【摘 要】
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本文根据1958-2019年中国国家气候中心的160站逐月降水资料及日本气象厅的JRA55再分析资料,利用水分和湿静力能(MSE)平衡方程定量分析了El Ni(?)o不同发展阶段夏季中国北部降水异常的形成原因。主要结论如下:(1)在El Ni(?)o发展阶段,中国北部异常降水主要由与大气环流有关的动力效应控制。水汽诊断方程表明,El Ni(?)o发展阶段夏季中国北部降水异常偏少与垂直下沉运动密切相
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(41475089); 国家重点研发计划(2018YFC1507704);
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本文根据1958-2019年中国国家气候中心的160站逐月降水资料及日本气象厅的JRA55再分析资料,利用水分和湿静力能(MSE)平衡方程定量分析了El Ni(?)o不同发展阶段夏季中国北部降水异常的形成原因。主要结论如下:(1)在El Ni(?)o发展阶段,中国北部异常降水主要由与大气环流有关的动力效应控制。水汽诊断方程表明,El Ni(?)o发展阶段夏季中国北部降水异常偏少与垂直下沉运动密切相关。通过MSE能量方程诊断分析发现,该异常下沉运动主要受动力效应(异常风-气候态湿焓平流)约束,而热力效应(平均风-异常湿焓平流)起反作用。异常北风主要将低干焓的空气带入中国北部地区,使该地区的湿静力能减少,为了补偿能量损失,产生下沉运动并导致局地降水异常偏少。环流分析也表明,中东太平洋El Ni(?)o海温异常可以引起东亚北部上空的异常气旋,槽后的西北风将北方干冷空气输送至中国北部,导致该地区能量减少,进而引起下沉运动,这与定量诊断结果一致。此外,进一步论证了El Ni(?)o发展阶段夏季中国北部降水异常的动力及热力效应主要反映的是东部型El Ni(?)o的情况。(2)在El Ni(?)o衰退阶段,环流动力效应依旧是导致中国北部降水异常偏多的首要机制。定量诊断分析表明,El Ni(?)o衰退阶段夏季中国北部降水偏多与异常上升运动有关。异常南风主要将高干焓的空气输送至中国北部,导致局地湿静力能增加,为了维持能量平衡,中国北部地区产生异常上升运动并最终导致异常降水。环流分析也印证了上述结论,在El Ni(?)o衰退阶段,位于西北太平洋异常反气旋使中国东部夏季季风加强,将南方暖湿空气带入中国北部,雨带北移。此外,进一步研究表明,在El Ni(?)o衰退阶段夏季,混合型El Ni(?)o对中国北部降水异常的动热力效应起到了一个相对弱的主导作用。(3)最后,初步解析了中国北部降水异常主要受环流动力因素控制的可能原因。通过与长江流域夏季降水异常的对比分析发现,中国北部夏季降水异常的热力作用不明显;而对长江流域来说,热力效应对异常降水起正反馈作用,促使降水异常进一步增强。其热力效应差异的原因可能与两者局地背景场有关。长江流域夏季气候态降水量及低层风速大,使异常降水容易通过蒸发作用引起局地水汽变化,然后通过热力效应的正反馈使局地降水加强。而中国北部夏季气候态降水量和低层风速较小,异常降水往往也是有限的,引起的局地水汽变化很小,难以对局地降水产生影响,所以中国北部夏季降水异常主要受环流动力因素影响。
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