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中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异

杨柳 赵俊虎 封国林

杨柳, 赵俊虎, 封国林. 中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异[J]. 大气科学, 2018, 42(1): 81-95. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1706.16273
引用本文: 杨柳, 赵俊虎, 封国林. 中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异[J]. 大气科学, 2018, 42(1): 81-95. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1706.16273
Liu YANG, Junhu ZHAO, Guolin FENG. Characteristics and Differences of Summertime Moisture Transport Associated with Four Rainfall Patterns over Eastern China Monsoon Region[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2018, 42(1): 81-95. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1706.16273
Citation: Liu YANG, Junhu ZHAO, Guolin FENG. Characteristics and Differences of Summertime Moisture Transport Associated with Four Rainfall Patterns over Eastern China Monsoon Region[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2018, 42(1): 81-95. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1706.16273

中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异

doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1706.16273
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41505061

国家自然科学基金项目 41530531

国家自然科学基金项目 41405092

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201306021

公益性行业(气象)科硕专项(重大专项) GYHY201506001

详细信息
    作者简介:

    杨柳, 男, 硕士, 1991年出生, 主要从事短期气候预测研究。E-mail:917729440@qq.com

    通讯作者:

    赵俊虎, E-mail:zhaojh@cma.gov.cn

  • 中图分类号: P462

Characteristics and Differences of Summertime Moisture Transport Associated with Four Rainfall Patterns over Eastern China Monsoon Region

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 41505061

National Natural Science Foundation of China 41530531

National Natural Science Foundation of China 41405092

Special Scientific Research Fund of Meteorological Public Welfare Profession of China GYHY201306021

Key Special Scientific Research Fund of Meteorological Public Welfare Profession of China GYHY201506001

  • 摘要: 利用1951~2015年NCEP/NCAR再分析逐日资料和中国160站月降水观测资料,及中国东部季风区夏季四类雨型(北方型、中间型、长江型和华南型)的划分结果,分析了东亚水汽输送与中国东部季风区夏季降水的关系,比较了四类雨型的水汽输送、收支特征及其差异,结果表明:(1)夏季影响中国东部季风区的水汽通道主要有以下6条:印度洋通道,表征印度季风区偏南的西风水汽输送;高原南侧通道,表征印度季风区偏北的西风水汽输送;太平洋通道,表征由西太平洋副热带高压(副高)带来的西太平洋的水汽;西风带通道,表征西风带的水汽输送;孟加拉湾通道,表征来自孟加拉湾向北的水汽输送;南海通道,表征来自印度洋和孟加拉湾在中南半岛转向及来自南海的水汽;与中国东部不同地区降水异常相联系的水汽通道存在明显的差异,且同一条水汽通道在夏季不同阶段与降水的关系也不尽相同。(2)四类雨型的水汽输送和收支特征有明显的差异,华北盛夏降水主要受亚洲季风水汽输送的影响,其次是西风带水汽输送,北方型年二者往往偏强,尤其是季风水汽输送增加一倍以上,贡献也明显增加,20世纪70年代中期之后,季风水汽输送显著减弱,西风带水汽输送的重要性相对增大;淮河流域夏季降水异常主要受太平洋通道水汽输送异常的主导,其次是高原南侧通道水汽输送,二者偏强并在淮河流域辐合时,淮河流域降水偏多形成中间型年;长江中下游地区夏季降水主要受太平洋通道水汽输送异常的主导,长江型年,副高西北侧的西南水汽输送异常加强,并与北方冷空气异常在长江中下游地区辐合,区域为正的水汽净收支;华南地区夏季降水则受印度洋通道、太平洋通道及南海通道的共同影响,当三条通道异常偏强,水汽与北方冷空气在华南地区辐合,形成华南型年。本研究所得结论加深了我们对四类雨型形成机理的认识,并为汛期主雨带的预测提供了参考。
  • 图  1  中国东部季风区四类雨型典型年份降水距平百分率合成

