大气科学

北方雨季中国东部降水异常模态的环流特征及成因分析

郭恒，张庆云

摘要：目的：先前对北方夏季降水的研究大多是对夏季（6、7、8月）平均分析的结果，且局限于单独的华北地区。事实上北方雨季开始于东亚高空西风急流中心在7月初的迅速西移之后，并且同时还是华南的后汛期时段。以7月11日—8月31日作为北方雨季的代表时段研究我国东部的降水模态，以突出北方雨季独特的环流特征，并考察华北与我国东部其他地区降水异常之间的关系。方法：根据1958—2011年中国东部（105°E以东）316站逐日降水资料及再分析资料，利用统计分析、物理量诊断等方法，探讨北方雨季（7月11日至8月31日）中国东部降水异常模态及大气环流特征。首先，对我国东部降水进行经验正交函数分解，得到通过统计检验的若干模态。之后，根据模态的时间系数序列分别选取其正、负位相的代表年份，对相应年份的200 hPa纬向风场、500 hPa位势高度场、850 hPa矢量风场进行了合成分析及显著性检验，并利用时间—纬度演变图和纬度—气压剖面图考察气象要素场的时间演变特征和空间分布结构。还根据位势高度场计算了Rossby波活动通量，以考察Rossby波的传播特征。结果：北方雨季中国东部降水异常共有3个通过统计检验的模态。第一模态正（负）位相年，北方偏西的河套地区及华南地区降水偏多（少），环流特征表现为200 hPa西亚高空西风急流偏北（南）、南亚高压偏西（东）；前期7月上旬200 hPa存在来自北大西洋的波列，导致北方雨季同期乌拉尔山位势高度负（正）异常、巴尔喀什湖以南位势高度正（负）异常，造成西亚急流偏北（南）。第二模态正（负）位相年，北方全区降水一致偏多（少），长江流域降水偏少（多），环流特征表现为500 hPa位势高度场上东亚沿岸出现南北向“-、＋、-”（“＋、-、＋”）的距平波列；前期7月上旬200 hPa北大西洋上空存在位势高度负（正）异常，并沿中纬度（高纬度）路径向下游传播造成。第三模态正（负）位相年，北方偏东的环渤海地区至长江中游降水偏多（少）、华东沿海降水偏少（多），环流特征表现为亚洲大陆热低压偏强（弱）、副热带高压偏西（东）导致的850 hPa我国东部偏南（北）风异常；前期3月至6月850 hPa蒙古上空即出现异常的气旋（反气旋）风场异常并维持至华北雨季。结论：北方雨季中国东部降水异常的 3个模态具有不同的降水分布、环流特征及前期信号。第一模态称为偏西型，代表北方偏西的河套地区与华南降水的同向变化，主要受西亚急流南北偏移的影响，7月上旬200 hPa来自北大西洋波列的位相差异是其前期信号。第二模态称为一致型，代表北方全区与长江流域降水的反向变化，主要受东亚—太平洋遥相关型的影响，前期7月上旬200 hPa北大西洋上空的位势高度异常沿不同纬度路径向下游传播是其前期信号。第三模态称为偏东型，反映北方偏东的环渤海地区至长江中游的降水异常，主要受海陆气压差造成的东亚副热带夏季风异常影响，春季低层蒙古上空的异常气旋（反气旋）环流是其前期信号。上述结论可应用于跨季度数值模式产品的释用中，为我国每年夏季降水季度预测提供参考。

来源出版物：大气科学, 2016, 40(5): 946-964

入选年份：2016