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浙江省春季降水及其水汽输送特征

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第39卷第2期 2O11年4月 气 象科技 Vo1.39,NO.2 Apr.20l1 METE()R()L()GICAI SCIENCE A D TECHN()L()GY 浙江省春季降水及其水汽输送特征 张玉娟 梁亮 王健疆 张行才 (1浙汀省金华市气象局,金华321 000;2浙江省衢州市气象局.衢州324000) 摘要利用浙汀省34站1960 2009年3 5月累积降水量及NCEP/NCAR 2.5。X 2.5。的多个冉分析气象资料, 采用趋势分析、卡H关分析以及合成分析等方法,刘浙汀省春季降水量的时空分布、影响浙江省春季降水的整层大气 的水汽水平输送特征、各层水汽垂直输送以及各边界的水汽输送等特征进行r分析。揭示r利于浙汀省春季降水 的水汽水平输送路径、乖直输送的相l火I)(域,并阐述了影响春季降水量的环流特征以及【×=域各边界的水汽输送对 浙汀省春季降水的正、负作用。 关键词 存季降水 趋势分析 水汽输送 期气候特征的研究已经较多,而关于春季降水以及 引言 相应的水汽输送方面的研究则较少,因此,本文试图 大气中的水汽是产牛降水的物质基础。源地的 水汽通过大规模的卒气运动被输送到降水 ,进而 上升到一定高度冷却产生降水。已有众多研究表明 在分析浙江省春季降水的气候特征的皋础上,进一 步对降水偏多和偏少年份的水汽输送特征进行分 析,以找到利于浙江省春季降水的水汽输送型,为今 后的长期气候预测提供有益的信息。 1 资料和方法 1.1 资料 水汽输送场与旱涝等降水异常存在直接的联系。谢 安等 研究了夏季风期间长汀中下游地区水汽输送 的气候特征,发现长江 }|下游的旱涝与南海夏季风 爆发的早晚仃密切关系。近年来许多学者在分析暴 雨(雪)天气时都深入探讨了水汽输送的作用_一 。 由于夏季往往是降水的集中时段,以往对于水汽输 本文所用资料:①浙江省气象局信息中心提供 的34站1960—2 O(]9年3 5月累积降水量资料,本 文取5O年的3 5月累积降水量的34站平均值序 送与降水的关系甚至降水气候等研究都集巾存夏 季。有限的研究表明,我同春季降水的气候变化有 着不 于夏季的鲜明特点。Xin等 发现,东亚对 流层中上层在春未存在显著的变冷趋势,这种冷异 列代表浙江省春季降水量时间序列;②美围NCEP/ (:AR 1960 20O9年3 5月的月平均风场、比湿 以及地面气压场,格距为2.5。×2.5。。 1 2 方法 常信号通过局地大气环流,导致中国东南部降水自 2O t廿=纪8O年代以来显著减少。春季气候异常,无 论从年际还是年代际变化上,都表现 不同于夏季 的特征 。。 (1)采用文献[8]提供的方法,计算气象要素的 时问序列与自然数数列之间的相关系数(称为趋势 系数),用来表示和比较气象要素长期变化的趋势和 大小。 浙江省地处我国东南沿海,为典型的亚热带季 风气候。春季降水量仪次于夏季,是全年降水的重 要组成部分,春季经常发牛的低温连阴雨是影响作 (2)水汽通量和水}fi,通量散度的计算如文献 [9],由于300 hPa以上水汽输送较少,本文存计算 整层水汽输送时,只考虑300 hPa以下的层次,为了 消除地形对计算整层水汽输送的影响,垂直积分从 物牛K的主要灾害性天气,对居民的日常生活以及 身体也常会带来很不利的影响。以往对于浙汀省汛 浙江省重入项日“i江流域定量降水及其引发灾害预报力 法研究”资助 作肯简介:张{ 蛸,女,1 980年生,硕十.主要从事长期气候分析丁作,Emai 收稿日期:2009年1 2 J1 4}{;定稿El期:2009年l 2月28 I{ 气 象 科 技 第39卷 地 气压开始。义 1J采用了趋势分析、相天分析等 趋势系数为~0.29,l并能通过0.05的显著性检验。 