2016年 第21卷 第6期
2016, 21(6): 621-632.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15196
摘要:
利用1960～2006年我国地温、气温逐日4个时次[02：00（北京时间，下同）、08：00、14：00和20：00]的和中国降水台站观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料，分析了我国春季（3～5月）和夏季（6～8月）地气温差的时空变化特征及其与夏季降水的联系。分析结果表明：我国春季地气温差主要存在着3种空间模态分布，第1模态表现出我国西部地区地气温差为正值，我国东部地区从南至北呈现出“-、+、-、+”空间分布特征；而第2模态则呈现“+、-、+”的空间分布特征；第3模态则表现出一致的空间分布特征。我国夏季地气温差同样存在着3种空间模态分布，第1模态表现出我国东部和西部地区夏季地气温差反相的空间分布特征；第2模态则呈现出“-、+、-”的空间分布特征；而第3模态则表现出“+、-、+、-”的空间分布特征。
分析结果进一步表明我国春季和夏季地气温差第1模态与我国长江中下游地区夏季降水均存在正相关关系，而与华北地区出现负相关关系。而且，夏季更加显著。这主要是由于我国东部和西部热力差异增强，有利于在我国东部地区出现西北风异常，这说明东亚夏季风偏弱，不利于水汽向北输送，有利于华北地区降水偏少。并且，在我国东南部地区出现水汽辐合和上升运动，从而有利于我国长江中下游地区夏季降水偏多。
利用1960～2006年我国地温、气温逐日4个时次[02：00（北京时间，下同）、08：00、14：00和20：00]的和中国降水台站观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料，分析了我国春季（3～5月）和夏季（6～8月）地气温差的时空变化特征及其与夏季降水的联系。分析结果表明：我国春季地气温差主要存在着3种空间模态分布，第1模态表现出我国西部地区地气温差为正值，我国东部地区从南至北呈现出“-、+、-、+”空间分布特征；而第2模态则呈现“+、-、+”的空间分布特征；第3模态则表现出一致的空间分布特征。我国夏季地气温差同样存在着3种空间模态分布，第1模态表现出我国东部和西部地区夏季地气温差反相的空间分布特征；第2模态则呈现出“-、+、-”的空间分布特征；而第3模态则表现出“+、-、+、-”的空间分布特征。
分析结果进一步表明我国春季和夏季地气温差第1模态与我国长江中下游地区夏季降水均存在正相关关系，而与华北地区出现负相关关系。而且，夏季更加显著。这主要是由于我国东部和西部热力差异增强，有利于在我国东部地区出现西北风异常，这说明东亚夏季风偏弱，不利于水汽向北输送，有利于华北地区降水偏少。并且，在我国东南部地区出现水汽辐合和上升运动，从而有利于我国长江中下游地区夏季降水偏多。
2016, 21(6): 633-652.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.16032
摘要:
根据1958～2011年中国东部（105°E以东）316站逐日降水观测资料及环流逐日再分析资料，利用统计分析、物理量诊断等方法，探讨华南前汛期盛期（5月21日至6月10日）中国东部降水异常模态及对应大气环流特征和可能成因。分析发现，华南前汛期盛期中国东部降水异常表现为两个相互独立的降水模态：第一模态为华南全区一致型，当其时间系数为正（负）时，整个华南降水偏多（少），黄河中游降水偏少（多）；第二模态为华南沿海东部型，当其时间系数为正（负）时，华南沿海东部降水偏多（少），而长江中下游降水偏少（多）。研究发现，造成华南前汛期盛期两个降水型的环流特征有明显差异：全区一致型降水主要受东亚高空西风急流南北偏移、副热带高压脊东西偏移及低层南海北部异常风场影响；沿海东部型降水主要由东亚高空西风急流强弱及位置异常、副热带高压强弱变化、低层日本以南西太平洋异常风场导致。此外，两个降水型对应环流异常的成因也各不相同。第一模态中高层环流异常由丝绸之路遥相关型导致，低层风场异常在5月下旬由阿拉伯海向下游传播的风场异常波列引起，在6月上旬则由西太平洋西移的异常反气旋（气旋）造成。第二模态的中高层环流异常先后由极地—欧亚遥相关型、环球遥相关型引起，低层风场异常由高层环流异常的动力作用造成。两降水型均存在整层深厚的垂直运动，但第一模态的垂直运动在高层闭合且对应显著的辐合辐散异常，第二模态则不具有上述特征。
