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华南汛期区域性极端降水事件的变化特征及成因研究

孙婧超  
【摘要】:利用1981-2016年4-10月中国753站逐日降水资料、MICAPS(气象信息综合分析处理系统)逐日站点降水资料、日本东京台风中心西北太平洋热带气旋(TC)最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料集,对华南区域性日降水极端事件(RDPE事件)和非极端事件分别进行合成分析,并根据RDPE事件是否受TC影响将其分为TCfree-RDPE和TCaff-RDPE两类事件,比较了不同性质、不同百分位降水事件的统计特征和环流异常,结果表明:在华南前汛期(4-6月),RDPE事件的发生频次自20世纪90年代初起明显增加。TCfree-RDPE事件以5月2侯至6月6侯为多发期,TCaff-RDPE事件仅占6%且集中发生在6月,剔除TC影响的非极端事件(85-90百分位、75-80百分位)则在5-6月频发。不同百分位降水事件的环流异常分布较为一致,但TCfree-RDPE事件的异常环流形势明显强于非极端事件。各类降水事件中水汽来源亦有所不同,TCfree-RDPE事件和85-90百分位降水事件的水汽主要来自南海和西北太平洋,75-80百分位降水事件中水汽多源于南海。TCfree-RDPE事件发生时,华南地区存在显著的锋生,有利于斜压能的释放。Rossby波动能量由高原东北侧及河西走廊地区向华南一带传播,并在华南北部辐合,波能在华南区域的积累十分有利于扰动在华南的发展和维持。而非极端事件发生时,华南一带的锋生强度明显偏弱,同时,Rossby波动能量在华南一带的传播也不甚明显。两类降水事件发生时,加热场上亦存在显著差异。TCfree-RDPE事件中,地表感热、辐射、潜热加热和潜热输送均异常增强,且华南上空的大气净加热及其周边大范围区域的净冷却所形成的加热场梯度十分明显。而非极端事件中,水汽凝结起主要作用,华南及邻近区域并未见显著的加热梯度。另外,无论极端或非极端事件,太平洋海温(SST)基本以赤道为界呈“北正南负”的异常分布,TCfree-RDPE事件的异常程度更为明显。在华南后汛期(7-10月),TCaff-RDPE事件占42%且集中发生在8月4侯至5侯;TCfree-RDPE事件以7月发生频数最多,占其总频次的1/2以上。两类不同性质的RDPE事件其环流异常存在较大差异。TCfree-RDPE事件发生时,华南地区受异常气旋性环流控制,来自西太平洋和南海的暖湿气流与北方冷气团在此汇合并形成一条狭长的水汽辐合带,低层辐合、高层辐散,显著强烈的上升运动为TCfree-RDPE事件的发生与维持提供了有利条件;与此同时,波扰能量由高原东北侧及河西走廊地区向华南一带传播并在华南显著辐合,有利于华南上空扰动的发展和维持。TCaff-RDPE事件发生时,华南上空由低层到高层的斜压环流结构更为明显,异常上升运动更加强烈,TC在其运动过程中携带了大量源自孟加拉湾、南海和西太平洋地区的水汽并输送至华南地区,水汽辐合气流更为强盛。同时,波扰能量由高纬地区沿河西走廊向下游传播,但在华南地区辐合不甚明显。两类RDPE事件发生时,加热场上的差异亦明显。华南及邻近地区上空的大气净加热及其南侧大范围区域的净冷却所形成的加热场梯度对TCfree-RDPE事件的发生有利。而TCaff-RDPE事件发生时,Q1和Q2在经向上由18°N以南、华南及其邻近地区、32°N以北呈负-正-负的异常分布型,正距平值更高,加热场梯度更大,有利于TCaff-RDPE事件的维持。此外,两类RDPE事件发生时中东太平洋海温异常(SSTA)呈反位相分布,TCfree-RDPE事件合成的同期SSTA与E1 Nino盛期较为相似,TCaff-RDPE事件发生时的SSTA分布则与LaNinna盛期相似。以上结果有利于人们认识和预测华南区域性极端降水事件的发生。


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