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本文利用1951-2007年740站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析研究了淮河流域和长江流域中下游地区梅雨期洪涝发生的大尺度环流特征、水汽输送和水汽收支;并通过对比分析找出它们在这两个流域洪涝发生时的差异。通过对这两个地区产生洪涝的阻塞形势进行分类,并分析在不同阻塞形势下这两个地区洪涝发生时大尺度环流特征的差异。最后通过局地经向环流模式的计算,来定量分析造成这两个地区洪涝的机理,主要结论如下:
1、淮河流域和长江中下游梅雨期洪涝发生的大尺度环流特征的明显差异表现在以下三个方面:
(1)经向热力简接环流异常上升支的位置。经向热力间接环流异常上升支位于28~35°N时,洪涝发生在淮河流域;经向热力间接环流异常上升支位于26~32°N时,洪涝发生在长江中下游地区。
(2)水汽异常辐合的位置。水汽异常辐合区位于28~35°N时,洪涝发生在淮河流域;水汽异常辐合区位于25~32°N时,洪涝发生在长江中下游地区。
(3)梅雨锋区(等θse线的密集区)与等θse线的脊线(θse极大值)之间的位置。淮河流域和长江中下游洪涝的持续性降水区主要位于梅雨锋区和850 hPaθse线的脊线之间的区域。在淮河流域洪涝年,850 hPa上梅雨锋区位于35°N左右,而等θse线的脊线在30°N附近,持续性降水区位于淮河流域(32~35°N)。在长江中下游洪涝年,850hPa上梅雨锋区位于32°N左右,而等θse线的脊线在27°N附近,持续性降水区位于长江中下游(28~32°N)。
2、淮河流域和长江中下游梅雨期洪涝发生的大尺度环流特征的其它差异主要体现在以下几个方面:
(1)大气环流特征:淮河流域洪涝年副高西北部的西南风异常偏北,索马里越赤道气流异常偏强;副高偏北,略偏东。乌拉尔山阻高偏北,鄂霍次克海阻高偏东;南亚高压偏西、偏北,呈块状,属于伊朗高压西部型。长江中下游洪涝年副高西北部的西南风异常偏南;从赤道到高纬度有一个距平波列存在;乌拉尔山阻高偏南,鄂霍次克海阻高偏西;南亚高压偏东、偏南,呈带状,属于西部型。
(2)高低空急流配置:淮河流域洪涝年高空急流强度偏弱,位置偏北,低空急流偏北、偏强。长江中下游洪涝年高空急流强度偏强,位置偏南,低空急流偏南。
(3)水汽输送:淮河流域和长江中下游洪涝年分别与这两个地区异常的水汽输送矢量的辐合紧密相关。水汽输送矢量的异常辐合区对应洪涝发生区。
在淮河流域洪涝年,长江及其以南的西南方向的水汽输送较强,索马里越赤道气流和苏门答腊西部的越赤道气流明显偏强,淮河流域上窄的水汽通量辐合异常偏强,青藏高原东部向北的输送较弱,在南海及西太平洋的水汽输送较强;在长江中下游洪涝年,长江中下游上空的水汽通量辐合异常偏强。青藏高原东部向北的输送较强,在长江以南向北的水汽输送较弱。
3、在淮河流域洪涝年,两个流域的净水汽收支都为正,其距平也都为正值。在长江中下游洪涝年,净水汽收支及其距平在淮河流域都为负,在长江中下游都为正。
4、淮河流域和长江中下游洪涝年出现阻塞形势的可能性有四种,即东阻、中阻、西阻和双阻。淮河流域洪涝年的中高纬阻塞形势出现概率最大的是西阻型,其次是中阻型和双阻型。长江中下游洪涝年出现概率最大的是双阻型,其次是东阻型。
对于中阻型来讲,淮河流域洪涝年贝加尔阻高位置偏南,强度偏弱;高空急流强度偏弱,位置偏西。长江中下游洪涝年贝加尔阻高位置偏北,强度偏强;高空急流强度也偏强,位置偏东。
对于双阻型来讲,淮河流域洪涝年西阻位置比长江中下游洪涝年要偏东,副高位置比长江中下游洪涝年要偏北。中纬度西风急流位置在淮河流域洪涝年要偏东。副高外围的西南气流在淮河流域洪涝年要偏北。
5、利用局地平均的经向环流模式,对造成淮河流域和长江中下游梅雨期洪涝的物理机制进行定量分析,结果发现:
(1)淮河流域和长江中下游梅雨期洪涝与局地经向环流异常密切相关。
(2)潜热加热、平均西风动量的纬向平流、平均温度经向平流是造成淮河流域梅雨期洪涝的主要物理因子。其对应的天气系统或天气过程分别是:水汽输送(或者局地水汽辐合辐散),高空急流,暖平流输送。平均温度垂直对流和涡动西风动量的垂直对流是作为抑制淮河流域发生洪涝的物理因子。
(3)造成长江中下游梅雨期洪涝发生的主要影响因子是:潜热加热、平均西风动量的水平平流、平均温度垂直对流、平均温度水平平流。另外对造成长江中下游洪涝起抑制作用的物理因子主要有:涡动经向温度平流。