地形强迫对中国东部降水气候分布的影响研究

The climatological distribution of precipitation modulates the water resources distribution and the hydrological cycle of the earth system. The topography is the most important external factor which influences the distribution of the precipitation over lands, so further understanding the mechanism of the topographic effect to the precipitation is important for the scientific significance and social values. On the basic of fully understanding the complexity between the elaborate feature of rainfall and elevation effect, this project will aim at the regional differences of the elaborate feature of rainfall under the influence of the elevation and the quantitative linkages and physical mechanisms between the rainfall events with different characteristics and topographical factors, fully use the enriched precipitation data and geographical information, and by the new climatological analysis method, comprehensively study physical relation between different topographical forcing and parameters of precipitation as the amount, frequency, intensity, duration and diurnal cycle of rainfall. By exploring to establish the quantitative mathematical expression between rainfall parameters and specific terrain parameters, proposing an evaluation criterion to evaluate numerical models in simulating the topographical rainfall and improving the model schemes and simulation modes, we will enhance the ability of simulations of topographic effect, improve the weather forecast, prediction of climate and climate change and provide important scientific and technological supports to the disaster prevention and reduction over the mountain areas.

降水的气候分布对地球系统水资源分配和水循环过程有着不可替代的调节作用，地形是影响陆地降水分布最关键的外部因子，深入认识地形对降水影响的规律和机理具有重大科学意义和社会价值。在充分认识我国降水精细化特征与地形影响复杂性的基础之上，本项目将针对地形影响下降水精细化特性的局地差异、不同特性降水事件与地形因子的定量关联及其物理机制两方面的关键科学问题，充分利用不断丰富的降水、地理信息等资料，通过创新的气候学分析方法，综合分析中国东部降水量、频次-强度分布、降水持续时间和降水日变化等降水特征参量与不同地形强迫过程的物理关联，探索建立不同类型降水过程中各降水参量与特定地形参数之间的量化数学表述，进而提出检验数值模式模拟地形降水的评估标准，并尝试改进相关模式方案或模拟方式，以此提高数值模式对地形效应的模拟能力，提高天气预报、气候预测和气候变化预估水平，为我国山地地区的防灾减灾工作提供重要科技支撑。

项目按照原定计划开展了相关研究工作，完成了各项目标。本项目以地形强迫对中国东部降水气候分布的影响为研究对象，首先开展了我国东部大范围降水精细化特征分析，揭示了包括降水日变化、降水持续时间、小时降水频次-强度结构、降水空间尺度、降水不对称性等降水特性，考察大地形导致的雨带整体性空间差异以及局地地形对降水的触发和增幅作用。在此基础上，考虑不同尺度地形效应，选取不同代表性区域开展分析：以华北平原为例，考察大尺度地形在降水空间分布与演变中的作用以及影响华北山区降水东传的关键环流因子；以泰山为例，分析孤立地形对降水分布的影响以及对降水的增幅作用；以华南沿海地区为例，考虑局地地形与海陆分布的综合影响，分析不同类型环流配置下的降水分布与演变特征。通过上述研究，增进了对我国东部复杂地形对降水精细化特征的影响及其形成机理的认识，实现了项目的预期目标。在项目执行期间，以上述研究获取的降水精细化特征及其与地形因子的关系为参照标准，对全球和区域模式开展长期积分的模拟评估、开展针对相关模式方案或模拟方式的敏感性试验，验证地形以及环流因子对降水的影响。项目结果提升了对模式在复杂地形区降水模拟能力的认识和理解。部分项目成果已在中国气象局《区域高分辨率数值预报检验评估业务规定》中应用。