青藏高原的雨季

一、前言过去不少人研究过我国的雨季,但多是研究我国东部的情况,对于西部,尤其是青藏高原的雨季则很少研究。高原雨季具有许多独特的性质,分析它不仅可以弥补过去研究之不足,而且有助于加深对高原大气环流的认识。为了使问题的认识比较全面,我们把高原雨季和我国其他地方的雨季进行了对比分析。     

西藏高原雨季开始和中断的气候特征及其环流分析

西藏高原降水主要集中在５￣９月,利用高原３４个站点逐日降水资料,依据降水相对系数Ｃ,客观地确定雨季的起始和中断标准,重点分析雅鲁藏布江流域河谷农区雨季开始、中断气候特征,并对高原雨季开始、中断的典型个例进行了环流分析。     

青藏高原雨季中断及活跃

青藏高原盛夏雨季降水中断和活跃是高原地区一种季节性天气气候现象。本文所指的雨季中断是高原夏季雨季期间的少雨时段。 我们选用1969—1978年7—8月各层等压面图、雨量和风场等资料对青藏高原盛夏雨季中断、活跃以及印度季风中断、活跃作了分析。通过对比分析发现:高原盛夏雨季中断和活跃存在着准两周振动规律,及两者在环流上存在着明显的差异。     

青藏高原雨季特征及其对气候增暖的响应

利用青藏高原气象台站逐日观测资料,采用候雨量稳定通过临界阈值的方法对高原雨季起讫期进行客观定量划分,在此基础上,进一步分析增暖背景下雨季起讫期和雨季降水演变特征,并对比增暖前后高原雨季起讫期及不同等级降水的响应特征。结果表明：青藏高原雨季平均开始期为5月第3候、结束期为9月第6候、共持续28候;青藏高原雨季降水集中期为6月中旬至9月中旬,并在7月上旬、下旬和8月下旬出现3个峰值,7月上旬为雨季主峰期;1961—2017年雨季降水量总体呈增加趋势,雨季降水量自东南向西北逐渐递减,高值区位于青藏高原东南部的横断山脉;青藏高原雨季气候于1997年开始增暖,增暖前后雨季起讫期区域间差异较大,增暖后雨季开始期在青藏高原西部明显推迟,其余地区均提前,结束期则总体推迟;气候增暖后中雨以上日数增多,雨季降水极端性显著增强且空间覆盖范围明显扩大。     

西藏高原夏季旱涝年OLR分布差异

根据美国NOAA卫星观测得到的射出长波辐射资料(Outgoing Longwave Radiation,简称OLR)，分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征，指出:高原冬、春季节OLR主要反映了高原下垫面温度的季节变化，高原夏季为雨季，OLR与降水之间存在较好的负相关。印度季风爆发前后的OLR演变特征反映出中、低纬大气环流调整对高原雨季形成及降水分布的影响。旱涝年OLR合成分析表明:高原夏季降水与赤道印度洋反Walker环流强弱、印度季风槽、副热带高压及西太平洋暖池区对流强度、位置变化有密切的关系。     

1998年夏季青藏高原及其邻近地区地面总热源季节变化特征及其与西太平洋副热带地区对流的关系

利用98’TIPEX实验资料、1998年5-8月青藏高原6个自动热量平衡站(AWS)资料、青藏高原常规观测资料、中国300多个站的逐日降水资料、国家卫星中心接收的1998年5-8月OLR和日本GMS的TBB资料,研究了1998年5-8月青藏高原及其邻近地区逐日地面总热源的季节变化特征及其与西太平洋副热带地区对流的关系。结果表明:高原地面总热源与高原雨季开始有密切关系,高原雨季开始以后,高原平均的地面总热源明显减小;高原平均的地面总热源与20—30°N附近的西太平洋副热带地区的TBB有很好的负相关关系,表明高原地面总热源可以通过某种机制影响副热带地区的对流。     

青藏高原雪盖异常对福建雨季旱涝影响的环流诊断

利用19555-1994年多种不同类型青藏高原积雪资料的综合再分析结果，通过分析青藏高原雪盖异常年冬季和初夏北半球大气环流特征，及北半球大气环流与福建雨季降水的遥相关，讨论高原雪盖异常反馈影响大气环流，进而导致福建雨季旱涝的可能途径，为在福建雨季旱涝预测中应用积雪因子提供一定的物理基础。     

