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夏季欧亚大陆波包活动的气候特征及与中国东南部强降水事件的联系

叶德超  
【摘要】:利用1979-2016年NCEP/NCAR逐月、逐日及气候态再分析资料和中国气象局国家气象信息中心提供的中国2479站逐月及逐日降水资料,采用功率谱、一点滞后相关、波作用通量矢量、信息流等方法,分析了对流层上层斜压波包活动与长江中下游地区及闽赣地区夏季强降水之间的关系,在此基础上,重点探讨了欧亚大陆上空斜压波包的空间结构和气候特征,得到以下结论:(1)梅雨期间,影响长江中下游地区强降水的斜压波包波数集中在5-9波,主导波数为7波,纬向波长约为40-72个经度,波包传播的群速度约为19个经度/天。梅雨期间的高频斜压波动具有明显的下游频散效应。波动起源于黑海,沿西北—东南方向于3-4天后传至长江中下游地区。斜压波包为长江中下游地区强降水的发生提供了必要的能量。波作量通量矢量的分布表明,梅雨期间每天都有来自西风带上游的扰动能量向长江中下游流域传播。而梅雨期间降水与斜压波包之间的信息流关系表明,二者之间存在信息传递。因此,3-4天并源于黑海附近的斜压波包活动是2016年长江中下游梅雨期间异常降水的成因。长江中下游地区上空的波包活动使得该地区的梅雨强降水更加稳定。(2)闽赣地区夏季强降水期间,欧亚大陆的波包波数也在5-9波之间。不同于长江中下游地区的是,影响闽赣地区夏季强降水的波包活动起源于巴尔喀什湖,并向东南方向传至闽赣地区,一次过程持续大概3-4天时间。波作量通量矢量的分布表明,强降水期间每天都有来自西风带上游的扰动能量向闽赣地区传播。而强降水期间降水与斜压波包之间的信息流关系表明,二者之间存在信息传递。因此,传播时间为3-4天并源于巴尔喀什湖附近的斜压波包活动是2006年闽赣地区强降水期间异常降水的成因之一。不同于长江中下游地区的是,闽赣地区上空的斜压波包使得该地区的强降水更加不稳定,使其稳定的是巴尔喀什湖以北地区至西伯利亚地区和其以南至地中海以南地区整片区域的波包活动。(3)北半球的中纬度地区波包的主导波数一般为5波和6波,尤其是6波的年份居多,少数年也呈现于4波和7波。波包多形成于阿尔卑斯山脉以北的欧洲西部,这一区域处在黑海及里海上游,波能量向其下游方向传播。水平方向上,1979-2016的38年间,夏季欧亚上空的斜压波包的主导波数为5-6波。波包的经向宽度可达17个纬度,而纬向方向上可达120个经度。波包振幅随高度增加而加宽,且随高度增加向西北倾斜。波包活跃区主要集中于阿尔卑斯山脉及黑海、里海等地区,存在向东、东北和东南的三条传播路径,且波包向东可传至中国东部及西伯利亚的上扬斯克山脉等地区。夏季Rossby波包纬向传播速度可达32.14m/s,经向传播速度可达6.95m/s。在气候态上,中国南方不同地区夏季降水年际变化与欧亚不同区域斜压波包活动有着不同程度的联系。比如长江中下游地区的降水与咸海东北至巴尔喀什湖以西的波包活动有关,而闽赣地区的降水则与挪威海至乌拉尔山以东和天山至渤海以及贝加尔湖至外兴安岭的波包活动有关。


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