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本文利用中国1981~1998年土壤湿度观测资料就中国区域土壤湿度的空间分布、季节循环、年际变化和年代际变化特征进行分析,比较了ERA-40、CPC、NCEP-NCAR和NCEP-DOE四套土壤湿度再分析资料在中国区域的适用性。在此基础上利用ERA-40土壤湿度资料分析了华南土壤湿度与中国夏季降水的关系,并讨论了华南土壤湿度异常影响中国夏季降水可能机制。主要结论如下:
(1)中国东部土壤湿度有明显的空间分布特征,呈现东北、江淮和西南湿、华北干的分布特征。各区域土壤湿度有明显的季节循环、年际变化和年代际变化特征;四套土壤湿度再分析资料基本描述出了土壤湿度的空间分布,即东北、华南湿,华北、西北干,土壤湿度呈现由西北向西南和东北递增的特征;四套资料都反映了土壤湿度基本的季节循环特征,即土壤湿度在春末夏初偏干,而在7月份受到降水的影响土壤湿度偏湿;四套资料中,ERA-40资料的年际变化与观测的相关性是最好的。
(2)基于ERA-40(ECMWF)1958~2001年土壤湿度资料和中国541站降水资料,通过观测分析研究了华南春季土壤湿度异常与中国夏季降水的可能联系及其可能的物理过程。结果表明,春季华南土壤湿度与夏季华南(长江流域及其以北地区)降水呈正(负)相关;春季华南土壤湿度负(正)异常,夏季华南降水通常偏少(多),而长江以北地区降水则偏多(少)。
(3)通过对春季华南土壤湿度异常年份环流异常特征的诊断分析发现:土壤湿度负异常年,西太平洋副高位置明显偏西,华南地区对应异常的下沉运动和水汽辐散,导致该地区降水偏少;而长江中下游地区对应异常的上升运动和水汽通量辐合,降水偏多;正异常年的情况大致相反。进一步的分析表明,春季华南土壤湿度和同期长江中下游及以北地区土壤湿度存在明显的负相关关系。春季华南土壤湿度负(正)异常年和同期华北到长江中下游区域土壤湿度对应正(负)异常,将导致南部区域的地表异常升温(降温),北部地表温度异常偏低(偏高),并通过改变地表对大气的加热,引起夏季大气环流的异常,最终造成夏季降水异常。