江南春雨的年际变率及其影响因子分析
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120bE) fo r 13th ~ 27th pentads in 1951 ) 2000. U nit: mm/ d
图 3 SPR 旱涝年 3~ 4 月 850 hPa 风场合成 分析场( 涝年- 旱年)
图中阴影区是 U 分量均值检验异常显著区( 浅色 95% , 深色 99% ) , 等值线所围为 V 分量均值 检验异常显著区( 虚线 95% , 实线 99% )
1 引言
我国南方( 长江中下游以南) 广大地区春季发生 的连续阴雨天气是一种灾害性天气, 在这种天气影 响下, 低温阴雨的范围大、持续时间长, 可以造成 大范围烂秧, 对棉花、玉米的播种和管理也极为不 利, 还会影响交通、航运等[ 1] 。这是南海季风爆发 之前中国东南部春季的一段持续而相对稳定的多雨 期。1990 年 代 末, T ian 等[ 2] 提 出 春季 持 续 降 水 ( Spring P er sist ent Rains, 本文引用该提法, 中英 文简称分别为江南春雨和 SPR) 的概念, 首次将该 多雨期作为气候事件加以详细研究, 万日金等[ 3] 通 过资料分析和模式试验证明, 正是青藏高原高大地 形的机械和热力强迫, 形成了高原东南侧的西南急 流, 进而形成了江南春雨。所以, SPR 并非瞬变的 天气现象, 而是有其深刻气候背景的气候现象。目 前, 关于中国夏季降水的影响因子分析及预测研究 很多[ 4- 5] , 对于华南前汛期的研究也 不少[ 6- 7] , 但 有关江南春雨的研究才刚刚开始。陈绍东等[ 8] 对江 南汛期降水与前期全球范围的 SST 进行了相关分 析, 得到了前期影响关键时段和关键海区, 王谦谦 等[ 9] 用 SV D 方法, 分析了江南汛期降水异 常的气 候特征及其与前期海温的相关关系, 他们从短期气
Fig . 3 Composited diff er ence ( floo d y ear minus dr ought year ) 850 hP a wind vecto r field o f SPR dro ug ht and f loo d y ears fro m M arch to A pril. Flood year s: 1951, 1970, 1973, T he shaded area deno tes U ( lig ht gr ey 95% , dark g rey 99% ) , contour denotes V ( do tted line for 95% , solid line fo r 99% )
垂直剖面分析
图 5 是 SPR 期降水与同期纬向( 110b~ 120bE) 平均纬向风 U、经向风 V 、高度 H 、温度 T 相关场 纬度高度剖面图。图 5a 是 SP R 与纬向风 U 的相关 剖面图。由图可见, SPR 与中低纬度低层东西风具 有明显的相关, 其随高度的增加向北倾斜, 反映了 南方暖空气一侧的西风越强就越有利于降水。这可
增刊
万日金等: 江南春雨的年际变率及其影响因子分析
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气候背景。江南春雨对江南地区的春耕生产非常重 要, 太旱了下不了种, 太涝了又会烂种烂苗, 连续 阴雨天气对交通 运输影响也很大。因此, 做 好 江 南春雨的预报, 提前做好应对异常的措施非 常 重 要。
图 1 中国东南部地区 1951 ) 2000 年第 13~ 27 候气 候平 均降水量( 阴影区) 及方差分布( 实线) ( 单位: mm/ d) Fig . 1 M ean pr ecipitatio n ( shading) aver aged 13th ~ 27th pentads over southeaster n China in 1951 ) 2000 and its variance ( co nto ur) . U nit: mm/ d
