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Anomalous Features of Extreme Meiyu in 2020 over the Yangtze-Huai River Basin and Attribution to Large-Scale Circulations

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Journal of Meteorological Research 2021年第5期35卷 799-814页

作者： Ruoyun NIU Panmao ZHAI guirong tan National Meteorological Center China Meteorological AdministrationBeijing 100081 Chinese Academy of Meteorological Sciences China Meteorological AdministrationBeijing 100081 Nanjing University of Information Science&Technology Nanjing 210044

Extremely anomalous features of Meiyu in 2020 over the Yangtze-Huai River basin(YHRB)and associated causes in perspective of the large-scale circulation are investigated in this study,based on the Meiyu operational monitoring information and daily data of precipitation,global atmospheric reanalysis,and sea surface temperature(SST).The main results are as follows.(1)The 2020 YHRB Meiyu exhibits extremely anomalous characteristics,which are the most prominent since the 1980 *** 2020 Meiyu season features the fourth earliest onset,the third latest retreat,the longest duration,the maximum Meiyu rainfall,the strongest mean rainfall intensity,and the maximum number of stations/days with rainstorm.(2)The extremely long duration of the 2020 Meiyu season lies in the farily early onset and late retreat of Meiyu in this particular *** early onset of Meiyu is due to the earlier-than-normal first northward shift and migration of the key influential systems including the northwestern Pacific subtropical high(NWPSH)and the South Asian high(SAH)along with the East Asian summer monsoon,induced by weak cold air activities from late May to early ***,the extremely late retreat of Meiyu is because of later-than-normal second northward shift of the associated large-scale circulation systems accompanied with strong cold air activities,and extremely weak and southward located ITCZ over Northwest Pacific in July.(3)The extremely more than normal Meiyu rainfall is represented by its long duration and strong rainfall *** latter is likely attributed to extreme anomalies of water vapor convergence and vertical ascending motion over the YHRB,resulting from the compound effects of the westward extended and enlarged NWPSH,the eastward extended and expanded SAH,and the strong water vapor transport associated with the low-level southerly *** extremely warm SST in the tropical Indian Ocean seems to be the key factor to induce the above-mentioned anomalous large-scal

关键词： extreme Meiyu anomalous feature large-scale circulation cause

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Detecting Primary Precursors of January Surface Air Temperature Anomalies in China

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Journal of Meteorological Research 2017年第6期31卷 1096-1108页

作者： guirong tan Hong-Li REN Haishan CHEN Qinglong YOU Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science &Technology Laboratory for Climate Studies/CMA–NJU Joint Laboratory for Climate Prediction Studies National Climate CenterChina Meteorological Administration Department of Atmospheric Science School of Environmental Studies China University of Geoscience

This study aims to detect the primary precursors and impact mechanisms for January surface temperature anomaly （JSTA） events in China against the background of global warming, by comparing the causes of two extreme JSTA events occurring in 2008 and 2011 with the common mechanisms inferred from all typical episodes during 1979- 2008. The results show that these two extreme events exhibit atmospheric circulation patterns in the mid-high latitudes of Eurasia, with a positive anomaly center over the Ural Mountains and a negative one to the south of Lake Baikal （UMLB）, which is a pattern quite similar to that for all the typical events. However, the Eurasian teleconnection patterns in the 2011 event, which are accompanied by a negative phase of the North Atlantic Oscillation, are different to those of the typical events and the 2008 event. We further find that a common anomalous signal appearing in early summer over the tropical Indian Ocean may be responsible for the following late-winter Eurasian teleeonnec- lions and the associated JSTA events in China. We show that sea surface temperature anomalies （SSTAs） in the preceding summer over the western Indian Ocean （WIO） are intimately related to the UMLB-like circulation pattern in the following January. Positive WIOSSTAs in early summer tend to induce strong UMLB-like circulation anomalies in January, which may result in anomalously or extremely cold events in China, which can also be successfully reproduced in model experiments. Our results suggest that the WIOSSTAs may be a useful precursor for predicting JSTA events in China.

