hadley中心海表面温度资料,针对海河流域夏季降水预测困难的问题,通过多变量经验正交分解(MVEOF)方法的正、反向应用,分析了热带印度洋-太平洋前期海温变化与海河流域夏季降水异常年际变化... 利用1961—2020年中国站点观测降水资料和英国Hadley中心海表面温度资料,针对海河流域夏季降水预测困难的问题,通过多变量经验正交分解(MVEOF)方法的正、反向应用,分析了热带印度洋-太平洋前期海温变化与海河流域夏季降水异常年际变化的联合模态特征,据此建立了海河流域夏季降水的客观统计预测模型并检验预测效果.结果表明:(1)前期ENSO事件和热带印度洋(TIO)海温季节演变与海河流域夏季降水异常分布型关系密切.若前冬El Niño事件达到鼎盛,春季开始衰减,并引起TIO海盆尺度滞后增暖,则当年夏季海河流域降水一致性偏多,偏多中心在流域北部;若前秋El Niño向La Niña事件转变,随后TIO暖海温转冷,则夏季海河流域降水易出现西部偏多、东部偏少型分布;此外,如果前期出现太平洋经向模态(冷舌模态)的海温异常分布时,夏季流域降水异常为西北多、东南少(南多北少).(2)根据联合模态统计关系建立的预测模型,对2013—2020年海河流域夏季降水有较好的预测能力.与实况相比,模型对全域降水异常预测的时间相关系数为0.86、趋势预测准确率为87.50%,对站点的趋势预测准确率为51.35%~70.27%,对旱涝程度预测的平均偏差仅为45.92%,但对降水异常空间分布的预测技巧整体较低.本文阐明了前期热带印-太海温与海河流域夏季降水异常的统计关系,并建立了海河流域夏季降水的客观统计预测模型,为我国华北地区短期气候预测提供了一种新的有效参考. 展开更多

关键词 海河流域 夏季降水 客观预测方法 热带印-太海温异常

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渤海海冰时空分布特征和大气环流对渤海海冰的强迫作用

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作者 郭玉娣 王铁 +1 位作者 程善俊 左涛 《自然资源遥感》 CSCD 北大核心 2024年第1期242-249,共8页

海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统... 海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统计分析渤海海冰面积的年际变化特征和不同冰情年在初冰期、盛冰期和消融期的变化特征,利用合成分析和相关分析方法探讨了渤海海冰偏重冰年和轻冰年的大气环流差异。结果表明:20 a间渤海海冰冰情等级越高,平均冰期越长,海冰面积经历了“少-多-少”的变化过程,海冰面积与积温变化趋势相反;年内海冰生消过程为单峰型和多峰型,多峰型年冰期和大面积冰封时间更长;渤海海冰初冰期集中分布在辽东湾,偏重冰年比轻冰年海冰面积多一倍,盛冰期3个海湾基本能覆盖到海冰,偏重冰年全部覆盖,消融期海冰仍以辽东湾为主,呈“东北—西南”向分布;偏重冰年较轻冰年的大气环流形势更有利于海冰生成,贝加尔湖至我国东北一线高空槽后冷空气更强,温度更低。渤海冬季海冰冰情与500 hPa位势高度有较强的负相关性,500 hPa位势高度的强弱决定了渤海海冰的冰情。 展开更多

关键词 渤海海冰 海冰面积 冰情 大气环流

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利用GLDAS资料分析黄土高原半干旱区土壤湿度对气候变化的响应 被引量：36

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作者 程善俊 管晓丹 +1 位作者 黄建平 季明霞 《干旱气象》 2013年第4期641-649,共9页