图 3 是旱涝年 3~ 4 月 850 hPa 风场合成差值 场分布图, 其中 8 个旱涝年选取是根据图 2 中降水 量异常达 到 1 个标 准差 者, 涝 年 有 1951, 1970, 1973, 1975, 1980, 1981, 1983 和 1992 年; 旱年有 1955, 1959, 1963, 1969, 1971, 1974, 1977 和 1985 年, 图中的风矢是涝年减旱年的差值。由图 3 可见, 在东亚至西太平洋区域存在 3 个大异常显著 区, 分别是西北太平洋暖池区的异常高压环流, 贝 加尔湖南侧蒙古异常高压环流, 还有赤道附近 N-i no3. 4 区的异常西风环流。其中, 异常最显著的是 西太平洋暖池处的异常高压环流, 该处的 U 分量和 V 分量都相当显著, 并且与南海的异常南风相连, 表明其影响力达致整个南海地区, 直至南岭武夷山 脉地区。所以西太平洋 暖池区的异常 高压环流是 SPR 降水异常偏多的关键。
布一广 阔的 正 相 关显 著 区, 其位 置 正 好位 于 El Nino 异常区, 其正、负分布型也与 El N ino 异常分 布型一致, 这表明 El Nino 对 SPR 雨量具有重要影 响。不仅如此, 一支正、负相间异常显著区由赤道 太平洋中部的 El Nino 区( + ) 起, 向西北经西北太 平洋暖池 ( - ) 、南 海北部至 江南( + ) 、青藏 高原 ( - ) 和东欧( + ) , 向东北经北美南部( - ) 、北大西 洋北部( + ) 再到格陵兰至挪威海( - ) 。这是一支沿 大圆路径走向的低频波列, 说明 SPR 的年际变化 并不是一个局地孤立的气候现象, 而是与全球气候 异常紧密相连。 4. 3 SPR 与风场、等压面高度场和温度场相关的
候预测应用的角度涉及到江南春雨, 但所指的江南 汛期与江南春雨在时间和空间上[ 10] 都有很大差别, 在影响 机 制 上也 都 没 有做 深 入的 研 究。 万日 金 等[ 1 1] 的研究表明, 天文因子中的月相 与江南春雨 有明显的相关, 但目前尚难以解释其物理机制。本 文从多年月平均环流形势场、温度场入手, 通过相 关分析和合成分析, 探讨江南春雨的年际变率及其 影响因子, 并分析其可能影响机制。
3 江南春雨年际变化的一般气候特征
图 1 是江南春雨时期( 13~ 27 候) 中国东南部 地区气候平均降 水量及其方差 分布图。由图 1 可 见, 在江南春雨的中心区域, 沿武夷山脉和南岭山 脉附近存在一条年际变化大值带, 最大值出现在南
收稿日期: 2008-12-31 作者简介: 万日金( 1969 ) ) , 男, 江苏东台人, 博士, 副研究员, 主要从事气候理论与预测研究. E-mail: W anrj@ mail. t yphoon. gov. cn
第 27 卷 增刊 2008 年 12 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高原 气 象
PL AT EAU M ET EOROL OGY
文章编号: 1000- 0534( 2008) 增- 0118-06
V o l. 27 Suppl. December, 2008
江南春雨的年际变率及其影响因子分析
万日金1 , 赵兵科1, 侯依玲2
图 4 是 1951 ) 2000 年 3~ 4 月 SPR 降水与同 期 850 hPa 温度场的相关分布图。由图 4 可见, 最 显著的正相关区分布在长江以南直至南海北部, 东 至东海, 西至孟加拉 湾, 最大相关 系数超过 0. 5, 表明暖湿的西南气流对 SPR 的重要影响; 同时, 在 西北太平洋暖池的北侧是一负显著相关区, 表明该 处气温越低, 气压越高, 南海北部至东海的西南暖 湿输送就越强, 就越有利于 SP R 的降水增加。而 该高压的加强也不是孤立的, 在赤道东太平洋, 分
