中国东部土壤湿度对中国气候的影响

发布时间：2018-02-27 09:23

  本文关键词： 土壤湿度 夏季风 冬季风 植被 西太平洋副热带高压　出处：《中国气象科学研究院》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：土壤湿度是陆面过程中的重要参量,其可以通过“记忆”前期的气候异常(如降水)来缓慢反馈大气,从而为大气的季节预测提供了新的手段。本文基于观测资料和ERA-Interim再分析资料(以下简称ERA),首先分析了中国东部土壤湿度在春季降水与夏季降水关系中所起的作用;接下来重点讨论了夏季东北异常降水的特征,并进行了成因分析。在土壤湿度的局地关系中,重点研究了不同土壤类型上植被对土壤湿度的影响,并从蒸散和土壤保水性两方面对不同土壤类型上植被与土壤湿度的不同关系进行了物理解释。最后分析了中国东部秋季土壤湿度对冬季风的影响,并揭示了其中的影响机制。本论文得到的主要结论如下:春季中国东部从长江流域到华北地区(the lower and middle reaches of the Yangtze River valley to northern China,简称为YRNC地区,范围为30-43°N,100-120°E)的降水能通过土壤湿度来显著影响中国东部夏季的降水。当春季YRNC地区降水偏多时,夏季东南与河套地区的降水偏少,而长江中下游与东北地区的降水偏多。我们从土壤湿度的角度对这种关系进行了解释。结果表明:当春季YRNC地区降水偏多时,土壤湿度偏湿,春末夏初(5月)陆表温度降低,感热偏低;由于5月的土壤湿度有长达2.4个月的记忆时间,使得YRNC地区偏低的感热能持续到夏季,从而导致海陆温差减小,夏季风减弱。与较弱的夏季风对应,夏季对流层低层在东南地区和东北地区分别有一个异常反气旋和气旋;东南地区的异常反气旋使得东南地区降水减少,东北地区的异常气旋使得东北降水偏多;异常气旋西部的偏北气流和反气旋西部的偏南气流在长江中下游汇合,使得长江中下游降水增多。WRF模拟的结果证明了前期土壤湿度变化后,夏季环流发生的变化。春季YRNC地区的降水能显著影响夏季东北的降水。且夏季东北异常降水对应的特征为:东北上空有一异常气旋的存在,地表偏冷、偏湿。我们首先对东北夏季地表异常的原因进行了分析,结果表明:春季YRNC地区偏湿土壤导致的地表冷湿异常通过平流作用被输送向东北地区,使得夏季东北地表偏冷偏湿。而东北上空异常气旋的形成则与EAP有关:春季YRNC地区偏多的降水导致了西太副高增强,抑制了菲律宾附近对流的发展,从而使EAP转为负位相,对应在东北地区生成异常气旋。由于植被和土壤湿度都是陆气系统中重要的参量,因而我们利用观测数据研究了不同土壤类型上降水、植被(LAI)与土壤湿度(SM)的关系。结果表明,在粘土上,超前一个月的降水同时影响土壤湿度和植被,因而植被和土壤湿度呈现出显著的同期正相关关系。而在砂土上两者相关不显著,植被与土壤湿度的关系受降水的影响不大。我们从蒸散(ET)和土壤保水性两方面对不同的LAI-SM关系进行了解释。尽管粘土上LAI增加对应了ET的增加,然而由于粘土较小的粒径导致ET对SM的作用较弱,这最终造成了粘土上LAI-SM呈显著正相关。在砂土站点上,由于砂粒较大的粒径使得ET与SM呈负相关,这也导致了砂土上LAI-SM的负相关。然而,砂土上LAI的增加使土壤保水性减弱,这也是砂土上LAI-SM相关不显著的一个重要因子。基于前期土壤湿度对后期降水的重要性,我们还研究了秋季土壤湿度(9 10月)与冬季风的关系。结果表明:当秋季YRNC地区土壤湿度偏湿时,冬季中国东部大部分地区降水偏少。我们对秋季土壤湿度影响冬季降水的物理过程进行了研究,秋季YRNC地区偏湿的土壤导致了地表潜热偏大,并且潜热的异常可以持续到冬季,这造成了蒸发在冬季也偏强,“蒸发冷却”使得冬季对流层低层偏冷,从而加剧了冬季的海陆温差,造成冬季风增强,因此冬季大部分区域的降水减少。另外,由秋季偏湿的土壤导致的冬季北风异常可以延伸至低纬度区域,从而使冬季副高减弱、菲律宾附近对流加强。菲律宾附近对流的发展加强了经圈环流,这可能又进一步增强了冬季风。
[Abstract]:In this paper , the effects of soil moisture on soil moisture in the eastern part of the Yangtze River in spring and summer ( May ) in the east of the Yangtze River are analyzed . The results show that the precipitation in the eastern part of China from the Yangtze River valley to the North China ( the lower and middle reaches of the Yangtze River valley to northern China ) 浠庤，

本文编号：1542082