利用GLDAS资料分析了1948—2010年黄土高原半干旱区气温、降水和土壤湿度的变化趋势，并重点讨论了气温和降水对土壤湿度的影响和相对贡献。结果表明：近60a来黄土高原半干旱区整体呈现暖干化趋势，增温速率明显高于全球平均增温速率；... 利用GLDAS资料分析了1948—2010年黄土高原半干旱区气温、降水和土壤湿度的变化趋势，并重点讨论了气温和降水对土壤湿度的影响和相对贡献。结果表明：近60a来黄土高原半干旱区整体呈现暖干化趋势，增温速率明显高于全球平均增温速率；不同深度的土壤湿度的长期变化均呈减小趋势，且年际间变化明显。不同深度的土壤湿度和气温呈负相关关系，并随着土壤加深，两者的相关性加强；土壤湿度和降水则呈正相关关系，相关关系最大出现在表层土壤。通过分析气温和降水在不同季节对土壤湿度的相对贡献发现，春季和冬季气温对土壤湿度的相对贡献较降水显著，秋季恰好相反，夏季气温和降水对土壤湿度的相对贡献大小相当。对比不同深度层降水、气温对土壤湿度的相对贡献得出，降水对浅层土壤湿度有显著作用，而气温对深层土壤湿度的作用更明显。 展开更多

关键词 黄土高原 半干旱区 土壤湿度 气温 降水

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1970—2015年京津冀地区暖季小时降水变化特征 被引量：26

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作者 梁苏洁 程善俊 +2 位作者 郝立生 段丽瑶 杨艳娟 《暴雨灾害》 2018年第2期105-114,共10页

使用京津冀地区1970—2015年暖季(5—9月)28个国家级自动气象观测站逐日和逐时降水资料,分析了该地区暖季及其各月降水量的变化趋势与逐时降水的日变化特征。结果表明:总降水量和极端降水在暖季前期(5—6月)呈现弱的增加趋势,而在暖季中... 使用京津冀地区1970—2015年暖季(5—9月)28个国家级自动气象观测站逐日和逐时降水资料,分析了该地区暖季及其各月降水量的变化趋势与逐时降水的日变化特征。结果表明:总降水量和极端降水在暖季前期(5—6月)呈现弱的增加趋势,而在暖季中期(7—8月)呈明显的下降趋势,后期(9月)则呈较明显的增加趋势;空间分布上,前期京津冀地区西部大部分站点降水略呈增多趋势,而东北部部分站点略呈减少趋势,中期大部分站点呈减少变化,其中西北部站点减幅较大,后期各站点基本皆呈增加趋势;暖季各月降水的日变化特征为,持续性降水(持续时间在6 h以上)午夜至凌晨多发,而短时降水(持续时间小于等于6 h)主要出现在午后至傍晚,且受气温逐月变化影响,午后短时降水在暖季前期较弱、中期增强、后期再次减弱;暖季前期午后短时降水事件次数增多,午后短时降水多因对流活动产生,有利于极端小时降水强度增大;暖季中期夜间至凌晨的累积降水量在1997年以来明显减少,而午后短时降水事件的降水量减少主要是降水事件次数减少造成的;2000年代初以来,暖季后期降水明显增多,夜间至凌晨持续性降水事件强度和次数都在增加,其中降水强度引起的雨量增量对降水量增加贡献更大。 展开更多

关键词 降水 日变化 暖季 京津冀

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干旱半干旱区土壤湿度数值模拟研究进展 被引量：19

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作者 管晓丹 程善俊 +1 位作者 郭瑞霞 季明霞 《干旱气象》 2014年第1期135-141,共7页

