大氣科學

北方雨季中國東部降水異常模態的環流特征及成因分析

郭恒，張慶云

摘要：目的：先前對北方夏季降水的研究大多是對夏季（6、7、8月）平均分析的結果，且局限于單獨的華北地區。事實上北方雨季開始于東亞高空西風急流中心在7月初的迅速西移之后，并且同時還是華南的后汛期時段。以7月11日—8月31日作為北方雨季的代表時段研究我國東部的降水模態，以突出北方雨季獨特的環流特征，并考察華北與我國東部其他地區降水異常之間的關系。方法：根據1958—2011年中國東部（105°E以東）316站逐日降水資料及再分析資料，利用統計分析、物理量診斷等方法，探討北方雨季（7月11日至8月31日）中國東部降水異常模態及大氣環流特征。首先，對我國東部降水進行經驗正交函數分解，得到通過統計檢驗的若干模態。之后，根據模態的時間系數序列分別選取其正、負位相的代表年份，對相應年份的200 hPa緯向風場、500 hPa位勢高度場、850 hPa矢量風場進行了合成分析及顯著性檢驗，并利用時間—緯度演變圖和緯度—氣壓剖面圖考察氣象要素場的時間演變特征和空間分布結構。還根據位勢高度場計算了Rossby波活動通量，以考察Rossby波的傳播特征。結果：北方雨季中國東部降水異常共有3個通過統計檢驗的模態。第一模態正（負）位相年，北方偏西的河套地區及華南地區降水偏多（少），環流特征表現為200 hPa西亞高空西風急流偏北（南）、南亞高壓偏西（東）；前期7月上旬200 hPa存在來自北大西洋的波列，導致北方雨季同期烏拉爾山位勢高度負（正）異常、巴爾喀什湖以南位勢高度正（負）異常，造成西亞急流偏北（南）。第二模態正（負）位相年，北方全區降水一致偏多（少），長江流域降水偏少（多），環流特征表現為500 hPa位勢高度場上東亞沿岸出現南北向“-、＋、-”（“＋、-、＋”）的距平波列；前期7月上旬200 hPa北大西洋上空存在位勢高度負（正）異常，并沿中緯度（高緯度）路徑向下游傳播造成。第三模態正（負）位相年，北方偏東的環渤海地區至長江中游降水偏多（少）、華東沿海降水偏少（多），環流特征表現為亞洲大陸熱低壓偏強（弱）、副熱帶高壓偏西（東）導致的850 hPa我國東部偏南（北）風異常；前期3月至6月850 hPa蒙古上空即出現異常的氣旋（反氣旋）風場異常并維持至華北雨季。結論：北方雨季中國東部降水異常的 3個模態具有不同的降水分布、環流特征及前期信號。第一模態稱為偏西型，代表北方偏西的河套地區與華南降水的同向變化，主要受西亞急流南北偏移的影響，7月上旬200 hPa來自北大西洋波列的位相差異是其前期信號。第二模態稱為一致型，代表北方全區與長江流域降水的反向變化，主要受東亞—太平洋遙相關型的影響，前期7月上旬200 hPa北大西洋上空的位勢高度異常沿不同緯度路徑向下游傳播是其前期信號。第三模態稱為偏東型，反映北方偏東的環渤海地區至長江中游的降水異常，主要受海陸氣壓差造成的東亞副熱帶夏季風異常影響，春季低層蒙古上空的異常氣旋（反氣旋）環流是其前期信號。上述結論可應用于跨季度數值模式產品的釋用中，為我國每年夏季降水季度預測提供參考。

來源出版物：大氣科學, 2016, 40(5): 946-964

入選年份：2016