淮河流域汛期暴雨的时空分布特征及成因分析

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本文利用淮河流域1960-2009年40个代表站逐日降水资料,对50年淮河流域暴雨的变化特征进行研究,以1960-1979和1980-2009年两个阶段作为研究子时段,讨论两个阶段淮河流域大气湿位涡差异、稳定度状况及水汽输送的变化,分析了副热带高压、太平洋海温的变化对淮河流域汛期暴雨的影响,得出以下主要结论:  (1)淮河流域汛期暴雨空间分布差异较大,西部山区和东部沿海是暴雨多发地区并具有显著的年代际差异;一致性异常特征是淮河流域汛期暴雨量的最主要的空间模态,此外淮河流域还存在着南北反向变化和东西反向变化模态。  (2)淮河流域汛期暴雨量50年来总体是增加的。在1979-1980年,汛期暴雨量由缓慢下降转变为逐渐上升趋势,尤其在2000年以后,上升趋势比较明显。从周期上看,淮河流域50年汛期暴雨量存在着一个8-9a的周期。RE0F五个主要空间分型中,南部型有3年的显著周期,沿海型有个4-5年的周期,桐柏山区型有一个4年和8年的周期;从空间来看,淮河流域汛期暴雨量的增加率有1个正中心和1个负中心,分别位于安徽宿州一带和山东日照一带,暴雨增加的主要贡献来自中部地区和西部桐柏山区  (3)从湿位涡、大气稳定度、水汽条件以及西太平洋副热带高压几个方面的变化特征来看:淮河流域汛期暴雨的变化与大气环境背景场的变化有着密切的关系,淮河流域处于湿位涡、大气稳定度的负值区域,水汽主要是受西南到东北方向南亚季风影响,暴雨多发地区水汽充足;突变前后,低层大气中的湿位涡、大气稳定度均发生了由正到负的变化;淮河流域纬向水汽输送有了明显的增加,导致后一阶段整层水汽通量明显增加。此外,后一阶段的副高指数表现出偏南、偏西、偏强的特征,这种变化导致了偏南气流(夏季风)带来的水汽输送南移,淮河流域水汽增加。  (4)通过对淮河流域汛期暴雨异常与前期西太平洋海温异常的相关分析,选取西太平洋海域(158°E-170° E,8° N-14° N)作为关键海区,前一年5-6月作为关键时段,通过分析发现冷(暖)水年淮河流域的绝大部分地区的暴雨量减少(增加),流域东北角部分则出现与其他地区反相的变化特征;在多(少)暴雨年,对应的前期5-6月关键海水区正好是水温偏高(低)。在冷水年,925hPa层湿位涡的大值中心位于淮河流域的西北部,且数值自北向南逐渐增大。这与冷水年暴雨的分布有较好的对应关系;不论是大气对流稳定度还是斜压稳定度,在冷水年大气的稳定度较好,暖水年大气则容易产生不稳定。西太平洋的海温异常,引起了次年汛期大气环流异常,导致了淮河流域汛期暴雨的异常,这也证实海温与暴雨具有很好相关的内在原因。
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