亚洲地区月平均大气加热场及其年变特征

本文利用1961—1970年的平均资料,详细地计算了东亚范围内1—12月大气的辐射收支和热量收支,进而分析其年变特征。主要结果: 1.青藏高原4—9月是热源,其它各月是冷源。高原中西部冷热源的形成及年变化主要决定于地面感热加热的变化。高原东部3—5月热源的形成决定于感热的迅增,6—9月的热源则同时取决于感热和潜热。高原地区热源出现早而强,有二次迅速增强过程,这对6月南支副热带急流的北跳和雨季的爆发有贡献。冬季,高原的冷源对其南边的副热带急流贡献甚小。高原的动力作用对其维持有贡献。 2.高原北边和西边全年的感热和潜热都很小,年变化也很小,所以全年都是冷源。7月伊朗高压是动力性的。 3.高原南侧及东侧的感热很小,潜热强度大且年变化也大。所以其热源及年变化主要决定于降水量的多少及其年变化。印度北部6—9月为热源,其它各月为冷源。孟加拉湾地区热源4月开始,但比高原热源弱,5月增强,6—7月最强,比高原要强7—8倍。但高原加热对南亚雨季开始的贡献大,而孟加拉湾地区的强热源可能是雨季爆发的结果而不是原因。     

藏北高原土壤温、湿度变化在高原干湿季转换中的作用

通过1997年和1999年藏北高原沱沱河观测站土壤温、湿度变化和对应降水变化的分析,表明与高原冻融过程相联系的土壤湿度变化和高原干湿季转换及湿季降水存在联系。土壤融冻引起土壤增湿的时间比高原雨季降水开始的时间约早20天,春季高原土壤温、湿度的增加在高原地表感潜热的变化中有重要贡献。春末夏初高原土壤冻融过程引起的土壤湿度变化,在高原局地尺度的水分循环中为高原湿季开始提供了有利的水汽条件。因此,在青藏高原陆气相互作用过程中,与冻融过程相联系的土壤湿度变化在高原季节转换中是一个不可忽视的因子。     

我国多雨季和少雨季的一些统计特征

通过对我国31年124季降水距平图的分析发现1.全国性的特多(少)雨季中,在高原东侧(95—105°E间)总有一少(多)雨带出现。2.多(少)雨季之后仍为多(少)雨季的持续性以春一夏最好,秋冬最差。3.一年中出现多雨季的次数与黑潮海温和西太平洋副高强度呈正相关。     

青藏高原东部雨季OLR与降水变化特征及相关分析

利用美国NOAA系列气象卫星观测的1974年6月—2003年12月(其中1978年3~12月缺测)2.5°×2.5°经纬网格月平均射出长波辐射(OLR)资料,以及青藏高原上84个测站同期月总降水量资料,采用EOF方法,取前3个载荷向量及主分量讨论其空间和时间变化特征。结果表明:(1)在雨季(5~9月)降水量的高值中心与OLR的低值中心基本重合,OLR可以较好地反映降水情况。(2)近30年雨季高原台站平均降水量呈增加趋势,高原平均OLR有减小趋势,两者在时间变化上有较好的反相关性。(3)在雨季,高原OLR东南部低,西北部高;降水量的分布则相反,是东南多西北少,OLR低值中心与降水高值中心相对应,在高原主体两者之间的相关系数达到了-0.35以上(通过α=0.05显著性水平检验)。(4)降水与OLR在整体空间特征中呈相反趋势,结合主分量(PC1~PC3)的变化,可以得到高原北部降水减少,南部增加;而OLR则相反,北部增大、南部减小。OLR与降水的空间异常特性呈相反变化分布,这进一步揭示了在高原雨季OLR与降水两者的负相关关系。     

1998年夏季亚洲地区低频大气环流的特征及其与长江中下游降水的关系

利用日本GAME资料、TRMM卫星资料及中国730站降水资料研究了1998年夏季亚洲地区对流层至平流层低频振荡(LFO)的传播特征及该年长江中下游夏季降水变化的LFO型,结果表明:1998年5-8月,在青藏高原经纬度上,对流层LFO的东西向传播特征与季节变化有关.在东西方向上,高原和东亚大陆雨季开始前,LFO以向东传播为主;在雨季开始后,LFO以向西传播为主.南北方向上,LFO的传播在雨季前后基本一致,高原南北两侧均向高原传播.在南北方向上,青藏高原是LFO的汇;而在东西方向上,高原西部只在雨季开始后是LFO加强区,使西传进入高原的LFO继续西传.整个大气层以对流层顶(100 hPa)LFO最强,进入平流层LFO迅速减弱.1998年夏季长江中下游降水存在两次明显的LFO循环,我们根据两次降水LFO各位相合成分析了降水、500和100 hPa LFO环流以及沿30°N LFO垂直环流.结果表明:来自西伯利亚向南传播和来自孟加拉湾及南海向北传播的LFO气旋(降水谷值期)和反气旋(降水峰值期)形成了高原东部上空LFO气旋(降水谷值期)和反气旋(降水峰值期)以及来自中纬度西太平洋南下西移经日本、黄海到达中国大陆东部海洋上空的LFO反气旋(降水谷值期)和气旋(降水峰值期)的共同作用造成了长江中下游地区强烈的下沉(降水谷值期)和上升(降水峰值期),形成长江中下游降水LFO谷值期和峰值期.     