方法,所用的检验均为相关系数的,检验。 2浙江省春季降水的气候特征 由9点平滑线可以看出,2000年以前,浙江省春季降 水量在波动[1]增加,而到了2000年以后,降水偏少年 份显著增多,降水量呈下降态势。50年春季降水量 的累积距平百分率曲线(图略)也证明了这一特征:浙 江省春季降水量在2000年以前呈增加趋势,而2000 年以后则显著减少。根据5O年春季平均降水量距平 百分率,本文定义将降水距平百分率大于25 (降水 ;; ∞ 。口 浙江省地处I11围东南沿海K :j角洲南翼,地势 西高东低,两部以山地丘陵为主,东部以盆地平原为 主。浙汀省春季降水龄总体上呈现从东北到西南逐 渐增多的状态( la)。其lfJ最多的江山站(28.8。N, 1】8.6。E,海拔95.8 m)多年平均春季降水量达 741.4 mul,而最少的嵊泗站(30.7。N,122.3。E,海拔 81.2 m)为34].3 ITIFI1,仅I f:山站的46 ,除了大气 量大于612 mm)的年份取为春季降水偏多年,降水距 平百分率小于一25 (降水量小于367 ram)的年份为 春季降水偏少年“’J。据此标准,1961,1973,1983, 1989,1995,1999共6年为春季降水偏多年;1985, 1997,2000,2001,2007,2008,2009共7年为春季降水 偏少年。 环流背景影n向之外,这样的分布也与地形效应密切相 关。图1b为浙江省春季降水 标准化时问序列。可 以看 ,近5O年来,浙汀,肯春季降水最旱下降趋势。 『纠1 浙 行存季降水量的气候特 :(a)累积降水量(mm)地理分布,(}1)降水量标准化时『u】序列 (其中点线为9点平滑值) 3 东亚3—5月环流场年代际差异对浙江省春季降 水的影响 上空存在一个反气旋环流距平中心(中心位置 47。 ,1O8。E),我国北方上空为这一反气旋环 流外围的偏北风距平,30。 以南的我国上存在 气旋性环流,从华南一直到长江中下游地区都为西 南风距平;到了2000年以后(2b),蒙古的反气旋环 流距平I}1心位置偏西(中心位置48。N,1()(]。E),中低 对浙汀省春季降水气候特征的分析发现,2000 年以后浙江省春季雨量呈下降趋势,[大1此我们试图 通过对2000年前后平均环流形势的不同来寻找造 成这一变化的可能原因。Yeh等 发 东亚地区 纬的西太平洋上为范围很广的反气旋性环流,致使 我国中东部上空均为明显的偏北风距平。即 9O年代春季,冬季风平均位置偏北,夏季风影响 J-空在6月上、叶1旬存存着行星尺度环流突变.这个 突变带来了东亚夏季风的爆发和冬季风的结束,这 表明东哑冬季风在春季仍然控制着我国东部。本节 利用NCEP/NCAR 1 96O 2009年700 hPa月平均 3O。 以南区域的时间较早,易于较多的暖湿气流在 春季能够输送到浙江省,进一步造成该地f)(降水偏 风场资料.分别埘20 1t12 ̄t1 90年代和2000 2009年 两个时段东亚上空的平均风场环流作距平分析,其 结果见冈2。从冈2a可以看m。9O年代.蒙古高原 多;而2000年后3—5月期问冬季风偏强,且仍然控 制到30。N以南的 域,从而造成浙江省春季降水 减少。 第2期 张玉娟等:浙汀省春季降水及其水汽输送特征 N 罔2 20世纪9O年代(a)和2000 2009年(b))浙汀省春季(3 5月)700 hPa平均风场距平 1 05。E汇合,形成一股强的两南风输送带向我围东 4春季水汽输送特征 4.1 水平方向水汽输送 N 部沿海包括浙江省输送水汽。为¨r检验这一分析, co 。口 c口 分别计算了浙汀省春季降水偏多和偏少年的整层水 汽通量的距平场(图略),结果发现,在冈3中的显著 相关 域,春季降水偏多(少)年,水汽输送通量距平 根据义献[9]提供的方法,计算了浙江省春季雨 量序列分别与同期南北向、东西向整层积分的水汽 通量求相关后的合成矢苗(简称相关矢量),结果见 场呈现气旋型(反气旋型),浙江省上空分别为西南 (东北)向的水汽输送距平。 