关键词： Eurasian teleconnection anomalous temperature in China seasonal climate prediction SST anomaly western Indian Ocean model experiment

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Characteristics of Extreme Rainfall Events over Uganda during September to November Rainfall Season

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Journal of Geoscience and Environment Protection 2024年第3期12卷 131-152页

作者： Donnata Alupot guirong tan Kokou Romaric Posset Peter Natiko Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education (KLME)/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change (ILCEC)/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters (CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science and Technology Nanjing China Climate Change Department Pan African University Institute for Water and Energy Sciences (Including Climate Change) C/O Univer-sité Abou Bekr Belkaid Tlemcen Campus Chetouane Tlemcen Algeria Directorate of Weather Forecasting Uganda National Meteorological Authority Port Bell Road Kampala Uganda

Understanding the characteristics of extreme rainfall is crucial for effective flood management planning, as it enables the incorporation of insights from past extreme rainfall patterns and their spatiotemporal distribution. This work investigated the changes in the frequency and pattern of extreme rainfall over Uganda, using daily datasets sourced from Climate Hazard Group InfraRed Precipitation with Station (CHIRPS-v2) for the period 1981 to 2022. The study utilized the extreme weather Indices provided by the Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI). Attention was directed towards September to November (SON) rainfall season with precise analysis of four indices (Rx1day, Rx5day, R95p, and R99p). The Sequential Mann-Kendall (SQMK) non-parametric test was applied to identify abrupt changes in SON extreme rainfall trends. Results showed that October consistently recorded the highest count of extreme rainfall days across all four indices. The long-term analysis revealed fluctuations in extreme rainfall events across years, with certain periods exhibiting heightened intensity. The analysis portrayed a shift in the decadal variations and region-specific distribution of extreme rainfall, with Eastern Uganda and areas around Lake Victoria standing out compared to other regions. The findings further revealed an increase in extreme rainfall for all indices in the recent decade (2011-2022) with 2019/2020 standing out as the extreme years of SON for the study period. While trendlines suggested a slight increase in intense daily rainfall events, the SQMK tests revealed statistical significance in the trend of prolonged periods of intense daily rainfall. This study contributes to the understanding of the spatiotemporal variability and trends of extreme rainfall events over Uganda during the SON season, which is crucial for the assessment of climate change impacts and adaptation strategies. It provides valuable information for seasonal extreme rainfall forecas

关键词： CHIRPS Variability Region-Specific Early Warning Climate Change

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中国冬季气温的次季节尺度振荡及其与年际异常的关系

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高原气象 2020年第1期39卷 110-119页

作者：李文慧谭桂容南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室

利用全国756站逐日平均气温资料和旋转经验正交展开方法(REOF)、功率谱方法,分析了中国冬季气温次季节尺度振荡的基本特征,并对次季节尺度振荡引起的冬季气温年际异常进行了研究。结果表明:(1)中国冬季气温的次季节尺度振荡存在地域差... 详细信息

利用全国756站逐日平均气温资料和旋转经验正交展开方法(REOF)、功率谱方法,分析了中国冬季气温次季节尺度振荡的基本特征,并对次季节尺度振荡引起的冬季气温年际异常进行了研究。结果表明:(1)中国冬季气温的次季节尺度振荡存在地域差异。中国南部、西部和东部地区的冬季气温次季节尺度都存在10~20天和20~60天的振荡变化,只是南部和东部地区10~20天振荡较西部更显著。(2)冬季气温的10~90,10~20和20~60天主振荡的强度具有明显的年际变化,其中西北、华中、华南地区振荡周期的年际变化相似;华北、东北地区振荡周期的年际变化相似;西南地区和云南省振荡周期的年际变化相似。(3)中国冬季气温的次季节尺度振荡与冬季气温的年际变化有密切的关系。区域主振荡强弱年对应的中国冬季气温存在明显的异常,且相应的次季节变化与冬季气温年际变化存在负相关关系。

关键词：次季节尺度振荡年际变化冬季气温异常

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Assessing the Variability of Heavy Rainfall during October to December Rainfall Season in tanzania

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Atmospheric and Climate Sciences 2021年第2期11卷 267-283页

作者： Lovina Peter Japheth guirong tan Ladislaus Benedict Chang’a Agnes Lawrence Kijazi Kantamla Biseke Mafuru Isack Yonah tanzania Meteorological Authority Dar es Salaam Tanzania Nanjing University of Science and Technology Nanjing China