1998年夏季青藏高原辐射平衡分量特征

利用1998年夏季第二次青藏高原气象科学试验(TIPEX)获得的改则、当雄和昌都三个热源观测站的数据和相关资料,统计和分析了高原夏季辐射平衡分量和热源强度的变化特征.结果表明高原地面总辐射平均强度以西部最强,中部次之,东部最小.6月中旬后随着雨季到来,地表反射率均有所降低,中部和东部的辐射强度明显减弱,西部雨季降水和云量都比较少,辐射强度变化不明显.高原中部和东部的净辐射在6月中旬有明显的突变现象,西部突变期出现在7月上旬,以中部的辐射加热强度最大,东部次之,西部最小.湿期随着地面长波辐射的减少,热源强度明显增大.     

青藏高原雨季的降水特征与东亚夏季风爆发

用小波分析方法研究了1993年和1994年青藏高原雨季降水的多时间尺度变化特征,结果表明,小波变换对高原上降水从活跃期到中断期之间突变的时间有很好的分辨能力,并发现强弱季风年高原降水的变化特征有很大的差异：即高原降水除了其季节变化外,强东亚季风年(1994年)还有明显的30～60天低频变化;弱东亚季风年(1993年)却是准双周的变化明显。另外,还将高原上降水从活跃期到中断期的变化与同期的NcEP资料作了一些对比分析,发现高原雨季的开始与东亚夏季风爆发可能有一定的联系,即高原东部夏季降水的第一次活跃期与东亚夏季风的爆发时间基本一致。     

青藏高原西部冬季地表净辐射与中国降水的关系

本文利用1982年8月－1983年7月在青藏高原地区进行的辐射平衡观测资料，计算了高原西部地区历年冬季（11－2月）的地表净辐射。通过对高原西部冬季地表净辐射的分析阐明了高原西部地表加热场的特征，并讨论了它与我国的西南秋雨、长江流域伏旱以及黄河上游雨季降水等的关系。     

雨季前后珠峰地区近地层气象要素、辐射及能量平衡分量变化特征

利用架设在珠峰北坡4475m高度处的一套开路涡动协方差测量系统,对曲宗地区的大气状况进行了连续观测.分析了近地层气象要素、辐射平衡各分量和能量平衡各分量在高原雨季前(5月),雨季中(7月)和雨季后(11月)的变化特征.通过分析,发现曲宗地区气温和相对湿度日平均变化均呈单峰单谷型特征,气压则呈双峰双谷型特征,风速日变化为单峰型特征,风速一般在午后突然增大.伴随着雨季的爆发,曲宗地区气温升高,相对湿度增大,气压升高,风速减小.主导风向由东北风转换成西南风.雨季前后,辐射平衡各分量及能量平衡各分量均具有明显的变化趋势.     

“不一般”的华北雨季

从气候角度来说,我国东部地区汛期降水主要受东南季风和高原季风的影响,各地雨季的长短和雨量的多寡都与夏季风雨带的进退、移动和停滞有关。受季风气候影响,我国华北地区降水季节分配不均,降水量大多集中在夏季.     

西藏地区OLR分布特征

根据美国ＮＯＡＡ极轨卫星观测得到的射出长波辐射资料（Ｏｕｔｇｉｏｇｎ Ｌｏｎｇｗａｖｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ,简称ＯＬＲ）分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征,指出：高原冬季ＯＬＲ为低值区,与降水对应关系较差,主要反映了高原冬季气温低,为冷源;高原夏季为雨季,多阴雨天气,ＯＬＲ值也较小,且高原夏季降水与ＯＬＲ存在较好的反相关。ＯＬＲ的演变特征反映了北半球大气环流调整,同时也反映了高原热力特征     

西藏地区OLR分布特征

根据美国NOAA极轨卫星观测得到的射出长波辐射资料(Outgiong Longwave Radiation,简称OLR)分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征,指出:高原冬季OLR为低值区,与降水对应关系较差,主要反映了高原冬季气温低,为冷源;高原夏季为雨季,多阴雨天气,OLR值也较小,且高原夏季降水与OLR存在较好的反相关.OLR的演变特征反映了北半球大气环流调整,同时也反映了高原热力特征的变化.合成分析了西藏高原多雨年和少雨年OLR分布差异,发现夏季旱涝与印度洋东西部对流强弱分布以及印度季风槽、副高等强度和位置变化有密切的关系.     

最优子集回归模型在低纬高原雨季开始期预报中的应用试验

将所有可能子集回归模型用于云南雨季开始的预报试验,选取有实际预报意义的５００ｈＰａ、海温头年１～１２月及同年１～３月网格点资料作为共同影响因子,分别与云南各站降雨量建立最优子集回归模型,对１９９８年、１９９９年的雨季开始期雨量进行独立预报表明：模型预报准确率优于逐步回归模型。从实况检验来看,效果较好,前期１～３月预报因子和模型适合低纬高原降水预测。