总结和回顾了干旱半干旱地区土壤湿度研究在区域气候变化研究过程中的重要性,详尽描述了干旱半干旱区土壤湿度数值模拟的研究现状。在过去几十年里,大型地面观测试验计划的开展、卫星遥感监测能力的加强促进了干旱半干旱地区陆面模式模... 总结和回顾了干旱半干旱地区土壤湿度研究在区域气候变化研究过程中的重要性,详尽描述了干旱半干旱区土壤湿度数值模拟的研究现状。在过去几十年里,大型地面观测试验计划的开展、卫星遥感监测能力的加强促进了干旱半干旱地区陆面模式模拟土壤湿度能力的提高,推动了干旱半干旱地区土壤湿度数值模拟的研究进程。尤其是干旱半干旱地区气候观测站的建立,积累了长期宝贵的连续性观测数据,增强了检验卫星反演方法的能力,促进了陆面模式的参数化改进。近年来随着气象学、生态学以及水文学、土壤学等学科之间交叉合作的加强,气候变化背景下土壤湿度对碳、氮循环的影响研究得到越来越多的重视,尤其在干旱半干旱地区,局地碳通量和水分供应存在密切联系。因此,未来半干旱地区土壤湿度的研究不仅要开展观测计划,积累长期连续的高质量数据,改进卫星反演能力和模式参数化方案,而且要进一步深化和加强学科交叉内容的研究,分析气候变化背景下土壤湿度在生态学、水文学、土壤学等学科的变化形式和特点,多角度、多方向地开展和改进干旱半干旱地区土壤湿度的数值模拟研究。 展开更多

关键词 干旱半干旱区 土壤湿度 观测 卫星 数值模拟

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中国华北暖季土壤湿度的变化特征 被引量：15

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作者 程善俊 黄建平 +2 位作者 季明霞 管晓丹 郭瑞霞 《干旱气象》 2015年第5期723-731,共9页

通过与土壤湿度观测资料比较验证发现,GLDAS同化数据能够较好地反映中国地区暖季土壤湿度的时空分布和变化特征,特别是在华北地区,两者显著相关。在此基础上,为研究中国区域干旱化特征,利用1948~2010年的GLDAS数据分析了中国华北地区暖... 通过与土壤湿度观测资料比较验证发现,GLDAS同化数据能够较好地反映中国地区暖季土壤湿度的时空分布和变化特征,特别是在华北地区,两者显著相关。在此基础上,为研究中国区域干旱化特征,利用1948~2010年的GLDAS数据分析了中国华北地区暖季土壤湿度的周期信号和长期变化,并初步探讨了气温和降水对土壤湿度的影响。结果表明：1948~2010年华北地区暖季4个不同深度层土壤湿度的变化特征基本一致,主要存在3 a、5~7 a和15 a周期信号,其中以5~7 a周期最为显著;长期变化均呈现减小趋势,且中间2层土壤湿度的减小比表层和最深层更为迅速。不同深度的土壤湿度和降水呈正相关关系,且相关性随土壤深度的增加而逐渐减小,与气温呈负相关关系,且中间2层的相关性大于表层和最深层。 展开更多

关键词 土壤湿度 华北 暖季 GLDAS

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天津市2018年春季农业气象条件分析 被引量：4

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作者 董朝阳 陈跃浩 程善俊 《天津农业科学》 CAS 2018年第10期68-72,共5页

为探究天津市2018年春季(3—5月)气象条件对农业生产的影响,以全市13个基本观测站和253个区域自动站气象数据为基础,采用距平百分率、五日滑动以及空间插值等方法对春季温度、水分、光照等气象条件进行了分析,并结合田间调查评估其对作... 为探究天津市2018年春季(3—5月)气象条件对农业生产的影响,以全市13个基本观测站和253个区域自动站气象数据为基础,采用距平百分率、五日滑动以及空间插值等方法对春季温度、水分、光照等气象条件进行了分析,并结合田间调查评估其对作物生长的影响。结果表明,2018年春季气温较往年略偏高,波动明显;降水略偏少,时空分布不均,日照略偏少。早春气温偏低,冬小麦返青起身延迟;3月下旬气温回升迅速,麦苗长势好转;4月3—7日出现强降温雨雪过程,设施拱棚和露地早春覆膜作物遭遇冷害;4月中旬到5月中旬光温水匹配适宜,小麦长势好转升级,春播持续推进;5月下旬气温迅速攀升,未出现有效降水,春播因干旱受阻,旬末出现小麦干热风天气。总体来看,今春农业气象条件利弊参半。 展开更多