Heavy rainfall is one of the primary causes of flood during rainy season in tanzania leading to severe socio-economic impacts. The study aimed at assessing and characterizing the variability of Heavy Rainfall Events (HREs) using Empirical Orthogonal Function (EOF), Mann-Kendal (MK) trend test, Correlation and Composite analysis methods. Based on the daily-observed precipitation and reanalysis data sets for the October to December (OND) rainfall season of 35 years (1981-2015), the spatial and temporal characteristics of HREs in tanzania are studied. The relationship between heavy rainfall (HR) and large-scale circulation anomalies including the Indian Ocean dipole (IOD) and El Ni?o southern oscillation (ENSO) indices was assessed. The study found that, approximately 590 HREs were concentrated over northern sector and coastal belt of tanzania. The monthly variability indicates that HREs are more pronounced in December followed by November while October being the least affected. The occurrence of HREs over the Lake Victoria, Kigoma and Tabora is largely attributed to low-level convergence of westerlies and enhanced moisture from Congo basin accompanied by a pronounced rising limb of Indian Walker circulation cell. A time-series analysis of HRE exhibits an inter-annual variation characterized by a slightly increasing trend, though the computed trends were not statistically significant at 95% confidence level. In most part of tanzania HREs were positively correlated with both ENSO and IOD indices, underscoring the critical role of ENSO and Indian Ocean dynamic in modulating rainfall variability over the region. In general, it has been found that most of the HREs are generally triggered or amplified by large-scale circulation patterns such as ENSO and IOD.

关键词： Rainfall Variability Heavy Rainfall Events OND tanzania

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基于迁移CNN的江淮持续性强降水环流分型

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应用气象学报 2021年第2期32卷 233-244页

作者：蔡金圻谭桂容牛若芸南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 国家气象中心北京100081

利用新建的1981—2018年区域持续性强降水个例集、1981—2018年中国逐日降水量及NCEP/NCAR全球再分析资料,运用江淮地区持续性强降水典型模态个例样本及残差神经网络(CNN),通过迁移学习分步训练建立针对江淮强降水的环流客观分型模型;... 详细信息

利用新建的1981—2018年区域持续性强降水个例集、1981—2018年中国逐日降水量及NCEP/NCAR全球再分析资料,运用江淮地区持续性强降水典型模态个例样本及残差神经网络(CNN),通过迁移学习分步训练建立针对江淮强降水的环流客观分型模型;并运用该模型对1981—2015年全国持续性强降水个例的环流进行客观分型,比较其与相似量(R)分型、余弦相似系数(COS)分型的效果,且对2016—2018年逐日环流进行客观识别与分型。结果表明:迁移CNN在拟合准确率达到100%后,测试集损失函数很快稳定,准确率较高,比R分型、COS分型效果好。在强降水客观分型中,迁移CNN所得各型与典型模态降水之间的相关系数远高于R分型、COS分型,其中不一致型个例分析表明迁移CNN所得各型与典型模态降水间的相关系数明显高于R分型、COS分型。在独立样本分型中,迁移CNN所得各型与典型模态降水的相关系数也均高于R分型、COS分型,且对非持续性强降水环流分型也存在一定的识别能力。

关键词：江淮地区强降水客观分型残差神经网络迁移学习

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江淮地区强降水分型及其环流演变

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应用气象学报 2018年第4期29卷 396-409页

作者：谭桂容范艺媛牛若芸南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 国家气象中心北京100081

使用新建的强降水历史个例数据集、1981—2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1～10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开(EOF)提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析... 详细信息

使用新建的强降水历史个例数据集、1981—2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1～10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开(EOF)提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q_Ⅰ,Q_Ⅱ和Q_Ⅲ3种类型,其中,Q_Ⅰ型降水中心位于江淮中部,Q_Ⅱ型表现为降水北多南少,Q_Ⅲ型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50mm降水的TS评分在3d以上时效的评分也均高于模式预报。

关键词：江淮地区强降水客观分型环流演变中期预报

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中国冬季地面气温10~30d低频变化及其与乌拉尔山环流的关系

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大气科学学报 2018年第4期41卷 502-512页

作者：谭桂容张文正南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

基于国家气象信息中心冬季(12月—次年2月)逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用非滤波方法提取10~30 d低频成分,分析了1979—2011年中国低频气温及与之关联的大气环流特征,着重讨论了乌拉尔山环流对中国冬季地面低频气温的影响。结果表... 详细信息

基于国家气象信息中心冬季(12月—次年2月)逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用非滤波方法提取10~30 d低频成分,分析了1979—2011年中国低频气温及与之关联的大气环流特征,着重讨论了乌拉尔山环流对中国冬季地面低频气温的影响。结果表明:1)全国气温第一模态呈现全国大部偏冷(暖)的空间分布型;典型年气温10~30 d低频方差贡献率占30%以上。2)北大西洋到极地、乌拉尔山及贝加尔湖地区环流异常与中国冬季气温异常显著相关。当极涡偏弱或北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)正异常,乌拉尔山地区高压脊偏强时,有利于地面贝加尔湖附近的冷高压加强,使中国冬季气温偏冷;反之亦然。3)中国冬季低频气温与乌拉尔山环流密切相关,且当乌拉尔山环流异常超前约15 d时,两者相关关系最好。即乌拉尔山高度场的加强有利于乌拉尔山高压脊及西伯利亚高压加强,对应东亚冬季风加强,导致中国冬季气温偏低。

