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《南京信息工程大学》 2011年
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近千年东亚夏季风的演变与中国东部旱涝分布

李茜  
【摘要】:东亚夏季风的强弱、进退活动对中国东部地区夏季降水有很大的影响,因此,研究东亚夏季风的长期变化规律是我国气候变化研究的重要课题之一。然而,由于目前获得的器测资料大多只有50-60年,限制了从长时间尺度的角度对东亚夏季风变化的研究。本文首先比较了近50年我国东部地区旱涝等级和器测降水量时空分布特征的异同。然后在分析1850-2008年我国东部旱涝等级与东亚地区海平面气压关系的基础上,利用宝贵的历史气候代用资料(旱涝等级、干湿指数等),基于海陆热力差异驱动夏季风从而影响中国东部地区夏季旱涝分布这一物理机制出发,分别重建出1470-2008年、960-2000年的东亚夏季海平面气压场。在此基础上建立了近500年、近千年来的东亚夏季风指数,并分析了它们的变化特征及其与中国东部旱涝分布的关系。另外,对重建的海平面气压与数值模拟及重建的亚洲-太平洋涛动指数(APO)进行了比较。主要结论如下: (1)旱涝等级的典型空间分布和年代际变化与近50年器测的5-9月降水量的典型空间分布和年代际变化基本一致,表明旱涝等级代用资料可以反映中国东部旱涝变化的主要特征。本文定义的1850-2008年的东亚夏季风指数的年代际变化与中国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,而是存在显著的年代际位相差异。 (2)基于1850-2008年我国东部旱涝分布与东亚海平面气压关键区域的显著相关关系,重建出1470-2008年东亚夏季海平面气压场。交叉检验结果表明,东亚夏季风关键区重建效果相对于其它地区要好。分析表明,1470-2008年重建的东亚夏季海平面气压场可以将高纬与中纬地区大尺度反向的气压涛动及海洋与陆地热力差异的突出模态显现出来。海陆热力差异驱动夏季风,其中青藏高原地区是主要的气压活动中心之一,在东亚夏季风的形成、进退或扩展中起重要作用。 (3)重建与数值模拟的海平面气压时空分布特征的比较表明,1470-1999年FGOALS_gl数值模拟的东亚夏季海平面气压主要体现了海陆气压差异。根据重建的东亚夏季海平面气压场定义的1470-2008年东亚夏季风指数的演变具有明显的阶段性,16世纪中期到17世纪初东亚夏季风偏强,17世纪偏弱,18世纪经历了“弱-强-弱-强-弱”的变化,19世纪则是“强-弱-强-弱”的变化,20世纪是明显的“弱-强-弱”变化。而1470-1999年数值模拟的东亚夏季风指数序列与重建序列的主要差异出现在16世纪末和18世纪末,两者的变化趋势相反,其它时段的变化趋势基本一致。 (4)REOF分析表明,中国东部地区旱涝空间分布大致可以分为6个区域:东北区、华北区、江淮区、华南区、西北区和西南区。它们与东亚夏季风的对应关系是:东亚夏季风偏弱时,华北偏旱、江淮偏涝、华南偏旱;东亚夏季风偏强时,华北偏涝、江淮偏旱、华南偏涝。华北区和江淮区的旱涝变化对东亚夏季风强弱变化的响应最为明显。根据我国东部六区干湿指数与我国华北区和江淮区旱涝等级具有很好的一致性及近530年东亚夏季海平面气压场与中国东部六区干湿指数具有的密切关系,重建了960-2000年的东亚夏季海平面气压格点场,同时进行了重建效果检验。结果表明,东亚夏季海平面气压重建场在东亚夏季风关键区重建的效果较好,而青藏高原以西的地区重建效果较差。 (5)从近千年的时间尺度考察,东亚夏季风的强度指数主要经历过9次明显的趋势突变。其中,13世纪30年代东亚夏季风的强度指数经历了一次最显著的振动。 (6)1470-1985年APO指数的变化趋势具有明显的阶段性,即1470-1630年APO指数处于偏弱时期,1631-1796年处于偏强期,1797-1920年处于偏弱期,1921-1985年处于偏强期。从60-80年的周期分量上考察,APO指数和东亚夏季海平面气压场的年代际变化趋势在1797年以前存在差异,而1797年之后两者的年代际变化趋势较为一致。
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