根据1958～2011年中国东部（105°E以东）316站逐日降水观测资料及环流逐日再分析资料，利用统计分析、物理量诊断等方法，探讨华南前汛期盛期（5月21日至6月10日）中国东部降水异常模态及对应大气环流特征和可能成因。分析发现，华南前汛期盛期中国东部降水异常表现为两个相互独立的降水模态：第一模态为华南全区一致型，当其时间系数为正（负）时，整个华南降水偏多（少），黄河中游降水偏少（多）；第二模态为华南沿海东部型，当其时间系数为正（负）时，华南沿海东部降水偏多（少），而长江中下游降水偏少（多）。研究发现，造成华南前汛期盛期两个降水型的环流特征有明显差异：全区一致型降水主要受东亚高空西风急流南北偏移、副热带高压脊东西偏移及低层南海北部异常风场影响；沿海东部型降水主要由东亚高空西风急流强弱及位置异常、副热带高压强弱变化、低层日本以南西太平洋异常风场导致。此外，两个降水型对应环流异常的成因也各不相同。第一模态中高层环流异常由丝绸之路遥相关型导致，低层风场异常在5月下旬由阿拉伯海向下游传播的风场异常波列引起，在6月上旬则由西太平洋西移的异常反气旋（气旋）造成。第二模态的中高层环流异常先后由极地—欧亚遥相关型、环球遥相关型引起，低层风场异常由高层环流异常的动力作用造成。两降水型均存在整层深厚的垂直运动，但第一模态的垂直运动在高层闭合且对应显著的辐合辐散异常，第二模态则不具有上述特征。
2016, 21(6): 653-662.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15276
摘要:
基于美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析月平均资料和新疆70站降水资料，分析了1961～2010年5月青藏高原地区地表热力异常差异和新疆夏季降水的联系。奇异值分解（SVD）分析发现，当5月青藏高原视热源偏弱，高原西北部地区偏强时，北疆夏季降水偏多。定义了一个热力差异指数来表征两个区域热力异常的对比程度，发现考虑这种大尺度热力差异对比要比单一地区与区域气候有更为密切的联系。当热力差异指数为负时，即5月青藏高原视热源偏弱，其西北部视热源偏强时：（1）西亚副热带西风急流位置偏南；（2）500 hPa中亚上空和贝加尔湖上空分别对应异常气旋和反气旋环流，在二者共同作用下，北疆上空盛行异常的偏南气流，有利于低纬度的暖湿气流北上，形成有利于降水的环流形势；（3）印度半岛上空为异常反气旋环流，中亚上空为异常气旋环流，形成北疆夏季降水水汽的两步型输送，阿拉伯海水汽被输送至中亚和新疆地区。偏相关分析发现，青藏高原热力异常主要影响对流层中高层大气环流和水汽输送的第二步环流条件，高原西北部热力异常则影响水汽输送的第一步环流条件。
基于美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析月平均资料和新疆70站降水资料，分析了1961～2010年5月青藏高原地区地表热力异常差异和新疆夏季降水的联系。奇异值分解（SVD）分析发现，当5月青藏高原视热源偏弱，高原西北部地区偏强时，北疆夏季降水偏多。定义了一个热力差异指数来表征两个区域热力异常的对比程度，发现考虑这种大尺度热力差异对比要比单一地区与区域气候有更为密切的联系。当热力差异指数为负时，即5月青藏高原视热源偏弱，其西北部视热源偏强时：（1）西亚副热带西风急流位置偏南；（2）500 hPa中亚上空和贝加尔湖上空分别对应异常气旋和反气旋环流，在二者共同作用下，北疆上空盛行异常的偏南气流，有利于低纬度的暖湿气流北上，形成有利于降水的环流形势；（3）印度半岛上空为异常反气旋环流，中亚上空为异常气旋环流，形成北疆夏季降水水汽的两步型输送，阿拉伯海水汽被输送至中亚和新疆地区。偏相关分析发现，青藏高原热力异常主要影响对流层中高层大气环流和水汽输送的第二步环流条件，高原西北部热力异常则影响水汽输送的第一步环流条件。
