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        東部型、中部型ENSO影響長(zhǎng)江流域降水的調(diào)查與分析

        2017-05-19 07:55:11王淼曹潤(rùn)東姚瑤周心易高參
        資源節(jié)約與環(huán)保 2017年4期
        關(guān)鍵詞:雨帶海溫距平

        王淼 曹潤(rùn)東 姚瑤 周心易 高參

        (南京信息工程大學(xué)江蘇南京210044)

        東部型、中部型ENSO影響長(zhǎng)江流域降水的調(diào)查與分析

        王淼 曹潤(rùn)東 姚瑤 周心易 高參

        (南京信息工程大學(xué)江蘇南京210044)

        本文通過調(diào)查1951-2007年發(fā)生的多次ENSO事件的太平洋海表面溫度變化情況將其分為四種類型,分析這四種事件在不同階段的夏季環(huán)流形勢(shì)和850hPa風(fēng)場(chǎng),從而討論西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)和夏季風(fēng)對(duì)長(zhǎng)江流域夏季降水情況的影響,結(jié)果表明:不同類型的El Nin?o和La Nin?a事件與夏季副高強(qiáng)度、西伸脊點(diǎn)以及脊線位置關(guān)系密切,且影響夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化。東部型El Nin?o主要是副高的變化影響降水,而中部型事件則是通過風(fēng)場(chǎng)響應(yīng)來影響降水的變化,且兩類事件中雨帶都有從長(zhǎng)江以北到長(zhǎng)江中下游偏南地區(qū)的移動(dòng)過程;東部型La Nin?a時(shí)期副高顯著減弱東退,使長(zhǎng)江流域降水量減少,中部型La Nin?a在發(fā)展年因?yàn)楦备呒咕€北抬,長(zhǎng)江以北出現(xiàn)雨帶,在消退年因?yàn)楦备哂斜碧议L(zhǎng)江中下游有偏南風(fēng)的風(fēng)速輻合帶,東南地區(qū)偏南風(fēng)加強(qiáng),有兩個(gè)雨帶分別位于黃河-長(zhǎng)江中下游和長(zhǎng)江以南。

        東部型;中部型ENSO事件;副高;夏季風(fēng);長(zhǎng)江流域降水

        1 研究背景

        1.1 ENSO及其研究進(jìn)展

        厄爾尼諾(El Nin?o)現(xiàn)象是指赤道中東部太平洋海溫異常增加的現(xiàn)象。而南方濤動(dòng)(Southern Oscillation)則是發(fā)生在東南太平洋與印度洋及印尼地區(qū)之間的氣壓存在反相關(guān)關(guān)系。Bjerknes[1]較早指出這兩個(gè)現(xiàn)象實(shí)則是熱帶太平洋海氣相互作用的不同表示,所以將這兩種現(xiàn)象統(tǒng)稱為ENSO現(xiàn)象。

        ENSO事件的分類方法目前有較多的研究,董宇佳、孟祥慶[2]進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。研究表明,ENSO事件海表溫度異常中心的位置不同會(huì)引起不同的環(huán)流異常[2],而傳統(tǒng)El Nin?o現(xiàn)象是指赤道東太平洋南美沿岸的增溫向西傳播至中太平洋;中部型的El Ni?o則是中太平洋最先開始增溫,一路傳播到東太平洋南美沿岸[3]。

        1.2 研究方向

        本文根據(jù)1951-2007年12次El Nino事件,10次La Nina事件的氣象數(shù)據(jù),分析東部型El Nino、中部型El Nino、東部型La Nina和中部型La Nina這四種事件的海表面溫度變化過程,以及500hPa和850hPa上大氣環(huán)流對(duì)不同海溫變化過程的響應(yīng),考慮副高和夏季風(fēng)對(duì)降水的影響,以期說明不同類型ENSO對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江流域夏季降水的不同影響。

        1.3 所用資料和方法

        1.3.1 1951-2007年6、7、8月中國(guó)160站月平均降水量,以這57年夏季月平均降水為平均場(chǎng),分析不同類型事件的降水異常實(shí)況。

        1.3.2 NOAA延伸再建的海表面溫度資料,以1951-2007年平均海表溫度為背景場(chǎng),以150°W為分界線分類東、中部型事件。

        1.3.3 NCEP/NCAR 1951-2007年1~12月的500 hPa月平均高度場(chǎng)資料和850 hPa月平均風(fēng)場(chǎng)資料,分析不同類型ENSO的夏季平均大氣環(huán)流及距平狀況。

        2 東、中部型兩類ENSO事件對(duì)應(yīng)年的降水實(shí)況(圖略)

