华南地区夏季持续性降水事件发生背景与机理

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华南是东亚区域里持续性强降水频繁发生、降水成因较复杂的一个地区。本文利用1961-2010年观测站点的逐日资料和逐日大气再分析资料等对华南地区夏季降水持续性结构的变化、该地区持续性降水的成因和发生的背景进行了分析。首先,基于“信息熵”的概念,定义了一个用来衡量降水集中程度的指数(Q指数)。随后,利用降水集中度指数对近50年夏季华南的日降水集中程度进行分析,并分析该地区不同持续时间降水过程的分布、变化情况以及变化趋势,揭示了近50年华南夏季降水结构的变化规律。在此基础上,在月内尺度上(sub-mothly)以大气遥相关作为切入点,分析了东亚-太平洋遥相关(EAP遥相关)的发生、发展模态以及其对华南持续性降水的触发机理,试图得到EAP遥相关在华南夏季持续性降水前1-2周内关键系统的移动路径和发展规律;从热带对流活动和次季节尺度的局地海表温度方面对华南型EAP遥相关发生的背景进行分析,揭示了 EAP遥相关的发展和维持机理。本文还对比分析了华南型EAP事件、湿江淮型EAP事件和干华南型EAP事件发生时的EAP遥相关发生、发展模态的异同,以期全面认识EAP遥相关对持续性降水的影响。具体结论如下:(一)在华南地区近50年夏季降水总量趋于增多和降水趋于集中的背景下,华南地区夏季短持续性降水过程呈减少趋势,而长持续性降水过程呈增加趋势。(二)在东亚-太平洋遥相关背景下华南持续性降水事件开始前的一周,低纬度有向中高纬度传播的能量,在东亚地区存在双阻形势,同时中高纬度有向下游频散的波活动通量,有利于早期东亚阻塞高压的发展。中纬度低值系统控制东北地区,其上空的气旋系统为低纬度地区带来干冷空气。同时副热带高压西伸,有利于来自副高边缘的水汽以及南海和孟加拉湾的水汽在华南地区辐合,冷暖空气相遇,导致华南地区持续性降水的发生。从对流活动角度来看,菲律宾地区出现明显的对流活动异常,为EAP遥相关的形成和维持提供能量。从海温异常的角度来看,在天气尺度到次季节尺度上,菲律宾北部地区、华南沿海地区的负海温异常是EAP遥相关形成的有效的显著信号。这两个地区的负海温异常的减弱导致菲律宾附近的气旋式异常环流转换为反气旋式异常环流,进而,反气旋式异常环流的西移引导副热带高压的西伸加强。通过低纬度的能量向中高纬度频散,进而使得中纬度低值系统和高纬度阻塞高压加强。(三)从中低纬环流系统演变特征、与EAP遥相关的波活动特征等方面对比了湿江淮EAP事件、干华南型EAP事件与华南EAP事件的异同。结果表明,湿江淮型EAP事件发生时,副热带高压位置较华南型EAP事件发生时的偏西、偏北,这使水汽输送到江淮地区。而梅雨槽位置较华南型EAP事件的位置偏北,导致冷空气南下到江淮地区,冷暖空气在江淮地区交汇,所以持续性降水发生在江淮地区。在海温异常方面,南海地区的冷海温异常是影响EAP遥相关的关键海区。此外,干华南型EAP事件发生时,中纬度地区的负异常中心位于中国东北地区以及日本南部地区上空,副热带高压西伸脊点位于125°E附近,较华南型EAP事件发生时的副热带高压位置明显偏东,水汽难以在华南以及江淮地区辐合,从而在这两个区域没有持续性降水发生。
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