亚洲夏季风水汽输送特征及其与中国降水关系的研究

摘要

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国气象台站气温和降水观测资料，讨论了亚洲夏季风区水汽通量场的时空特征及其与中国降水的关系，主要结论如下： 1.亚洲季风区夏季为强大的水汽汇，东亚大陆和印度季风区均有强的辐合中心。亚洲季风区在赤道以北有很强的西风输送。对于纬向平均的经向输送，亚洲季风区向北的水汽通量在赤道地区最大，约为全球平均的2倍。5-7月来自印度季风区的水汽输送持续加强，而6-7月来自西太平洋的偏东水汽输送发展到极盛。亚洲季风区不论在纬向和经向输送上，都表现了其独特性。 2.东亚季风区水汽输送路径和源地因季节而不同，中国南方冬春季水汽主要来自副热带和中纬西风的输送，副热带西风输送在春季最强。春末至夏初则以热带西风输送为主，在夏季，热带西风水汽通量最强，中高纬度西风水汽输送也达到最强，二者季节变化同位相，7月达到极值，此时中高纬度西风水汽通量仅为热带西风水汽通量的1/4左右。 3.华北汛期降水有明显的年际和年代际变化，与通过南边界和西边界的水汽相关较好，特别是在年代际尺度上，均有准17年的周期。但90年代以后，准11年的周期可能更为重要。70年代中期突变之后，季风气流比西风带输送减弱得更剧烈，使得西风带水汽输送对华北汛期降水的作用相对增大。水汽收支分析表明，南边界的水汽变化对旱涝起着主导作用。 4.水汽通量和中国东部地区夏季降水存在多时间尺度变化及相关关系。对年代际尺度，华北地区和长江中下游地区的降水与水汽通量场的相关最为显著。在年际尺度上，水汽通量场和降水均有2-3年的显著周期。水汽通量场与江淮流域和黄河流域以及江南大部的降水有密切关系。对30-60天季节变化部分，均表现出明显的准40天周期振荡。SVD前两个模态描述了长江及江南地区、长江以北到山东半岛地区降水与水汽输送有显著的正相关关系。第三模态主要反映了华南及东部沿海异常降水时的水汽输送特征，它与台风活动密切相关。 5.夏季华南地区水分内循环最强，华北次之，江淮地区最弱。在干季蒸发的作用尤其重要，特别是冬季，蒸发一方面要补偿辐散流出的水汽，一方面也是降水的水汽来源。水汽输送的分析表明，平均流和瞬变波造成的水汽辐合辐散几乎反位相。瞬变波总是沿平均水汽梯度方向输送水汽，从而维持不同纬度间大气的水汽平衡。瞬变输送活跃区位置和强度有明显的季节变化，各季节都以经向输送为主。在各区域雨季时期，平均环流的输送对水汽辐合起了决定作用，而瞬变波常引起水汽辐散。在降水较少的季节，平均环流的作用显著减小，瞬变输送的作用相对增大。对于华北地区，夏季水汽主要来自平均流引起的辐合，大部分月份(7-8月除外)水汽输送由瞬变波完成。 6.中国大暴雨时期个例分析表明，不同区域强降水过程，异常水汽来源不同。华北地区主要来自副热带西太平洋，长江中下游和华南地区主要来自孟加拉湾和南海。对华北地区强降水过程，区域水汽通量的经向输送相对较强，对长江流域和华南地区的强降水，区域水汽通量的纬向输送相对更明显，此时由北边界输出的水汽大大减少，南边界水汽流入的增大导致的经向辐合加强是降水量增大的主要原因。

目录

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摘要

第一章绪论

1引言

2国内外研究进展

3问题的提出和主要研究内容

参考文献

第二章亚洲夏季风区水汽输送的气候特征

1引言

2资料和计算方法

3水汽场的气候特征

4南海夏季风爆发前后水汽输送与收支的变化

5水汽输送与中国东部雨带的进退

6本章小结

参考文献

附图

第三章华北汛期降水的水汽输送特征

1引言

2资料和计算说明

3 7-8月亚洲季风区不同水汽通道与华北汛期降水的相关分析

4华北汛期降水和水汽输送通量的时空特征分析

5本章小结

参考文献

附图

第四章夏季水汽通量场与中国东部降水的多尺度相关分析

1引言

2资料

3水汽通量场的时间变化

4水汽通量场和降水场的多尺度相关分析

5本章小结

参考文献

附图

第五章中国东部大气水分平衡的估算及平均流和瞬变波的作用

1引言

2资料和计算说明

3中国东部水分平衡要素的季节变化

4平均环流和瞬变波对水汽的输送作用

5本章小结

参考文献

附图

第六章重大旱涝事件的水汽输送特征

1引言

2 1963年华北地区暴雨个例分析

3 1954年长江流域暴雨个例分析

4 1998年长江流域暴雨个例分析

5 2005年华南地区暴雨个例分析

6本章小结

参考文献

附图一

附图二

第七章全文总结

1主要结论

2创新点

3问题与展望

致 谢