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华西秋雨极端降水的环流形势和变化特征及机理

李传浩  
【摘要】:本文利用1961—2010年中国743个测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了华西秋雨极端降水的环流形势和变化特征及机理。主要结论如下:(1)采用百分位方法挑选出了发生在华西秋雨期(8月9一13日至10月8—12日)的161次区域性极端降水事件,将其分为两类分别讨论了同期和前期的异常环流特征,并与一般性降水进行了对比。结果表明,对于第一(二)类极端降水,华西地区气旋性距平环流(气旋性风切变)形成低层风场辐合,同时高层为辐散,由此产生强烈的上升运动,来自热带海洋的水汽输送偏强(偏弱),在华西秋雨区形成水汽辐合,副热带高压位置偏西、偏北使得华西地区西南暖湿气流偏强,巴尔喀什湖以北地区为正(负)高度异常,形成一槽一脊(二槽一脊)环流型,西北气流由此加强,冷暖空气交汇于华西地区从而形成极端降水。两类极端降水事件中强降水造成的凝结加热导致该地区为视热源和视水汽汇的大值区,北太平洋和北大西洋海温异常偏高,第一类极端降水在数值大小和范围上大于第二类极端降水。两类极端降水均与一般性降水具有相似的异常环流特征,只是造成极端降水的异常环流强度均比一般性降水更强。两类极端降水的上述异常环流型在极端降水发生前一天就已经存在,可以作为华西秋雨极端降水短期预测的强信号。(2)采用REOF方法对发生在华西秋雨期的极端降水进行了分区,分为东部、西部、南部三个区。挑选了各区95%以上极端降水事件,对各子区域极端降水频次和极端总降水量的年际、年代际变化以及周期性特征进行分析。华西秋雨期东部极端降水频次的年际变化影响因子可能为:偶发年中国大部分地区的地表气温低于频发年,使得该地区海平面气压较频发年异常偏高,偶发年秋雨期大气环流更接近冬季,来自南海—西太平洋的东南气流弱于频发年。此外频发年副热带高压主体偏北偏西、副热带西风急流位置偏东以及赤道中东太平洋海温偏低,也是造成华西东部地区秋雨偏多,极端降水频次进而偏多的原因,反之亦然。(3)重点对华西秋雨期东部极端降水事件频次的年代际变化特征的可能机理进行了分析。结果表明,华西秋雨期东部极端降水频次(总降水量)在近50a经历了频发(多)一偶发(少)—频发(多)的年代际变化,其中1960年代到1980年代中期为极端降水的频发时期,1980年代中期至20世纪末转为极端降水的偶发时期,进入21世纪后极端降水频次又有增多的趋势。华西秋雨期极端降水的上述年代际变化与全球变暖背景下华西及其周边地区的地表气温变化密切相关,其可能的影响机理为:1980年代中期至20世纪末,华西及其周边地区的地表气温降低,使得该地区海平面气压异常偏高、低层易维持冷性异常反气旋性环流,我国中、东部地区偏北风加强,造成夏季风环流及其水汽输送减弱,导致华西地区东部东南气流减弱,与西南气流辐合形成的华西秋雨也减弱,进而引起极端降水频次的降低。进入21世纪后,随着全球变暖现象加剧,华西地区的地表气温不再偏低,大气环流也呈现为相反的异常特征,极端降水频发。


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