中国极端降水的统计分析和个例研究

发布时间：2020-08-21 08:12

【摘要】：本文首先利用地面台站的长时间序列(1981-2013年)小时降水资料,研究了中国(96oE以东)小时降水季节变化和日变化特征,并采用相对百分比的方法(99.9%百分位)定义每个台站的极端小时降水阈值,分析了极端小时降水的季节变化。极端小时降水最早于3月在长江以南有零星的记录;4-5月发生频次显著增加且范围扩展到四川盆地和华北平原一带;6-8月全国都有发生,累计为全年总频次的77%,并在7月达到全年峰值(30.4%);9-11月发生频次显著减少且范围向南撤退。利用天气图和雷达组合回波反射率图,对2011-2013年全国大约3800个极端小时降水记录按照其天气背景分为四类:热带气旋型,锋面型,低涡或切变线型,以及弱天气强迫型。它们分别占到了总数的9.0%,14.9%,37.5%和38.6%,并且在区域分布、季节变化和日变化上有各自的特点。在区域分布上,热带气旋型主要发生在中国东南和华南沿海;锋面型在104oE以东分布较为均匀;低涡或切变线型在四川盆地有一个显著的高频中心,从该中心向外分别沿偏东和偏东北方向延伸至中国东南部和华北有两个次大值带;弱天气尺度强迫型在中国东南部、云南省、华北平原和东北的东部地区均有相对高频中心。在季节变化上,热带气旋型主要发生在7-9月并于8月达到峰值;其余三类均集中发生在6-8月并于7月达到峰值;锋面型在3-4月贡献较大(约当月33%),低涡或切变线型在5-7月较常见(超过40%),而弱天气强迫型在4-9月均占有较大比例(38%-47%)。利用高分辨率地面、雷达和探空观测资料,本文分析了造成2015年5月20日广东省东部沿海暖区极端降水(最大雨量542毫米)的长生命史、准静止的中尺度对流系统(MCS)。5月19日20时(北京时间)至20日12时,沿着一条地面中尺度边界连续不断地触发新的对流单体,导致强降水准线状MCS的形成和维持。这条边界最初于19日夜间形成,它位于19日白天对流降水造成的靠近海岸的地面冷空气堆和来自洋面的高相当位温(θe)空气之间;MCS产生的近地面偏北风冷出流与来自南侧洋面的暖湿气流形成对峙,使得中尺度边界得以维持和加强。由于对流层低层环境大气十分潮湿,且对流层中低层的风较弱,MCS产生的冷出流风速很小(≤5 m s-1),它与南侧暖湿气流的风速相当,使得中尺度边界十分缓慢地向南移动。中尺度边界两侧温差约2-3oC,厚度大约250-500米。由于近表面(0-200 m)暖湿空气的自由对流高度很低、对流抑制能量很小,浅薄的边界附近不断触发对流,在中尺度边界的北侧形成若干条东北-西南走向约50公里长的中-β尺度雨带,它们组成一个准线状MCS并向东缓慢移动,产生约80%的累积降水。20日中午,从西北方向移来的另一个MCS与局地发展的MCS合并,中尺度边界北侧的偏北风冷出流随之增强,边界加速向东南方向移动,大约3小时后降水过程结束。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P468.024

【参考文献】