    Figure  1.  Composite percentage summer precipitation anomalies in typical years of (a) NCP (the northern China rainfall pattern), (b) IRP (the intermediate rainfall pattern), (c) YRP (the Yangtze River rainfall pattern), and (d) SCP (the southern China rainfall pattern) in East China

    图  2  1951~2015年夏季平均水汽输送特征(单位:kg m-1 s-1):(a)水汽通量矢量;(b)纬向水汽输送;(c)经向水汽输送。黑色区域表示青藏高原大地形

    Figure  2.  Climatological mean distribution of summer (June–July–August) moisture transport during 1951–2015 (units: kg m-1 s-1): (a) Zonal moisture transport, (b) meridional moisture transport, and (c) moisture transport flux vectors. Black area represents the Qinghai–Tibet Plateau

    图  3  北方型年盛夏(7~8月)整层积分的水汽输送通量合成(单位:kg m-1 s-1):(a)原始水汽输送通量;(b)纬向水汽通量距平;(c)经向水汽通量距平;(d)经纬向水汽通量距平。矩形方框表示华北区域,阴影区域表示通过95%的信度检验

    Figure  3.  Composite July and August vertically integrated moisture fluxes in NCP years (units: kg m-1 s-1): (a) Moisture fluxes, (b) anomalies of zonal moisture fluxes, (c) anomalies of meridional moisture fluxes, (d) anomalies of zonal and meridional moisture fluxes. The rectangular box indicates North China, shadings indicate the 95% confidence level

    图  4  图 3,但为夏季中间型年

    Figure  4.  Same as Fig. 3, but for IRP years in summer (June–July–August)

    图  5  图 3,但为夏季长江型年

    Figure  5.  Same as Fig 3, but for YRP years in summer (June–July–August)

    图  6  图 3,但为夏季华南型年

    Figure  6.  Same as Fig 3, but for SCP years in summer (June–July–August)

    表  1  1951~2015年中国东部季风区夏季四类雨型年份表

    Table  1.   Classification of four typical rainfall patterns in the summer over the East China monsoon region during 1951~2015

    雨型类型 年份 年数 频率
    北方型
    (NCP)
    1953, 1958, 1959, 1961, 1964, 1966, 1967, 1970, 1973, 1976, 1977, 1978, 1979, 1981, 1985, 1986, 1988, 1990, 1992, 1995, 2004, 2012, 2013 23 35.4%
    中间型
    (IRP)
    1951, 1956, 1957, 1960, 1962, 1963, 1965, 1971, 1972, 1974, 1982, 1984, 1989, 2000, 2003, 2005, 2007, 2009 18 27.7%
    长江型
    (YRP)
    1954, 1969, 1980, 1983, 1987, 1991, 1993, 1996, 1998, 2010, 2011, 2015 12 18.5%
    华南型
    (SCP)
    1952, 1968, 1994, 1997, 1999, 2001, 2002, 2006, 2014 9 13.8%
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    表  2  条水汽通道与各区域降水指数的相关系数

    Table  2.   Correlation coefficients between six moisture channels and regional precipitation indexes

