【摘要】：本文利用中國氣象局國家氣候中心資料室整編的1951-2012年臺站降水資料、中國自動站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時降水量網(wǎng)格數(shù)據(jù)集、全球陸地格點(diǎn)逐日降水?dāng)?shù)據(jù)、陜西省氣象局提供的1961~2012年陜西氣象站逐日、逐時降水資料,NCEP/NCAR氣象要素再分析資料、NCEP/DOE AMIP-II再分析日平均資料及高分辨率的NCEP GFS氣象預(yù)報場資料,采用合成分析方法、K-means聚類分析方法、小波變換分析方法、一元線性回歸分析法及多項(xiàng)式擬合分析方法等,分析了華西地區(qū)雙峰型降水及大氣環(huán)流的氣候?qū)W特征、雨季的起訖與持續(xù)、降水異常年份和時段合成的環(huán)流特征及典型個例。本文所研究的華西地區(qū)主要包括中國西南地區(qū)大部、西北地區(qū)東南部和華中地區(qū)西部(26oN 37oN,93oN 111oE)。由于其獨(dú)特的地理位置,同時受到印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)的共同影響,降水年循環(huán)呈雙峰型,但卻不同于華西南的云南和海南地區(qū)的雙峰型降水,使其比東亞東部夏季風(fēng)降水更為復(fù)雜。以111°E為界,以東的華東地區(qū)每年僅有一個降水峰值,而以西的華西地區(qū)每年通常會出現(xiàn)夏雨和秋雨兩個明顯的降水峰值,華西的雨期較華東的雨季長一個月左右。華西雨季具有明顯的階段性,將降水按照1mm/d、2mm/d(標(biāo)志雨季開始和結(jié)束)、4mm/d(區(qū)分雨季峰值時期和中斷時期)的閾值分為7個階段:第一階段為雨季醞釀期(3月30日—4月30日),第二階段為雨季初期(5月1日—6月17日),第三階段為夏雨峰值時期(6月18日—7月26日),第四階段為雨季中斷期(7月27日—8月13日),第五階段為秋雨峰值時期(8月14日—9月16日),第六個階段為雨季末期(9月17日—10月13日),第七階段為雨季結(jié)束期(10月14日—10月28日)。從氣候平均看,華西雨季開始于5月1日,撤退于10月13日,期間包括夏雨和秋雨兩個峰值時期,分別對應(yīng)于上述的第三和第五階段。夏雨峰值期的日降水峰值出現(xiàn)在7月6日,多年平均日降水量為5.4mm/d,秋雨峰值期的日降水峰值出現(xiàn)在8月31日,多年平均日降水量為4.4mm/d,而多年平均季風(fēng)中斷時間出現(xiàn)在8月4日,夏季干旱常常發(fā)生于季風(fēng)中斷前后。夏季風(fēng)氣候中斷現(xiàn)象將季風(fēng)降水分隔為兩部分,分別為夏季降水和秋季降水。與上述華西雨季的階段性特征相對應(yīng),大氣環(huán)流在每個階段都有其獨(dú)特的形勢和配置。第一階段,低層印度洋赤道兩側(cè)對稱地存在兩個氣旋性環(huán)流;中層副高呈帶狀分布,脊線處于20on以南,華西地區(qū)受西風(fēng)帶環(huán)流的影響,降水較少。第二階段,越赤道氣流建立,副高脊線在印度洋上空斷裂,華西雨量增加;第三階段,越赤道氣流明顯增強(qiáng)且向北推進(jìn),印度西南季風(fēng)帶來的西南水汽通量為華西帶來大量水汽,副高強(qiáng)度增強(qiáng),脊線北抬大約5o左右,西風(fēng)帶也在華西上方活動,各天氣系統(tǒng)在華西上空輻合,華西地區(qū)處于夏雨峰值時段。第四階段,低層越赤道氣流偏西分量增強(qiáng),由經(jīng)向轉(zhuǎn)成緯向,呈直角匯入西太平洋副熱帶高壓;副高北跳、東退,強(qiáng)度偏弱,脊線正好位于華西地區(qū)上空,西風(fēng)帶位置偏北,華西地區(qū)環(huán)流系統(tǒng)呈輻散形勢,使得華西出現(xiàn)了雨季的中斷;第五階段,低層開始有弱冷空氣活動,副熱帶高壓明顯南退西伸,西脊點(diǎn)到達(dá)110oe以西,越赤道氣流匯入副高南側(cè)形成增強(qiáng)的東南水汽通量給華西地區(qū)帶來豐沛的水汽,高層西風(fēng)帶再次南退至華西地區(qū),華西上空呈輻合形勢,華西降水產(chǎn)生再次增強(qiáng),成為秋雨峰值時段;第六階段,低層越赤道氣流主體已南退至海上,通過季風(fēng)槽間接向華西輸送水汽,中國大陸上冷高壓形成,華西處于高壓后側(cè)偏南氣流中,中層副高南退至中國南部沿海至海南一帶,但是西脊點(diǎn)繼續(xù)西伸到100oe,有利于華西降水。