【摘要】：青藏高原被稱為“世界屋脊”,地球的“第三極”,且不同區(qū)域的地形形態(tài)各異,為全球天氣、氣候變化的關(guān)鍵“敏感區(qū)”,該“敏感區(qū)”動(dòng)力、熱力作用深刻地影響著東亞尤其中國東部的大氣環(huán)流和水分循環(huán)分布。中國的長江中下游地區(qū)地處高原大地形下游,是世界上洪澇災(zāi)害較為嚴(yán)重和暴雨頻發(fā)的地區(qū)之一。本文通過分析氣候尺度的相關(guān)特征,重點(diǎn)剖析與長江中下游梅雨期異常降水過程有關(guān)的高原主體視熱源Q_1、高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱通量、東亞季風(fēng)水汽輸送、副熱帶高壓脊線位置等多因素協(xié)同影響;從天氣尺度的視角,進(jìn)行長江中下游梅雨期降水過程的多因素綜合診斷分析與模擬試驗(yàn),進(jìn)一步印證影響長江中下游梅雨期異常降水過程的氣候相關(guān)因素,即高原主體視熱源Q_1、高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱通量、水汽輸送等的協(xié)同作用,以揭示影響梅雨期長江中下游地區(qū)降水分布變異的可能機(jī)理。本文得到的主要結(jié)論如下:(1)針對(duì)7月長江中下游地區(qū)降雨量和暴雨頻數(shù)極值的東-西向帶狀核心區(qū),通過追蹤分析可發(fā)現(xiàn),長江中下游地區(qū)旱澇的年際變化與上游高原東南緣“敏感區(qū)”陸-氣過程“強(qiáng)信號(hào)”特征存在顯著的關(guān)聯(lián),且高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱較感熱更具有上游“強(qiáng)信號(hào)”特征。(2)從氣候相關(guān)特征(年際變化)的視角,在長江中下游地區(qū)的旱、澇年,高原和東亞季風(fēng)區(qū)水汽輸送在我國東部地區(qū)分布特征出現(xiàn)顯著差異。高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱變化不僅是長江中下游梅雨期異常降水及其環(huán)流型的“強(qiáng)信號(hào)”,而且與高原主體視熱源Q_1密切相關(guān)。研究表明高原主體視熱源Q_1變化亦對(duì)高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱存在調(diào)制作用。7月,高原主體視熱源Q_1異常強(qiáng)(弱)年,高原地區(qū)近地層(對(duì)流層中部)為異常氣旋性(反氣旋性)環(huán)流,高原東南緣“敏感區(qū)”近地層水汽輸送強(qiáng)(弱),地表潛熱為異常低(高)值年,該區(qū)域近地層呈異常高(低)濕狀況及其指向長江流域東-西向強(qiáng)(弱)的水汽輸送特征,即東亞季風(fēng)水汽輸送系統(tǒng)偏南(北)的環(huán)流型,該環(huán)流型導(dǎo)致長江中下游地區(qū)低云量和總云量偏多(少),該地區(qū)降水偏多(少),暴雨頻次偏高(低),上述兩類不同的東亞季風(fēng)水汽輸送環(huán)流型可分別描述出高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱“強(qiáng)信號(hào)”與高原主體視熱源Q_1及其水汽輸送結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特征。(3)本文提出一個(gè)長江中下游地區(qū)梅雨期異常降水與水汽輸送結(jié)構(gòu)相關(guān)的西太平洋副熱帶高壓脊線新指數(shù),更加合理地表征了副熱帶高壓脊線位置和長江中下游地區(qū)梅雨期雨帶的南北移動(dòng)特征。在高原熱力驅(qū)動(dòng)背景下,7月高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱表現(xiàn)出顯著的氣候特征“強(qiáng)信號(hào)”,其與西太平洋副熱帶高壓脊線新指數(shù)存在更為合理的響應(yīng)關(guān)系。即高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱弱(強(qiáng)),與水汽輸送相關(guān)的副熱帶高壓脊線新指數(shù)偏南(北),則長江中下游降水偏多(少)且中國東部北方地區(qū)降水偏少(多)。(4)從天氣尺度特征的視角,基于長江中下游地區(qū)異常降水過程綜合診斷分析與數(shù)值模擬試驗(yàn),進(jìn)一步印證了高原東南緣“敏感區(qū)”是源自中低緯海洋水汽流匯合的上游“通道口”和高原水汽的“轉(zhuǎn)運(yùn)站”,該地區(qū)地表潛熱變化是長江中下游地區(qū)梅雨期異常降水環(huán)流型變化的前兆性“強(qiáng)信號(hào)”。選取高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱異常高、低值典型各三年7月的逐日樣本,研究發(fā)現(xiàn),典型年高原主體視熱源、東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱滯后3-5天與移出高原的降水系統(tǒng)相關(guān)顯著,其中高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱異常高、低值典型年對(duì)應(yīng)的高相關(guān)降雨帶位置和水汽輸送方向呈顯著差異,即高原主體視熱源Q_1偏高(低),高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱偏低(高),兩者對(duì)應(yīng)降水系統(tǒng)移向的特征偏東(北),相關(guān)雨帶位于長江中下游地區(qū)(中國東部北方地區(qū)),研究表明高原主體視熱源Q_1、高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱均與長江中下游地區(qū)的水汽輸送和降水分布具有3-5天左右的前兆性“強(qiáng)信號(hào)”特征。通過高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱強(qiáng)、弱和水汽狀況變化的數(shù)值模擬試驗(yàn),模擬結(jié)果亦證實(shí)了高原東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱和水汽狀況對(duì)長江中下游降水異常的“強(qiáng)信號(hào)”特征。(5)提出青藏高原主體熱源及其東南緣“敏感區(qū)”地表潛熱、多尺度水汽輸送結(jié)構(gòu)、副熱帶高壓環(huán)流系統(tǒng)對(duì)長江中下游梅雨期降水綜合相關(guān)物理模型。研究從氣候相關(guān)特征的角度,揭示了高原地表潛熱通量“強(qiáng)信號(hào)”與高原主體視熱源Q_1、副熱帶高壓環(huán)流系統(tǒng)及其水汽輸送結(jié)構(gòu)等多因素協(xié)同影響作用,并基于降水過程的多因素綜合診斷分析與模擬試驗(yàn),從天氣尺度的視角,印證了上述的氣候相關(guān)特征。
【圖文】：

