长江中下游地区旱涝异常的水汽输送结构特征及其变化趋势

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1、水利学报年月第卷第期文章编号长江中下游地区旱涝异常的水汽输送结构特征及其变化趋势施小英徐祥德王浩秦大庸中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京中国科学院研究生院北京中国水利水电科学研究院水资源研究所北京摘要本文采用箱格网整层水汽净收支及其边界流定量综合分析技术方案分析了长江中下游旱涝过程中低纬间水汽输送结构特征及其年代际变化趋势发现了中低纬西太平洋南海区域存在副高变化显著区且该区高度年际变化与东亚夏季风的强弱和中低纬间整层水汽输送结构特征以及长江中下游夏季降水密切相关对东亚夏季风在中低纬关键区箱格网整层水汽输送收支距平状况的分析发现长江中下游涝年夏季中低

2、纬间呈反气旋式而旱年呈气旋式时水汽输送相关链结构副高变化显著区高度距平序列与整层水汽输送的合成相关矢亦描述了上述长江中下游洪涝异常中低纬区间水汽输送反气旋式相关链图像研究还表明世纪年代东亚夏季风减弱背景下中低纬间反气旋式水汽输送相关链特征增强趋势显著其与中国东部夏季降水年代际变化趋势吻合关键词旱洪涝亚热带高气压变化水汽输送长江中下游中图分类号文献标识码长江流域是我国人口最密集的地区也是我国工农业生产中心但长江流域夏季洪水发生频率高并与东亚夏季风有密切的关系严重的洪涝灾害多是由东亚夏季风活动异常造成的因此搞清楚东亚季风水汽输送的规律改进和提高季风期降水和旱涝预

3、报具有重要的经济和学术价值关于中国东部地区夏季气候变化与亚洲夏季风变异关系问题已有大量的研究张庆云等的研究发现东亚夏季风偏弱是夏季江淮流域暴雨洪涝灾害发生的气候背景黄荣辉等也认为年东亚夏季风偏弱从而有利于长江流域多雨形成严重洪涝王东兴等的研究指出强弱东亚夏季风其经向环流有明显的不同东亚夏季风强其经向环流强而东亚夏季风弱其经向环流弱因此夏季风的强弱可以影响中国东部夏季降水的分布王会军对强弱东亚季风进行了合成分析指出强季风年夏季经向环流性强而春季则纬向性强西太平洋副热带高压是东亚季风系统的主要成员副热带高压的季节性移动与东亚季风及季风雨带有着密切的关系吴国雄等的

4、研究指出副热带高压脊的南北位移与西伸东退必将影响其西南侧的东南气流及转向的西南气流的强弱及印度季风和南海季风的并入从而影响副热带夏季季风的活动进一步影响我国东部长江中下游流域等地区的降水陶诗言等对副热带高压的研究表明强夏季风年西太平洋副热带高压分裂成两个中心脊线位于以北弱季风年副热带高压表现为从太平洋中部高压中心向西伸展的高压脊脊线位于以南陶诗言等的研究还表明东亚季风系统成员在东亚的分布偏北或偏南会引起我国江淮流域朝鲜半岛和日本的干旱或洪涝吴国雄等研究提出夏季当西太平洋副高脊线偏北南时西太平洋热带地区矢量风距平呈气旋性反气旋性环流中纬度地区矢量风距平呈反气旋

5、性气旋性环流上述矢量风距平场的分布造成东亚热带夏季风环流加强减收稿日期基金项目国家自然科学基金项目国家科技部社会公益项目和重点国际合作项目共同资助作者简介施小英女广西南宁人博士主要从事大气水分循环研究弱梅雨带减弱加强这说明东亚热带夏季风与梅雨锋强度呈翘翘板式的变化是受西太平洋副高脊线位置南北变化的影响上述文献研究结论表明副热带高压脊线南北摆动的年际变化特征导致西太平洋中低纬度南北向呈反向偶极型环流的年际变化即副高偏南北时低纬风矢量距平呈反气旋气旋流型中纬则呈气旋反气旋流型显然此类中低纬偶极型流型反向的距平场年际变化是长江流域干旱或洪涝异常灾害形成的重要环流因

6、素之一且对应东亚夏季风弱强的背景特征本文将寻找上述副高南北摆动构成的副高变化显著区并重点考虑长江中下游旱涝异常过程自低纬海洋向中纬水汽输送通道异常特征有关文献对于中低纬水汽输送通道及其源汇结构已给出具有学术价值的定性分析结论本文将通过箱格式网状结构的定量计算探讨有关季风强度不同背景下中低纬间水汽输送结构特征并进一步认识在东亚季风年代际变化趋势特征背景下中低纬关键区水汽输送结构的变化趋势资料和方法本文采用年月?再分析资料全球逐日风场水汽和地面气压资料根据季风水汽输送特征选取中低纬区箱格结构计算域图即区高原南侧区高原东侧区长江中下游流域区东海地区区孟加拉湾地区区

7、中南半岛区南海地区区低纬西太平洋地区分析东亚夏季风强弱年箱格网结构内水汽收支状况及其流型特征以揭示长江中下游旱涝年水汽输送结构特征从而探讨有利中国东部夏季旱涝预测的水汽输送异常信号图中低纬间整层水汽收支箱格网结构示意从地表面到厚度的整层纬向水汽输送经向水汽输送的计算方法如下式中为地面气压为比湿为纬向风为经向风为重力加速度各区域边界水汽输送的计算方法为式中分别为西东南北个边界水汽收支为区域边界水汽总收支分别为各边界对应的纬度和经度夏季长江中下游旱涝过程副高变化显著区特征西太平洋副热带高压作为东亚季风环流系统中最重要的一员其强度和位置的异常对东亚夏季风及中国东部

8、雨带的进退有着决定性的影响本文试图寻找与长江中下游旱