关键词：中国气温低频变化大气环流非滤波方法

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中高纬度与热带大气的共同作用对江南4-6月低频降水的影响

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气象学报 2016年第3期74卷 335-351页

作者：谭桂容王一舒南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

基于中国国家气象观测站的逐日降水资料、NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的逐日向外长波辐射资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐日全球再分析资料,采用非滤波法提取10—30 d低频降水及低频环流因子,分析了1979—2013年江南地区4—6月低频降水及其关联的大气环流特征,着重讨论了中高纬度与热带共同作用对低频降水的影响及可能机理。结果表明:(1)江南4—6月降水的第1模态呈现全区一致的变化趋势,其10—30 d低频降水方差贡献率在江南南部较大,部分区域可达20%。(2)降水的低频异常不仅与热带对流有关,还与中高纬度大气环流的变化显著相关。当东印度洋及印度尼西亚一带对流旺盛,中国上游欧洲至西伯利亚地区高纬度位势高度表现为显著的正异常,江南上空为负异常时,有利于江南低频降水。(3)中高纬度大气环流与热带对流共同作用影响江南4—6月低频降水:当热带对流旺盛区(抑制区)位于东印度洋及印度尼西亚海洋性大陆一带时,热带热源的非绝热加热引起显著的上升(下沉)运动,并激发经向罗斯贝波北传;同时高纬度欧洲至西伯利亚地区的位势高度负异常(正异常)向东向南传播,两者在江南上游叠加,低压(高压)底前部的西南风(东北风)有利于孟加拉湾对江南的水汽输送加强(减弱),对应江南地区整层水汽通量辐合(辐散),低频降水偏多(偏少)。

关键词：江南低频降水非滤波法低频热带-中高纬度共同作用

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热带太平洋低层环流主模态与东亚大气环流的可能联系

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大气科学学报 2016年第2期39卷 145-155页

作者：谭桂容耿新卢明南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 94865部队气象台浙江杭州310021

利用1958—2001年NCEP/NCAR再分析资料,探讨了热带太平洋(100°E^60°W,10°S^10°N)10 m风场的时空变化特征及其与东亚大气环流的可能联系。结果表明:1)热带太平洋风场异常存在两种主模态,第一模态对应中西太平洋一致的西(东)风异常,... 详细信息

利用1958—2001年NCEP/NCAR再分析资料,探讨了热带太平洋(100°E^60°W,10°S^10°N)10 m风场的时空变化特征及其与东亚大气环流的可能联系。结果表明:1)热带太平洋风场异常存在两种主模态,第一模态对应中西太平洋一致的西(东)风异常,关于赤道呈准对称分布,与ENSO(El Nio-Southern Oscillation)暖(冷)位相时风场的分布对应;第二模态则关于赤道呈反对称分布,西北太平洋存在显著的反气旋(气旋)式环流,中太平洋异常西风不再位于赤道上,而是南移到了10°S左右,对应ENSO暖(冷)位相向相反位相转换时的风场分布特征。2)两模态时间系数的主振荡周期不同,与ENSO循环的位相关系也不同。研究发现,当两模态呈正(负)位相分布时,贝加尔湖南侧(South to Lake Baikal,SLB)容易发生持续的高压(低压)异常环流。3)两模态与SLB异常环流的联系途径不同。第一模态正位相对应热带中东太平洋大范围暖海温引起的二极型Walker环流异常,SLB异常高压不仅能通过东亚沿岸北风和南海低槽的作用促进第一模态的前期发展,还对其后期维持起重要作用。负位相时,情况相反。该环流系统既与热带中东太平洋大范围垂直运动有关,还与邻近的中国东南沿海低层异常辐合有关;第二模态则对应热带西太平洋及东印度洋为主、大西洋为辅的暖海温引起的热带四极型Walker环流异常。此时热带西太平洋到东印度洋局地偏强的经圈Hadley环流可能是SLB异常环流维持的主要原因。

关键词：热带环流异常大气环流异常海气相互作用贝加尔湖南侧经验正交函数

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