    区域降水指数 月份 印度洋通道 高原南侧通道 太平洋通道 西风带通道 孟加拉湾通道 南海通道 季风通道
    华北 6 -0.14 0.08 0.22 0.08 0.22 0.16 0.04
    7 -0.10 0.10 -0.24 0.46*** 0.21 0.06 0.60***
    8 -0.04 0.26* -0.05 0.21 0.16 0.18 0.54***
    7~8 -0.08 0.24 -0.25* 0.47*** 0.21 0.21 0.64***
    6~8 -0.08 0.18 -0.14 0.48*** 0.21 0.18 0.54***
    淮河 6 -0.33* 0.23 0.23 -0.04 0.35** 0.13
    7 0.04 0.39** 0.27 -0.05 0.01 0.11
    8 -0.11 0.29** 0.22 -0.12 -0.20 0.06
    7~8 -0.04 0.34** 0.23 -0.09 -0.16 0.08
    6~8 -0.13 0.25* 0.16 -0.08 -0.06 0.07
    长江 6 -0.26* 0.20 0.65*** -0.16 0.15 0.36**
    7 -0.17 0.32** 0.54*** -0.30** 0.18 0.25**
    8 -0.28* 0.04 0.54*** -0.36** 0.03 0.15
    6~7 -0.36** 0.31** 0.72*** -0.28* 0.09 0.28*
    6~8 -0.42*** 0.21 0.66*** -0.38** 0.07 0.15
    华南 6 -0.06 0.23 0.27* -0.18 -0.05 0.52***
    7 0.50*** -0.37** -0.29* -0.31** -0.04 0.38**
    8 0.26* -0.41*** 0.30* -0.01 -0.09 0.41***
    6~7 0.23 -0.04 -0.06 -0.19 -0.07 0.46***
    6~8 0.19 -0.12 -0.13 -0.22 -0.11 0.36**
    注:水汽通道的月份与降水指数的月份选取一致。
    *表示通过95%的信度检验。
    **表示通过99%的信度检验。
    ***表示通过99.9%的信度检验。
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    表  3  北方型年盛夏(7~8月)华北区域各边界和区域水汽收支

    Table  3.   Moisture budget over North China in July and August in NCP years

    水汽收支(×106)/ kg s-1
    西边界 南边界 东边界 北边界 区域净收支
    1953年 116.70(+) 198.01(+) 195.77(+) 79.05(+) 39.89
    1958年 87.63(+) 237.51(+) 155.81(+) 160.30(+) 9.03
    1959年 115.14(+) 213.27(+) 186.23(+) 110.45(+) 31.73
    1961年 96.05(+) 487.77(+) 283.73(+) 156.80(+) 143.29
    1964年 63.94(+) 196.56(+) 256.65(+) 55.69(+) 68.34
    1966年 77.50(+) 155.53(+) 183.21(+) 10.54(+) 39.28
    1967年 77.59(+) 185.75(+) 160.57(+) 78.37(+) 24.40
    1970年 30.89(+) 130.61(+) 86.74 45.93(+) 28.83
    1973年 83.99(+) 204.86(+) 162.76(+) 108.18(+) 17.91
    1976年 82.37(+) 130.04(+) 124.59(+) 68.26(+) 19.56
    1977年 35.46 64.37(+) 84.82 14.00(+) 1.11
    1978年 61.60(+) 108.35(+) 128.14(+) 19.08(+) 22.73
    1979年 69.84(+) 65.38(+) 128.22(+) -13.27 20.27
    1981年 68.88(+) 85.03(+) 131.78(+) 8.73(+) 13.40
    1985年 81.75(+) 69.73(+) 133.10(+) 0.24(+) 18.14
    1986年 60.30(+) 18.31 99.85(+) -42.32 21.08
    1988年 49.54(+) 104.59(+) 96.23 56.58(+) 1.32
    1990年 95.97(+) 76.09(+) 143.90(+) 7.09(+) 21.07
    1992年 57.11(+) 66.72(+) 105.70(+) 3.506(+) 14.62
    1995年 45.96(+) 79.30(+) 102.74(+) 8.05(+) 14.47
    2004年 10.68 61.71 82.52 -18.52 8.01
    2012年 41.62 64.14(+) 76.72 16.46(+) 12.59
    2013年 79.93(+) 81.46(+) 158.79(+) -10.46 13.06
    平均 69.15(+) 136.75(+) 139.50(+) 40.23(+) 26.17
    注:括号内“+”表示相对于气候态的距平符号。
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    表  4  中间型年夏季淮河流域各边界和区域水汽收支

