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通过回顾知道,很多的学者们对华北降水和南亚高压的年际和年代际变化进行了大量的研究工作,对二者的演变规律有了比较系统的了解。由于100hPa高度场和环流场的相对稳定性,以及南亚高压的活动对整个大气环流的演变的重要影响以及对区域天气气候尤其是我国的早涝分布有重要的影响。而且通过很多学者的研究发现降水主要是与大气环流的异常有关,因此希望通过稳定而直观的大气环流的变化来预测降水的变化特征。由于在以往的研究中,对华北降水的研究主要集中在500hPa高度场上的影响,研究100hpa高度场以及高低层的配置关系相对少一些,因此在第二章中首先利用小波变换分析了华北夏季降水的年际和年代际变化规律,在挑选出典型的早涝年后,分别将涝年和早年时100hPa,500hPa和850hPa上的风场进行合成,在这三个层次上可以分别分析南亚高压、西太平洋副高和夏季风等对华北夏季降水具有显著影响作用的因子的变化情况,并且分析华北地区夏季降水的主要水汽来源,最后再简要分析了华北夏季降水典型早涝年时全国降水的分布形势,发现长江中下游地区与华北夏季降水的变化趋势具有非常显著的反位相趋势。
很多学者都发现南亚高压对我国早涝的分布具有重要影响作用。另外,在研究南亚高压和华北降水的关系时,有人分析了南亚高压的东西振荡与华北夏季降水的关系,也有人分析了强度、面积和脊线的影响,但是以上的研究没有全面讨论南亚高压的各种特征参数在不同时段的影响。因此本文第三章则研究了南亚高压的六个特征参数和华北地区夏季降水的时滞相关关系,发现6月份南亚高压中心经度位置、前一年6月南亚高压强度、前一年9月南亚高压平均脊线纬度位置和7,8月份南亚高压的面积与夏季华北夏季降水的相关性很好,挑选了具有预报价值的中心经度和强度作为主要研究对象,合成了高压与降水满足负相关的所有年份的不同高度上的风场,并且通过将环流场进行分解后引入的流函数和势函数以及涡旋风和辐合辐散风来讨论南亚高压影响华北夏季降水的机制。
气候数值模式是了解和验证气候变化统计规律的主要工具和手段。第四章中主要是利用了中国科学院大气物理所LASG发展的新一代海气藕合模式FGCM-0的110年模拟结果,分析了模式对100hPa高度场和环流场以及南亚高压的模拟效果,发现模式对100hPa的位势高度以及南亚高压的季节变化规律的模拟效果较好;海气裸合模式在模拟全国降水时基本上符合实际中雨带的分布形势和分布特征,但是出现了持续性的虚假降水,在与单独的大气环流模式CCM3模拟的降水场作比较发现,海气藕合模式对降水的模拟没有大的改进,因此要想对降水模拟进行改进,主要应该对大气模式进行改进。
创新之处:
本文在研究了华北夏季降水典型的早涝分布特征以及不同高度场的环流配置后发现华北夏季降水变化的年代际变化主要是由于大气环流的年代际变化引起的。研究南亚高压的特征参数和华北夏季降水的关系,发现了二者之间很好的负相关关系,具有比较好的预报价值。本文从环流场出发,将风场进行分解后引入流函数和势函数,利用祸旋风、辐合辐散风表征的不同高度上环流场探讨南亚高压影响华北夏季降水的机制。同时诊断分析了中国科学院大气物理所LASG的110年海气祸合模式对100hPa高度场和全国降水的模拟效果,发现对降水场的模拟产生影响的主要是模式中的大气分量。