中国夏季淮河和江南梅雨期降水异常年际变化的气候背景及其比较

基于中国160站57年(1951-2007年)的月降水量、NCEP/NCAR再分析资料和哈得来中心的海表温度(SST)资料,将江淮梅雨分成淮河梅雨和江南梅雨,分别对这两部分的夏季梅雨期(6-7月)降水量进行了分析,并加以比较.结果表明:淮河和江南梅雨期的降水量存在明显的年际变化,但都没有显著的长期线性趋势;然而,从20世纪90年代末开始,淮河梅雨有显著增加的趋势,而江南梅雨则显著减少.在年际变化的时间尺度上,对应于淮河梅雨的多雨年,大气环流的异常表现为中高纬度的乌拉尔山东部和鄂霍次克海东部地区明显的双阻塞高压型(双阻型)分布,而西太平洋副热带高压(副高)的变化并不显著;副热带东亚地区高空的西风急流轴略有南移,在淮河流域上空形成了显著的西风异常,这使得急流入口区次级环流的异常上升支恰好位于淮河附近,同时北方的冷空气南下与副高西侧的西南气流交汇于淮河流域,这些都有利于降水集中在淮河区域.对应江南梅雨的多雨年,大气环流异常也表现出中高纬度的双阻型分布,但该双阻型的位置较淮河梅雨双阻型的位置明显偏西,特别是鄂霍次克海附近的阻塞高压;同时,西太平洋副高显著加强西伸,加之副热带东亚西风急流轴显著加强南移,从而在黄海到长江以南的大范围地区形成了显著的西风异常,由此引发的急流入口区次级环流的异常上升支主要位于长江以南地区,并且菲律宾附近的反气旋异常增强,使得北方的冷空气与副高西侧的西南气流交汇于江南流域,因此有利于降水集中在江南地区.进一步针对海温的分析表明,北太平洋白令海附近的海温是影响淮河梅雨的关键区,从前冬开始这一区域的正海温异常往往导致中国夏季淮河梅雨的增加;而对应江南梅雨的正异常,菲律宾附近的海温在同期夏季有显著的正异常,研究还发现该海温异常可能与前冬到前春赤道东印度洋附近的正海温异常有关.     

西伯利亚高压南界东段季节及季节内变化特征及成因

利用NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海冰密集度资料,对1951—2017年冬季西伯利亚高压南界东段(SHSBES)的变化特征及其与北极海冰的关系进行研究,并比较季内差异。结果表明:冬季SHSBES在20世纪60年代中期由偏南转偏北,70年代末偏南,自20世纪90年代进入正常略偏南状态。12月SHSBES年代际转折时间较早,1月和2月与冬季相似。冬季SHSBES与同期北极大西洋扇区海冰关系最好,海冰偏少有利于冬季贝加尔湖阻塞高压建立;9月北极大西洋扇区海冰与12月SHSBES关系最好,海冰偏少有利于12月西欧阻塞高压建立;3月北极西半球区海冰则可影响到次年1月和2月的SHSBES,3月海冰偏少使次年1月贝加尔湖西侧阻塞高压建立,2月形成三阻(西欧、贝加尔湖、勘察加半岛)。在动力作用上,阻塞高压环流使西伯利亚高压东南部及其以南处于脊前负涡度平流区,气流下沉,地面增压,促使SHSBES南伸,反之亦然。在热力作用上,9月大西洋扇区和3月西半球区海冰偏少(多)分别使12月、次年2月西伯利亚南界及其以南偏冷(暖),利于地面加压(减小),引导SHSBES南(北)移。     

全国大部降水偏少江南、华南干旱持续

2007年11月,全国平均降水量为10.1mm,较常年同期(18.2mm)偏少8.1mm,为1989年以来历史同期最少值.山东11月区域平均降水量为1951年以来历史同期最少值,贵州、陕西为次少值.全国平均气温为3.1℃,较常年同期(2.1℃)偏高1.0℃.东北南部、华北中南部、黄淮、江汉、四川盆地等地出现大雾天气;东北地区出现入冬以来第一场明显降雪天气;云南德钦普降暴雪,遭受严重雪灾;江南、华南等地干旱持续发展. 1 天气概况     

