北半球夏季环流低频振荡与波包活动及对江淮流域强降水过程的影响

发布时间：2020-04-22 17:09

【摘要】：本文采用2003年、2007年及2011年NCEP/NCAR再分析和全国753站逐日降水资料,运用小波分析、Lanczos滤波、一点滞后相关等方法,对江淮流域强降水过程与不同周期长度(10-30d、15-45d、30-60d)的降水低频变化的联系进行了研究,探讨了不同周期的低频环流及低频波动的特征,从而进一步揭示了低频波动及其能量在强降水过程中所起的作用,为寻找江淮流域强降水过程预报线索提供了科学依据。研究结果表明：江淮流域强降水过程与低频降水紧密相联,但不同年份的降水低频振荡周期存在很大差异；大气低频流场的扰动呈现出低频波动的运动特征,但不同周期的波动在纬向和经向上的运动特征不同。在2007年夏季降水中,降水低频分量起着重要作用。降水的低频振荡主周期为10-30d,降水距平时间序列与10-30d低频分量具有较好的对应关系,相关系数达到0.44。低频环流在降水活跃位相时具有斜压结构,且低频扰动在对流层上层和低层都呈现波列状分布。在对流层低层,主要表现为自低纬向中高纬的波列结构；在对流层上层,其扰动中心则表现为自中高纬向东南方向较低纬地区排列。10-30d的低频扰动在对流层上层有缓慢的东移倾向,相速度为每天2-3个经度。西风带中存在多次移动性波列向下游的传播,且在120°E以西以每天14经度的群速度向下游频散能量,表明10-30d低频波动具有明显的下游发展特征。在强降水开始5d前,低频波动与能量可起源于高纬的乌拉尔山附近,沿着西北-东南向的路径向下游传播。下游发展的低频波动为江淮流域带来了能量,为强降水的发生提供了条件。2011年江淮流域梅雨期间出现了四次大范围的强降水,降水的低频振荡主周期为15-45d,江淮大部分地区15-45d低频降水方差占总方差的12%左右。低频扰动在对流层上层和低层亦都呈现波列状分布。高空波动存在向南／向东的移动／扩展。低频波动在纬向上的运动非常缓慢,且具有显著的从北往南的经向传播,相速度约为每天1.5个纬度左右,波能南传速度约为每天3-4个纬度。波动能量在强降水开始前7天左右,由贝加尔湖以南地区向南频散能量,最终于降水发生前后传至降水中心点附近。采用正压模式下的Rossby波频散关系式能很好地解释低频波动南传的机制。2002/2003的强厄尔尼诺事件,使2003年夏季江淮流域降水异常偏多的环流背景。主周期为30-60d的低频振荡对2003年江淮流域暴雨的形成有重要贡献,降水距平时间序列与30-60d低频分量的相关系数达到了0.50。低频环流在对流层高、低层呈反气旋、气旋性配置,有利于降水发生。200hPa上的高空波动有缓慢的向南的移动和扩展,相速度为每天2-3个纬度左右。低频波包和波动能量在降水开始前6天左右,于55。N向南传播,在强降水开始前传至中心点附近。低频波动能量先于波包到达,群速度约为每天5个纬度左右,表明30-60d的低频波动也具有向南方扰动发展的特征。运用正压模式下的Rossby波频散关系式,解释了2011年、2003年低频波动及能量在经向上的传播显著于纬向上传播的原因。不同低频振荡周期的纬向波数和经向波数之比相差较大,从而造成了低频波动及能量在各方向上的传播差异。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P426.6;P434

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本文编号：2636733