论文部分内容阅读
东亚副热带锋由变性极地大陆气团与季风气团交汇所形成，在对流层低层以湿度对比为主，因此可称为湿锋。湿锋强度及位置随季节的演变反映了东亚副热带季风的活动特征，东亚雨季随季节在不同区域的建立与湿锋的南北位移有着直接的联系。基于湿锋及其强度指标的定义，本文利用高时空分辨率资料对1999-2008年东亚副热带湿锋进行了系统研究，包括构建湿锋结构模型、分析湿锋锋生动力学，比较湿锋结构随季节推进在区域上的异同、以及对比湿锋季节推进的年际异常特征等。最后利用区域湿锋的季节进退对江淮梅雨季节的划分进行了探讨。主要结论如下：
(1)传统的极锋和赤道锋(ITCZ)是对流层大气三圈环流的产物。青藏高原的存在使西风产生了绕流，并在高原以东的东亚地区形成了副热带锋。于是，在东亚地区所在的经度范围内从极地到赤道之间有三层锋区，即极锋、副热带锋和赤道锋。对比三者的结构特征表明：副热带锋区温度对比较小，湿度梯度较大，风切变大，垂直高度相对较低。为此我们引入包含温度和湿度线性叠加的相当温度来描述副热带锋。并将用相当温度描述的副热带锋、即湿度对比显著的锋面称为湿锋。
(2)湿锋垂直结构特征存在明显的季节与区域差异。在东亚季风爆发初期与后期锋面结构特征比较类似，具有准极锋的性质。夏季风盛期湿锋具有准赤道锋甚至赤道锋的结构特征。而进入冬季风季节以后，湿锋为典型的极锋性质。湿锋垂直结构随季节的演变经历了从准极锋，准赤道锋，赤道锋，准极锋以及极锋的转变。从湿大气热成风关系出发建立了湿锋楔形模型，结果表明锋面坡度不仅与锋区所在的纬度位置、温度对比、以及风切变有关，同时湿度对比对湿锋的维持具有非常重要的作用。通过对比分析发现，由湿锋楔形模型计算得到的理论坡度与实际坡度比较一致，表明湿锋楔形模型对锋面结构的刻画更为合理。
(3)由热力学方程以及水汽收支方程出发，推导得到湿锋锋生函数。该函数共由五项组成，分别为非绝热加热项，水汽源汇项，垂直运动项，散度项以及水平变形项。与一般的锋生函数所不同的是，湿锋锋生函数包含了水汽源汇对锋面强度变化的作用，这对于探讨以湿度对比为主的湿锋锋面强度变化非常重要。个例诊断结果表明：非绝热加热项、散度项以及变形项为锋生作用，而垂直运动以及水汽源汇项为锋消作用，并且以水汽源汇锋消贡献为主。从锋生函数的垂直变化可以看出，除非绝热加热以外，其他项引起的锋生锋消贡献主要集中在对流层中下层。非绝热加热对对流层中高层锋面的维持与发展具有非常重要的作用。此外，当锋生出现在锋区南侧，而锋消位于锋区北侧时，锋区将向南移动。反之，锋区向北移动。
(4)湿锋活动频次具有明显的季节变化特征。多年平均相当温度水平梯度的季节变化反映了湿锋的季节推进特征。通过江淮梅雨个例的对比分析发现，正常年湿锋逐渐向北推进，而丰梅年锋区在江淮流域维持时间异常偏长，空梅与晚梅年湿锋在该地区维持时间比较短，并伴随湿锋间断期。湿锋活动特征与冷暖空气的季节内振荡有着直接的关系。湿锋活跃期对应强盛的冷暖空气，而间断期冷暖空气较弱。进一步分析表明：副热带高压南北与东西方向上的季节内振荡影响着暖湿空气即季风涌的活动。当副热带高压西伸北抬时，暖湿空气向北输送，从而有利于湿锋的稳定与维持。反之，当副热带高压东缩南退时，湿锋出现间断期。同时，阻塞高压与冷空气的活跃有着直接的联系。当阻塞高压活动频繁时，冷空气强盛，湿锋处于活跃期。反之，湿锋处于间断期。
(5)总结出利用湿锋季节进退划分江淮梅雨季节的方法。通过湿锋纬度位置的季节变化对江淮梅雨季节的建立了进行诊断，当湿锋持续活跃于28-36°N之间，则认为进入江淮梅雨季节(简称SMFM方法)。通过对梅雨季节内天气实况的分析，表明该方法得到的划分日期比较合理。进一步，将本文与国家气候中心的划分结果进行了对比分析，由于后者的划分主要依赖于5个站点降水的分布，受降水局地性的影响较大，因此本文的划分更具有区域代表性。