江南春雨的两个阶段及其降水性质

根据1970—2009年平均的逐候NCEP/NCAR再分析资料和1979—2008年平均的逐候CMAP降水资料,分析了第1—27候江南地区(110～120 °E,23～30 °N)降水的阶段性特征。通过滑动t检验方法,发现江南地区的春季降水分别在第10、16候出现突增,达到99%的统计信度。为此,将第10候确定为江南春雨的建立日期,并将江南春雨期划分为两个阶段:第10—15候为第一阶段,第16—27候为第二阶段。伴随着江南春雨降水量的两次突增,青藏高原东南侧(105～112 °E,20～25 °N)的西南风也有两次突增,但时间要比江南春雨早1～2候。与第一阶段相比,第二阶段东亚经度上的冬季型Hadley环流消失,江南地区的上升运动向上扩展至200 hPa高度,纬向海平面气压场梯度由大陆高、海洋低的冬季型转为大陆低、海洋高的夏季型,大气层结不稳定性和对流性降水率均增加,这表明第二阶段的江南春雨已具有副热带季风降水的性质。      

夏季江南地区暖区暴雨的统计分析

本文首先给出江南地区暖区暴雨的定义,并按天气形势将其分为暖切变型、冷锋锋前型、副热带高压(以下简称副高)型和强西南急流型四类。然后利用2010—2016年5—9月常规和自动站逐时降水等非常规观测资料统计暖区暴雨的时空分布特征和降水性质等,并对暖区暴雨的形成原因进行初步分析。最后利用NCEP FNL全球分析资料,基于中尺度分析技术给出四类暖区暴雨的系统配置:(1)四类暖区暴雨均为分散性局地降水,降水多发生于山区、平原和湖泊交界处等不均匀下垫面附近。其中,暖切变型降水范围广、强度最大、极端性最明显且主要位于江南中西部;冷锋锋前型降水集中、强度较大且具有一定极端性,主要位于江南中部;副高型降水强度较弱,主要位于江南中东部;强西南急流主要位于江南西部。(2)暖切变型和强西南急流型以夜间降水为主,副高型降水集中在午后,冷锋锋前型降水日变化不明显。(3)暖区暴雨由稳定性和对流性降水共同组成且降水量越大,降水对流性越明显。(4)在低层高湿、不稳定能量积聚等有利背景下,暖切变型、冷锋型和副高型暖区降水多由边界层(地面)中尺度辐合线配合高低空急流耦合产生,强西南急流型一般形成于低空急流上的中尺度风速脉动及地面辐合线附近,且低空急流越强,暴雨强度越大。(5)暖切变型和冷锋型暖区暴雨的落区分别位于低层850hPa暖切变以南和地面锋前的显著湿区内,副高型和强西南急流型的暴雨落区分别位于副高内和强低空急流出口区左前侧的水汽充沛且大气层结不稳定区内。四类暖区暴雨常表现为长生命史的移动型中尺度雨团途经山区或河流湖泊等不均匀下垫面时,强度增大、移速减慢,形成暖区局地强降水。     

江南春雨的时空分布

江南春雨是东亚独特的天气气候现象,已有充分证据表明,它是青藏高原高大地形的动力和热力强迫的结果,但目前其时空分布还不明确。NCEP/NCAR环流及感热资料气候平均分析表明：在3月第1候（全年第13候）,高原主体和高原东南部的感热加热、高原东南侧西南风速、江南春雨区西南风速和江南春雨区雨量都提升到一个新的水平,标志着江南春雨的建立;在5月第3候（全年第27候）以后,高原东南部的感热加热、高原东南侧西南风速、江南春雨区西南风速和江南春雨区雨量都迅速减小,对流层中低层南海副高脊线由南倾转北倾,江南雨带中心南移至南海,南海季风爆发,标志着江南春雨期的结束。因此,将江南春雨的建立和终结时间定为第13候和第27候比较适当。资料分析和数值敏感性试验表明,江南春雨期对流层低层冷暖空气的交汇区在30°N附近,但江南春雨雨带的位置和强度明显受南岭、武夷山脉地形的影响：山脉地形能阻挡抬升冷暖空气,加强锋生,增强降水,使雨带中心位置与山脉主轴分布重合。因此,江南春雨的空间范围包括长江中下游（30°N）以南、110°E以东的中国东南部地区。     

