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本文利用分析整理后中国661站常规气象观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)、相关分析方法、奇异值分解(SVD)和合成分析等方法,对东亚副热带夏季风北边缘带的位置变化及其结构特征进行了分析,并讨论了黄河流域夏季降水的空间异常类型和周期振荡特征,最后研究了东亚副热带夏季风北边缘带和东亚副热带西风急流与黄河流域夏季降水的关系以及黄河流域夏季降水异常年份的大气环流特征。本文的主要结论有:
1.东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,南界位于360N,北界位于41°N;近60年来北边缘带有逐年南移,宽度有逐年变宽的趋势。1960年代边缘带宽度最窄,边缘带变宽主要是由南界位置南移造成的。北边缘带存在显著的准2a、3a和9a的周期。平均6月28日夏季风影响到达其北边缘带的南界,8月2日到达北边缘带的北界,停留一段时间后,在8月22日离开北边缘带的北界开始南撤,于9月22日离开北边缘带的南界,标志着夏季风对北边缘带的影响结束。
2.110°E处是东亚副热带夏季风边缘带中南风分量最大的经度,200hPa急流中心位于边缘带上空,同一层次上南界点西风小于北界点,边缘带由低层往上西风逐渐增大;600hPa以下为南风,600hPa以上为北风,南界点南风分量大于北界点,850hPa南风中心大于2m/s;边缘带内水汽含量到达400hPa,边缘带是相对湿度等值线最密集的地带。偏北年与偏南年相比,夏季风影响北边缘带时间开始早,结束迟。西风急流中心偏北,强度偏强,低层湿度偏大,上升运动偏强。
3.黄河流域夏季降水呈现由东南向西北逐渐减少的分布特点,在黄河中下游降水等值线呈东北—西南走向,黄河上游降水等值线呈南北走向,等值线走向与东亚副热带夏季风北边缘的走向相吻合。黄河流域夏季降水主要呈现2-3a和8-9a的周期特征。
4.黄河流域夏季降水的空间异常类型主要有3种:全流域一致型,东南多(少)西北少(多)型,东多(少)西少(多)型。三个空间型的方差贡献为42％。从年代际变化趋势来看,20世纪70年代、80年代后期至90年代前期黄河流域夏季降水呈现逐渐增多趋势,为多雨阶段。20世纪60年代后期、80年代前期以及90年代后期以来黄河流域夏季降水呈现减少趋势,为少雨阶段。
5.夏季风北边缘带与黄河流域夏季降水存在明显的正相关关系,即夏季风北边缘偏北年,黄河流域夏季降水偏多,夏季风北边缘偏南年,黄河流域夏季降水偏少。当东亚副热带西风急流中心异常偏北时,黄河流域中上游地区夏季降水偏多,黄河下游夏季降水偏少,而当东亚副热带西风急流中心异常偏南时,则夏季黄河流域中上游地区降水偏少,黄河下游降水则偏多。东亚副热带西风急流中心异常偏东时,夏季黄河流域上游降水偏多,中下游地区降水偏少;当东亚副热带西风急流中心异常偏西时,黄河流域上游降水偏少,相应的中下游地区降水偏多。
6.黄河流域夏季降水异常偏多、偏少时,东亚大气环流特征具有明显的差别。当黄河流域夏季降水异常偏多时,100hPa南亚高压位置偏东北,中心强度偏强;200hPa东亚副热带西风急流强度偏强、位置偏北;500hPa西太平洋副高位置偏北、偏西;850hPa南风偏强,黄河流域上空向北的水汽输送加强,并伴有较强的水汽辐合。当黄河流域夏季降水异常偏少时,100hPa南亚高压位置偏西,中心强度偏弱;200hPa西风急流位置偏南;500hPa西太平洋副高位置偏南、偏东;850hPa南风偏弱,黄河流域向北的水汽输送减弱,黄河流域的水汽辐合偏弱。
1.东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,南界位于360N,北界位于41°N;近60年来北边缘带有逐年南移,宽度有逐年变宽的趋势。1960年代边缘带宽度最窄,边缘带变宽主要是由南界位置南移造成的。北边缘带存在显著的准2a、3a和9a的周期。平均6月28日夏季风影响到达其北边缘带的南界,8月2日到达北边缘带的北界,停留一段时间后,在8月22日离开北边缘带的北界开始南撤,于9月22日离开北边缘带的南界,标志着夏季风对北边缘带的影响结束。
2.110°E处是东亚副热带夏季风边缘带中南风分量最大的经度,200hPa急流中心位于边缘带上空,同一层次上南界点西风小于北界点,边缘带由低层往上西风逐渐增大;600hPa以下为南风,600hPa以上为北风,南界点南风分量大于北界点,850hPa南风中心大于2m/s;边缘带内水汽含量到达400hPa,边缘带是相对湿度等值线最密集的地带。偏北年与偏南年相比,夏季风影响北边缘带时间开始早,结束迟。西风急流中心偏北,强度偏强,低层湿度偏大,上升运动偏强。
3.黄河流域夏季降水呈现由东南向西北逐渐减少的分布特点,在黄河中下游降水等值线呈东北—西南走向,黄河上游降水等值线呈南北走向,等值线走向与东亚副热带夏季风北边缘的走向相吻合。黄河流域夏季降水主要呈现2-3a和8-9a的周期特征。
4.黄河流域夏季降水的空间异常类型主要有3种:全流域一致型,东南多(少)西北少(多)型,东多(少)西少(多)型。三个空间型的方差贡献为42％。从年代际变化趋势来看,20世纪70年代、80年代后期至90年代前期黄河流域夏季降水呈现逐渐增多趋势,为多雨阶段。20世纪60年代后期、80年代前期以及90年代后期以来黄河流域夏季降水呈现减少趋势,为少雨阶段。
5.夏季风北边缘带与黄河流域夏季降水存在明显的正相关关系,即夏季风北边缘偏北年,黄河流域夏季降水偏多,夏季风北边缘偏南年,黄河流域夏季降水偏少。当东亚副热带西风急流中心异常偏北时,黄河流域中上游地区夏季降水偏多,黄河下游夏季降水偏少,而当东亚副热带西风急流中心异常偏南时,则夏季黄河流域中上游地区降水偏少,黄河下游降水则偏多。东亚副热带西风急流中心异常偏东时,夏季黄河流域上游降水偏多,中下游地区降水偏少;当东亚副热带西风急流中心异常偏西时,黄河流域上游降水偏少,相应的中下游地区降水偏多。
6.黄河流域夏季降水异常偏多、偏少时,东亚大气环流特征具有明显的差别。当黄河流域夏季降水异常偏多时,100hPa南亚高压位置偏东北,中心强度偏强;200hPa东亚副热带西风急流强度偏强、位置偏北;500hPa西太平洋副高位置偏北、偏西;850hPa南风偏强,黄河流域上空向北的水汽输送加强,并伴有较强的水汽辐合。当黄河流域夏季降水异常偏少时,100hPa南亚高压位置偏西,中心强度偏弱;200hPa西风急流位置偏南;500hPa西太平洋副高位置偏南、偏东;850hPa南风偏弱,黄河流域向北的水汽输送减弱,黄河流域的水汽辐合偏弱。