西北地区夏季降水异常及其水汽输送和环流特征分析

利用NCEP/NCAR 1951～2000年共50a的再分析资料及我国西北地区内31个代表站的降水资料,对西北地区近50a来夏季降水异常的时空特征、环流形势及水汽输送进行了研究。分析发现,西北地区夏季降水异常与东部沿海地区的降水呈反位相分布,说明西北地区和东部沿海地区的降水影响系统不同,影响时期不一致。分析结果表明,影响西北地区夏季多、少雨年的相关区域环流特征和水汽输送特征有显著差异。     

西北地区东部中低层大气的 水汽输送特征

利用1981-2010年的ERA-interim资料,分析西北地区东部中低层大气水汽含量在显著高于或低于平均值的情况下的水汽输送特征,通过对该区域中低层大气水汽多、少年的水汽通量及水汽通量散度的计算分析,探讨不同背景下西北地区东部的水汽来源及特征,分析西北地区东部水汽循环过程和变化规律以及影响西北地区东部水汽差异的主要因子。主要分析结果表明:西北地区东部中低层大气水汽集中在该区域的东南部,即陕西和宁夏一带,而西部地区大气水汽含量较低。西北地区东部中低层大气的水汽来源主要是西风带,南风气流和东亚季风,南风气流和东亚季风的强弱及流向是造成西北地区东部中低层大气水汽多、少年的水汽输送特征变化的重要原因。     

夏季华南降水与水汽输送气流及大气加热场的关系

利用ＣＥＭＷＦ／ＷＭＯ逐日资料分析了１９８２年夏季大尺度水汽输送气流，大气加热场与华南降水的关系。结果表明，来自印度洋，孟加拉湾和西太平洋的两支水汽输送气流都具有３０－６０天振荡特征，并共同影响华南地区的降水；夏季风建立后，华南强降水过程与其上空的加热场有良好的对应关系；视热源与水汽汇的加强（减弱）对应华南地区多（少）雨期。     

长江流域典型旱／涝夏季大气中的水汽输送

1980年夏季(6、7、8月),雨带在30-33°N间南北摆动,长江流域暴雨频繁,造成严重涝灾。1985年夏季长江流域以局部阵性降水为主,雨带不明显,是典型的夏旱年。本文在(20—45°N,100—125°E)范围内选取72个测站,利用每日00Z探空资料计算这两年6、7、8三个月从地面到100hPa各层和整层的水汽总输送、平均输送和涡旋输送,得出:80和85年夏季我国大气中水汽输送有明显不同的特征,大范围内水汽通量的分布与降水量的分布和降水特点相一致,与西太平洋副热带高压系统和西风带气流的强弱有密切的关系;80年夏季水汽输送量大,涡旋输送由南向北一直输送到黄河流域以北,850hPa上长江中下游有明显的水汽辐合,华南地区有明显的冰汽辐散;85年夏季水汽输送量小,经向输送弱,涡旋输送无明显一致的输送方向,850hPa上长江流域处于水汽辐散或弱辐合区中。分析100—115°E间一些测站水汽经向输送振荡的方差谱,得出在80年夏季长江流域地区对流层中下层有较明显的7—8天振荡,85年夏季则有很强的30天左右的振荡。     

夏季水汽输送特征及其与中国降水异常的关系

利用1958－1999年NCEP／NCAR再分析资料研究了水汽输送特征，表明：全球纬向水汽输送在南北半球中高纬度由西向东，在低纬由东向西，分别与中纬度西风带和热带东风带一致，经向输送在夏季由南半球向北半球输送，冬季则刚好相反，就全年来说水汽也是从南半球向北半球输送。南北半球副热带地区是大气水汽源，热带和中高纬是大气水汽汇，夏季中国大部分地区也是水汽汇。讨论了中国夏季3类雨型与异常水汽输送的关系，结果表明中间型雨带对应中国东部有一支东北异常水汽输送和另一支西南异常输送在长江流域辐合；南方型雨带对应一支东北异常输送和另一支来自西太平洋副高西北侧的西南异常输送在华南辐合，北方型雨带对应中纬度西风异常输送与副高西北侧的西南异常常输送在华北辐合。     

