青藏高原东南侧南风东扩特征分析及其对全球变暖的可能响应

发布时间：2020-09-04 07:16

　　与东亚季风区的风场季节转换特征截然不同,青藏高原东南侧有一区域全年出现偏南风的概率高达90%以上,这一偏南风具有显著的季节变化特征且存在明显的东扩现象,气候平均场上于15侯东扩到达115°E以东。本文利用NCEP/NCAR再分析资料分析了常年南风区南风东扩时间的年际变化特征、可能影响因子以及其对我国降水的可能影响,并用CMIP5模式资料分析了南风对全球变暖的可能响应,得到了如下结论:(1)南风东扩时间存在显著的年际变化特征,最早在2月初就已出现东扩,而偏晚年常年南风区南风直到3月才开始东扩。(2)南风东扩的早晚对我国东部气候存在显著的影响。当南风东扩偏晚时,江南春雨偏少,华南准静止锋偏弱,东亚副热带夏季风建立偏晚,2-3月从孟加拉湾南部起向东延伸至菲律宾以东洋面的广大地区均降水偏多,而在我国华南地区降水普遍偏少;6月则形成了以长江流域为界的南北偶极子型降水异常,该异常降水带向东北方向延伸,长江流域偏多的降水是由偏强偏北的西太副高造成。(3)南风东扩时间的影响因子主要有两个。其一,当2月高原热源偏强时,高原南侧形成气旋性环流,从高原东南部至西太平洋均为异常南风,有利于南风东扩偏早。另一个因子来自海上,Ni?o3.4区海温异常与东扩时间序列呈负相关,El Ni?o事件时南风区南风东扩偏早,并且在CP El Ni?o事件发生时南风区南风东扩更显著。南印度洋上的负—正—负海温异常会自南印度洋激发一反气旋-气旋-反气旋-气旋波列,在高原南侧形成的异常西风加强了高原绕流,使高原东南侧形成异常南风气流,有助于常年南风区南风的加强与东扩。(4)CMIP5各模式成员对于南风区南风东扩的模拟都较差,而对于南风的强度变化,BCC-CSM1.1、GFDL-CM3和MIROC5三个模式的模拟结果较好。但它们对于未来全球变暖各情境下南风区南风的变化预估却存在着明显的非一致性:BCC-CSM1.1和GFDL-CM3模式结果显示在未来全球变暖背景下秋季南风区南风将会明显减弱,这一趋势随着升温阈值的增大而加剧;而MIROC5模式的结果则相反,全球增温后南风区南风在秋季将明显加强。出现这种差距的原因主要是由于不同模式对于青藏高原上空气温的模拟存在较大差异,MIROC5模式过高的估计了青藏高原上空的增温幅度。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P425
【部分图文】：

经向风,850hPa风场,单位,年平均

图 3.1 1980-2016 年平均（a）冬季、（b）春季、（c）夏季和（d）秋季 850hPa 风场（单位：m阴影为经向风风速（单位：m/s)将 1980-2016 年的 NCEP/NCAR 逐日再分析资料进行候平均，仿照前人的方法计了逐年的 850hPa 经向风全年南风概率空间分布（受篇幅影响，图 3.1 中只列出了 4 年分布图，间隔时间均为 10 年），从中可以发现常年南风区是一个每年都稳定存在的域，基本维持在青藏高原的东南侧，但它的范围面积存在明显的年际差异。与气候态均的 850hPa 经向风全年南风概率分布图（图 3.2a)进行对比后发现，1980-2016 年间年的全年南风概率大于 90%的范围（灰色区域）较气候态平均的范围偏小，南边界较人认为的 20°N 明显偏北，东边界也明显偏西，如图 3.2（b-e）中给出的部分年份（191991、2001、2011 年）的结果所示。因此得出结论，气候态平均的结果过高的估计了年南风区的真实范围。为了使后续对于常年南风区偏南风年际变化的讨论更准确，综考虑前人所得到的气候态结果以及现有的逐年计算结果，将常年南风区的纬度范围选

南风,线间隔,阴影,灰色

图 3.3 1980-2016 年 22.5°-30°N 平均 850hPa 经向风（a，单位：m/s）及其 7 候滑动南风率（b）从上一年第 48 侯至当年 48 侯的时间-经度剖面图，（a）中等值线间隔 2m/s，正值由灰色阴影标出，（b）中等值线间隔 0.1，南风率 0.8 由灰色阴影标出3.3 常年南风区偏南风东扩的年际差异为了更加直观地体现常年南风区偏南风的东扩，本文对南风率 0.9 等值线的逐候空间分布进行了计算。常年南风区偏南风的这一东扩特征在南风率的气候态空间分布（图3.3a）中也得到了验证，15 候前（蓝色实线）南风率高于 0.9 的区域主要位于青藏高原东南角，15 侯后（红色实线）南风率 0.9 等值线范围突然向东扩展，越过了 115°E。那么常年南风区偏南风的这一特征是否每年都稳定出现呢？通过对逐年的南风率空间分布的计算后，我们发现常年南风区偏南风范围在春夏转换季的突然东扩在每年都稳定出现，但其东扩越过 115°E 的时间存在显著的年际差异，例如：2010 年（图 3.4b）偏南风的东扩时间偏早，第 7 候就已发生东扩，偏南风在东扩后能够在我国东部维持较长时间；

时间序列,南风,演变图,偏南

图 3.4 850hPa 南风率为 0.9 等值线的时间空间演变图。（a）1980-2016 年平均；（b）2010 年；（c）1994 年，等值线上数值为其时间（单位：侯），黑色粗线标出了 115°E 位置，蓝色实线表示东扩前，红色实线表示东扩后因此，为了表征常年南风区偏南风东扩时间的这种年际变化，本文将常年南风区纬度范围内（22.5°-30°N）南风率 0.9 等值线越过 115°E 并能稳定维持的候数定义为了常年南风区偏南风的东扩时间点，由此得到了常年南风区偏南风东扩时间序列，如图 3.5所示。可见，常年南风区偏南风的东扩时间平均发生在第 15 候左右，即 3 月中，该偏南风东扩时间没有明显的年代际变化趋势，但存在着显著的年际变化，东扩偏早（除去1998 年东扩发生在第 1 候的特殊情况）可能出现在第 7 候左右（2 月初），偏晚则大约出现在第 25 候左右（5 月初）。以 1 倍标准差作为阈值挑选出常年南风区偏南风东扩偏早年与偏晚年（图 3.5b），得到了 5 个特征偏早年和 3 个特征偏晚年，如表 3.1 中所示。

【相似文献】