4 2垂直方向水汽输送 网3。从赤道西太平洋到南海再到我国K江中下游 地区并延伸到日本岛南岸,旱现一个显著的气旋性 相关矢量场,其中赤道西太平洋地 的偏东相关矢 量以及我同东南沿海地区的西南向相关矢量场都超 大气巾的垂直输送将大气和陆地联系起来,因 而在水汽循环中起着重要作用。为了了解利于浙江 省春季降水的水汽垂直输送,分别计算了该区春季 雨量序列与对流层高(300 hPa)、中(500 hPa)及低 过了0.05的显著性检验。也就是说,利于浙汀省春 季降水的水汽输送表现为:赤道太平洋水汽经赤道 东风带向西输送至中南半岛以东的南海地区后分为 两支,一只折向北后转为西南风水汽输送带,另一只 继续两进至孟加拉湾,并与源于赤道印度洋的水汽 在印度半岛交汇形成偏南风水汽输送带,在到达 25。 后转为偏西风输送,并与第一支水汽输送带在 层(850 hPa)水汽垂直输送项的相关系数(图4)。 从图4可以看出,300 hPa(图4a)和500 hPa(图 4b),从华南到长江中下游的我国东部地 存在一 块范围较广的东北一西南向的显著正相关区,但 500 hPa的范围比300 hPa稍小,到了低层的 850 hPa(图4c),这一范围又减小到只有华南的一 小块区域。这说明浙江地区的春季降水与其南部地 区的水汽垂直输送关系密切,且与对流层中高层的 相关更好。也就是说,华南地【x二春季强水汽向上垂 直输送对浙江省春季雨量的增多有正的页献,在对 流层中高层这一贡献则更为显著。另一方面,10。~ 1 5。N之间中东太平洋地区在3个层次都存在显著 的负相关。也就是说,春季这一 域水汽的垂直向 70。 90。 110。 130。 0.9 150。 下输送较强,则有利于浙江省春季降水的增加。有 研究表明,大气的水汽输送主要集I{1于低层- 。. 由前文的讨论知道,10。~15。N之问的中 西太平 3 浙汀省春季总降水量与同期整层水平水汽通量 的相关矢量分布(图中阴影部分为相关系数显著 性通过0.05、0.02及以}:的区域) 洋地区是赤道太平洋水汽向东输送的大值区,因而 较强的水汽垂直向下输送能更多地将高层水汽输送 到低层,进而有利于该 域水平方向的向外输送。 _皋1 4 浙汀省奋季降水与『叫期对流层300 hi a(a), 500 hPa(I))以及850 hPa(c)大气币直水 汽通量的相天系数分布 4.3 降水偏多偏少年各边界水汽水平输送对比 考虑到浙江省区域面积较小及本文所用资料的 格点分辨卒。选取图2 r1l1与浙汀省春季降水相关的 第39卷 水汽输送大值Ⅸ域(1 5。~3O。N,】O2.5。~13O。E)各 边界分别代表利于浙江春季降水的水汽输送的西、 东、南、北4个边界,并分别计算m春季降水偏多、偏 少年各边界的整层水汽通量距平值,片J以比较分析 在浙江省春季降水的不同类型年份.各边界向浙江 省输入或输出水汽的不同特征。 图5为与浙江省春季雨量相关的水汽输送大值 区域各边界在降水偏多、偏少年的水汽通 距平值。 可以看 ,在降水偏多年西边界(图5a)的水汽通量 距平在1 5。~3o。 之间的纬度带内都为正值,尤其 是较低纬度,正距平值较大,说明浙江春季降水偏多 时,由西边界向浙江省输送的水汽通髓增强;而春季 降水偏少时,水汽通量距平在西边界均为负值,且较 低纬度的负距平绝对值也较大,这说明此时由两边 界向浙江省内输入的水汽减少。从图5b可以看出, 在1 5。~25。N的纬度范围,浙江省春季降水偏多时, 对应着东边界水汽输送通量距平为负值,此纬度带 对应的是中低纬的西太平洋地区。表明此时海上由 东边界向浙江省内输人的水汽是增强的.反之,在浙 江省春季降水偏少的年份,该纬度带在东边界的水 汽通量是正距平,表明此时由东边界向省外输送的 水汽是增强的。而到了25。~3O。N之问相对高的纬 度带,海上偏东方向的水汽不能到达,『太]而呈现 降 水偏多年东边界水汽通量值为正,也就是输入水汽 偏少的状态。 南边界的特征在降水偏多和偏少年的表现截然 不同,水汽通量的距平值基本上是呈反位相分布的。 