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两湖流域雨季气候特征及旱涝机理分析

吴贤云  
【摘要】:利用国家气候中心整编的全国740站日降水资料,NCEP/NCAR(美国环境预报中心、美国大气研究中心)提供的大气环流再分析资料、英国Hadley预报中心提供的HadISST月海温距平资料;运用经验正交函数分解方法(EOF)、多通道奇异谱分析多方法(MSSA)、奇异值分析方法(SVD),小波分析、集合经验模态分解方法(EEMD)等多种分析与统计方法。分析了两湖流域的雨季气候特征,海温、冷空气对雨季降水的影响,两湖流域夏季旱涝时空分布特征,以及以完整的旱涝过程为分析对象初步研究了旱涝的形成机理等。得到了如下主要结论:(1)两湖流域雨季开始于4月第2候,结束于7月第1候。两季内最主要的2个降水模态:一个是在5月上、中旬与6月中、下旬分别出现一段雨水集中期;另一个有3段雨水集中期分别出现在4月中旬,5月中、下旬及6月下旬至7月初。雨季降水存在准7天、准双周(10-20天)、30-60天及季度(3个月)周期振荡分量,其中,准双周、30-60天振荡最为显著。(2)热带太平洋与印度洋(此文中简称为热带海洋)海温异常与两湖流域雨季降水联系紧密。当冬季热带海洋海温处于正(负)异常模态下,两湖流域雨季降水区域偏多(少)的可能性大,此时,对应于中国东部梅雨时期长江中下游多(少)雨,淮河流域少(多)雨型。两湖流域雨季,在正(负)海温异常年,赤道印度洋盛行偏东风(西风)异常,并在90 °E(80°E)越过赤道转向形成偏北(南)距平气流,说明印度季风处于弱(强)周期中;在正(负)海温异常年,西太平洋地区赤道附近为偏东(西)距平气流,低纬西太平洋地区形成反气旋(气旋)距平环流,说明西太平洋副热带高压位置偏异常偏西(东)、偏北(南),强度偏强(弱)状态。(3)两湖流域雨季降水与冷空气活动密切相关。湿位涡可以较好的示踪冷空气的活动,且与区域降水呈显著的负相关关系。两湖流域雨季降水的两个集中时段(5月的上中旬与6月的中、下旬),对应于中低层(500hPa以下)湿位涡负大值区,且随雨季时期向后推移,湿位涡负值中心向上伸展得更高。(4)两湖流域区旱涝发生比较频繁,年平均有1.6个月区域性偏涝和1.3个月区域性偏旱。秋、冬是两湖流域易旱涝季节,但夏、春旱涝影响更大。洞庭湖区、湖南南部地区是夏季旱涝的易发地。两湖流域地区主要表现为4种早涝空间型:即大范围偏涝(旱)型,西北涝(旱)-东南旱(涝)型,西南涝(旱)-东北旱(涝)型和中部旱(涝)、西北和东南偏涝(旱)型。(5)两湖流域旱涝存在明显的年代际变化。在20世纪80年代以前,两湖流域以偏旱型为主,而到80年代以后则转变以偏涝为主。两湖流域地区旱涝也具有明显的年际尺度变化。存在准8年、准5年、准2年和准4年周期振荡性质,其中准2年周期性质在两湖流域地区,20世纪80年代以前表现十分明显,但在80年代以后表现就不明显了。(6)两湖流域出现持续性旱过程时,东亚-西太平洋地区从高纬到低纬500hPa表现为典型的“-+-”高度距平分布型,即东亚中高纬阻高不明显、西太洋副高偏强、低纬季风涌偏强。旱过程的发生、维持和消退,西太平洋副高经历了增强、西进、再东撤的过程,同时中高纬的阻塞形式始终处于弱状态,东亚夏季风处于强周期中,旱过程的发生、发展与消亡过程伴随着热带系统由强到弱再转强的变化过程。而两湖流域出现持续性的涝过程时,东亚-西太平洋地区从高纬至低纬500hPa表现为典型的“+-+”高度距平分布型,即东亚中高纬阻高偏强、西太平副高偏弱、低纬季风涌偏弱。涝过程的发生、维持、消退,西太平洋副高位置较偏南,经历了由强转弱再增强的过程,中高纬的贝加尔湖和鄂霍次克海高压是由弱转强再变弱的发展过程;东亚夏季风处于弱周期中,涝过程的发生、发展与消亡过程伴随着热带系统由弱到强再转弱的变化过程。(7)两湖流域持续旱涝过程中其水汽输送条件差异较大。在持续性旱过程中,两湖流域的水汽主要来源于热带印度洋,但随着强劲的西南夏季风,水汽继续向北输送;在持续涝过程中,来自印度洋与来自热带西太平洋的两股水汽在东亚低纬地区(10-200°N)构成一个水汽输送带不断向副热地区输送水汽,另外,在副热带地区(35-40°N)中国沿海有一条来自西太平洋的偏东水汽,几股水汽在两湖流域构成水汽辐合。通过本研究我们发现两湖流域地区的雨季具有独特的特征,主雨季出现在4月第2候至7月第1候,其中5月的上、中旬及6月中、下旬是雨季降水的最为显著的两个集中时段。两湖流域降水年际变化特征明显,秋、冬季气候变率最大,旱涝事件也主要出现在这两个季节。雨季降水的年代际变化特征也十分明显,上世纪80年代初出现一个转折点,80年以前早事件较多,80年以后以涝事件为主,2年周期振荡也明显减弱;大范围的中东太平洋、印度洋海温异常对两湖盆地雨季降水的影响十分突出等。这些特征可在两湖流域地区季节气候趋势预测中加以参考。


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