华南沿海暴雨日变化特征的初步诊断

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1、http://www.paper.edu.cn1华南沿海暴雨日变化特征的初步诊断111122陆维松，蔡晶，陶丽，邵海燕，邱明宇，陈汇林1南京信息工程大学大气科学学院，南京（210044）2海南省气候中心，海口（570203）E-mail：caijing6718@126.com摘要：本文利用2006年6月的热带测雨卫星（TRMM）的3B42降水率资料以及广州东部八站的降水量及地面气压资料分析华南沿海地区降水的日变化特征，发现陆地上的降水多发生于12-24LST时段，近海海域降水多集中于00-12L

2、ST时段。利用傅立叶谐波分解方法进行波动的诊断分析，发现6月8，9日的暴雨中存在周期12h的重力波，降水量也有周期12h的高频振荡。暴雨日变化与重力波有很好对应关系，重力波可能对降水的日变化有重要影响。关键词：华南沿海，暴雨，日变化，重力波1引言[1][2-3]早在20世界初Hann提出地球上的降水有日变化，此后大量学者就此进行了相关研究，发现海洋的降水极大值出现在后半夜至清晨时段(lateevening-earlymorning)，陆面上的降水极大值在正午至午后(midtolate-after

3、noon)时段。此外，海洋、陆地的降水又各有一个次级值，分别位于中午-下午、后半夜-清晨时段.这只是大体的情况，实际的特征要复杂的多。由以往的研究可知，降水的日变化有区域特征和季节性差异，海洋和陆地的降水日变化型不同，海洋的不同海域间也不相同；在同一区域内日变化形态也会随着季节或者天气形势变化。[4]Yang和Slingo认为海洋的降水日变化可能是陆地降水日变化的延伸或传播，而导致这种传播的有可能是从陆地到海洋的重力波频散。本文选取我国降水丰富的华南沿海地区，利用傅立叶分解的方法得到降水过程中的

4、波动特征。我国华南地区滨邻热带海洋，水汽来源充分，雨量丰沛，大多地区年降水量在1400-2000毫米，是我国降水频繁，危害最为严重的地区之一，特别是特大降水，由于雨势猛，导致的洪涝及引发的地质灾害，其发生频数居全国之首。因此，对华南地区进行降水的变化研究，以提高对强降水的预测预报能力和服务时效，具有显著的社会效益和经济效益。2资料和方法2.1资料本文分析所用的主要资料包括：空间分辨率为0.25°*0.25°，时间间隔为3h的NASA热带测雨卫星（TRMM）的3B42降水率资料、广东的陆丰，汕尾，

5、深圳，惠来，揭阳，惠阳，增城，东莞八个测站的逐时降水量及地面气压资料。TRMM资料为世界时，测站资料为当地时间（localstandardtime，简称LST）。2.2谐波的时空转换方法[5]本文利用傅立叶谐波分解的方法，通过谐波的时空转换，得到发生在大气中的波动的2τft1波速，波长，传播方向，具体方法如下：用i()表示i点的某一气象要素，f()tt=∑f()ii2τt−11本课题得到国家教育部“高等学校博士学科点专项科研基金”（项目编号:20040300002）和自然科学基金（项目编号:40

6、27516）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn'为计算时段（2τ）内各点该气象要素的平均值，则f()ttt=−ff()()为要素距平值。iii∞'jtπjtπ按傅立叶级数展开得：fi()t=+∑[ABijcos()ijsin()]（1）j=1ττ2τ2τ1'jtπ1'jtπAij=∫fi()cos(td)t；Bij=∫fi()sin(td)t（2）ττττ00式中02≤≤tτ，j=2τ为频数，tj为周期。tj∞'jtπ又因(1)式可写成fi()t=−∑[DEijcos(

7、τij)]（3）j=122−1Bij于是振幅和初始位相分别为DABij=+ijij；−=Eij−tgA（4）ij利用三个空间点（i=1，2，3）气压振动的初始位相差求波长Lx和Ly，波速Cx和Cy。如图1，以1，2点连线为X方向，1，3点连线为Y方向，α为X，Y方向间夹角。坐标如上图所示，设波动为水平方向传播的平面波，第j个谐波可表示为x,t(或y，t)的函数：'fi()tx=−Dijcos[kCxjx(jit)−δj)]（5）设第一点坐标为x，第二点坐标为x，代入上式可得二点的振动为12'f(

8、)tx=−cos[(t)−)]=cos(2τtx−+)1jD1jkCxjx1jδjD1jtkxjj1δj'f()tx=−cos[(t)−)]=−cos(2τtx+)2jD2jkCxjx2jδjD2jtkxjj2δj上两式与（3）式比较可见=−；=−E1jkxxjj1δE2jkxxjj2δ相减得−=()−=2()π−EE21jjkxxxj21Lxjxx21第j波长为Lxjj=−2(πxx21)(E2j−E1)（6）当−≤2)π(E2j−E1j≤0时令Lxjj=−2(πxx21)2π+E2j−E1（