降水偏多年,由南边界向浙江省输入的水汽偏多,降 水偏少年,输入的水汽偏少。值得注意的是北边界 表现 的特征并不如所预想的那样,虽然两条距平 曲线呈反位相分布,但降水偏多年在北边界的距平 反而为负值,偏少年为正值。这说明,浙江省春季降 水偏多的年份,由北边界向外输送的水汽反而是有 所增强的,它起的是反作用。这一点与王秀荣等~。。 财西北地区干、湿年份关于各边界水汽输送的研究 结果是相似的。这可能是由于北边界强的水汽输 更有利于其他边界的水汽输人,更深入的 也需 要进一步的探讨。 综上可以看 ,由两边界和南边界向浙江输入 的水汽在浙江省春季降水中起主要作用,东边界的 水汽输入对浙江省春季降水也有贡献,但相埘较弱, 而北边界则完全起负贡献。 第2期 张玉娟等:浙江省春季降水及其水汽输送特征 145 ∞ ∞ 加 m 0 1 蚓 趔 加 ∞ 如 15。 17.5。20。22.5。25。27.5。30。N 15。 17.5。20。22.5。25。 27.5。30。N 刚 蚓 102.5。107.5。l12.5 ll7.5。122 5。i27.5。E —■ 一降水偏多年 图5 春季浙江省水汽输送大值区各边界水汽通量距平分布(单位:i0。s,a~d分别为西、东、南、北4个边界) 5 结论 参考文献 [1]谢安,毛江玉,宋焱云,等.长江中下游地区水汽输送的气候特 征EJ].应用气象学报,2002,13(1):67—77. 本文在对浙江省春季降水量的气候特征进行分 析的基础上,对利于浙江春季降水产生的大气水汽 输送特征进行了讨论,结果如下: (1)浙江省春季降水量由东北向西南逐渐增多。 近 0年来,春季总雨量呈现明显的减少趋势。 (2)2000年后,3 5月冬季风偏强可能是造成 [2]高松影,孙连强,刘天伟,等.辽宁省特大暴雩(雨)极端天气个 例诊断分析[J].气象科技,2009,37(2):1 75—18O. [3] 张少林,王俊,周雪松,等.山东“7.18”致灾暴雨成因分析[J]. 气象科技,2009,37(5):52 7 532. [4]姜丽萍,尤红,夏冠聪,等.广东罕见特大洪暴雨形成机理个例 分析[J].气象科技,2007,3 5(3):375—378. [j]Xin X,Yu R,Zhou T,et a1.Drought in late spring of South 浙江省春季降水减少的原因之一。 (3)春季来自于南海和孟加拉湾的水汽输送在 1O5。E汇合,形成一股强的西南风输送带,是春季向 浙江省输送水汽的主要通道。 (4)浙江省以南的华南地区水汽垂直输送强,有 China in recent decades EJ].J Climate,2006,1 9:31 97—3206. [6] 张浩,周天军.宇如聪,等.中国春季典型降水一场及相联系的 人气水汽输送[J].大气科学,2009,33(1):121—1 34. [7] 周连童,黄荣辉.我国华北地区春季降水的年代际变化特征及 利于浙江省春季雨量的增加,这种相关性在对流层 中高层表现得更好。10。~15。N之间中东太平洋地 其可能成因的探讨[J].气候与环境研究,2006,11(4):441 450. 的水汽垂直向下输送偏强也利于浙江省春季降水 母增多。 [8]施能.北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化及其与我国 气候变化的关系[J].气象学报。1 996,54(6):675 683. E9] 千秀荣,徐祥德,王维国.西北地区春、夏季降水的水汽输送特 (5)就各边界的表现而言,春季由西边界和南边 界的水汽输入增强时,浙江省春季降水易偏多,东边 界在低纬度的水汽输入也有正的贡献,但相对较弱, 相比而言北边界完全起负贡献。 征[J].高原气象,2008,26(4):749—7 57. [1O]迟竹萍.近45年山东夏季降水时宅分布及变化趋势分析口]. 高原气象,2009,28(1):220—226. 