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中国东部夏季极端高温的空间分布特征及其环流成因研究

张英华  
【摘要】:近年来在全球气候变化的背景下,高温热浪等极端天气气候事件增多,对民众的健康、工农业生产和交通运输等国民经济各行业产生了重要影响。本文利用1961~2008年CN05格点气温逐日资料,分析了中国东部夏季极端高温日数的时空分布特征,在此基础上,通过EOF分解得到夏季极端高温日数空间分布的3个主要模态,并初步从环流系统、遥相关和海表温度异常等方面对这些模态尤其是2种“偶极子型”分布的模态进行了成因研究。主要研究结果如下:(1)中国东部平均的夏季极端高温日数在1961~2008年期间呈显著增多趋势,其中以东北和华南地区极端高温日数的增多最显著,除江淮黄淮地区外极端高温日数的年际变化周期以2~3年为主;中国东部整体夏季极端高温日数的突变年在1996年;逐年夏季大范围极端高温事件的频次是线性增多的,2000年之后增多趋势尤为显著。(2)通过EOF分解得到中国东部夏季极端高温日数的前3个主要模态,即夏季极端高温日数的3种最重要的空间分布特征:第1模态及其时间系数表现了中国东部大部分地区极端高温日数的增多趋势;第2模态表现了中国东北与江淮地区极端高温日数的反位相分布特征;第3模态表现了中国华南与华北地区极端高温日数的反位相分布特征。(3)近半个世纪以来中国东部夏季500hPa高度场增高最显著的地区在东北;在第2模态的典型正异常年,500hPa高度场中江淮地区有高度正异常而东北有负异常,西太副高面积偏大,强度偏强,且位置偏西偏北,850hPa西南气流和200hPa西风急流偏强;降水量场上,江淮降水量偏少而东北和华南降水量偏多,典型负异常年这些特征则基本相反。在第3模态的典型正异常年,西太副高显著偏强且位置偏南,中高纬度鄂霍次克海地区的阻高也明显偏强,850hPa西南风和200hPa西风急流同样偏强,华南地区降水量偏少,而华北及江淮等地降水量偏多,典型负异常年则相反。鄂霍次克海阻高、副高脊线、副高强度3个指数对中国东部夏季极端高温日数的影响以正相关为主。(4)PJ波列遥相关型和EUP遥相关型在500hPa高度场中的异常分布特征均对华南和华北夏季极端高温日数反位相分布的“偶极子型”特征有所影响。关于500hPa高度场EOF分解的前3个模态分别能够对关于夏季极端高温日数EOF分解的前3个模态给予一定解释。中国东部夏季极端高温日数与热带太平洋SST的SVD分解结果表明,第1模态揭示热带太平洋大部分海区SST的升高与中国东部大部分地区夏季极端高温日数的增多有密切联系,第2模态主要揭示El Nino Modoki/La Nina Modoki对江淮黄淮地区夏季极端高温日数的分布有重要影响,第3模态则揭示La Nina/El Nino现象对中国东部华南和华北极端高温日数“偶极子型”特征的影响。1998年的个例分析中,华南地区500hPa高度场有显著的正异常,1997-1998年冬季的强ElNino事件应是对1998年夏季副高的偏强有影响的,而1998年夏季开始显著增强的El Nino Modoki现象可能有利于江淮黄淮地区夏季极端高温日数的偏少。本文的研究结果,有助于理解极端高温变化规律和影响机理,也有助于政府部门制定应对极端高温的决策,从而在减少国家和人民群众的生命财产损失方面,具有科学和现实意义。


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