东印度洋海温对中国南方冬季降水的影响

利用NCEP再分析的大气环流资料、海表温度资料和全国160 站降水资料,研究了冬季东印度洋海温对我国江南-华南地区同期降水的影响。结果指出,冬季东印度洋海温(Sea Surface Temperature in the Eastern Indian Ocean,EIOSST)和同期的江南-华南降水呈显著的正相关关系。当EIOSST偏高时,江南-华南的冬季降水偏多。而当EIOSST偏低时,江南-华南的冬季降水偏少。这种影响的可能机制是:冬季东印度洋海温异常通过影响南支槽上的扰动活动和水汽输送来影响同期的江南-华南降水。当东印度洋海温偏高时,局地对流加强,引起南支槽地区的上升运动加强,南支槽活跃。活跃的南支扰动向下游传播,南支槽前的西南气流将水汽从孟加拉湾向华南和江南输送,引起华南和江南的降水偏多。进一步的分析显示,东印度洋海温对南支槽和江南-华南的降水的影响独立于ENSO的影响。二者对南支槽和江南-华南地区冬季降水的影响过程一致,只是东印度洋海温的影响较弱。当东印度洋海温和ENSO的作用相叠加时,江南-华南可能会出现较异常的冬季降水。       

北祁连构造带东端拼贴过程的探讨——金柳滩韧性剪切带锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素特征

金柳滩韧性剪切带位于北祁连构造带东端山门镇,是陇山岩群与葫芦河岩群拼贴的构造边界.通过陇山岩群的黑云角闪斜长片麻岩和金柳滩韧性剪切带内的花岗质糜棱岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析发现:陇山岩群的黑云角闪斜长片麻岩形成于461.9±7.0 Ma;金柳滩韧性剪切带内的花岗质糜棱岩获得了～460 Ma,～420 Ma...     

中祁连东段兴隆山群基性火山岩锆石U-Pb定年及岩石成因研究

兴隆山群主体为一套浅变质、变形较强的碎屑岩与基性火山岩建造组合,可分为下、中、上三个组.岩石学、主量元素和微量元素地球化学研究揭示:下组基性熔岩为玄武岩或玄武安山岩,SiO2含量高(50.97%～54.70%),TiO2含量小于1%(0.74%～0.75%),MgO含量较低(3.76%～4.20%);稀土总量高,轻稀土富集,重稀土亏损;微量元素原始地幔标准化分配型式显示出岛弧火山岩或受地壳混染的大陆玄武岩特有的Nb-Ta和Ti负异常.中、上组基性火山熔岩为细碧玢岩或细碧岩,SiO2含量较低(45.71%～49.58%),TiO2含量多大于1%,MgO含量较高(5.75%～9.88%);轻稀土亏损,重稀土富集;微量元素原始地幔标准化分配型式为平坦型.兴隆山群基性火山岩均为亚碱性拉斑系列火山岩,源岩浆在演化过程中经历了plag cpx[±ol]的分离结晶作用.下组基性熔岩形成于大陆板内拉伸环境,岩浆上升过程中经历了较强的地壳混染作用;中、上组基性熔岩形成于拉张较为强烈的构造环境,具N-MORB型地球化学特征,代表洋壳的出现.上组基性熔岩LA-ICPMS锆石U-Pb测年结果显示最新的岩浆锆石年龄为713±53Ma,结合区域地质特征,推断兴隆山群形成年龄极有可能为新元古代.具明显岩浆结晶特征的锆石年龄构成1.0～1.2Ga的最大峰值,可能是与Rodinia超大陆形成有关的岩浆事件在该地区的响应.兴隆山群提供了Rodinia超大陆形成后一段不完整的由大陆伸展至洋壳发育阶段的地质历史记录.