第七階段,大陸冷高壓開始迅速發(fā)展,東亞夏季風(fēng)轉(zhuǎn)成冬季風(fēng)形勢,雨季結(jié)束�？梢�,在夏雨(秋雨)峰值時期,正好對應(yīng)著西太平洋副熱帶高壓北進(jìn)(南退),高空西風(fēng)急流穩(wěn)定在華西地區(qū)所在緯度,低層的越赤道氣流匯入副高南側(cè)東南氣流從而給華西帶來水汽,最終導(dǎo)致華西地區(qū)集中降水。雙峰型降水期間的不同階段,各種溫度和濕度物理量均有獨(dú)特的特征與之對應(yīng)。從假相當(dāng)位溫和垂直上升速度分析得到華西地區(qū)于5月初進(jìn)入夏季風(fēng)時期,10月上、中旬夏季風(fēng)結(jié)束。華西溫、濕度特征說明秋季冷空氣活動頻繁使相對濕度增加,水汽凝結(jié),從而進(jìn)一步增強(qiáng)了降水效率,另一方面冷空氣活動引起的鋒面也是降水產(chǎn)生的觸發(fā)條件之一。從水汽輸送的角度來看,華西夏雨峰值時段的水汽供應(yīng)主要來自西南暖濕氣流,主要的影響系統(tǒng)是越赤道氣流。秋雨峰值時段的水汽供應(yīng)主要來自副高外圍的東南風(fēng)水汽輸送。從副高強(qiáng)度指數(shù)來看,副高是影響華西地區(qū)降水的最重要的天氣系統(tǒng),是調(diào)制華西雙峰型降水的主要原因。華西秋雨存在著顯著的年際變化。合成分析顯示,多雨年與少雨年之間環(huán)流差異明顯。多雨年亞洲大陸850hpa溫度距平場為“?”型分布,而“?”兩側(cè)的負(fù)距平區(qū)則是來自北方的東路和西路冷空氣,形成錮囚鋒,給華西造成強(qiáng)降水,而少雨年北方冷空氣范圍小,活動弱,中低緯度地區(qū)能量也偏小,環(huán)流呈緯向分布,降水偏少。中高層多雨年熱源面積明顯大于少雨年,在青藏高原下游的中緯度地區(qū)為明顯的正溫度距平區(qū),有利于華西上空能量的堆積,這種異常隨著高度的增高而更加顯著,而少雨年則為顯著的負(fù)溫度距平區(qū)。多雨年850hpa距平風(fēng)場上的異常表現(xiàn)在沿青藏高原東側(cè)北上的西南暖濕氣流的加強(qiáng),同時印度洋上的西南暖濕氣流也顯著加強(qiáng),而少雨年則為弱的北風(fēng)距平;500hpa距平風(fēng)場上巴爾喀什湖地區(qū)的低槽加深和副高偏強(qiáng)、偏西是多雨年異常的兩個主要特征,少雨年反之。100hpa高空急流軸在多(少)雨年面積上增加(減少),強(qiáng)度上比較強(qiáng)(弱)。副高在第3、4、5、7階段對華西降水有影響,且顯著不同。夏雨峰值時期雨量偏多年份副高較常年明顯西伸。雨季中斷期,華西地區(qū)降水偏多年、正常年和偏少年對應(yīng)的副高位置依次從西南向東北排列,并且面積減小,既有東西差異又有南北差異,造成雨季中斷。秋雨峰值時期副高在降水偏多時西脊點(diǎn)在100°e左右,降水偏少時西脊點(diǎn)在120°e左右。雨季結(jié)束期,副高脊線南退至20°n以南,此時副高幾乎呈帶狀分布,與夏雨和秋雨峰值時期不同的是副高越西伸對水汽的阻擋作用越強(qiáng),降水越偏少,在降水異常偏少時,副高甚至出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。此外,周期分析發(fā)現(xiàn),華西秋雨存在6-8a的顯著周期。華西秋雨的典型個例分析可以具體地說明大氣環(huán)流的演變特征與降水強(qiáng)弱的對應(yīng)關(guān)系。