长江中下游夏季持续性强降水多尺度特征及其与阻塞高压的联系

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本论文利用1979-2017年的CPC陆地格点逐日降水资料,以及ERA-Interim再分析资料等,首先比较了中国东部不同地区夏季持续性强降水(Persistent Heavy Rainfall,PHR)发生的基本特征差异。接着以长江中下游地区为例,探讨了该地区夏季PHR发生频率在年代际、年际时间尺度上的特征,以及不同年代际、年际背景信号下,当长江中下游发生区域持续强降水事件时,中低纬地区环流的准双周振荡特征差异。最后本文将长江中下游区域持续强降水事件按照欧亚阻塞高压环流型进行分类,分析了不同的欧亚阻高信号在次季节尺度上对长江流域持续性强降水的可能影响。夏季PHR事件在中国东部各地区都存在,尤其是华南地区和长江中下游地区,是PHR事件高发区。6月上中旬华南前汛期接近尾声,江淮梅雨期即将开始,整个中国南方地区的夏季PHR事件也主要发生在6月;7-8月雨带北移,长江中下游地区PHR迅速减少,华南地区PHR次数回落,华北地区开始出现PHR事件。统计长江中下游夏季格点PHR平均发生数并将结果标准化,得到了1979-2017年的逐年夏季PHR频率指数(PHR index,简称PHRI),功率谱结果表明PHRI存在较强的年代际周期和年际周期。将PHRI滤波分别得到其年代际分量和年际分量,并将各物理量与之做回归。结果表明,长江中下游PHR频次的年代际变率信号主要分布在广阔的中国东南部,表现为区域上空的降水异常以及整体的大气环流异常。中国东南部上空出现很强的异常上升运动和高层辐散,菲律宾上空有一异常反气旋从南海输送水汽到中国南部。长江中下游PHR发生频次的年际变率信号则主要集中在狭长的长江流域地区。对流层中层的上升运动和对流层高层的辐散运动集中在长江中下游上空,同时西太平洋上空输送水汽的异常反气旋位置略偏西,从而将异常多的南海水汽向北输送到长江流域。从变率大小和通过信度检验范围大小来看,年际变率信号要强于年代际变率信号,在PHR的演变中占主导地位。在年代际、年际变率信号同时为正的年份,长江中下游的区域持续强降水事件的准双周振荡特征明显;而在二者同时为负的年份,事件期间环流场的准双周特征不明显。将长江中下游的区域持续强降水事件按欧亚阻塞高压环流型分成了三类:贝加尔湖单阻型;乌拉尔山-鄂霍次克海双阻型;乌拉尔山-贝加尔湖双阻偏西型事件。单阻型事件中,西太平洋副热带高压西伸,异常冷空气从阻高东部经中国北方南下,异常热带水汽从西太反气旋和孟加拉湾两个路径输送到中国南方,强降水范围从中国西南部一直延伸到长江下游。双阻型事件中,副高进一步西伸,异常冷空气从两个阻高东侧经东北和内蒙西部南下入境,异常水汽经西太反气旋路径和青藏高原南麓路径进入中国,并在长江中下游南岸形成持续性强降水。双阻偏西型事件中,副高西伸北跳,异常冷空气从中国北方和西北入境,异常水汽由西太反气旋输送到江淮地区,持续性强降水中心落在长江以北。
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