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本文针对国际上水份循环变化这一热点领域,以全国160个站1951-2005年月降水资料,NCEP/NCAR.逐月高度场,u和v风场,q比湿场,地表面气压场资料为基础,将影响降水异常的水汽输送结构特征和秋季降水作为研究对象,使用相关分析、合成分析、一元回归、滑动平均、Morlet小波分析、以及经验正交函数分解(EOF)、奇异值分解(SVD)等统计诊断方法,从水汽输送的角度来探讨其对秋季降水的影响,分析水汽输送和降水的演变特征以及它们的耦合关系,结合大气环流异常,深入研究了水汽输送异常是如何造成秋季旱涝发生的,得出了一些有意义的结论:
(1)从夏季到冬季东亚地区水汽输送的演变特征是:副高逐步南压、西伸,南侧的偏东风水汽进入南海,而后不断地向西向南推进。中纬度的西风水汽输送带、索马里的越赤道水汽、105°E和125°E的越赤道水汽减弱以致断裂。斯里兰卡附近形成低涡,低涡北部的偏东风水汽输送配合南海过来的偏东风水汽输送逐渐发展成一条强大的东风水汽输送带。低涡不断地减弱南压以致消失。十一月份,青藏高原南部偏西风水汽输送开始加强东伸,连接副高北侧的西风水汽,最终也形成一条西风水汽输送带。而经向水汽输送的情况是,我国东部地区南风水汽输送减弱,而西南地区的西南风水汽输送加强,而后又逐渐地转变成偏西风水汽输送,最终和副高北侧、高原南部的偏西风水汽输送结合在一起,也形成了一条纬向输送带。
(2)对东亚地区秋季水汽输送场进行EOF分解,前两个模态的方差贡献分别占总方差的24.5%、12.4%。第一模态表现出一致的异常向北输送,滑动t检验得到其突变点为1963年和1975年,1975年水汽异常向北输送,1975年后水汽向北输送减弱。第二模态反映了东风水汽输送的加强和西风水汽输送减弱南压的振荡过程。
(3)秋季主要降水区域在37°N以南,大值区在长江中上游地区、浙江东部、广东南部和海南省。37°N以南地区降水多、均方差大,是秋季降水应该重点分析的地区。37°N以北的北方地区降水都不十分明显。由于西南风水汽输送的转向和南压,降水大值区也随着向东移和向南移,水汽输送的变化决定了雨带的分布。
(4)秋季我国中东部长江以南多雨年时,在南海—西太平洋附近存在一个反气旋性水汽输送差异,水汽输送在南海南部发生转向,汇合孟加拉湾经中南半岛的西风水汽一起向北输送,一直输送到长江中下游地区。少雨年时,在西太平洋存在气旋性水汽输送差异,进入我国大陆的偏南风水汽输送较多雨年明显减弱。影响我国中东部长江以南降水的水汽来源有孟湾、南海、西太平洋,而南海和孟湾的贡献比较明显。秋季我国中东部长江以北到黄河流域一带多雨时,在东海及其邻近地区存在一个反气旋性水汽输送差异,相应的有东风水汽输送在我国东南部发生转向,向北输送一直到达35°N附近,为长江以北的秋季降水提供了必要的水汽条件。少雨年时,大陆上主要为负距平控制,向北水汽输送减弱,导致长江以北地区降水减少。影响我国中东部长江以北到黄河流域一带秋季降水的水汽来源主要来自西太平洋、东海和南海北部。
(5)当副高偏西、我国大陆到日本海、鄂霍茨克海一带为低压控制时,有利于低纬暖湿空气北上,为我国中东部长江以南秋季降水提供了必要的水汽条件。反之,当副高偏东、我国大陆到日本海、鄂霍茨克海一带为高压控制时,不利于低纬暖湿空气北上,造成我国中东部长江以南秋季降水偏少。当亚洲区域25°N到50°N之间的中高纬度自西向东呈“—+—”波列结构时,即在巴尔喀什湖附近为低压系统控制,在东海、黄海附近为高压系统控制,在西北太平洋附近存在一个低压中心,这种波列分布特征有利于西太平洋水汽沿着高压系统南侧进入我国大陆向北输送,与高纬度向东南移动的冷空气相互作用,造成我国中东部长江以北到黄河流域一带多雨。当巴尔喀什湖和贝加尔湖之间为高压系统控制,在东海附近为低压系统控制时,这种西北高东南低的高度场配置不利于南风水汽向北输送,造成长江以北到黄河流域一带少雨。
(6)高空西风急流的南北摆动对我国秋季降水有重要影响。当西风急流异常偏北时,高空辐散异常偏北,而低空水汽辐合也异常偏北,此时我国中东部长江以北到黄河流域一带正好位于西风急流轴南侧,造成我国中东部长江以北到黄河流域一带多雨。反之,当西风急流异常偏南时,高空辐散异常偏南,此时我国中东部长江以北到黄河流域正好位于西风急流轴北侧,造成我国中东部长江以北到黄河流域一带少雨。
(7)华西多雨年时,印度低压偏强,有利于阿拉伯海到中南半岛的西风水汽输送的加强,而东部高压系统的存在和阻挡作用,使得西风水汽输送在中南半岛,云贵高原东南侧转向北输送,源源不断的为华西地区的降水提供充足的水汽。而少雨年时,青藏高原为高压控制,南风水汽输送难以北上。印度低压减弱西移,不利于西风水汽输送和南风水汽输送,因而造成华西降水的减少。影响华西降水的低纬水汽来源主要来自阿拉伯海和孟加拉湾,南海和西太平洋的水汽贡献相对较小。