论文部分内容阅读
东亚春、夏季雨带异常与亚洲-印度洋-太平洋海陆气相互作用密切相关,对东亚社会和经济有重要影响。本文利用资料诊断、大气环流模式和线性大气斜压模式,从海气相互作用角度探讨了东亚副热带春季持续性降水的年际变率及其物理机制,论述了我国东部夏季雨带异常水汽输送的动力控制和极端降水的关系,解释了东亚夏季风降水异常对高层南亚高压年际变化的反馈机制。主要结论如下: 一、热带印度洋海温异常是东亚副热带春季持续性降水变率的主要影响因子。 在从我国南方到日本以南的东亚春季持续性降水(SPR)具有明显的年际变化特征,EOF第一模态描述了这一春季雨带强度的年际变化。与该雨带年际变率关系最密切的海洋信号是与El Ni(n)o相关的热带海温异常:热带印度洋、西太平洋和赤道东太平洋。伴随前期热带太平洋El Ni(n)o海温异常的衰减,逐渐加强的热带印度洋暖异常(主要是其关于赤道对称的分量),通过Gill-mode机制作用,在东印度洋到西太平洋一带的热带地区激发出东风Kelvin波响应,地形摩擦作用下,东风异常的北侧形成低层Ekman辐散,抑制南海和菲律宾海的降水,形成局地大气的冷强迫,低层辐散和冷源使得西北太平洋反气旋西伸加强,反气旋异常西北侧强盛的西南气流将更多的水汽输送到我国南方地区和台湾以东,东亚春季雨带得到加强。 二、大气环流对我国东部夏季降水水汽输送变率以季节平均流的动力控制为主。 夏季我国东部降水的水循环中,季节平均流对水汽输送及其变率贡献最大,其次是瞬变涡动,地表蒸发对降水量有贡献,但对降水变率几乎没有影响。两条主雨带(江淮地区、长江中下游流域)降水的年际变率与总水汽输送的相关性非常高。其中,季节平均流对总体水汽输送的变率起主导作用,从而主导夏季降水量的年际变率。将季节平均流分解为大气动力过程和热力过程两部分后发现,平均环流对降水变率的影响主要是通过动力控制实现的。 三、前冬热带暖海温异常通过调制季节平均流影响夏季强降水频率。 基于贝叶斯方法将长江中下游地区日降水分为强、中、弱三种类型的降水及其发生频率,其中强降水发生频率对降水影响最大。平均流水汽动力输送对强降水发生频率的变化有很大的贡献。前冬的热带印度洋和赤道东太平洋海温异常通过影响季节平均流异常,调控长江中下游地区强降水频率,这也意味着利用前期海温异常作为预报因子从季节平均流的角度进行季节预测有利于提高对夏季强降水的季节预测。 四、夏季青藏高原东部到长江中下游流域季风降水异常对大气的反馈作用造成南亚高压强度异常。 年际尺度上,南亚高原强度异常表现为其西、东部的位势高度(温度)异常:即,中东到伊朗高原地区,青藏高原东部到我国东部地区。南亚高压强度的年际变化与高原东部到长江中下游一带的季风降水异常关系密切。而同为扩张增强的高压西部(中东地区)则出现降水负异常。动力诊断、线性斜压模式和大气环流模式试验表明,高原东部-到长江中下游的降水异常对大气的反馈作用能够影响南亚高压强度变化,机制如下:降水异常释放的凝结潜热加热异常,其垂直分布在对流层上层是随高度递减的,大气热力适应作用使得东亚副热带地区上层出现反气旋性环流异常,南亚高压东部加强、东伸。东亚副热带异常雨带释放的凝结潜热还会激发一西传Rossby波,在中亚地区形成反气旋性异常,造成地中海东岸高层大气的南风暖平流和伊朗高原上空的下沉增温的绝热加热,进而出现局地降水负异常的非绝热加热,它们共同使得南亚高压西部的位势高度抬升。东亚季风降水异常通过这些直接或间接的动力和热力反馈过程增强南亚高压的强度。