夏季风影响过渡区气候干燥度和气象干旱对夏季风活动的响应研究

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1、1.分类号：密级：研究生学位论文夏季风影响过渡区气候干燥度和论文题目（中文）气象干旱对夏季风活动的响应研究Researchonresponsesofaridityanddrought论文题目（外文）totheEastAsiaSummerMonsooninmonsoontransitionzoneofChina研究生姓名张红丽学科、专业大气科学·气候学研究方向干旱气象学位级别博士张强研究员导师姓名、职称岳平研究员论文工作2017年9月至2018年4月起止年月论文提交日期2018年4月论文答辩日期2018年5月学位授予日期校址：甘肃省兰州市夏季风影响

2、过渡区气候干燥度和气象干旱对夏季风活动的响应研究中文摘要夏季风影响过渡区大部分地区位于气候过渡带的半干旱区，既是典型的生态过渡区和生态环境脆弱带，也是我国气象干旱和水土流失最为严重的区域。相比于夏季风区和非夏季风区，该区域是冷干与暖湿气团的频繁交汇区，气候的动态性最明显。该地区不仅气候的波动幅度和空间变率大，也是天气系统博弈的气候关键区，特别值得科学界重点关注。东亚夏季风的活动包括其强度、北推至最北的位置以及持续时间，东亚夏季风的活动对夏季风影响过渡区气候变化具有十分重要的影响，但是以往研究多集中于夏季风强度变化对该区域的影响，而关于夏季风最北边

3、缘位置以及持续时间对该区域影响的研究不够深入，尤其夏季风持续时间的影响研究十分罕见。因此关于夏季风最北边缘位置以及持续时间对夏季风影响过渡区气候变化的影响是十分值得研究的科学问题。本文首先研究了东亚夏季风活动的上述三个方面之间的联系和差别，其次以夏季风影响过渡区为研究对象，研究了夏季风活动的三个方面对该区域气候干燥度和气象干旱特征变化的影响，最后在以上研究的基础上进一步探究了该区域气候干燥度和气象干旱变化的差异性。主要得到以下结论：（1）东亚夏季风活动的强度、影响范围、夏季风持续时间不完全成正比。季风活动包括其强度、最北边缘位置、夏季风持续时间三

4、个方面，以往尤其以夏季风强度的定量指标最为丰富，但是对夏季风持续时间的定量描述指标罕见。本文构建了夏季风持续时间指数，同时从动力和热力角度选择了三个夏季风强度指数，一个夏季风最北边缘指数。将这三类指数进行不同时间尺度上的对比分析，结果发现3类指数在年际、年代际和长期趋势变化不尽相同，其中长期和年代际变化上基本能够表现出较好的一致性，即都表现出1961-2013年期间夏季风活动减弱和类似的年代际波动情况；但是在年际尺度上，三类指数差别很大。这说明夏季风活动的强度、最北边缘位置以及持续时间三者确实存在差异，尤其今后在I年际尺度的研究中，不能认为夏季风

5、越强，夏季风最北边缘就越北，同时持续时间越长。（2）夏季风影响过渡区气候干燥度（气象干旱）对夏季风活动的强度、最北边缘和持续时间变化在年际尺度上的响应差异十分明显。研究发现气候干燥度（及气象干旱）的对夏季风强度、最北边缘及持续时间的响应在年代际尺度和长期趋势一致，显示气候干燥度增大（气象干旱频发）的同时，夏季风活强度减弱、最北边缘南退、持续时间减小。但是在年际时间尺度上，整个夏季风影响过渡区域气候干燥度（及气象干旱）的变化仅对夏季风持续时间的响应最显著，对夏季风强度基本没有响应。从指数方面看，MSM指数（夏季风最北边缘指数）与IAI指数（气候干燥

6、度指数）及SPEI指数（气象干旱指数）的相关系数绝对值分别在0.15~0.46和0.15~0.35，本文首次定义的MDN指数（夏季风持续时间指数）则对整个夏季风影响过渡区的气候干燥度（及气象干旱）的描述得到了很大提高，MDN指数（夏季风持续时间指数）与IAI指数（气候干燥度指数）及SPEI指数（气象干旱指数）的相关系数绝对值分别在0.46~0.65和0.4~0.55。说明夏季风影响过渡区年气候干燥度（及气象干旱）对夏季风活动的持续时间响应十分显著，今后对夏季风影响过渡区的气候变化的研究中，仅考虑夏季风活动的强度或缺乏一定的合理性，应注重夏季风最北

7、边缘及持续时间对该区域气候的影响。同时也说明，本文构建的夏季风持续时间指数能够更好的描述夏季风影响过渡区气候变化。（3）夏季风影响过渡区气候干燥度（及气象干旱）变化对夏季风持续时间对的响应存在区域差异，其中中西部的响应更为相似和显著，东部区域的响应则更为独立并且较弱。这是因为夏季风持续时间对实际降水的调控和西南风所携带的水汽通量的影响存在区域差异。首先从夏季风持续时间对夏季风影响过渡区实际降水调控作用来看，夏季风持续时间与中西部实际降水的相关系数为0.63，而与东部相关系数为0.53，可见夏季风持续时间对中西部调控作用明显大于东部区域。其次从水汽

8、通量输送来看，异常年份，夏季风环流系统调控下的水汽输送特征在夏季风影响过渡区东部和西部的基本呈现相反的形式。我国东部和西太平洋出现异常的