青藏高原南缘关键区夏季水汽输送特征及其与高原降水的关系

青藏高原南缘水汽输送和聚散过程决定着高原及其邻域的降水分布特征,在提出"青藏高原南缘水汽输送关键区"(简称南缘关键区)概念的基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料分析了1979-2010年南缘关键区夏季水汽输送过程与收支变化,并根据台站降水量观测资料探讨了南缘关键区各边界水汽收支与高原夏季降水分布的关系。结果表明,孟加拉湾偏南风水汽流进入南缘关键区后,在印度热低压与青藏高原大地形制约下,形成了3条进入高原的水汽输送通道。这使得南缘关键区整体为多年平均水汽辐散区,除南边界外,其余均为水汽输出边界。南缘关键区各边界水汽收支年内与年际变化明显,且东、西边界水汽输出强度变化特征相反。而各边界水汽收支与印度热低压和南海夏季风活动关系密切,输出边界的水汽支出异常则直接影响着青藏高原乃至周边季风区的降水异常分布以及极端旱涝事件的发生、发展。此外,NCEP/NCAR与JRA-25再分析资料之间的对比验证表明,这两种再分析资料在青藏高原南缘水汽输送过程的定性研究中是可靠的。     

青海高原夏季降水异常及其水汽输送特征分析

通过对青海高原夏季降水异常及其水汽输送特征的分析表明:(1)青海高原夏季降水的年代际变化总体呈先增后减的抛物线型变化,80年代中期以前没有明显的变化周期,80年代末以后存在较稳定的3年周期,目前正处于一相对多雨时期。(2)青海高原夏季整层水汽通量在50~150kg·m-1·s-1之间,自西界向东界增加,近43年空中水汽收支整体上呈增加趋势。(3)旱年青海高原空中水汽偏少10~40kg·m-1·s-1,水汽通量散度场除北部呈辐合加强外,其余地区均为水汽通量辐散加强区。涝年青海高原水汽输送偏强10~20kg·m-1·s-1,水汽通量散度场表现为整个区域的辐合加强。(4)旱年青海高原空中水汽收支呈“盈余”状态,但比平均状况少2923·3kg·s-1,减幅为21·88%;涝年空中净水汽通量也呈“盈余”状态,但比平均状况多7253·6kg·s-1,增幅达53·99%。     

西北干旱地区大气中水汽的平均输送

本文利用探空资料对西北干旱地区的水汽输送进行了分析，结果表明：（１）平均而言，该地区最大水汽输送高度在６００－７００ｈＰａ，但由于局地的影响，有些地方在近地面；（２）该区域夏季水汽输送量是冬季的两倍；（３）该区域的损失水量是由流入该流域的地表径流蒸发补给的。     

浙江省春季降水及其水汽输送特征

利用浙江省34站1960-2009年3-5月累积降水量及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°的多个再分析气象资料,采用趋势分析、相关分析以及合成分析等方法,对浙江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了分析.揭示了利于浙江省春季降水的水汽...     

夏季青藏高原水汽输送特征

使用ＧＭＳ－５的６．７μｍ水汽图、云图及天气图等资料，综合分析了１９９５年６月中旬至７月上旬青藏高原上空的水汽输送过程，总结出中、高层水汽输送的三种环流型特征（脊东型、脊西型和反相型）；并初步分析了它们与降雨的关系。     

影响山东夏季降水的季风水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR月平均风场和比湿资料分析了亚洲季风区平均水汽输送通量的气候特征和季节变化;研究了山东旱涝年季风区水汽输送的差异及其在不同时段对山东夏季降水异常的贡献。结果表明,山东地区的平均水平水汽输送通量存在着明显的年际变化,纬向、经向和总水汽输送通量随时间均呈单峰曲线分布,7月达极值;影响山东夏季降水的印度季风区水汽输送以纬向为主、副热带季风区水汽输送以经向为主;5~6月,来自热带印度洋的西南季风水汽输送通量、西太平洋热带和副热带东南季风水汽输送通量以及南海北部的水汽输送通量对山东夏季降水均有贡献,涝年水汽输送通量明显大于旱年。虽然7月来自印度洋的西南季风水汽输送通量达极值,但对山东夏季降水异常的贡献并不显著,7~8月主要是来自西太平洋地区的热带和副热带季风水汽输送对山东夏季降水异常的贡献较明显。     

