西南地区持续性气象干旱事件次季节尺度前兆影响信号特征的研究

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本文在综合气象干旱指数表征的气象干旱基础上,利用NCEP/NCAR全球格点数据集,从波动角度出发,通过EOF、CEOF等方法对西南地区持续性干旱事件的基本特征进行了研究,通过波包传播诊断(WPD)、EEOF、相关系数等方法对连旱事件的次季节前兆信号进行了研究。结果表明: (1)西南地区冬春易发生连旱,冬春季平均干旱面积均超过30%。1956-2009年的54年间,连旱年有11年,占总年数20%以上。连旱年500hPa南、北方向的冷暖气流交汇少且强度弱是干旱的直接原因。 (2)根据处在干旱中心位置的昆明和贵阳两站的CI指数曲线,我们将2009-2010大旱过程细分为以下6个阶段,分别是:9月21日-11月5日,中旱;11月6日-11月18日,重旱;11月19日-12月20日,中旱;12月21日-1月10日,轻旱;1月11日-2月22日,中旱;2月22日-3月20日,重旱。又可将这些阶段概括为11月中上旬重旱、12-2月中-轻旱、3月重旱三个明显的分段。 (3)从驻波和行波角度看,2009-2010年西南大旱在背景场上有明显干旱特征。EOF结果表明,11月上旬的重旱可能主要受风场第一模态西北风的影响;11-12月的中旱阶段受700hPa相对湿度场偏干的影响;而1月之后的中到重旱则可能是在500hPa高度场偏高和700hPa偏北风的共同作用下所产生的。CEOF结果表明,西部高原上空的强振幅(正高度距平)向西南地区传播并滞留,是该次干旱的主要影响因素。 (4)从波动能量角度上,促成本次干旱的两个重要因子,中高纬阻塞高压和低纬西太平洋副热带高压,波包强度和范围都出现长时间异常。阻高强而偏东导致极地冷空气南下路径偏东;副高偏强偏北也使冷空气影响范围缩小,其西伸范围广又阻挡了南方的暖湿空气北上。西南地区无冷暖气流交会,难以形成降水,因而干旱长时间持续。整个干旱过程中,西南地区的波包值一直处在较低的水平,在能量变化上也表现出明显的干旱特征。 (5)根据滞后相关分析提取2009-2010年大旱事件前期最为主要的3个干旱关键区分别为:极地地区(60-80°N,100-140°E)、阻高活动区(40-60°N,60-100°E)、以及副高活动区(10-30°N,110-140°E)。 (6)提前30-10天的EEOF分析显示,干旱加重阶段,高层提前20-10天冷空气弱,中低层无强冷空气且阻高关键区和副高关键区提前10天左右波能明显增强并延续至干旱时段;干旱略有缓解时,阻高区高层提前10天偏强的波包中心偏东偏北、副高区中心偏西,低层副高区波能偏弱,极地30天内波能强;干旱水平维持时,阻高区高层西强东弱,副高区无明显异常,极地30天内波能强。 (7)通过波包曲线与干旱指数的对比以及相关系数分布,并经过1998-2003期间的三个冬春连旱年的检验,认为中高纬的极地关键区和阻高关键区分别在提前70-80以及80-90天上,波包值超过各自阈值(极地高中低层分别为0.4、0.7、0.9,阻高区为0.4-0.5)后,西南地区很可能有干旱的加重发展;而副高关键区的波包变化则在干旱同期与干旱实况CI值对应关系较好。
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