关键词 春季 气象条件 天津 评估

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基于3种指数的全球干湿变化年代际特征 被引量：9

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作者 程善俊 梁苏洁 《干旱气象》 2018年第2期176-184,共9页

通过对比AI指数、PDSI指数和土壤湿度的变化发现,3种指数能够较为一致地反映全球干湿变化的时空分布特征,在此基础上,研究了全球及不同气候区干湿变化的长期变化趋势和周期信号,并重点分析干湿指数的年代际演变及其变化机制。结果表明:... 通过对比AI指数、PDSI指数和土壤湿度的变化发现,3种指数能够较为一致地反映全球干湿变化的时空分布特征,在此基础上,研究了全球及不同气候区干湿变化的长期变化趋势和周期信号,并重点分析干湿指数的年代际演变及其变化机制。结果表明:近67 a来,全球整体呈现干旱化趋势,其中半湿润区干旱化最为显著,其次为极端干旱区、湿润区和半干旱区,而干旱区表现为变湿趋势;全球干湿变化存在准20 a的显著周期信号,但不同气候区的主要变化周期存在差异,其中干旱区、半干旱区和湿润区的主周期为准20 a,而极端干旱区和半湿润区为准30 a;潜在蒸散量的显著增加趋势是导致全球干旱化的主要原因,而全球干湿变化的准20 a周期主要由降水振荡所控制。 展开更多

关键词 干湿指数 干旱化 气候区 年代际变化

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天津市2017/2018年冬季农业气象条件分析 被引量：4

9

作者 李根 刘淑梅 +3 位作者 郭晶 柳芳 杨艳娟 程善俊 《天津农业科学》 CAS 2018年第5期88-90,共3页

根据天津市13个气象站的观测资料,总结2017/2018年冬季天津气温、降水、日照3个主要气象要素的变化趋势和特点,分析了冬季气象条件对主要农作物的影响。分析认为:冬小麦安全越冬,死苗率在正常范围之内,生长发育较历年偏晚。季内设施生... 根据天津市13个气象站的观测资料,总结2017/2018年冬季天津气温、降水、日照3个主要气象要素的变化趋势和特点,分析了冬季气象条件对主要农作物的影响。分析认为:冬小麦安全越冬,死苗率在正常范围之内,生长发育较历年偏晚。季内设施生产未发生显著气象灾害,设施蔬菜长势正常。冬季气象条件对农业生产总体比较有利。并根据春季气候预测提出相应的农事生产建议。 展开更多

关键词 冬季 农业气象条件 分析

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多种土壤湿度资料在中国地区的对比分析 被引量：21

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作者 刘丽伟 魏栋 +1 位作者 王小巍 程善俊 《干旱气象》 2019年第1期40-47,共8页

利用1992—2012年中国区域土壤湿度观测资料对目前使用较为广泛的5套土壤湿度资料(ERA-Interim、NCEP再分析资料、GLDAS同化资料、CPC模式资料和AMSR-E卫星反演资料)的适用性进行检验,分析5套资料对中国区域土壤湿度的时空分布特征和变... 利用1992—2012年中国区域土壤湿度观测资料对目前使用较为广泛的5套土壤湿度资料(ERA-Interim、NCEP再分析资料、GLDAS同化资料、CPC模式资料和AMSR-E卫星反演资料)的适用性进行检验,分析5套资料对中国区域土壤湿度的时空分布特征和变化趋势的描述能力。结果表明:5套资料都能大体反映暖季中国区域土壤湿度东南湿、西北干,自东南向西北递减的分布格局以及西北干旱区和半干旱区变湿、长江流域部分地方变干的变化趋势,其中CPC资料最接近观测事实,并能较好地表现局地特征;在描述土壤湿度的季节变化和年际变化方面,GLDAS和NCEP资料与观测数据的相关性较好,能较好反映土壤湿度的时间演变特征。进一步利用检验效果较好的GLDAS、NCEP和CPC资料分别对中国区域土壤湿度时间和空间的长期变化趋势分析发现:中国区域标准化年平均土壤湿度在1948—1996年处在相对湿润期,而1996—2012年处在相对干旱期;中国区域年平均土壤湿度的空间变化特征是东部变干、西部变湿,自东北、华北至西南呈现一个干旱化带。 展开更多

