两湖流域雨季气候特征及旱涝机理分析

发布时间：2017-08-11 00:10

  本文关键词：两湖流域雨季气候特征及旱涝机理分析

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【摘要】：利用国家气候中心整编的全国740站日降水资料,NCEP/NCAR(美国环境预报中心、美国大气研究中心)提供的大气环流再分析资料、英国Hadley预报中心提供的HadlSST月海温距平资料；运用经验正交函数分解方法(EOF)、多通道奇异谱分析多方法(MSSA)、奇异值分析方法(SVD),小波分析、集合经验模态分解方法(EEMD)等多种分析与统计方法。分析了两湖流域的雨季气候特征,海温、冷空气对雨季降水的影响,两湖流域夏季旱涝时空分布特征,以及以完整的旱涝过程为分析对象初步研究了旱涝的形成机理等。得到了如下主要结论：(1)两湖流域雨季开始于4月第2候,结束于7月第1候。两季内最主要的2个降水模态：一个是在5月上、中旬与6月中、下旬分别出现一段雨水集中期；另一个有3段雨水集中期分别出现在4月中旬,5月中、下旬及6月下旬至7月初。雨季降水存在准7天、准双周(10-20天)、30-60天及季度(3个月)周期振荡分量,其中,准双周、30-60天振荡最为显著。(2)热带太平洋与印度洋(此文中简称为热带海洋)海温异常与两湖流域雨季降水联系紧密。当冬季热带海洋海温处于正(负)异常模态下,两湖流域雨季降水区域偏多(少)的可能性大,此时,对应于中国东部梅雨时期长江中下游多(少)雨,淮河流域少(多)雨型。两湖流域雨季,在正(负)海温异常年,赤道印度洋盛行偏东风(西风)异常,并在90°E(80 °E)越过赤道转向形成偏北(南)距平气流,说明印度季风处于弱(强)周期中；在正(负)海温异常年,西太平洋地区赤道附近为偏东(西)距平气流,低纬西太平洋地区形成反气旋(气旋)距平环流,说明西太平洋副热带高压位置偏异常偏西(东)、偏北(南),强度偏强(弱)状态。(3)两湖流域雨季降水与冷空气活动密切相关。湿位涡可以较好的示踪冷空气的活动,且与区域降水呈显著的负相关关系。两湖流域雨季降水的两个集中时段(5月的上中旬与6月的中、下旬),对应于中低层(500hPa以下)湿位涡负大值区,且随雨季时期向后推移,湿位涡负值中心向上伸展得更高。(4)两湖流域区旱涝发生比较频繁,年平均有1.6个月区域性偏涝和1.3个月区域性偏旱。秋、冬是两湖流域易旱涝季节,但夏、春旱涝影响更大。洞庭湖区、湖南南部地区是夏季旱涝的易发地。两湖流域地区主要表现为4种旱涝空间型：即大范围偏涝(旱)型,西北涝(旱)-东南旱(涝)型,西南涝(旱)-东北旱(涝)型和中部旱(涝)、西北和东南偏涝(旱)型。(5)两湖流域旱涝存在明显的年代际变化。在20世纪80年代以前,两湖流域以偏旱型为主,而到80年代以后则转变以偏涝为主。两湖流域地区旱涝也具有明显的年际尺度变化。存在准8年、准5年、准2年和准4年周期振荡性质,其中准2年周期性质在两湖流域地区,20世纪80年代以前表现十分明显,但在80年代以后表现就不明显了。(6)两湖流域出现持续性旱过程时,东亚-西太平洋地区从高纬到低纬500hPa表现为典型的“-+-”高度距平分布型,即东亚中高纬阻高不明显、西太洋副高偏强、低纬季风涌偏强。旱过程的发生、维持和消退,西太平洋副高经历了增强、西进、再东撤的过程,同时中高纬的阻塞形式始终处于弱状态,东亚夏季风处于强周期中,早过程的发生、发展与消亡过程伴随着热带系统由强到弱再转强的变化过程。而两湖流域出现持续性的涝过程时,东亚-西太平洋地区从高纬至低纬500hPa表现为典型的“+-+”高度距平分布型,即东亚中高纬阻高偏强、西太平副高偏弱、低纬季风涌偏弱。涝过程的发生、维持、消退,西太平洋副高位置较偏南,经历了由强转弱再增强的过程,中高纬的贝加尔湖和鄂霍次克海高压是由弱转强再变弱的发展过程；东亚夏季风处于弱周期中,涝过程的发生、发展与消亡过程伴随着热带系统由弱到强再转弱的变化过程。(7)两湖流域持续旱涝过程中其水汽输送条件差异较大。在持续性旱过程中,两湖流域的水汽主要来源于热带印度洋,但随着强劲的西南夏季风,水汽继续向北输送；在持续涝过程中,来自印度洋与来自热带西太平洋的两股水汽在东亚低纬地区(10-20°N)构成一个水汽输送带不断向副热地区输送水汽,另外,在副热带地区(35-40°N)中国沿海有一条来自西太平洋的偏东水汽,几股水汽在两湖流域构成水汽辐合。通过本研究我们发现两湖流域地区的雨季具有独特的特征,主雨季出现在4月第2候至7月第1候,其中5月的上、中旬及6月中、下旬是雨季降水的最为显著的两个集中时段。两湖流域降水年际变化特征明显,秋、冬季气候变率最大,旱涝事件也主要出现在这两个季节。雨季降水的年代际变化特征也十分明显,上世纪80年代初出现一个转折点,80年以前旱事件较多,80年以后以涝事件为主,2年周期振荡也明显减弱；大范围的中东太平洋、印度洋海温异常对两湖盆地雨季降水的影响十分突出等。这些特征可在两湖流域地区季节气候趋势预测中加以参考。
【关键词】：两湖流域 雨季 旱涝 降水 海温 冷空气 诊断
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.616
