青藏高原冬春积雪异常与中国东部地区夏季降水的时空关系研究

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青藏高原冬、春积雪作为中国东部夏季降水预测的“信号”,已广泛的应用于短期气候预测的业务实践中。但是,该“信号”仍然存在着较大的不确定性,二者之间的内在联系、时空配置等也需要深入研究。本文通过一系列的统计诊断和数值模拟方法研究了青藏高原冬、春积雪与中国东部夏季降水之间的相关关系。首先通过对卫星反演的积雪资料和台站观测的积雪资料进行对比,对积雪资料的代表性进行了质量检验;采用EOF和REOF方法对青藏高原近30年的冬、春积雪不同时间段的积雪的时空异常特征进行了分析;采用SVD方法对青藏高原冬、春积雪的不同时间尺度与中国夏季降水的时空关系进行分析;运用数值模拟方法设计敏感性试验验证了上述统计关系。得出了以下初步结论:(1)遥感得到的积雪资料和台站观测的积雪资料在积雪稳定区的分布比较一致,积雪深度的大值区主要在东北地区、新疆北部和青藏高原地区;对于季节性积雪区且积雪深度不大的区域而言,二者之间存在着较大的差异,尤其在江淮流域及长江中下游地区,台站观测的积雪深度大于遥感得到的深度;平均而言,两种资料的积雪深度在各地区基本一致,在新疆北部地区和高原南部,二种资料的年际变化存在着差异。近30年来,两种类型的积雪深度在新疆北部和青藏高原的年际变化趋势基本一致,新疆北部为增加趋势,青藏高原有减少的趋势。并且,青藏高原地区的两种积雪资料与中国夏季降水的相关“信号”基本一致,资料间的差异性并不影响高原地区积雪对中国夏季降水“信号”的应用。(2)青藏高原积雪的时空分布特征随季节变化明显,且其区域特征显著。在初冬时候,高原积雪呈现“南-北”反位相相关分布,而到隆冬时候呈现“东南-西北”反位相相关分布,再到春季则呈现“东-西”反位相相关分布。整个过程体现了积雪由累积到消融过程的空间变化特征。近30年来,高原东-东南及喜马拉雅山脉一带的积雪有减少的趋势,而高原北部的昆仑山脉一带及西藏西部高原腹地有增加的趋势,20世纪80年代主要以多雪为主,90年代和2000年后高原主要以少雪为主。(3)青藏高原积雪敏感区从冬季到春季的季节变化特征显著。高原积雪异常敏感区在11-1到2-4月内较稳定,只是随季节的推移,范围和值有所扩大。而10-12月积雪开始建立以及3-5月积雪消融期的敏感区变化较大。(4)青藏高原冬、春积雪与中国夏季降水的关系主要表现为高原积雪与东北、河套、长江流域、淮河流域,江南及华南地区的夏季降水相关显著。高原不同区域和不同时间段的积雪与以上几个区域的夏季降水的关系存在差异。高原中南部和东南部的10-3月的积雪增加(减少),则东北平原和长江流域的夏季降水异常增加(减少),而河套和华南的夏季降水异常减少(增加),且高原南部的积雪与前者的相关较与后者的相关显著。春季2-4月的高原东南部的积雪增加(减少),而华南地区的夏季降水异常减少(增加)。后春3-5月的高原西端和东部的积雪增加,则东北东部和长江中游的夏季降水也异常增加(减少),而河套和华南的降水减少。(5)西藏中西部的藏北高原的冬、春(10-4月)积雪异常增加(减少),东北西部、藏南谷地、金沙江流域以及江南地区的夏季降水也异常增加(减少),西藏中西部的2-4月的积雪与以上四个区域的夏季降水相关最显著。后春3-5月的高原西端的积雪增加(减少),则长江中下游夏季降水增加(减少)。高原北部的祁连山和昆仑山的12-4月的积雪异常增加(减少),则东北南部的夏季降水异常减少(增加),而淮河流域的夏季降水异常增加(减少)。并且,高原东北部祁连山地区的冬春季积雪一直与淮河流域的夏季降水存在显著正相关。(6)增大青藏高原地表反照率的数值试验结果表明,当增大青藏高原地表反照率,长江流域夏季降水相应增加,华南东部地区降水减少。尤其改变12-3月的地表反照率后,其效果显著;当高原冬春季地表反照率增加的时候,华南中西部的夏季降水则增加。由此证实了统计结果。
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