2016, 21(6): 663-677.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15194
摘要:
基于中国科学院大气物理研究所自主研发的嵌套网格空气质量数值预报模式（NAQPMS）和英国帝国理工学院应用计算与建模小组（AMCG）研制的有限元流体模式（Fluidity），构建了非结构网格沙尘传输模式（Fluidity-Dust），并模拟再现了2010年3月19～22日东亚强沙尘暴整个暴发、演变的三维立体动态过程，从整体上对这次沙尘事件有了全新的直观认识和了解。通过利用FY-2D卫星沙尘反演资料及MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）卫星反演的气溶胶光学厚度（AOD）资料，可对模拟结果进行整体上对比验证；同时，利用中国9个城市站点的PM10（空气动力学当量直径小于等于10 μm的颗粒物，即可吸入颗粒物）地面观测资料以及日本多个站点的激光雷达资料，逐一对比分析了不同地区PM10的时空分布以及沙尘传输经过时的垂直分布情况；并与NAQPMS模式的沙尘模拟结果进行了模式间的对比分析。对比结果均表明：该模式具有较好的模拟能力，能很好地模拟再现整个沙尘暴过程，为今后进一步运用自适应变网格技术以实现对沙尘暴的高精度追踪模拟奠定了基础。不同模式比较是量化模拟不确定性的重要方法。以往沙尘输送模式比较研究表明：起沙量模拟的不确定性是沙尘暴数值模拟的最大不确定来源。本文通过两个具有相同起沙方案的模式对同一沙尘事件的模拟，发现不同的平流方案以及不同的沉降计算也会对沙尘过程模拟产生重要影响。
基于中国科学院大气物理研究所自主研发的嵌套网格空气质量数值预报模式（NAQPMS）和英国帝国理工学院应用计算与建模小组（AMCG）研制的有限元流体模式（Fluidity），构建了非结构网格沙尘传输模式（Fluidity-Dust），并模拟再现了2010年3月19～22日东亚强沙尘暴整个暴发、演变的三维立体动态过程，从整体上对这次沙尘事件有了全新的直观认识和了解。通过利用FY-2D卫星沙尘反演资料及MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）卫星反演的气溶胶光学厚度（AOD）资料，可对模拟结果进行整体上对比验证；同时，利用中国9个城市站点的PM10（空气动力学当量直径小于等于10 μm的颗粒物，即可吸入颗粒物）地面观测资料以及日本多个站点的激光雷达资料，逐一对比分析了不同地区PM10的时空分布以及沙尘传输经过时的垂直分布情况；并与NAQPMS模式的沙尘模拟结果进行了模式间的对比分析。对比结果均表明：该模式具有较好的模拟能力，能很好地模拟再现整个沙尘暴过程，为今后进一步运用自适应变网格技术以实现对沙尘暴的高精度追踪模拟奠定了基础。不同模式比较是量化模拟不确定性的重要方法。以往沙尘输送模式比较研究表明：起沙量模拟的不确定性是沙尘暴数值模拟的最大不确定来源。本文通过两个具有相同起沙方案的模式对同一沙尘事件的模拟，发现不同的平流方案以及不同的沉降计算也会对沙尘过程模拟产生重要影响。
2016, 21(6): 678-686.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15244
摘要:
基于1979～2012年候平均再分析资料，合成分析了El Niño对东亚夏季风和夏季降水季节内变化的影响。结果表明，在El Niño衰减年夏季，西太平洋副热带高压（副高）明显偏强，位置偏向西南。副高的这种异常特征随夏季的季节进程有明显变化，初夏异常较弱，盛夏期间异常达到最强。此外，根据东亚夏季风降水呈现阶段式北进的特征，将夏季分为华南前汛期、江淮梅雨期、华北和东北雨期以及华南后汛期来分析东亚夏季风和降水的季节内变化。在上述各个时期，大气对流层低层表现为一致的环流异常型，副高及其以南区域为异常反气旋，其北部为异常气旋。这种异常环流型加强了副高南部偏东风及其北部偏北风，增强了热带水汽输送和高纬度地区冷空气的入侵，二者结合造成主汛期地区降水增加。需要强调的是，上述环流异常型随东亚夏季风逐步向北推移，导致东亚各地区的主汛期降水增加，非主汛期降水减少，降水分布更为集中。
