中国北方冬季雨雪特征分析

摘要

基于1960—2008年中国气象台站降水量资料,NCEE／NCAR再分析资料,以及1980-2005年中国北方地区大气气溶胶光学厚度(AOD)资料,采用聚类分析和大气环流合成分析方法,研究冬半年多雨雪与少雨雪的大气环流特征和差异,分析探讨与我国北方大范围多雨雪与少雨雪时的同期气溶胶分布特征。结果表明1960年以来,我国北方地区冬季雨雪总体呈现上升趋势。根据经显著性检验得到的距平分析结果,典型多雨雪年为1998年、2003年和2006年；典型少雨雪年为2005年、1997年和2001年。多雨雪和少雨雪年环流主要差异特征为:
　　 (1)多雨雪年极地区至泰梅尔半岛低层冷空气强盛,形成从极地至泰梅尔半岛再至我国西北、华北和东北地区的冷空气持续输送的通道；而在少雨雪年,该冷空气输送通道不显著。
　　 (2)多雨雪年北半球锋区和西风急流位于我国的三北地区(40-50°N)。我国东部(100°E以东)至西太平洋的广大区域低空高度场形势为“东高西低”,有利于偏东、偏南气流沿110°E向我国北方输送；而少雨雪年500hPa上西风盛行区远离我国,低空东南风气流输送带移至俄罗斯东西伯利亚高纬度地区,不利于我国北方雨雪的生成。
　　 (3)在垂直环流上,多雨雪年850hPa及以下出现偏东气流与其上层的偏西气流重叠对峙,850hPa上在交汇区出现局部上升运动,其上有大范围上升气流,二者叠加构成了110°E附近的斜爬升垂直环流,有利于我国东部大雪；少雨雪年相反,低空西风与偏东风在110—115°E的对峙形势不复存在,有利于降雪的垂直环流结构东移至太平洋洋面上。
　　 (4)1980-2004年中国北方地区逐年冬半年雨雪总量与同期大气气溶胶光学厚度(AOD)的相关分析揭示出我国北方雨雪年际变化与AOD的年际变化存在相关系数为0.415的正相关,达到0.001的显著性水平。同期AOD距平合成分析表明,我国北方地区冬季多雨雪年与少雨雪年大气气溶胶光学厚度差异显著,符号相反,分别为20×10-3和-10×10-3。尤其以内蒙东部、河北北部、吉林和黑龙江南部差异最大。
　　 此外,运用主成分分析、小波分析、相关分析等方法探讨国北方地区冬季降雨雪量的时空特征及同期全球海温与其的相关性。研究发现:
　　 (5)中国北方地区冬季降雨雪量存在2-3a、6—7a的高频振荡周期,及一个准15a的年代际尺度的低频振荡周期。
　　 (6)在1961—2008年间,研究区域冬季降雨雪量总体呈现上升趋势,但是45°N以北的研究区北部区域冬季降雨雪量在48年间增加显著,而45°N以南的研究区南部区域冬季降雨雪量变化并不明显。
　　 (7)位于北大西洋上10—40°W,30-50°N海区的海温与研究区域降雨雪量的第一、二特征向量均为显著的正相关性,研究区北部冬季降雨雪量与海温关系密切,南部区域冬季降雨雪量与全球海温的相关性不明显,海温变暖可能是导致研究区北部降雨雪量显著增加的重要因素。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

第二章 资料与方法

2.1 研究资料

2.2 研究方法

第三章 中国北方冬季多/少雨雪年环流配置特征分析

3.1 引言

3.2 多/少雨雪的确定和显著性分析

3.2.1 距平分析的多/少雨雪年度分布

3.2.2 聚类分析的多/少雨雪年度分布

3.2.3 年度分布差异显著性检验

3.3 多雨雪与少雨雪年水平环流合成分析

3.4 雨雪与少雨雪年垂直环流剖面合成分析

3.5 冬季多/少雨雪差异环流特征概略模型图

3.6 多/少雨雪年大气静稳条件的个例对比分析

3.7 本章小结

第四章 北方冬季多/少雨雪的大气气溶胶特征分析

4.1 我国北方大雪与气溶胶光学厚度年度特征分析

4.2 我国北方多/少雨雪年气溶胶光学厚度差异的地理分布特征

4.3 本章小结

第五章 中国北方地区冬季雨雪的时空变化特征及可能影响因子

5.1 中国北方地区冬季雨雪的空间变化特征

5.2 中国北方地区冬季雨雪的时间变化特征

5.3 北方地区冬季降雨雪量变化与海温的关系

5.4 本章小结

第六章 结论与讨论

致谢

参考文献

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