全球变暖背景下强对流天气形成机理

摘要

本文根据1948年-2008年的NCEP／NCAR月平均资料,日平均资料,全国743站的站点逐日降水资料及国家气候中心提供的环流指数数据。采用小波分析,带通滤波,趋势系数法等统计方法验证了在全球变暖的背景下,江淮流域下游为暴雨强度增强的最大区域,故本文以此区域的46个连续的站点为代表。在全球变暖的背景下,分别找到了副高面积和强度,极涡的面积和强度几个环流因素。以及强对流降水天气方面的影响因子的变化,即大气中水汽含量、湿空气热含量和不稳定度三个影响因子的年际变化着手。得到以下结论:
　　 ⑴江淮流域下游暴雨的强度呈显著的上升趋势,亚洲极涡的强度和面积指数与暴雨强度序列有显著的负相关性,即亚洲极涡强度减弱,则暴雨强度增强；亚洲极涡面积缩小,暴雨强度增强。副高强度和面积与暴雨强度有显著的正相关性,即副高强度增强,则暴雨强度增强；副高面积扩大,则暴雨强度增强。
　　 ⑵暴雨强度存在不同周期的模态,其中9至12年周期模态的影响因子是太阳黑子的活动。线性模态与极涡、副高的面积和强度指数做相关显著程度远远高于原序列。而其他的模态与极涡、副高的面积指数和强度指数环流指数做相关未通过检验。表明暴雨强度增强主要是通过线性模态起作用的。
　　 ⑶从对流天气影响因素出发,分析了增暖前后江淮流域下游地区6月份强对流降水指数天气方面的影响因子的变化。即大气中水汽含量、湿空气热含量和不稳定度三个影响因子的年际变化情况,然后从天气方面的的角度反映了全球变暖后的环流场的变化通过这些影响因子影响到江淮流域下游暴雨强度的增强。结果表明,全球增暖后,对流层中、高层水汽含量在各月均呈下降趋势,对流层低层水汽含量呈上升趋势；热晗除个别年份外,在700hPa、850hPa、1000hPa三层均有明显增长；大气中不稳定性也显著增强。进而导致极端降水强度和频率的增加。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究极端气候事件的意义

1.2 极端降水的研究进展

1.3 本文的研究内容

第二章 气候资料及分析技术

2.1 资料

2.2 文章中涉及的方法

2.2.1 小波分析

2.2.2 气候倾向率

2.2.3 水汽通量

2.2.4 不稳定度计算

2.2.5 热焓的计算

2.2.6 极端降水指数的选取

第三章 温度和降水指数的统计分析

3.1 区域选取

3.2 近49年北半球温度变化特征

3.2.1 近49年北半球地面温度时间序列

3.3 江淮流域各极端降水指数在随温度变化的时空变化特征

3.3.1 各极端降水指数的长期变化特征

3.3.2 降水指数的周期分析

第四章 分析暴雨强度的环流影响因素

4.1 暴雨强度的各个模态

4.2 暴雨强度各个模态与环流指数做相关分析

4.3 关键环流指数的超前相关分析

4.4 对关键环流指数的小波分析

4.5 暴雨强度指数与高度场的相关分析

4.6 暴雨强度指数线性模态与高度场的相关分析

4.7 亚洲极涡强度指数、面积指数与高度场的相关场分析

4.8 副高指数与高度场的相关场分析

4.9 强弱年的合成分析

4.9.1 北半球温度序列变化

4.9.2 北半球温度指数与环流指数的相关

4.9.3 强弱年高度场风场的合成分析

4.10 本章小结

第五章 对流性天气影响因子的长期变化特征

5.1 水汽含量的变化特征

5.2 大气稳定度的变化特征

5.3 湿空气热焓的变化特征

5.4 本章小结

第六章 文章结论

致谢

参考文献