江淮汛期气旋响应区域气温冷暖变化的特征演变及机理研究

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本文综合利用统计分析、合成分析以及数值模拟等方法,分析了气温冷暖阶段变化对江淮气旋特征演变的影响以及机理。首先根据气温冷暖变化的阶段特征将1948-2014年67年客观划分为三个气温变化阶段:气温趋势下降阶段(1948-1970)、气温趋势上升阶段(1971-1994)和气温趋势缓升阶段(1995-2014),它们的气温阶段特征可用特定气温指数定量表达,分别为-2.5,1.15,0.42。其次,在三个阶段内对江淮气旋的频数、生命史、伸展高度、路径等基本特征进行统计分析和对比,重点是三个阶段统计特征的演变与气温冷暖趋势的关系。结合伸展高度将江淮气旋分为三类:深厚型、浅薄型和底层型,并对三类气旋的典型气旋进行合成诊断分析,对比各类合成气旋的结构特征并探讨气温冷暖阶段变化对合成气旋结构特征的影响。最后利用WRF数值模式对典型江淮气旋过程进行背景场气温影响的敏感性试验,进一步探讨背景气温变化对江淮气旋各项特征的影响机理。结果表明:(1)三个阶段江淮气旋的统计特征结果显示,气温上升阶段气旋发生的频数更高,生命史更长,浅薄型气旋发展数量演变与阶段气温变化趋势一致,深厚型和底层型气旋也在气温上升阶段有明显增加,气旋的各类路径在气温上升阶段向北推进,这些特征都很好的响应了阶段气温变化趋势,阶段气温的趋冷抑制江淮气旋的活动,而阶段气温的增暖促进了气旋的发展、维持与活跃,并引导气旋位置的北进。(2)对气旋结构特征的合成分析显示:在气旋结构中的气旋中心强度、温度梯度、气旋急流最大风速,气旋水汽通量通道的强度、长度、位置以及表征气旋斜压性的气旋冷暖气团两种势力的强度、厚度、和北进南退位置,气旋中心的涡度、散度、垂直速度以及对流不稳定等特征的演变,均与阶段内背景气温的趋冷、增暖、缓升相对应。(3)数值模拟结果显示次级阶段的背景气温特征对气旋活动的影响机制为:气温变化明显影响了江淮气旋纬向路径,气温增暖,气旋路径向北推进,气温趋冷,气旋路径向南退,对于经向路经气旋,气温较暖,移动中增强的气旋移速较慢,同样强度气旋,更暖气团引导气旋位置更偏北。背景气温较高时,气旋强度较强,气旋急流区的最大风速值更大;下垫面输送的正感热通量和潜热通量将为气旋提供更多的热量,维持气旋的发展,气温较高时感热通量及潜热通量的值相应越大,更有利于气旋的强烈发展。背景气温较高时对应向气旋的水汽通量更大,大值区范围加大,气旋内水汽更为充沛。
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