基于1979～2012年候平均再分析资料，合成分析了El Niño对东亚夏季风和夏季降水季节内变化的影响。结果表明，在El Niño衰减年夏季，西太平洋副热带高压（副高）明显偏强，位置偏向西南。副高的这种异常特征随夏季的季节进程有明显变化，初夏异常较弱，盛夏期间异常达到最强。此外，根据东亚夏季风降水呈现阶段式北进的特征，将夏季分为华南前汛期、江淮梅雨期、华北和东北雨期以及华南后汛期来分析东亚夏季风和降水的季节内变化。在上述各个时期，大气对流层低层表现为一致的环流异常型，副高及其以南区域为异常反气旋，其北部为异常气旋。这种异常环流型加强了副高南部偏东风及其北部偏北风，增强了热带水汽输送和高纬度地区冷空气的入侵，二者结合造成主汛期地区降水增加。需要强调的是，上述环流异常型随东亚夏季风逐步向北推移，导致东亚各地区的主汛期降水增加，非主汛期降水减少，降水分布更为集中。
2016, 21(6): 687-699.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15280
摘要:
利用可分辨云模式及中国南海北部试验区加密探空的平均水平风场、位温场和水汽场模拟分析了1998年5月15日至6月11日中国南海北部地区中尺度对流系统（Mesoscal Convective System，简称MCS）中冰相相变潜热对云和降水、辐射传输以及大尺度环境场的影响作用。研究表明，冰相相变潜热总体上不会引起明显的大气辐射通量的变化，但会引起较明显的下垫面热通量的变化。凝华潜热释放显著地增加了大气稳定度，造成对流和下垫面热通量的减弱，从而导致地面降水减小10.11%。碰冻潜热释放也使得大气稳定度增加，不利于中尺度对流系统对流的发展，区域累积降水量减小2.2%。融化潜热的冷却效应，使得融化层以下的大气降温，从而增加了低层大气的不稳定性，有利于海面热通量的输送，导致MCS降水增加4.1%。因此，冰相相变潜热对降水的影响主要是通过影响大气环境稳定，进而影响洋面感热通量和潜热通量的垂直输送和对流的发展，导致区域降水改变。
利用可分辨云模式及中国南海北部试验区加密探空的平均水平风场、位温场和水汽场模拟分析了1998年5月15日至6月11日中国南海北部地区中尺度对流系统（Mesoscal Convective System，简称MCS）中冰相相变潜热对云和降水、辐射传输以及大尺度环境场的影响作用。研究表明，冰相相变潜热总体上不会引起明显的大气辐射通量的变化，但会引起较明显的下垫面热通量的变化。凝华潜热释放显著地增加了大气稳定度，造成对流和下垫面热通量的减弱，从而导致地面降水减小10.11%。碰冻潜热释放也使得大气稳定度增加，不利于中尺度对流系统对流的发展，区域累积降水量减小2.2%。融化潜热的冷却效应，使得融化层以下的大气降温，从而增加了低层大气的不稳定性，有利于海面热通量的输送，导致MCS降水增加4.1%。因此，冰相相变潜热对降水的影响主要是通过影响大气环境稳定，进而影响洋面感热通量和潜热通量的垂直输送和对流的发展，导致区域降水改变。
2016, 21(6): 700-710.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.14284
摘要:
基于观测数据空间插值、数值模拟以及最优插值同化方法构建了京津冀地区PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，即细颗粒物）空间插值数据、模拟数据和同化数据，并首次比较分析了三种数据在PM2.5污染回顾分析上的应用潜力和优缺点。针对2014年2月19～28日京津冀地区PM2.5污染过程的分析发现：（1）观测空间插值数据难以完整表征PM2.5污染的时空演变特征，在没有观测覆盖区域误差较大，容易出现虚假的高低值中心；（2）模拟数据具有较高时空分辨率，对PM2.5污染时空演变特征描述更加细致，但在这次污染过程中仍存在较大不确定性，其均方根误差大于100 μg/m3；（3）同化数据不仅能对PM2.5空间分布特征进行细致描述，其数据精度在独立验证站点也显著高于模拟数据，其均方根误差比模拟数据低约50%，与站点观测数据的相关系数也比模拟数据高0.2以上。基于PM2.5同化数据，对这次京津冀PM2.5污染过程的时空演变特征进行了详细回顾分析，发现这次污染过程存在自京津冀南部PM2.5污染累积并向北输送发展的生成特点，消亡过程为风向转换下自北向南清除，造成京津冀南部城市先污染后清除，北部城市后污染先清除，并且有慢累积、快清除的特征。从发展演变过程中污染所占空间面积来看，25日PM2.5污染范围最大，覆盖模式第三区域60.5%面积。