西北西部夏季干湿年的水汽输送特征

利用1961—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国地面气候资料国际交换站数据集台站降水距平百分率资料,分析了西北西部干、湿年夏季的水汽输送差异。结果表明,北疆偏湿润年,在对流层中、低层有一支源于阿拉伯海的异常水汽输送通道,它向西北方向流经波斯湾后折向东北方向流入北疆,这是热带海洋水汽输送进入北疆的最短路径。南疆—河西走廊西部偏湿润年,异常水汽通道主要是位于对流层中、低层的一支源于北方的水汽输送带,它作反气旋式运动后以偏东气流的形式流入河西走廊西部及南疆,由于该水汽输送源自北方,水汽含量小,这可能是造成该地域极度干旱的直接原因之一;另一支更弱的异常水汽通道位于对流层高层,它源自阿拉伯海,流经印度半岛后折向北,越过青藏高原后进入南疆。     

山东夏季空中水汽分布和水汽输送特征

利用山东省气象站的降水量资料和JRA-55、NCEP/NCAR再分析资料,分析了1962-2016年山东夏季整层大气可降水量、降水转化率、水汽通量及输送路径的分布特征和变化规律,探讨了夏季降水与水汽通量及其散度的相关性和多雨年的水汽来源。结果表明:从常年值来看,山东平均夏季降水量为401.2 mm,大气可降水量为3478.8 mm,降水转化率为11.5%。降水转化率和降水量的时空演变特征更加一致,经向水汽输送和局地水汽通量散度与地面有效降水的关系更加密切,当大气可降水量充沛、外部水汽输送充足并出现局地水汽辐合时,更加有利于山东南部地区降水的发生发展,从而形成夏季降水量和降水转化率气候特征表现出东南地区大于西北地区的空间分布型态。西北太平洋、南海、孟加拉湾和鄂霍茨克海至日本海是造成山东夏季降水异常偏多的重要水汽源地,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区是重要的冷空气输送区域;当山东上游盛行偏西风时,自新疆和青藏高原至内蒙古的狭长带出现异常水汽扰动并发展,是由水汽异常引起的水汽通量异常对山东局地降水异常贡献的主要条件。     

热带印度洋夏季水汽输送特征及对南亚季风区降水的影响

利用NCEP/NCAR再分析环流资料、CMAP降水量和NOAA海温资料研究了热带印度洋夏季水汽输送的时空变化特征,并考察其对南亚季风区夏季降水的影响.热带印度洋夏季异常水汽输送第一模态表现为异常水汽从南海向西到达孟加拉湾后分成两支,其中一支继续往西到达印度次大陆和阿拉伯海,对应印度半岛南端和中南半岛的西风水汽输送减弱,导致这些区域降水减少;第二模态表现为异常水汽从赤道东印度洋沿赤道西印度洋、阿拉伯海、印度半岛、中南半岛的反气旋输送,印度和孟加拉湾南部为反气旋异常水汽输送,水汽辐散、降水减少,而印度东北部为气旋性水汽输送,水汽辐合、降水增多.就水汽输送与局地海温的关系而言,水汽输送第一模态与热带印度洋海温整体增暖关系密切,而第二模态与同期印度洋偶极子关系密切.     

西北地区夏季降水与大气水汽含量状况区域性特征

运用NCEP/NCAR 1958～1997年格距为2.5°×2.5°的多个气象要素资料和1960～2000年西北地区95个测站的夏季降水资料,对西北地区夏季水汽含量特征及其水汽状况特征进行了分析.分析研究结果表明:(1)夏季西北地区西部整层大气水汽含量分布与降水的分布特征基本相似,而对于西北地区中东部,二者分布特征略有不同,无论干、湿年西北中东部大气水汽含量均存在相对高值区,表明西北地区整层大气水汽含量具有区域性可开发潜力.(2)西北全区夏季在20世纪60年代中期以前和80年代中期以后,大气中水汽含量较多,70年代前后较少.对于西北各个分区而言,北疆区夏季空中水汽含量最大,高原东北区最少.(3)西北地区夏季降水和西北地区西部哈萨克斯坦地区以及赤道东印度洋和赤道西太平洋交汇处的大气水汽含量相关最为显著.     

