长江流域梅雨入梅日的年代际突变机制研究

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梅雨是东亚夏季风主要系统之一,梅雨活动的变化对我国东部雨季特征有着重大影响。本文利用中国气象局梅雨活动资料、ERA-Interim再分析资料、NOAA的海温与逐日向外长波辐射资料,通过气候学诊断分析和模式敏感性试验,发现了长江流域梅雨入梅日存在年代际突变,并探究了突变前后的关键因子以及物理机制差异,主要结论如下:(1)梅雨具有显著的年际-年代际变率,通过对1951–2016年梅雨特征(入梅日、梅雨强度、出梅日)进行突变分析,客观辨识出长江流域梅雨入梅日在2002年发生了年代际突变,且当突变分析算法中时间窗口值取13年时突变最明显。进一步统计突变发生前后13年的入梅日特征,发现突变发生之前13年(E1:1989–2001年)间,整体入梅偏早,平均入梅日为6月6日,早于气候(1951–2016年)平均入梅日(6月14日)8天,且多数年份(10/13)入梅集中于六月上旬(31–33候)。突变发生后13年(E2:2002–2014年)入梅时间偏晚,多发生于六月下旬(34–35候),平均入梅日为6月19日,晚于气候平均状态5天,晚于E1时期13天。(2)比较入梅日年代际突变发生前后的高层大气状态,发现副热带西风急流的年代际变化是重要影响因子之一。针对E1时期入梅时期(六月上旬)的气温诊断显示,该时期的大气绝热加热过程导致急流轴南侧温度偏暖,北侧偏冷,经向温度梯度较大,有利于急流强度增强。因此,E1时期高层西风急流于六月上旬的增强有利其南侧出现反气旋性环流异常,进而有利于长江地区的垂直上升运动,促使梅雨季的开始。相反地,E2时期较弱的大气绝热加热使得急流轴南侧温度偏冷,北侧偏暖,经向温度梯度较小,急流强度偏弱,此时期的高层环流模态不利于梅雨入梅。(3)引起入梅日年代际突变的中低层关键物理过程,则与西北太平洋副热带高压的次季节演变异常有关,且此异常与海温年代际变化引起的气候季节内振荡(climatological intraseasonal oscillation,简称CISO)活动密切关联。相比于E2时期,E1期间的西太平洋地区海温偏低,伴随较弱的背景场东风切变和较低的水汽含量,此条件不利于由热带中东太平洋向东亚地区传播的CISO发展。CISO与年循环相互作用具有锁相特征,E1时期较弱的CISO对流活动(下沉距平/反气旋性环流异常),有利副热带高压于六月上旬开始增强西伸,并向长江流域输送大量水汽,配合长江地区的上升运动,有利于梅雨季在六月初爆发。大气环流模式的敏感性试验确认了西太平洋海温年代际变化的作用,印度洋和大西洋海温变化对CISO的年代际变化影响微弱。
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