岭山脉的迎风坡, 超过 2 mm/ d, 约占其 SP R 期总 降水量的 30% , 可 见其年际变率 是比较大的。从 1951 ) 2000 年主 SPR 区 ( 23b~ 30bN, 110b~ 120b E) 区域平均降水量年际变化序列图( 图 2) 中可清楚 地看到, SP R 区域气候平均降水为 6. 2 mm/ d( 图中 横虚线) , 方差是 1. 1 m m/ d, 年降水 量最多的 是 1992 年, 平均每天达 8. 9 mm, 其正异常是标准方 差的 2. 4 倍; 年降水量最少年是 1971 年, 平均每天 只有 3. 5 m m, 其负异常是标准方差的 2. 5 倍, 表 明该地区降水年际变率大, 具有极易发生旱或涝的
贝加尔湖南侧蒙古高压的异常偏强会使冷空气 多从中路偏东南下, 其异常东北风直指江南北部,
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高 原气 象
27 卷
与江南南部的异常西南风形成一个闭合的异常低压 环流圈, 从而增强了江南的降水。不过, 该异常气 旋性环流不是很显著。
中南半岛北部的异常西北风和北部湾附近的异 常西南风表明, 青藏高原东南侧的绕流或云贵高原 异常热力强迫西南风也与 SP R 旱涝显著相关。
能与低层西南急流对暖湿空气的输送和动量下传引
起锋区的不稳定有关。在赤道偏南地区则有与此正 相关显著区大致对称的负相关显著区, 表明该大型 环流形势的配置可能是由于南北半球低纬副热带高
图 4 SPR 区 平均雨量( 3~ 4 月) 与 850 hP a 温度场( 1951) 2000 年) 的同期相关 图中浅色、深色阴影区分别表示相关显著性达到 95% 和 99%
( 1. 中国气象局 上海台风研究所, 上海 200030; 2. 上海市气候中心, 上海 200030)
摘 要: 江南春雨( Spr ing P ersistent Rains, SPR) 是中国东南部春季南 海季风爆 发之前的一 段多雨期, 是东亚独 特的天气气候现象。本文使用中国 730 个测站 50 年逐日 降水资料和 N CEP / N CAR 再分 析资 料, 分析了江南春雨的年际变化特征, 用相关法和合成 法分析 了影响江 南春雨 年际变 率的因 子, 结 果 表明, 江南春雨雨量存在明显的年际变化。在厄尔 尼诺年 份, 赤道中东 太平洋 海表温 度升高, 西太 平 洋暖池海表温度下降、西太平洋副热带高压增强, 其异 常反气 旋性环流 控制整 个南海, 南海 对流层 低 层温度升高, 西南风增强, 江南春雨偏多; 反之, 在拉尼娜年份则完全相反, 江南春雨偏 少。另外, 时 滞相关分析表明, 前冬热带太平洋 EN SO 综合指数 M EI 与江南春雨 相关显著。 关键词: 江南春雨; 年际变率; 相关分析; 西太副高; EN SO 中图分类号: P468. 0+ 24 文献 标识码: A
图 2 1951) 2000 年第 13~ 27 候江南( 23b~ 30bN , 110b~ 120bE) 区域平均降水量( 单位: mm/ d) 时间序列
Fig . 2 Year- to- y ear va riations of mean pr ecipitation o ver southeastern China r egio n ( 23b~ 30bN , 110b~
在赤道东太平洋 Nino3. 4 区有一大片异 常西 风显著区, 表明 SPR 的异常可能还与热带 太平洋 的环流和海温的异常有关。
在气候平均图上, 西北太平洋暖池的异常高压 环流圈正处在西北太平洋高压区, 表明西太平洋高 压越强( 弱) , 南海北部直至江南的西南风就会越强 ( 弱) , 温度也会越高( 低) , 江南 SPR 区就会 越涝 ( 旱) 。 4. 2 SPR 与 850 hPa 温度场的相关
2 资料选取
