亚非急流入口区的动能变化对华北干旱的影响

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华北地区的年降水主要集中在盛夏时期,7-8月华北地区干旱发生的频次增加,并呈年代际增强。研究使用了欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的全球再分析数据,通过T-N波作用通量和局地多尺度能量涡度分析法(MS-EVA)研究了1979年至2015年7、8月亚非急流入口区域位置和能量的变化对华北地区干旱的影响;通过地表温度变化分析了大西洋东岸和西欧地区增温对亚非急流入口区域的位置和能量收支的影响,并通过LBM模式验证了增温对急流的入口的影响,以下为本文得到的主要结论:(1)亚非急流入口在1997年以后有明显的北抬趋势,8月亚非急流入口北抬不明显并且存在北大西洋急流的南压;急流入口区位置北抬与华北地区的干旱成正相关关系。当急流入口区域向北抬时,波活动加强华北区域上空的高压系统,波上的能量频散到我国沿海地区,引起西太副高减弱东退,向华北地区输送水汽的暖湿气流减弱,水汽通道整体上减弱,华北地区的干旱形势加强。(2)7、8月整层大气中,亚非急流入口区域影响华北地区干旱形势的动能累积量主要为动能平流输送项(QK)和季节尺度动能转化项(T01)。季节尺度动能转化项在7、8月都有增涨的趋势。在1997年以后,亚非急流入口区在7月有明显的北抬趋势,使得能量更易于进入急流管道,8月急流入口区有较弱的北抬,但大西洋急流出口区至亚非急流入口区的能量充沛,7、8月都利于能量进入亚非急流;能量向下游区域频散,使得我国华北上空脊前、槽后的辐合加强,下沉气流加强,而在平均槽的东侧,有较强的辐散,使得槽有向东移动的趋势,华北区域从槽前变为槽后,则整体形势不利于降水,对干旱形势的持续有利。(3)盛夏亚非急流入口左侧在1979年以后温度持续增高,1999年之后的增温趋势更加明显。急流入口区左侧在增温强时温度梯度大值带位置向北偏,同时入口区左侧高纬地区有西风增强;亚非急流入口区地表增温有利于中、高层的动能平流输送项和季节尺度传输项的增强,随着地表增温,亚非急流入口区的动能累积增加。增温强时亚非急流在入口区的位置偏北,同时增温使得大西洋东岸和西欧地区的能量累积增加,更易于大西洋东岸和西欧地区的能量频散进入亚非急流,进而向下游传递,对下游华北地区的干旱起促进作用。(4)通过LBM模式对大西洋东岸和西欧地区的非绝热加热的模拟,模拟的结果表明西欧地区高空有正高度异常并存在一个气旋,亚非急流入口区左侧有西风的增强,亚非急流20m/s等值线向北抬升。亚非急流中的动能平流输送主要由大西洋东岸和西欧地区向亚非急流入口区频散,当亚非急流入口北抬时,能量更易于频散进入急流,向下游传递,促进华北地区的干旱。整篇文章从亚非急流入口位置变化引起能量变化,进而影响华北地区干旱做了相关的讨论;就亚洲东岸、西欧地区增温造成的亚非急流入口北抬做了相关分析,并通过LBM模式验证了增温利于急流北抬,从而使得动能易于频散进入急流向下游传递,最终造成华北地区干旱。本文的研究反应了华北地区干旱的部分成因,为探讨干旱机理及干旱气候预估提供依据。
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