关键词 土壤湿度 资料对比 时空分布 变化趋势

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京津冀地区1981—2020年雾霾时空分布特征研究 被引量：2

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作者 张禄 孙树鹏 +2 位作者 程善俊 姜云雁 吴洋 《河南科学》 2022年第1期86-92,共7页

利用日平均能见度定义了雾霾指数,在此基础上基于向量分析方法定义了雾霾综合效应指数,进而对京津冀地区1981—2020年雾霾时空分布特征进行研究.结果表明:京津冀地区雾霾天气整体呈现南多北少的分布形势,西南部最为严重,北部最轻;从京... 利用日平均能见度定义了雾霾指数,在此基础上基于向量分析方法定义了雾霾综合效应指数,进而对京津冀地区1981—2020年雾霾时空分布特征进行研究.结果表明:京津冀地区雾霾天气整体呈现南多北少的分布形势,西南部最为严重,北部最轻;从京津冀地区雾霾综合效应指数年代际增量看,2010年以后雾霾呈明显加重趋势;从每5年增量分布情况看,2011—2015年雾霾呈明显加重趋势,2016—2020年雾霾加重发展的趋势得到有效控制,在一定程度上体现了近年来生态文明建设的效果;雾霾严重时段和较轻时段对应的位势高度场呈现近乎相反的距平分布形势,雾霾严重时段纬向环流特征更明显,而雾霾较轻时段经向环流特征更明显;北半球,尤其是太平洋地区的副热带高压与京津冀地区的雾霾有密切关系,副热带系统的强弱影响着暖湿气团的北上影响范围和强度,对京津冀地区雾霾的发展起着较大的影响作用. 展开更多

关键词 京津冀地区 雾霾指数 雾霾综合效应指数

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1979—2020年京津冀地区持续雾霾与雾霾少发时段环流稳定分量对比分析

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作者 孙树鹏 张禄 +2 位作者 吴洋 程善俊 封国林 《气象与环境学报》 2023年第2期35-43,共9页

利用1979—2020年NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法提取京津冀地区持续雾霾和雾霾少发时段的环流稳定分量,对比分析其空间结构和演变特征。结果表明:京津冀地区持续雾霾时段的位势高度场稳定分量中存在一个明显的“三极子”结构,雾... 利用1979—2020年NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法提取京津冀地区持续雾霾和雾霾少发时段的环流稳定分量,对比分析其空间结构和演变特征。结果表明:京津冀地区持续雾霾时段的位势高度场稳定分量中存在一个明显的“三极子”结构,雾霾少发时段该“三极子”结构呈反位相分布。欧亚大陆中纬地区风场稳定分量存在的带状偏强西风距平和中低纬较强的波列,使京津冀地区处于少冷空气活动的偏暖状态,有利于持续雾霾天气的维持。欧亚大陆为较强的经向环流特征时,京津冀地区多处于雾霾少发时段。更长时间尺度(60 d)稳定分量中“三极子”分布形势仍大致存在,为持续雾霾天气提供了有利的环流背景。稳定分量的变化特征表明,持续雾霾时段较雾霾少发时段,稳定分量在雾霾天气发生前期具有更明显且持续性较好的前兆信号。 展开更多

关键词 三极子 稳定分量 空间结构 环流形势

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海河流域夏季降水贡献率时空特征及季节内变化

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作者 何丽烨 郝立生 +1 位作者 程善俊 马宁 《全球变化数据学报（中英文）》 CSCD 2024年第2期155-162,270-277,共16页