    Table  4.   Moisture budget over Huaihe River Basin in summer in IRP years

    水汽收支(×106)/ kg s-1
    西边界 南边界 东边界 北边界 区域净收支
    1951年 29.89(+) 65.50(+) 27.34(+) 59.69(+) 8.36
    1956年 49.29(+) 109.91(+) 46.52(+) 95.43(+) 17.26
    1957年 43.58(+) 68.01(+) 45.17(+) 53.90(+) 15.52
    1960年 59.60(+) 100.24(+) 27.51(+) 126.60(+) 5.73
    1962年 53.40(+) 82.97(+) 33.75(+) 90.79(+) 11.82
    1963年 44.61(+) 87.57(+) 29.13(+) 98.68(+) 4.37
    1965年 38.13(+) 49.54(+) 41.92(+) 34.5(+) 11.24
    1971年 48.99(+) 79.45(+) 55.51(+) 63.61(+) 9.32
    1972年 22.92(+) 40.94(+) 17.75 41.36(+) 4.75
    1974年 29.21(+) 37.42 27.6(+) 34.44(+) 4.58
    1982年 15.26 38.60 17.63 27.6 8.63
    1984年 22.16(+) 37.97 21.28 31.66(+) 7.19
    1989年 20.0(+) 19.19 18.92 16.25 4.02
    2000年 6.42 36.03 10.28 26.94 5.23
    2003年 39.86(+) 42.89(+) 49.79(+) 20.84 12.13
    2005年 19.93(+) 58.81(+) 29.81(+) 40.65(+) 8.28
    2007年 16.79 54.30(+) 27.16(+) 36.47(+) 7.46
    2009年 21.01(+) 30.93 25.53 19.41 7.0
    平均 32.28(+) 57.79(+) 30.70(+) 51.05(+) 8.33
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    表  5  长江型年夏季长江中下游地区各边界和区域水汽收

    Table  5.   Moisture budget over the middle and lower reaches of the Yangtze River Basin in summer in YRP years

    水汽收支(×106)/ kg s-1
    西边界 南边界 东边界 北边界 区域净收支
    1954年 40.28(+) 273.48(+) 111.85(+) 151.83(+) 50.08
    1969年 66.98(+) 191.00(+) 105.82(+) 110.62(+) 41.54
    1980年 64.35(+) 183.29(+) 143.75(+) 52.92 50.97
    1983年 71.03(+) 157.50(+) 117.89(+) 69.90(+) 40.75
    1987年 59.59(+) 179.92(+) 122.15(+) 78.21(+) 39.14
    1991年 57.31(+) 182.75(+) 118.66(+) 77.70(+) 43.69
    1993年 49.22(+) 160.08(+) 133.51(+) 34.05 41.74
    1996年 40.47(+) 186.85(+) 80.39(+) 88.47(+) 58.46
    1998年 65.06(+) 222.29(+) 137.31(+) 79.54(+) 70.50
    2010年 50.21(+) 133.58(+) 66.83(+) 71.97(+) 44.99
    2011年 42.84(+) 133.26(+) 75.43(+) 59.85 40.82
    2015年 43.12(+) 102.93 75.27(+) 34.53 36.25
    平均 54.21(+) 175.58(+) 107.41(+) 75.80(+) 46.58
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    表  6  华南型年夏季华南地区各边界和区域水汽收支

    Table  6.   Moisture budget over South China in summer in SCP years

    水汽收支(×106)/ kg s-1
    西边界 南边界 东边界 北边界 区域净收支
    1952年 -19.35 229.21(+) 38.85 168.55(+) 2.47
    1968年 69.96(+) 154.03(+) 87.10(+) 127.29(+) 9.59
    1994年 -11.22 190.92(+) 21.22 133.78(+) 24.69
    1997年 40.88(+) 186.19(+) 102.11(+) 101.37 23.58
    1999年 52.27(+) 144.37 93.99(+) 90.6 12.06
    2001年 -5.38 139.4 6.61 96.05 31.36
    2002年 39.85(+) 152.49(+) 68.73(+) 85.99 37.62
    2006年 21.63 169.96(+) 69.07(+) 110.28 12.24
    2014年 26.63 147.13 67.93(+) 80.66 25.17
    平均 23.92 168.19(+) 61.73(+) 110.51 19.86
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-26
  • 网络出版日期:  2017-06-06
  • 刊出日期:  2018-01-15

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