2011年9月的強(qiáng)降水天氣是典型的華西秋雨,由于海陸分布和地形等的影響,關(guān)中秋季具有非常有利于降水的大氣環(huán)流形勢,包括對流層500hpa強(qiáng)大的西北太平洋副熱帶高壓、西風(fēng)帶槽脊、中高緯度地面冷空氣的形成和堆積、華北反氣旋、西北太平洋季風(fēng)槽、東海以東的臺風(fēng)、越赤道氣流等,均為關(guān)中地區(qū)帶來豐沛的水汽和抬升觸發(fā)條件。與夏季降水不同的是關(guān)中秋季東邊界的水汽輸入與降水的開始、結(jié)束和強(qiáng)度有非常緊密的聯(lián)系,江淮地區(qū)較強(qiáng)的偏東風(fēng)或東風(fēng)急流可以作為關(guān)中秋季強(qiáng)降水發(fā)生的一個指標(biāo)。秋季臺風(fēng)的發(fā)生、移動路徑和強(qiáng)度對關(guān)中降水有重要影響,當(dāng)臺風(fēng)路徑偏東偏北,臺風(fēng)強(qiáng)度偏弱,關(guān)中降水量偏少。而當(dāng)副熱帶高壓偏西偏強(qiáng),在其南側(cè)的東風(fēng)引導(dǎo)下,臺風(fēng)路徑偏西數(shù)量明顯偏多,強(qiáng)度偏強(qiáng),關(guān)中地區(qū)降水量偏多,暴雨頻發(fā)。
【圖文】：

第二章 資料和方法資料的介紹料氣象局國家氣象中心資料室整編的 1951-2012 年，全國 7算整理成氣候態(tài)的日降水資料。為了避免閏年、平年的影處理均是從 3 月 1 日至 11 月 30 日。由于大量的數(shù)據(jù)缺故本文利用沒有缺測發(fā)生的全國 525 個氣象觀測站 50 年（日降水量，進(jìn)行詳細(xì)的篩查，確定具有該降水型分布的區(qū)

在兩個峰值之間有一個谷值，也叫季風(fēng)間歇，我們將第一個峰值稱為夏雨峰，第二個峰值叫做秋雨峰（圖3.1f）。此區(qū)域與 Qian and Lee (2000)研究劃分的青藏高原東部季風(fēng)區(qū)（ETP）范圍相近，其變化特征不同于其他季風(fēng)子區(qū)域。由右圖可見，，各雨季出現(xiàn)的峰值時間從低緯度地區(qū)的華南向高緯度地區(qū)的東北依次推遲，華西為典型的雙峰型降水，華西南秋雨成為中國大陸上的最后一個雨季(Ding and Wang, 2008)。這與王遵婭和丁一匯(2008)等的結(jié)論基本一致，說明 K-means 聚類分析法成功對中國的雨季類型進(jìn)行了分類。圖 3.1 中國季風(fēng)區(qū)降水區(qū)劃分區(qū)圖（a）以及各分區(qū)氣候平均日降水年循環(huán)（b）（單位：mm/d）注：A：華南區(qū)、B：江淮區(qū)、C：華北區(qū)、D：東北區(qū)、E：華西南區(qū)圖 3.1a 根據(jù)日降水年循環(huán)峰值結(jié)構(gòu)類型不同將中國東部季風(fēng)區(qū)降水分為五個顯著的區(qū)域，其中華西南地區(qū)為獨(dú)特的雙峰型降水，緯度范圍從18oN至38oN，縱跨近 20 個緯度，該地區(qū)為世界上地形最為復(fù)雜，氣候變化劇烈(Qin et al., 2010)。在對華西秋雨的研究中，很多學(xué)者對于華西區(qū)域的界定都不盡相同。為了詳細(xì)確定華西雙峰型降水區(qū)的分布，本文又利用全國 525 個氣象觀測站 50 年（1962-2011年）氣候平均的逐日降水量，進(jìn)行詳細(xì)的篩查，確定具有該降水型分布的區(qū)域。首先對該區(qū)域內(nèi)所有氣象站點(diǎn)的平均逐日降水量進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，進(jìn)一步確定具
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(地球環(huán)境研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P426.6;P466

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2545105