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Zhejiang Provinve,QUZhOU 324000) Abstract:By means of the precipitation data from 34 stations in Zhejiang Province and NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data from March tO May of 1960 to 2009,the climate characteristics of spring precipitation and the horizontal transportation in the whole atmospheric,the vertical transportation at various levels in the troposphere, and the regional cross—boundary transpo rtation of water vapor over Zhejiang Province are investigated,using the methods of trend analysis and correlation analysis and comprehensive analysis.The primary transporting paths and the areas related to vertical transportation of water vapor,as well as the circulation patterns influencing the spring precipitation,are expatiated.h is found that water vapor transportation fluxes through different boundaries have different contributions to spring precipitation in Zhej iang Province. Key words:spring precipitation, water vapor transportation,trend analysis 矗 盒 盒盒 盒盒盒 穴 盒 盒盒盒盎 奢盒矗 盎 置 盎 盒 盆盘 盒盒盘 盒盎 盎盎盘 盒盒盅盒盎盎 叠盎 盎 盎盒盛盒盘盒盎盎会客 盎盒l^ 盒 盎盎 欢迎订阅《气象科技》、《气象科技合作动态》 《气象科技》南中 气象科学研究院、北京市气象局、中同气象局气象探测中心、同家卫星气象中心及国 家气象信息中心联合主办。报道大气科学和相关科学各领域新理论、新方法和新技术,也刊载反映大气科学 各领域发展水平的综合评述。主要栏目:动力气象与天气预报,气候分析与预测,探测与遥感,信息技术及应 用,城市与环境气象,农业与生态气象,人丁影响天气,雷电防护,应用与服务,台站实用技术等。欢迎气象部 门和相关学科的业务、科研、技术开发人员以及相关院校师生投稿和订『划。《气象科技》为大1 6开本双月刊, 全年定价:1 2O元。 《气象科技合作动态》介绍各国气象局的综合概况及我国与其他国家存气象科技领域的合作、交流情况, 双月刊,全年定价:3O元。 全年随时订阅。 联系地址:北京市海淀区中关村南大街46号巾圉气象科学研究院,《气象科技》编辑部 http://qk.cams.cma.gov.cn,邮政编码:100081,电话:(010)68407256,Email:qxkj@cams.cIna.gov.cn 户名:中国气象科学研究院,账号:11001028600056086013,开户行:建,ti-IL京自石桥支行 

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