中国东南部地区西南低空急流气候特征及其与中国东部降水的关系

【摘要】本文利用FNL(theFinalGlobalDataAssimilationSystem)和NCEP/NCAR6小时再分析数据集和中国气象局整编的逐日降水和6小时降水资料,分析西南低空急流的结构特征及其年际、季节、日变化特征,讨论大尺度环流对低空急流发展演变的影响,揭示急流发生发展的可能机制,进而分析了西南低空急流对我国东部降水的影响。主要结论如下：1西南低空急流的气候特征西南低空急流在春季和夏季的发生频数明显高于秋、冬季,峰值出现在4月份和6、7月份。各个月份间急流发生频数的年际变化没有明显的相关关系,可以认为影响各月份低空急流发生的因子并不相同。分析西南低空急流的地转风分量和非地转风分量发现,在急流区域纬向地转风在春季较强,峰值出现在4月,而经向地转风在夏季较强,峰值出现在7月。经向非地转风的季节变化与低空急流发生概率的季节变化相吻合,而纬向非地转风分量在春、夏季主要为北风分量,减弱中国东部地区纬向风场,不利于西南低空急流的发生。热力分析发现,在低空急流区域纬向气温梯度极大值位于900-950hPa附近,到800hPa附近正纬向气温梯度转变为负纬向气温梯度,这一结果解释了低空急流出现在800hPa-850hPa的观测事实。2西南低空急流的日变化特征及其发展机制西南低空急流具有明显的日变化特征,在夜晚(02LST和08LST)中国东南大部分地区急流发生频率都很高,而在白天(14LST和20LST)低空急流发生频率较低。对风场的分解显示,经向地转风分量在一天内基本保持稳定,经向非地转分量在02LST最强,强度超过4m/s,占实际风场强度超过50%,而在14LST和20LST,中国东部地区经向非地转风场强度不超过0.5m/s,经向风场是近似地转平衡的。将非地转风分解为风场非定常性、风速在流动方向上的非均匀性、流线弯曲、大气斜压性产生的地转偏差。对各分量的分析结果表明,经向非地转风的日变化主要是由局地变压、水平风场涡度、垂直运动和温度梯度的日变化产生的,副热带高压强度和位置的变化,青藏高原大地形加热效应和海陆热力性质差异在白天和夜晚的反向是造成经向非地转风夜间加强的重要原因。在中国东部地区,风速在流动方向的非均匀性虽然有利于非地转风的产生,但其没有明显的日变化,不是经向非地转风在夜间加强的主要原因。西南低空急流的发展和减弱可以认为是非地转风场围绕地转风场惯性振荡的结果。如果地转风场的变化相对非地转风场来说很微弱,非地转风场的惯性振荡造成一定周期多个急流的连续出现,但急流成熟阶段中的急流强度会逐渐减弱。相反,如果非地转风有明显的地转适应过程,地转风在低空急流发展过程中明显增强,则低空急流的生命周期较短,非地转风场围绕地转风场的惯性振荡会很快趋向地转平衡。3西南低空急流与中国东部降水的关系急流中心纬向位置随时间的演变与中国东部地区夏半年雨带位置的移动相符合。在3个主要降水时段,低空急流对降水的分布都有显著影响。低空急流减弱其入口区和急流中心附近的降水,增强出口区,尤其是出口区左前侧的降水。对水气通量和水气通量散度的分析表明,低空急流作为水气输送“管道”,将水气向内陆地区输送,而水气被低空急流输送到内陆地区,必然造成东南沿海地区可用于降水的水气减少。对低空急流动力作用的分析显示,在华南前汛期和江海梅雨期,降水正差异区域与850hPa散度场负差异(辐合)区域相吻合,同时这一区域也是高空200hPa散度场正差异大值区,底层的辐合及高层的辐散有利于激发一致的上升气流,从而产生降水。对梅雨期降水和同期西南低空急流的年际变化分析表明,在1982年前后两者的相关关系明显不同,1982年之后的两者间相关系数远高于1982年之前。进一步分析发现,在1982年之前降水偏多年份和偏少年份间850hPa位势高度场和风场的差异主要位于西太平洋上空,在大陆上异常不明显。而在1982年之后,位势高度场差异中心强度比1982年之前明显增强,且位置偏西,在中国华南地区上空为异常西南气流,风场异常中心与多年平均西南低空急流位置重合。对平均经向风异常的研究发现,在1982年之后对流层中低层经向风差异0值位于梅雨区北侧边界位置,而正差异大值中心位于梅雨区南侧边界位置。梅雨区及梅雨区南侧低空急流的加强促进水气向梅雨区的输送,而梅雨区北侧南风的减弱(或北风的加强)则抑制水气继续向北输送,从而加强了梅雨区的水气辐合,增强降水。
【作者】王东阡；
【导师】张耀存；
【作者基本信息】南京大学，气象学，2011，博士
【关键词】低空急流；日变化；非地转风；夏季降水；

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