将国家气象信息中心( NMIC) 1951 ) 2000 年的 中国境内 730 个站点的逐日降水资料, 处理成逐月 平均降水资料, 以计算 SPR 期中国地区各月降水 与同期环流、温度场的 关系。美 国环境预 报中心 NCEP/ N CAR 的逐 月平均 环流资 料: 1948 ) 2003 年全球 2. 5b @ 2. 5b经纬度格点, 包括 17 个等压面 层的温度、位势高度、风场、绝对湿度资料。
图 3 SPR 旱涝年 3~ 4 月 850 hPa 风场合成 分析场( 涝年- 旱年)
图中阴影区是 U 分量均值检验异常显著区( 浅色 95% , 深色 99% ) , 等值线所围为 V 分量均值 检验异常显著区( 虚线 95% , 实线 99% )
1 引言
我国南方( 长江中下游以南) 广大地区春季发生 的连续阴雨天气是一种灾害性天气, 在这种天气影 响下, 低温阴雨的范围大、持续时间长, 可以造成 大范围烂秧, 对棉花、玉米的播种和管理也极为不 利, 还会影响交通、航运等[ 1] 。这是南海季风爆发 之前中国东南部春季的一段持续而相对稳定的多雨 期。1990 年 代 末, T ian 等[ 2] 提 出 春季 持 续 降 水 ( Spring P er sist ent Rains, 本文引用该提法, 中英 文简称分别为江南春雨和 SPR) 的概念, 首次将该 多雨期作为气候事件加以详细研究, 万日金等[ 3] 通 过资料分析和模式试验证明, 正是青藏高原高大地 形的机械和热力强迫, 形成了高原东南侧的西南急 流, 进而形成了江南春雨。所以, SPR 并非瞬变的 天气现象, 而是有其深刻气候背景的气候现象。目 前, 关于中国夏季降水的影响因子分析及预测研究 很多[ 4- 5] , 对于华南前汛期的研究也 不少[ 6- 7] , 但 有关江南春雨的研究才刚刚开始。陈绍东等[ 8] 对江 南汛期降水与前期全球范围的 SST 进行了相关分 析, 得到了前期影响关键时段和关键海区, 王谦谦 等[ 9] 用 SV D 方法, 分析了江南汛期降水异 常的气 候特征及其与前期海温的相关关系, 他们从短期气
Fig . 3 Composited diff er ence ( floo d y ear minus dr ought year ) 850 hP a wind vecto r field o f SPR dro ug ht and f loo d y ears fro m M arch to A pril. Flood year s: 1951, 1970, 1973, T he shaded area deno tes U ( lig ht gr ey 95% , dark g rey 99% ) , contour denotes V ( do tted line for 95% , solid line fo r 99% )
垂直剖面分析
图 5 是 SPR 期降水与同期纬向( 110b~ 120bE) 平均纬向风 U、经向风 V 、高度 H 、温度 T 相关场 纬度高度剖面图。图 5a 是 SP R 与纬向风 U 的相关 剖面图。由图可见, SPR 与中低纬度低层东西风具 有明显的相关, 其随高度的增加向北倾斜, 反映了 南方暖空气一侧的西风越强就越有利于降水。这可
增刊
万日金等: 江南春雨的年际变率及其影响因子分析
11 9
气候背景。江南春雨对江南地区的春耕生产非常重 要, 太旱了下不了种, 太涝了又会烂种烂苗, 连续 阴雨天气对交通 运输影响也很大。因此, 做 好 江 南春雨的预报, 提前做好应对异常的措施非 常 重 要。
图 1 中国东南部地区 1951 ) 2000 年第 13~ 27 候气 候平 均降水量( 阴影区) 及方差分布( 实线) ( 单位: mm/ d) Fig . 1 M ean pr ecipitatio n ( shading) aver aged 13th ~ 27th pentads over southeaster n China in 1951 ) 2000 and its variance ( co nto ur) . U nit: mm/ d