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 中国雨季降水研究回顾13-16
• 1.2.1 中国雨季概念13-14
• 1.2.2 中国区域性雨季分析14-15
• 1.2.3 雨季降水的年际、年代际变化特征15-16
• 1.3 雨季降水的主要影响因子研究16-20
• 1.3.1 东亚夏季风的影响16-17
• 1.3.2 西太平洋副热带高压的影响17-18
• 1.3.3 南亚高压的影响18-19
• 1.3.4 中高纬阻塞高压系统的影响19
• 1.3.5 海温异常的影响19-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-22
• 1.4.1 拟解决的科学问题20-21
• 1.4.2 主要研究内容及章节安排21-22
• 第二章 两湖流域雨季降水的气候特征22-34
• 2.1 引言22-23
• 2.2 资料与方法23-25
• 2.2.1 研究区域及资料23
• 2.2.2 主要研究方法23-25
• 2.3 两湖流域降水气候概况25-27
• 2.3.1 与中国梅雨的联系25
• 2.3.2 年降水特点及雨季定义25-27
• 2.4 雨季降水的气候概况27-32
• 2.4.1 雨季降水的年际、年代际变化特征27-29
• 2.4.2 雨季降水的主要集中时段29-30
• 2.4.3 雨季降水的低频振荡性质30-32
• 2.5 小结32-34
• 第三章 热带海洋海表温度异常对两湖流域雨季降水的影响34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 资料与方法35
• 3.3 热带海洋海表温度异常对两湖流域雨季降水的影响35-42
• 3.3.1 影响两湖流域雨季降水的热带海表温度异常关键区35-37
• 3.3.2 两湖流域雨季降水的热带海表温度异常的SVD分析37-42
• 3.4 影响机理分析42-48
• 3.4.1 低层环流场42-44
• 3.4.2 高空急流44-45
• 3.4.3 经(纬)向环流45-46
• 3.4.4 水汽输送46-48
• 3.5 小结48-50
• 第四章 两湖流域雨季冷空气活动的湿位涡特征分析50-66
• 4.1 引言50-51
• 4.2 资料与方法51-52
• 4.2.1 主要资料51
• 4.2.2 主要方法51
• 4.2.3 湿位涡计算51-52
• 4.3 多种表征冷空气强度指标的比较52-56
• 4.3.1 几中常规气象要素与两湖流域雨季降水的相关性检验52-55
• 4.3.2 湿位涡与两湖流域雨季降水的相关性检验55-56
• 4.4 雨季降水与湿位涡的关系56-59
• 4.4.1 湿位涡与两湖流域雨季降水的SVD分析56-57
• 4.4.2 旱涝年的湿位涡特征57-59
• 4.5 雨季降水季节内振荡的湿位涡特征59-63
• 4.5.1 雨季降水的季节内振荡的湿位涡变化59-61
• 4.5.2 两湖流域旱涝年季节内振荡及与湿位涡的关系61-63
• 4.6 小结63-66
• 第五章 两湖流域夏季旱涝特征分析66-84
• 5.1 引言66
• 5.2 资料和方法66-71
• 5.2.1 主要资料66-67
• 5.2.2 Z指数公式67-68
• 5.2.3 多通道奇异谱分析方法68-71
• 5.3 区域旱涝等级分析71-74
• 5.4 旱涝时空分布特点74-76
• 5.5 旱涝的周期性分析76-81
• 5.5.1 资料预处理76-77
• 5.5.2 MSSA结果分析77-81
• 5.6 小结81-84
• 第六章 两湖流域夏季持续性旱涝过程诊断分析84-98
• 6.1 引言84
• 6.2 资料和方法84-86
• 6.2.1 资料84-85
• 6.2.2 旱(涝)过程的选取85-86
• 6.2.3 物理量的标准化处理86
• 6.3 500HPA高度场特征86-91
• 6.4 东亚夏季风环流特征91-94
• 6.5 水汽特征94-96
• 6.6 小结96-98
• 第七章 全文总结与讨论98-104
• 7.1 主要结论98-100
• 7.2 研究成果的创新点100-101
• 7.3 问题与未来研究的设想101-104
• 参考文献104-114
• 致谢114-116
• 个人简介116

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 丁一汇;柳俊杰;孙颖;柳艳菊;何金海;宋亚芳;;东亚梅雨系统的天气-气候学研究[J];大气科学;2007年06期

2 徐建军,朱乾根,周铁汉;东亚夏季风与中国夏季降水年际异常的分型研究[J];南京气象学院学报;1998年03期

3 张琼,吴国雄;长江流域大范围旱涝与南亚高压的关系[J];气象学报;2001年05期

4 黄士松，汤明敏;我国南方初夏汛期和东亚夏季风环流[J];热带气象学报;1995年03期

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本文编号：653322