低纬高原地区雨季极端降水年际变化及其物理成因

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位于中国西南部的低纬高原区域内山地较多、地形复杂,极端降水的发生常常导致严重的山洪、滑坡、泥石流等次生地质灾害,带来重大的人员伤亡和财产损失,是制约低纬高原区社会经济发展的主要气象灾害之一。研究极端降水变化的物理成因将为与极端强降水事件相关的防灾减灾决策服务提供科学依据,因而具有重要的研究意义。  本文使用低纬高原地区剔除有缺测值和搬迁测站的数据后121个台站1979-2011年5-10月无缺测的逐日降雨资料,用百分位法确定出低纬高原地区极端强降水事件的相对阈值后,分析了低纬高原地区极端强降水事件时空分布特征,并对影响低纬高原极端强降水事件的物理因子:海温场、非绝热加热、大气环流场、水汽通量场等进行了分析。结果表明:(1)以百分位法确定低纬高原地区雨季极端降水事件,其阈值、年平均频次的空间分布特征与雨季降水量、年总降水量的空间分布特征基本一致:均表现为西北少而东南多的趋势,但阈值、极端降水频次与降水量在低纬高原地区北部的局部地区的表现有所差异,相应的极值中心并不完全重合。(2)整个低纬高原地区雨季极端降水频次无明显的线性变化趋势,并与各站点雨季极端降水频次具有很好的相关关系;雨季低纬高原地区总的极端降水频次异常可以代表各区域雨季极端降水频次异常。(3)北印度洋地区上空大气环流场异常对低纬高原地区雨季极端降水频次有显著影响。以阿拉伯海西北部为源头的气流,越过印度次大陆后,在孟湾北部上空形成低槽。同时来源于阿拉伯海东南部的偏西风在马来半岛上空转为偏南气流。孟湾北部上空的槽前西南气流与这支偏南气流共同为为低纬高原区带来了充足的水汽。这两支水汽与来自我国内陆的冷空气在低纬高原地区汇合,共同影响了低纬高原地区强降水。(4)雨季北印度洋上空700hPa辐散风相关分析表明,低纬高原地区上空为显著辐合型高相关区,而在印度次大陆南部为显著辐散型高相关区。相应的垂直剖面分析发现,在低纬高原地区雨季期间,若低纬高原附近地区是异常的上升气流,而印度次大陆东南沿海上空出现异常的下沉气流时,低纬高原地区雨季极端降水频数增大;反之,则低纬高原地区雨季极端降水频数减少。水汽通量及其散度的分析结果与辐散风和850hPa风场的分析结果基本一致。(5)北印度洋海域海温场异常是影响低纬高原区上空水汽通量及其散度异常的一个重要外源强迫因子。相关分析表明,低纬高原地区雨季极端降水频次与同期的阿拉伯海海表温度和孟湾海表温度有显著的负相关关系。这可以很好的解释阿拉伯海北部海域上空及孟湾东北部海域上空水汽通量及其散度异常的形成原因。(6)非绝热加热各项也对大气环流异常有显著影响。其中,在低纬高原地区上空,低纬高原区雨季极端降水频次与同期的潜热加热、长波辐射加热以及短波辐射加热均表现为显著的正相关;在印度次大陆上空,尽管同期的感热加热与低纬高原区雨季极端降水频次表现为正相关,但同期的潜热加热和长波辐射加热与低纬高原区雨季极端降水频次表现为显著负相关;同期的感热加热、潜热加热、长波辐射加热以及短波辐射加热在印度次大陆南部及其附近海域均表现为显著负相关。这些相关关系表明,当雨季低纬高原区上空潜热加热、长波辐射加热及短波辐射加热为正异常,印度次大陆上空潜热加热、长波辐射加热为负异常,印度次大陆南部及其附近海域感热加热、潜热加热、长波辐射加热以及短波辐射加热为负异常时,低纬高原地区雨季极端降水频数偏多;反之,则低纬高原雨季极端降水频数减少。
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