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本文利用NCEP/NCAR再分析资料和国家气候中心提供的降水观测资料,研究了地表温度异常与东亚夏季风和江淮旱涝的关系。首先分析了江淮地区汛期降水的时空特征;然后讨论了青藏高原地区地表温度时空变化特征及其对夏季东亚环流和长江中下游流域降水的影响;接着分析了北非地区海陆热力对比对夏季江淮旱涝的影响机理;最后通过数值模拟探讨了青藏高原地区地表温度异常和异常对比不同空间分布的气候效应。主要结论如下:
1江淮地区汛期降水的时空特征江淮地区汛期雨日减少,尤其长江以北和下游地区,减少显著。雨量在湖北至安徽南部地区呈增加趋势,其余地区为减少。春季的雨日、雨量也呈下降趋势,尤其雨日,减少趋势较为显著。春季旱涝呈现明显的年代际变化特征,江淮地区呈干旱化趋势。
夏季江淮地区平均2~3日就有一次暴雨发生,但以局地暴雨为主。同日大范围暴雨现象很少发生。江淮地区夏季暴雨量和暴雨日均呈增加趋势,年代际变化明显,1990年代是高值期。暴雨与江淮地区的旱涝变化关系密切,合成分析表明,涝年,湖北到安徽的沿江区域和淮河的中下游区域,暴雨降水为主导因素,占总降水的50%左右。
2青藏高原地区地表温度异常与东亚夏季风环流和长江中下游流域降水的关系分析高原5月地表温度异常对长江中下游夏季降水的影响时,将高原沿90°E分为东西两个区域比把高原主体作为一整体研究更好。这两个区域地表温度在异常符号或强度上都存在差别,而在整体考虑时,这些差别不能被分辨。高原东、西部地表热力异常对长江中下游流域6月和7月的降水影响的时间不同,高原西部对6月降水影响更明显,东部则为7月,均比高原整体的影响要更明显。
5月高原主体、高原东部以北区域和高原西部以北区域,地表温度异常对东亚夏季850hPa风场异常存在显著影响,进而对长江中下游流域夏季降水也存在影响,地表温度异常的经向差异起主要作用。5月高原主体和其北部区域地表温度异常的热力差异与夏季东亚地区的气候异常存在较为密切的关系。当5月这一热力差异增大时,夏季东亚地区中高纬西风增强且南压,同时西太平洋副热带高压脊线位置相对偏南,致使夏季风环流减弱,长江中下游流域降水增多。
3地表温度与江淮地区夏季旱涝的关系前冬北非地区海陆热力异常对比对夏季江淮地区降水的遥相关影响,主要是通过北半球西风带传播影响的,经过大约半年的时间,在夏季达到最佳响应。当前冬海陆热力差异指数为正时,夏季在东亚地区上空的500hPa风场,易形成两个反气旋性的异常环流,在东亚沿岸,从低纬到高纬,依次为异常的反气旋、气旋和反气旋。这种异常环流形势的配置,有利于高纬的冷空气和低纬的暖湿气流在江淮地区上空交汇,致使这一区域降水增多,易发生洪涝。
5月东亚97.5°E-107.5°E,10°N~20°N区域和90°E~112.5°E.35°N~47.5°N区域地表温度变异常对比对夏季江淮地区的旱涝有较好的指示意义。当热力对比为正时,西太平洋副热带高压增强西伸,增大了水汽的输送量和强度,导致江淮地区降水增多,易发生洪涝。
4青藏高原地区地表温度变化对夏季东亚气候影响的数值试验青藏高原地表温度的季节变化,可以导致夏季100hPa南亚高压的增强和东移,200hPa东亚副热带西风急流的加强,在高原东部两侧(500hPa)各形成一个反气旋性异常环流,我国东部受其东部异常偏北气流控制,引导高纬的干冷气流南下。我国东部地表温度下降,使得海陆热力对比减小,夏季风环流减弱。
5月高原主体和其北部区域地表温度异常的热力对比与夏季东亚环流存在较为密切的关系。当这一对比为正异常时,夏季中高层中纬度地区的西风增强,且西风带南压。低层我国江淮以北地区盛行异常偏北风,夏季风环流减弱,7月较6月,江淮地区降水增加明显。考虑了高原地区地表温度异常对比,要比单考虑高原的加热作用,对夏季我国东部气候有更为显著的影响。