我国西南地区夏季长周期旱涝急转研究

摘要

旱涝灾害是我国最主要的两种气象灾害。西南地区由于其独特的地理位置及区域气候特征，自古以来是我国旱涝灾害频发且较为严重的区域之一，本论文围绕西南地区夏季长周期旱涝急转现象展开研究。本论文所研究的“旱涝急转”是指在某一季节内，一段时期旱而另一段时期涝，早涝交替出现的情形，反映了早涝极端事件在短期内的共存。长周期是指旱及涝均持续2个月左右，其中“旱转涝”年是指5、6月份旱，7、8月份涝;“涝转旱”年是指5、6月份涝，7、8月份旱。通过定义西南地区夏季长周期旱涝急转指数，分析了西南地区夏季长周期早涝急转时间演变及其大气环流异常的特征，利用相关分析、合成分析和回归分析等气候统计方法，研究了该地区夏季长周期旱涝急转与亚洲夏季风和各项大气环流指数的关系，并利用BCC_CSM1.1(m)模式对西南地区夏季长周期旱涝急转的回报技巧进行评估和误差原因分析。通过研究，得到的主要结论如下: (1)本论文定义了西南地区夏季长周期（5～8月）旱涝急转指数，并在此基础上分析了近50年来西南地区夏季长周期旱涝急转的特征。研究表明:1961-1970年夏季旱转涝多于涝转旱，1971-1980年夏季涝转早年较多，1981-2000年旱转涝与涝转早年相当;21世纪初以来，指数又呈现出负值的趋势，涝转早年偏多。对大气环流异常特征的合成分析表明，在西南地区夏季旱转涝的早期，西太平洋副高偏西、偏强，中高纬环流纬向运动较强，高空西风带偏强，冷空气不易南下，垂直场上表现为下沉运动，来自孟加拉湾和南海的水汽输送异常偏弱，该地区亦处于水汽辐散区，不利于降水产生;而在涝期，中高纬环流的经向运动增强，乌拉尔山以东的槽加深，东亚沿岸脊加强，西风带偏弱，在垂直场上表现为上升运动，自孟加拉湾经中南半岛北部到达我国西南地区的水汽明显增多，南海及附近西太平洋为偏东南水汽输送，来自东南和西南两个方向的水汽均向西南地区输送，造成西南地区降水偏多。 (2)本论文分析了亚洲夏季风各子系统和大气环流与西南夏季旱涝急转现象的关系，结果表明:高原季风中心经度在涝转早年6月时异常偏西2.66°，中心纬度在涝转旱年前期3月时偏北0.21°;高原单位面积强度指数在旱转涝典型年的前一年12月强度异常偏弱。在西南旱转涝年的前期3～4月，孟加拉湾季风、东亚季风、印度季风、西北太平洋季风以及南海季风强度均显著偏弱;而在涝转早年，印度季风、西北太平洋季风和南海季风表现为8月异常偏强;旱涝急转指数与亚洲极涡表现为显著负相关关系，旱转涝年时亚洲极涡面积及强度均偏弱，涝转早年则偏强;印度副高面积及强度指数在西南夏季早转涝年均偏小偏弱，南海副高面积亦偏小，涝转早年相反;西太副高脊线位置在西南旱转涝年偏南，西伸脊点偏西，而涝转早年则偏北偏东。 (3) BCC_CSM1.1(m)气候模式对西南地区夏季长周期早涝急转的回报分析表明:针对不同预报超前时间(lead time)，BCCCSM1.1(m)模式对西南初夏及盛夏降水异常的预报效果差异较大，模式对西南5～6月降水预报能力较7～8月高;模式在不同预报超前月份下均能够较为准确的回报出我国西南地区夏季降水时空变率的主要模态（全区一致型模态和偶极子型模态），但是不同超前时间的预测再现模态方差贡献、时间系数的年际变化一致性等方面存在较大误差;模式对大尺度水汽输送、垂直速度和海表温度的变化特征有较好的预测能力，但其对我国夏季降水的预报能力还有待进一步提高，对5～6月环流及海温关键区的预报效果明显高于7～8月，这直接影响了模式对西南初夏及盛夏降水场的预报效果。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的及意义

1．2国内外研究进展

1．2．1 西南地区旱涝灾害的研究进展

1．2．2我国气候预测模式的研究进展

1．3问题的提出

1．4本论文主要研究内容及章节安排

2．1资料

2．1．1气象台站资料

2．1．2再分析资料

2．1．3 BCC_CSM1.1(m)气候模式季节回报资料

2．2研究方法

2．2．1旋转经验正交函数分解REOF分析

2．2．2差值场t检验

2．2．3 Pearson相关系数及其检验

2．2．4确定性预报评估方法

2．3季风指数及环流指数定义

2．3．1季风指数

2．3．2环流指数

第三章西南地区夏季长周期旱涝急转

3．1长周期旱涝急转的定义

3．2西南地区夏季长周期早涝急转特征

3．3西南地区夏季长周期旱涝急转异常年的选取及时间演变

3．4西南地区夏季长周期旱涝急转异常年同期北半球大气环流异常

3．4．1 500hPa高度场

3．4．2 200hPa纬向风场

3．4．3 700hPa垂直速度场

3．4．4水汽输送场

3．5本章小结

第四章西南地区夏季长周期旱涝急转与亚洲夏季风和大气环流的关系

4．1西南地区夏季长周期旱涝急转与亚洲夏季风的关系

4．1．1西南夏季旱涝急转与高原季风的关系

4．1．2西南夏季旱涝急转与亚洲夏季风的关系

4．2西南地区夏季长周期旱涝急转与大气环流的关系

4．2．1西南初夏及盛夏降水的500hPa高度场特征

4．2．2西南初夏及盛夏降水的850hPa风场特征

4．3西南地区夏季长周期旱涝急转与水汽输送的关系

4．3．1 西南水汽收支序列曲线及各边界水汽输送时间演变

4．3．2西南各边界水汽与降水指数相关

4．4本章小结

第五章BCC_CSM1.1(m)气候模式对西南地区夏季长周期旱涝急转的回报分析

5．1西南地区夏季降水预测性能检验评估

5．1．1 TCC空间分布

5．1．2区域平均TCC

5．1．3 PCC时间演变

5．2西南地区夏季旱涝急转区降水的基本特征

5．2．1 夏季降水时空变率的主模态

5．2．2区域降水指数

5．2．3西南地区旱涝急转指数

5．3可能误差原因分析

5．3．1 水汽场

5．3．2 700hPa垂直速度

5．3．3全球海表温度

5．4本章小结

6．1全文总结

6．2本文创新点

6．3研究展望

参考文献

致谢

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