图 3 是旱涝年 3~ 4 月 850 hPa 风场合成差值 场分布图, 其中 8 个旱涝年选取是根据图 2 中降水 量异常达 到 1 个标 准差 者, 涝 年 有 1951, 1970, 1973, 1975, 1980, 1981, 1983 和 1992 年; 旱年有 1955, 1959, 1963, 1969, 1971, 1974, 1977 和 1985 年, 图中的风矢是涝年减旱年的差值。由图 3 可见, 在东亚至西太平洋区域存在 3 个大异常显著 区, 分别是西北太平洋暖池区的异常高压环流, 贝 加尔湖南侧蒙古异常高压环流, 还有赤道附近 N-i no3. 4 区的异常西风环流。其中, 异常最显著的是 西太平洋暖池处的异常高压环流, 该处的 U 分量和 V 分量都相当显著, 并且与南海的异常南风相连, 表明其影响力达致整个南海地区, 直至南岭武夷山 脉地区。所以西太平洋 暖池区的异常 高压环流是 SPR 降水异常偏多的关键。
布一广 阔的 正 相 关显 著 区, 其位 置 正 好位 于 El Nino 异常区, 其正、负分布型也与 El N ino 异常分 布型一致, 这表明 El Nino 对 SPR 雨量具有重要影 响。不仅如此, 一支正、负相间异常显著区由赤道 太平洋中部的 El Nino 区( + ) 起, 向西北经西北太 平洋暖池 ( - ) 、南 海北部至 江南( + ) 、青藏 高原 ( - ) 和东欧( + ) , 向东北经北美南部( - ) 、北大西 洋北部( + ) 再到格陵兰至挪威海( - ) 。这是一支沿 大圆路径走向的低频波列, 说明 SPR 的年际变化 并不是一个局地孤立的气候现象, 而是与全球气候 异常紧密相连。 4. 3 SPR 与风场、等压面高度场和温度场相关的
候预测应用的角度涉及到江南春雨, 但所指的江南 汛期与江南春雨在时间和空间上[ 10] 都有很大差别, 在影响 机 制 上也 都 没 有做 深 入的 研 究。 万日 金 等[ 1 1] 的研究表明, 天文因子中的月相 与江南春雨 有明显的相关, 但目前尚难以解释其物理机制。本 文从多年月平均环流形势场、温度场入手, 通过相 关分析和合成分析, 探讨江南春雨的年际变率及其 影响因子, 并分析其可能影响机制。
3 江南春雨年际变化的一般气候特征
图 1 是江南春雨时期( 13~ 27 候) 中国东南部 地区气候平均降 水量及其方差 分布图。由图 1 可 见, 在江南春雨的中心区域, 沿武夷山脉和南岭山 脉附近存在一条年际变化大值带, 最大值出现在南
收稿日期: 2008-12-31 作者简介: 万日金( 1969 ) ) , 男, 江苏东台人, 博士, 副研究员, 主要从事气候理论与预测研究. E-mail: W anrj@ mail. t yphoon. gov. cn
第 27 卷 增刊 2008 年 12 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高原 气 象
PL AT EAU M ET EOROL OGY
文章编号: 1000- 0534( 2008) 增- 0118-06
V o l. 27 Suppl. December, 2008
江南春雨的年际变率及其影响因子分析
万日金1 , 赵兵科1, 侯依玲2
图 4 是 1951 ) 2000 年 3~ 4 月 SPR 降水与同 期 850 hPa 温度场的相关分布图。由图 4 可见, 最 显著的正相关区分布在长江以南直至南海北部, 东 至东海, 西至孟加拉 湾, 最大相关 系数超过 0. 5, 表明暖湿的西南气流对 SPR 的重要影响; 同时, 在 西北太平洋暖池的北侧是一负显著相关区, 表明该 处气温越低, 气压越高, 南海北部至东海的西南暖 湿输送就越强, 就越有利于 SP R 的降水增加。而 该高压的加强也不是孤立的, 在赤道东太平洋, 分
