东海黑潮流域降水时空分布特征研究

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东海黑潮流域海气相互作用影响着我国东南沿海降水以及台风等灾害性天气过程,对我国气候乃至于全球气候都有着及其重要的影响。因此,对东海黑潮关键区降水的年际变化、季节变化的时空分布特征进行分析研究具有重要意义。并且,探明该区域的降水特征对进一步了解海气相互作用以及了解其对海洋环流、大气环流的影响具有重要的科学意义。本文通过多元卫星遥感资料TRMM 3B42数据产品,对东海黑潮关键区2000年-2019年降水年际变化、季节变化的时空分布特征进行分析研究,结果表明,东海黑潮关键区区域降水在空间分布上表现为黑潮主轴右侧降水较多,年降水变化EOF分解第一模态贡献为38.43%,第二模态贡献为14.33%。EOF第二模态空间分布和时间系数变化与El Ni(?)o、PDO等年际变化事件相关性较好,相关系数分别为0.72和0.51,均通过95%置信检验。研究区域年降水总量一维线性拟合呈现增长趋势,每年约增加17920.89 mm。利用处理后的月平均降水资料做了M-K突变检验以及小波变换分析,结果显示研究区域降水存在1年主周期变化以及一个4月的副周期变化。研究区域季节降水变化一维线性拟合显示,四个季节降水均呈现为增长趋势,其中,冬季降水增长最快,而夏季降水增长较为平缓。冬季、春季降水第一模态空间分布显示,在黑潮主轴左侧与大陆间区域降水较多;夏季降水第一模态空间分布显示,降水大值中心出现在琉球群岛附近;秋季降水第一模态空间分布显示,降水分布呈现南北反位相变化。为了探究降水时空分布特征,本文基于卫星高度计资料以及ERA-5再分析资料,对研究区域SST、SLA、风应力旋度、850h Pa风场、500h Pa高度场、热通量进行分析,探究其与降水分布的影响。其中,SST年变化与降水年变化第一模态空间分布大致一致,但其时间序列相关系数未通过95%置信检验。而SST的季节变化对降水的影响体现在锋面和海表蒸发方面。冬季、春季东海黑潮锋较强,在黑潮主轴西侧内海区域降水增多,其EOF第一模态空间分布也证实了这一点。但从气候态月平均降水来看,降水多出现在黑潮主轴外海区域,是因为黑潮主轴外海有着较高的SST,海表蒸发、风辐合强烈,易形成降水。SLA也存在明显的季节变化,且可以作为评判中尺度涡的一个标准。研究区域春季主要为海表面高度负异常控制,夏季秋季主要为海表面高度正异常控制,冬季为海表面高度正异常向海表面高度负异常的转变。研究区域为海表面高度正异常主导,表示为海洋中尺度暖涡占优势,一定条件下,这些区域会带来更多的降水,这也是黑潮主轴东侧降水较多的原因之一。不过由于中尺度涡的作用影响降水也是可以归结到SST对降水的影响。暖涡区域有着较高的SST,带来更强的蒸发,以及导致风的辐合,易形成降水。此外,正的风应力旋度会引起海水的辐合以及上升流,负的风应力旋度会引起海水的辐散和下沉流。上升流会降低SST,从而影响蒸发强度。夏季台湾岛西侧降水小于其他地区的原因可能是因为其西侧正的风应力旋度引起的上升流导致SST降低,海表蒸发减弱,且夏季风较小,海表辐合降低,故降水减少。大的天气环流也是会影响降水落区,特别是西太副高的影响。西太副高的位置可以影响水汽输送,且西太副高还会影响气流,造成水汽辐合位置差异。春季降水与净短波辐射通量相关性较强,相关系数为-0.66;夏季降水与净长波辐射通量、净短波辐射通量、净热通量相关性较好,特别是净短波辐射,其相关系数达到-0.87;秋季降水与净短波辐射通量相关性较好,相关系数为-0.85;冬季降水与净长波辐射通量、净短波辐射通量相关性较好,其相关系数分别为0.65和-0.71。总的来说,净短波辐射变化与降水变化相关性最好。
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