三江源区域夏季降水异常的水汽输送及源地特征的研究

三江源作为中国长江、黄河、澜沧江三条大河的发源地,其水汽来源和输送对于下游地区的天气和气候具有重要影响。根据1994-2019年三江源地区的夏季降水数据表明,三江源地区的夏季7月降水量表现为多次的正负异常交换特征,正异常最强的为2012年（+1290 mm）,负异常最强的为2015年（-802 mm）。本研究在此异常时段采用基于拉格朗日方法的FLEXPART模式进行模拟,后向追踪在研究时段内所有到达三江源区域的气块,着重分析了三江源在降水异常时段的水汽输送特征和水汽源地并评估了不同水汽源地对三江源区域内降水的贡献率。结果表明：三江源的水汽输送通道主要为南北两支,在降水正异常时段通过南支输送从青藏高原北侧、西侧和南侧进入三江源为主,在降水负异常时段通过北支输送从青藏高原北侧进入三江源为主,三江源的降水量越小,南支输送越弱,北支输送越强。三江源的潜在水汽源地对三江源区域内降水贡献最为重要的是青藏高原北侧,其次是青藏高原西侧和三江源本地,还有部分源地为青藏高原南侧、阿拉伯海和孟加拉湾。青藏高原北侧在三江源降水负异常期间对三江源降水的贡献率有所增加,而其他水汽源地的贡献率减小。     

东北区夏季多雨年水汽异常输送特征

应用东北区91个测站1955～2000年夏季（6～8月）逐日降水资料和相应的NCEP／NCAR逐日水汽输送资料,分析了该区夏季降水的区域特征,并进一步研究其多雨年的水汽异常输送特征。结果表明,东北地区的夏季降水异常具有明显的区域性,可分为6个独立的区域。对各区域多雨年和降水正常年的水汽异常输送进行对比分析,发现各区域多雨年的水汽异常输送路径和关键区均存在明显的不同。     

西藏高原汛期水汽输送特征与降水异常

利用1979—2006年NCEP/NCAR再分析资料计算垂直积分的整层水汽输送通量及水汽通量散度,分析西藏高原汛期5—9月水汽输送特征。结果表明：两藏高原汛期主要有两条水汽输送带,印度季风输送带和中纬度西风输送带;印度季风对汛期水汽输送起着决定性的作用,决定高原汛期开始时间和雨带的推进,水汽通量向北输送达到30 kg·m~（-1）·s~（-1）时,该经度上的测站将从南到北逐渐进入汛期;在水汽的空间分布上,高原南部边缘的3个水汽输送散度场中心恰好对应着高原的水汽输送通道,其形成与西藏高原的地形直接相关;西藏高原汛期降水主要可以分为3种雨型：全区型、东西型和南北型,并分别对应着不同的水汽输送异常：全区型时索马里越赤道急流水汽输送异常较强,高原区为水汽辐合区;东西型时西藏东南部为东北向输送异常,东南部水汽供应较常年偏弱;南北型时东南部水汽输送充足而错那以西地区水汽输送不足。     

新疆夏季降水的水汽特征

对新疆夏季降水天气过程的水汽特征做了合成分析。结果表明：新疆地区发生大降水时，大气中所含水汽仅与我国湿润地区一般条件下大气中所含水汽相当。新疆降水所需水汽主要是靠一定的天气系统以接力输送方式输送到一定地区，然后在合适的环流作用下，向降水发生区逐步输送。西南季风对新疆夏季降水有间接影响。区域水汽收支计算表明，该区降水天气维持所需水汽主要由纬向西风气流输送提供。低层偏东风所输送的水汽对维持南疆降水是不够的。     

2008年8月末湖北连续大暴雨的水汽输送特征

2008年8月末湖北出现连续大暴雨,利用常规气象观测资料、自动气象站雨量资料、地基GPS可降水量资料与NCEP再分析资料探讨这次大暴雨过程水汽特征。结果发现:这次过程降雨经历了两次增强与两次减弱;GPS可降水量增加降雨加强,可降水量减小降雨减弱;暴雨发生时整层水汽输送方向是西南向,当其转变为西北向时湖北降雨减弱,整层水汽通量数值大降雨不一定就强;强降雨落区走向与整层水汽辐合中心位置走向对应较好,降雨强度变化趋势与整层水汽辐合数值变化趋势一致,但是两者尚不满足线性函数关系。对于连续大暴雨过程既要关注整层水汽辐合中心位置又要关注整层水汽辐合数值变化趋势。