海河流域夏季降水不仅具有显著的年代际和年际变化,其空间分布也具有明显的季节内变化特征。为了反映出每年海河流域内不同区域的降水对当年全流域总降水量的贡献,利用海河流域148个地面气象台站1961—2015年逐日降水资料,计算了流域各... 海河流域夏季降水不仅具有显著的年代际和年际变化,其空间分布也具有明显的季节内变化特征。为了反映出每年海河流域内不同区域的降水对当年全流域总降水量的贡献,利用海河流域148个地面气象台站1961—2015年逐日降水资料,计算了流域各台站逐年夏季(6—8月,下同)和季内各月降水量占同年海河流域总降水量的比例,并且根据台站在流域内各河系的分布,基于区域平均统计了流域内9条河系逐年夏季降水量占同年海河流域总降水量的比例,形成了海河流域夏季降水贡献率数据集(1961—2015)。数据集内容包括:(1)海河流域1961—2015年夏季和夏季内各月各气象台站逐年降水贡献率;(2)海河流域1961—2015年夏季9河系的降水贡献率。该数据集存储为1个Excel文件,.xlsx格式,数据量约175 KB。 展开更多

关键词 海河流域 夏季降水 降水贡献率 季内变化

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海河流域夏季降水关键区季内演变及其环流配置的定量化分析 被引量：6

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作者 何丽烨 程善俊 +1 位作者 马宁 郭军 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2020年第1期41-52,共12页

海河流域夏季降水的空间分布具有明显的季节内变化特征,利用海河流域148个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了流域夏季各月降水关键区的分布变化以及与其对应的大气环流系统的季内配置差异,并定量计算了主要环流... 海河流域夏季降水的空间分布具有明显的季节内变化特征,利用海河流域148个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了流域夏季各月降水关键区的分布变化以及与其对应的大气环流系统的季内配置差异,并定量计算了主要环流系统对季内各月关键区降水的影响作用大小。结果表明:海河流域夏季降水关键区稳定表现出一种季节内变化,即以海河流域东北部滦河和北三河下游台站降水贡献率最大值区为轴心,从初夏(6月)至盛夏(7月和8月),降水关键区在季节内呈顺时针移动,由海河流域东北部移至流域东部和南部再移至流域东部和中部。初夏,东北冷涡活动对流域关键区降水影响最显著,相对贡献率达69.6%;盛夏7月,流域关键区降水异常主要和西太平洋副热带高压(西太副高)脊线位置有关,其相对贡献率在60%以上;8月,西太副高脊线和东亚夏季风指数对流域关键区降水的相对贡献大小相当。海河流域降水关键区在夏季各月的分布变化,与这些环流系统的季内变化路径(南北摆动或向北推进)具有很好的一致性。 展开更多

关键词 海河流域 降水关键区 季内变化 东北冷涡 西太平洋副热带高压脊线 东亚夏季风

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海河流域雨季气候特征及监测分析 被引量：4

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作者 郝立生 何丽烨 +1 位作者 程善俊 梁苏洁 《地理科学进展》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第7期1181-1194,共14页

论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海... 论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海河流域雨季变化,以期改进该区域雨季监测技术。主要结论为:①采用比湿副高法QSH监测华北(海河流域)雨季是合理的,在业务应用上具有很好的操作性;②海河流域雨季平均的开始日期为7月9日,结束日期为8月19日,雨季长度41 d;③1961—2019年间海河流域雨季综合强度指数、雨季长度、雨季累计降水量长期变化不存在明显减小、缩短、增加或增大、延长、减少的趋势,但存在明显的年代际变化特征。海河流域雨季每18 a左右有一次强弱周期变化,近年处于较弱时期。 展开更多

关键词 海河流域 雨季 监测 华北

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