        El Nin o事件的發(fā)展年到消退年,雨帶有明顯的南移,降水明顯增強(qiáng),東部型El Nino的發(fā)展年,多雨帶位于黃河與長(zhǎng)江中下游之間的大范圍地區(qū),長(zhǎng)江中游以南地區(qū)異常少雨,消退年雨帶移至長(zhǎng)江中游及下游以南地區(qū),且異常范圍擴(kuò)大;相比東部型El Nino,中部型事件的異常降水更為集中,發(fā)展年雨帶位于黃河與長(zhǎng)江下游之間的地區(qū),長(zhǎng)江下游以南地區(qū)異常少雨,消退年雨帶南移,呈狹窄帶狀分布在長(zhǎng)江中下游地區(qū)。東部型La Nin?a發(fā)生時(shí)我國(guó)東部大范圍地區(qū)少雨,只有發(fā)展年在黃河下游山東半島有降水異常增強(qiáng);中部型La Ni n?a的發(fā)展年我國(guó)東部降水多在黃河中下游及其以北地區(qū),消退年多雨帶有兩個(gè),呈南北分布,北部雨帶位于黃河長(zhǎng)江中下游,南部雨帶位于長(zhǎng)江以南。

        3 東、中部型兩類ENSO事件的海表溫度變化(圖略)

        3.1 El Nino

        首先,就海溫來看,整個(gè)事件發(fā)展過程中東部型事件明顯強(qiáng)于中部型事件;其次,中部型El Nino處于暖性背景中,而東部型El Nino發(fā)生時(shí)在太平洋會(huì)出現(xiàn)西部與東部海溫的相反距平;還有,雖然兩者都在發(fā)展年冬季出現(xiàn)峰值,但中部型El Nin o明顯弱于東部型El Nino此時(shí)的海溫距平峰值,也說明了東部型El Nin o 較中部型El Nino海溫變化更大。這些不同會(huì)對(duì)大氣環(huán)流變化有不同的指導(dǎo)意義,讓我們有進(jìn)一步的研究意義。

        3.2 La Nina

        對(duì)于東部型La Nina,從初生到衰退它的活動(dòng)范圍都在太平洋東部,且海溫變化幅度較小。而中部型La Nina在發(fā)展年春季初生于太平洋東部,后來逐步向中部擴(kuò)展,在發(fā)展年冬季達(dá)到鼎盛,次年春夏季該事件在太平洋東部有顯著衰減。兩種La Nina 事件發(fā)生區(qū)域不同,且中部型La Nina明顯強(qiáng)于東部型La Nina的海溫距平峰值,海溫變化幅度也明顯更大。

        4 東、中部型兩類ENSO事件對(duì)應(yīng)年夏季的環(huán)流狀況

        4.1 El Nino

        圖1 .a東部型El Nino消退年500 hPa高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)(左)及其距平(右)

        圖1 .b中部型El Nino消退年500 hPa高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)(左)及其距平(右)

        東部型El Nino在發(fā)展年夏季副高范圍較小,位于海上,強(qiáng)度有所減弱,此時(shí)副高對(duì)降水的影響不大,但850hPa上夏季風(fēng)稍有減弱(圖略),長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水多;在消退年夏季副高顯著增強(qiáng),西伸南壓至長(zhǎng)江以南地區(qū),范圍擴(kuò)大,強(qiáng)度增強(qiáng),850hPa上夏季風(fēng)明顯減弱,且在長(zhǎng)江以南有明顯東北-西南西風(fēng)切變異常,在長(zhǎng)江中下游有偏南風(fēng)的風(fēng)速輻合(圖1.a),有利于在長(zhǎng)江中下游及以南地區(qū)形成多雨帶。

        中部型El Nino夏季發(fā)展年副高有弱的西伸南壓,消退年副高位置無明顯變化,強(qiáng)度也都無明顯變化,這與其海溫變化幅度小相關(guān)。發(fā)展年850hPa風(fēng)場(chǎng)上西南風(fēng)速帶最北到達(dá)黃河以南(圖略),且西南風(fēng)異常增強(qiáng),這時(shí)降水多發(fā)生在長(zhǎng)江中下游以北地區(qū);在消退年黃河-日本上空850hPa有氣旋式異常環(huán)流,長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)北風(fēng)異常,夏季風(fēng)減弱,以南地區(qū)有西南風(fēng)異常增強(qiáng),所以長(zhǎng)江中下游地區(qū)形成切變及西南風(fēng)-北風(fēng)的異常環(huán)流輻合(圖1.b),在長(zhǎng)江中下游偏南地區(qū)易形成多雨帶。

        4.2 La Nina

        圖2.a東部型La Nina發(fā)展年500 hPa高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)(左)及其距平(右)

        東部型La Nin a的海溫變化大部分發(fā)生在東太平洋,海氣的相互作用弱,在發(fā)展年和消退年位于西太平洋上的副高顯著異常減弱東退,該事件發(fā)生時(shí)對(duì)暴雨

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