岭山脉的迎风坡, 超过 2 mm/ d, 约占其 SP R 期总 降水量的 30% , 可 见其年际变率 是比较大的。从 1951 ) 2000 年主 SPR 区 ( 23b~ 30bN, 110b~ 120b E) 区域平均降水量年际变化序列图( 图 2) 中可清楚 地看到, SP R 区域气候平均降水为 6. 2 mm/ d( 图中 横虚线) , 方差是 1. 1 m m/ d, 年降水 量最多的 是 1992 年, 平均每天达 8. 9 mm, 其正异常是标准方 差的 2. 4 倍; 年降水量最少年是 1971 年, 平均每天 只有 3. 5 m m, 其负异常是标准方差的 2. 5 倍, 表 明该地区降水年际变率大, 具有极易发生旱或涝的
贝加尔湖南侧蒙古高压的异常偏强会使冷空气 多从中路偏东南下, 其异常东北风直指江南北部,
12 0
高 原气 象
27 卷
与江南南部的异常西南风形成一个闭合的异常低压 环流圈, 从而增强了江南的降水。不过, 该异常气 旋性环流不是很显著。
中南半岛北部的异常西北风和北部湾附近的异 常西南风表明, 青藏高原东南侧的绕流或云贵高原 异常热力强迫西南风也与 SP R 旱涝显著相关。
能与低层西南急流对暖湿空气的输送和动量下传引
起锋区的不稳定有关。在赤道偏南地区则有与此正 相关显著区大致对称的负相关显著区, 表明该大型 环流形势的配置可能是由于南北半球低纬副热带高
图 4 SPR 区 平均雨量( 3~ 4 月) 与 850 hP a 温度场( 1951) 2000 年) 的同期相关 图中浅色、深色阴影区分别表示相关显著性达到 95% 和 99%
( 1. 中国气象局 上海台风研究所, 上海 200030; 2. 上海市气候中心, 上海 200030)
摘 要: 江南春雨( Spr ing P ersistent Rains, SPR) 是中国东南部春季南 海季风爆 发之前的一 段多雨期, 是东亚独 特的天气气候现象。本文使用中国 730 个测站 50 年逐日 降水资料和 N CEP / N CAR 再分 析资 料, 分析了江南春雨的年际变化特征, 用相关法和合成 法分析 了影响江 南春雨 年际变 率的因 子, 结 果 表明, 江南春雨雨量存在明显的年际变化。在厄尔 尼诺年 份, 赤道中东 太平洋 海表温 度升高, 西太 平 洋暖池海表温度下降、西太平洋副热带高压增强, 其异 常反气 旋性环流 控制整 个南海, 南海 对流层 低 层温度升高, 西南风增强, 江南春雨偏多; 反之, 在拉尼娜年份则完全相反, 江南春雨偏 少。另外, 时 滞相关分析表明, 前冬热带太平洋 EN SO 综合指数 M EI 与江南春雨 相关显著。 关键词: 江南春雨; 年际变率; 相关分析; 西太副高; EN SO 中图分类号: P468. 0+ 24 文献 标识码: A
图 2 1951) 2000 年第 13~ 27 候江南( 23b~ 30bN , 110b~ 120bE) 区域平均降水量( 单位: mm/ d) 时间序列
Fig . 2 Year- to- y ear va riations of mean pr ecipitation o ver southeastern China r egio n ( 23b~ 30bN , 110b~
在赤道东太平洋 Nino3. 4 区有一大片异 常西 风显著区, 表明 SPR 的异常可能还与热带 太平洋 的环流和海温的异常有关。
在气候平均图上, 西北太平洋暖池的异常高压 环流圈正处在西北太平洋高压区, 表明西太平洋高 压越强( 弱) , 南海北部直至江南的西南风就会越强 ( 弱) , 温度也会越高( 低) , 江南 SPR 区就会 越涝 ( 旱) 。 4. 2 SPR 与 850 hPa 温度场的相关
2 资料选取
将国家气象信息中心( NMIC) 1951 ) 2000 年的 中国境内 730 个站点的逐日降水资料, 处理成逐月 平均降水资料, 以计算 SPR 期中国地区各月降水 与同期环流、温度场的 关系。美 国环境预 报中心 NCEP/ N CAR 的逐 月平均 环流资 料: 1948 ) 2003 年全球 2. 5b @ 2. 5b经纬度格点, 包括 17 个等压面 层的温度、位势高度、风场、绝对湿度资料。