东亚副热带急流和温带急流协同变化对梅雨期降水影响的研究

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东亚高空急流是东亚夏季风系统重要的组成部分,包括南北两个分支,分别是东亚副热带急流和温带急流,对东亚天气气候具有重要影响。本论文利用NCEP-NCAR再分析资料和中国气象局738个观测台站的逐日降水和温度资料,分析梅雨期温带急流与中高纬环流系统和冷空气路径的联系,讨论梅雨期东亚副热带急流和温带急流不同强度配置对降水的影响及影响途径,探讨梅雨期两支急流协同变化与东亚-太平洋型和欧亚型遥相关的关系,并进一步讨论两种遥相关和高空急流在梅雨期持续性强降水过程中的作用。本研究主要内容包括:  ⑴虽然东亚温带急流区以纬向西风为主,经向风分量在温带急流变化过程中也有重要作用,当经向风增强时,中高纬槽脊系统发展,中高纬环流形势由纬向型转为经向型,冷空气活跃。对梅雨期温带急流区300hPa经向风进行EOF分析的结果显示,温带急流区北风异常主要有80°E、100°E、120°E、140°E四个中心。当温带急流区北风异常出现在80° E附近,500hPa位势高度场自西到东表现为“+-+”,中心分别为60°E、100° E、140° E,中高纬环流型为双阻型,但鄂霍次克海阻高强于乌拉尔阻高,冷空气从80-100°E沿西北路径南下。当温带急流区北风异常出现在100°E,500hPa位势高度正异常中心出现在80°E和150° E附近,乌拉尔阻高强于鄂霍次克海阻高,冷空气从正北方沿中路径南下影响中国东部。当温带急流区北风异常出现在120°E附近,500hPa位势高度场表现为一脊一槽形势,高压脊位于100°E,低压槽位于140°E,阻塞高压主要出现在90-110°E附近,源于东北方向的中高纬冷空气沿东北气流南下影响江淮地区。当温带急流区的北风异常出现在140E附近,500hPa位势高度场在120E附近为显著正异常中心,阻塞高压为中阻型,西北方和东北方都有冷空气南下。  ⑵梅雨期间江淮地区降水强度和雨带位置与两支急流的不同强度配置密切相关。从单支急流角度来看,随着副热带急流或温带急流强度增强,江淮地区降水强度都增强,副热带急流的增强或温带急流的减弱,都使雨带位置北移。根据两支急流不同强度配置可分为四类:副热带急流和温带急流都强(SS)、副热带急流强温带急流弱(SW)、副热带急流弱温带急流强(WS)、两支急流都弱(WW),四种情况下江淮地区降水分布存在显著差异。进一步的分析表明东亚副热带急流和温带急流的强度变化分别与南方暖湿空气和北方冷空气活动有关。在SS情况下,暖湿空气和冷空气都非常活跃,两者在30°N附近交汇,降水沿长江流域出现,最大降水中心位于江淮地区中部。在WW情况下,冷暖空气活动都不活跃,江淮地区没有明显的降水发生。在SW情况下,暖湿空气活动强于冷空气活动,暖湿空气可以北推更远,冷暖空气交汇于33° N附近,对应的降水集中在江淮地区北部。在WS情况下,冷空气势力强于暖湿空气势力,冷暖空气在27°N附近相遇,对应的降水出现在江淮地区南部。  ⑶东亚-太平洋遥相关型与高空两支急流的南北位置和强度密切相关,东亚-太平洋型位于正位相时,两支急流强度偏强,温带急流位置偏北而副热带急流位置偏南,东亚-太平洋型位于负位相时,两支急流强度偏弱,温带急流位置偏南而副热带急流位置偏北。欧亚遥相关型与东亚高空两支急流的东西位置呈负相关,欧亚型位于正位相时,温带急流和副热带急流中心位置偏西,欧亚型位于负位相时,温带急流和副热带急流中心位置偏东。东亚副热带急流和温带急流的协同变化一定程度上是两种遥相关的表现。梅雨期持续性强降水过程与两种遥相关型及相关的高空急流有密切联系,与东亚-太平洋型有关的持续性强降水过程中,高空两支急流强度明显增强,两支急流强度突然增强对应降水开始,两支急流强度减弱时降水结束,持续性强降水过程中温带急流区经向风异常出现在130-150°E,但北风强度较弱,低纬环流场的持续性异常伴随着活跃的暖空气活动。与欧亚型有关的持续性强降水过程中,两支急流强度没有明显变化,温带急流区出现强的经向风分量,北风异常中心位于50-80°E,并表现出持续性异常特征,中高纬环流场的持续性异常使冷空气活跃。
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