圖 1.1 青藏高原作為陸地-海洋-大氣相互作用和水文循環(huán)的作用的示意圖（Xu and Lu，2008已有研究表明，高原夏季熱源與同期長江流域降水存在著明顯的正相關(guān)（羅會(huì)邦995，趙平等 2001）。Chen 等（2003）通過分析 1998 年夏季高原逐日大氣熱源與 7-9 d后我國東部降水和副熱帶高壓的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)高原視熱源偏高有利于 7-9 day 后長江流水增多和副高的南退。劉新等（2002）分析了 7 月高原加熱指數(shù)及其與同期環(huán)流場(chǎng)

圖 2.2 （a）2008 年 3 月 5 日-2009 年 7 月 6 日高原東南緣（圖 b 中 B 區(qū)）逐 3 小時(shí)地表潛熱與同期大理站觀測(cè)資料相關(guān)模型（單位：W/m2）；（b）2014、2015 和 2016 年 7 月大理站地表潛熱逐 3 小時(shí)觀測(cè)資料與同期高原及周邊區(qū)域 ERA-Interim 資料相關(guān)分布（相關(guān)系數(shù)大于 0.1 的區(qū)域?yàn)橥ㄟ^ 99 %置信度檢驗(yàn)區(qū)域），黑色虛線表示 1500 m 地形高度2.2 研究方法介紹2.2.1 水汽輸送結(jié)構(gòu)相關(guān)的副高脊線的判識(shí)方案副熱帶高壓是大氣環(huán)流和東亞季風(fēng)的一個(gè)重要系統(tǒng)，副熱帶高壓帶和高壓?jiǎn)误w的強(qiáng)度、位置具有明顯的季節(jié)性變化，從 1-7 月高壓主體逐步均向北、向西移動(dòng)、強(qiáng)度增強(qiáng)。經(jīng)歷不同階段，包括緩慢的變化以及跳躍式變化，西太平洋副熱帶高壓脊線北側(cè)的西風(fēng)帶對(duì)我國東部影響比較大，氣旋和鋒面活動(dòng)比較頻繁，，常常產(chǎn)生陰雨或暴雨天氣（李維京，2012）。中央氣象臺(tái)長期預(yù)報(bào)組（1976）一般認(rèn)為，在 500 hPa 月平均環(huán)流圖上，西太平洋地區(qū) 588 dagpm 等值線所包圍的反氣旋環(huán)流區(qū)域?yàn)槲魈窖蟾睙釒Ц邏�，為了定量表征西太平洋副熱帶�?
【學(xué)位授予單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P426.6

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本文編號(hào)：2640827