论文部分内容阅读
淮河流域和长江流域是经济发达、人口密度大的地区,梅雨期洪涝灾害的发生对于当地社会和经济影响严重。1990年代梅雨期洪涝主要发生在长江流域,但2000年后主要发生在淮河流域。与洪涝雨带北移相联系的环流异常特征及其机理涉及季风的年代际变化和年际变化,是重要的科学问题。本文通过资料诊断和数值模拟,系统分析6月和7月亚印太季风区气候背景的特征以及主要差异,深入诊断6月和7月淮河流域和长江流域洪涝事件期间大气环流特征和差异,着重研究和揭示了6月梅雨期造成这两个流域大尺度持续性降水事件的影响因子和其中的物理过程和机理,并提出了一个以前期海洋热含量异常为信号的短期气候预测新指数。主要结论如下:
(1)6月和7月亚印太季风区气候背景差异
东亚和西太平洋季风区7月与6月相比雨带向北推移,在我国差异表现为以长江为界北增南减的分布。与之相关联环流系统西太副高、南亚高压、西风急流轴位置都向北移动,西风急流强度减弱。热带地区,与6月相比,7月印度北部降水增加。低层索马里急流加强北进,阿拉伯海西部离岸流加强冷水上翻海温降低显著,使得局地感热偏弱。热力适应理论表明感热偏弱激发反气旋,其东侧下沉运动增强而阿拉伯海东部降水减少。
(2)6月淮河洪涝年和长江洪涝年大气环流差异
分析比较了三套再分析资料JRA25、NCEP2、ERA-Interim在两个流域洪涝年大尺度环流异常分布,发现资料具有一致性。6月淮河和长江洪涝年在对流层中高层环流有共同点:中高纬均为相当正压结构,有明显Rossby波列信号。但淮河洪涝年波长要长于长江洪涝年份。淮河涝年在欧亚大陆上空对流层上层位势高度场上是“两槽一脊”:长江涝年则在很大程度上与此相反。副热带对流层低层在西北太平洋和我国东南部均有一异常反气旋。淮河洪涝年相比长江洪涝年时反气旋更偏北,反气旋西部西南暖湿气流与北风辐合;长江涝年时西南风与弱的纬向风异常辐合。热带对流层低层淮河洪涝年时在阿拉伯海上是异常反气旋,西太平洋为气旋环流。淮河洪涝年降水距平是以长江为界北增南减的“梅雨偶极型”分布。这种异常分布型与从6月气候态到7月部分环流和降水季节推进相一致,表明淮河6月洪涝与梅雨季节提前向北发展有关。
(3)6月淮河洪涝和长江洪涝热带地区热力状况差异
6月淮河洪涝时,阿拉伯海-印度半岛对流明显偏强。而6月长江洪涝时,中西太平洋对流显著偏弱。阿拉伯海一印度半岛的凝结潜热状况可能对欧亚大陆上的大气环流有重要作用。另一方面热带中西太平洋区域凝结潜热异常激发的径向波列也影响东亚以及西太平洋中高纬度的环流。利用大气环流模式SAMIL,敏感性结果表明:印度半岛对流偏强,青藏高原南缘和淮河至日本岛有一带状正距平降水;热带西太平洋对流偏弱,长江流域及华南降水偏多。从敏感试验结果验证6月印度季风区凝结潜热正异常可能对应淮河流域6月降水正异常,而热带西北太平洋的对流偏弱则长江流域降水偏多。
澳大利亚东北部海域在6月淮河和长江流域洪涝发生年前期(4-6月)海洋热含量有显著差异。淮河6月洪涝时此区域热含量偏高而长江流域洪涝时偏低。这个区域平均海洋热含量可以作为一个指数来研究海洋热含量和后期6月大气环流以及降水的关系。EOF分解太平洋热含量发现第一主模态的时间系数和热含量指数有很好的相关性。前期海洋热含量主要通过热含量释放影响西北太平洋海气界面的感热通量,低层风场随之调整从而导致“梅雨偶极型”分布。
(4)7月淮河洪涝和长江洪涝大气环流特征
7月洪涝年低层环流异常表现为多样性,中高纬定常波波长相比6月偏短。对流层底层淮河涝年相对长江涝年西北太平洋反气旋偏西偏北,中心位于大陆内侧。长江洪涝年异常反气旋中心位于西北太平洋上。在对流层高层7月淮河洪涝时局地西南风显著,西风急流加强,而长江洪涝区域为西北风盛行,在我国南方为北风异常。与6月相比,PJ波列在7月两流域洪涝都非常显著,只是PJ波列路径不同。EOF分解表明7月我国东部降水第一模态“江淮型”不是严格意义的淮河流域洪涝,而第二模态则可严格定义为“长江型”。印度尼西亚群岛附近的强凝结潜热激发PJ波列可能与“江淮型”关系紧密,而印度半岛北部的弱对流激发的纬向波列可能影响东北亚对流层高层环流,从而与第二模态“长江型”降水有一定关联。