基于观测数据空间插值、数值模拟以及最优插值同化方法构建了京津冀地区PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，即细颗粒物）空间插值数据、模拟数据和同化数据，并首次比较分析了三种数据在PM2.5污染回顾分析上的应用潜力和优缺点。针对2014年2月19～28日京津冀地区PM2.5污染过程的分析发现：（1）观测空间插值数据难以完整表征PM2.5污染的时空演变特征，在没有观测覆盖区域误差较大，容易出现虚假的高低值中心；（2）模拟数据具有较高时空分辨率，对PM2.5污染时空演变特征描述更加细致，但在这次污染过程中仍存在较大不确定性，其均方根误差大于100 μg/m3；（3）同化数据不仅能对PM2.5空间分布特征进行细致描述，其数据精度在独立验证站点也显著高于模拟数据，其均方根误差比模拟数据低约50%，与站点观测数据的相关系数也比模拟数据高0.2以上。基于PM2.5同化数据，对这次京津冀PM2.5污染过程的时空演变特征进行了详细回顾分析，发现这次污染过程存在自京津冀南部PM2.5污染累积并向北输送发展的生成特点，消亡过程为风向转换下自北向南清除，造成京津冀南部城市先污染后清除，北部城市后污染先清除，并且有慢累积、快清除的特征。从发展演变过程中污染所占空间面积来看，25日PM2.5污染范围最大，覆盖模式第三区域60.5%面积。
2016, 21(6): 711-724.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.16079
摘要:
本文采用NCAR的WRF3.5.1模式，以NOAA的20世纪再分析资料作为区域气候模式的初始场和侧边界场，对东亚地区进行了百年以上（1900～2010年）尺度、水平分辨率为50 km的动力降尺度数值模拟试验。通过与观测气候资料的对比，分析了驱动场（20世纪再分析资料）和区域气候模式对我国南方地区近50年（1961～2010年）气温和降水的气候平均态的模拟能力。结果表明：经过动力降尺度的区域气候模式试验结果能更好地模拟我国南方地区气温气候平均态和季节循环。WRF模式模拟的气温与观测的气温的空间相关系数均在0.97以上。年平均和夏季，WRF模式模拟的气温与观测的气温的偏差大多介于-1℃到+1℃之间。对于降水，WRF模式显著提高了我国南方降水的模拟能力。和驱动场相比，WRF模式模拟的降水与观测的偏差明显减小。夏季，WRF模式模拟的降水空间相关系数在0.5以上。由此延伸至对近百年我国南方地区三个子区域（华南地区、江淮地区和西南地区）四个时段（1914～1942年、1943～1971年、1972～2000年和2001～2010年）的分析，结果表明区域气候模式动力降尺度的结果在区域平均的气温和降水的模拟数值上与观测比较接近，夏季模拟能力有明显的提高，冬季存在气温模拟偏低的误差。对气温趋势分析表明，在20世纪40年代以后的两个时间段，区域气候模式明显提高了气温变化线性趋势的模拟性能。
本文采用NCAR的WRF3.5.1模式，以NOAA的20世纪再分析资料作为区域气候模式的初始场和侧边界场，对东亚地区进行了百年以上（1900～2010年）尺度、水平分辨率为50 km的动力降尺度数值模拟试验。通过与观测气候资料的对比，分析了驱动场（20世纪再分析资料）和区域气候模式对我国南方地区近50年（1961～2010年）气温和降水的气候平均态的模拟能力。结果表明：经过动力降尺度的区域气候模式试验结果能更好地模拟我国南方地区气温气候平均态和季节循环。WRF模式模拟的气温与观测的气温的空间相关系数均在0.97以上。年平均和夏季，WRF模式模拟的气温与观测的气温的偏差大多介于-1℃到+1℃之间。对于降水，WRF模式显著提高了我国南方降水的模拟能力。和驱动场相比，WRF模式模拟的降水与观测的偏差明显减小。夏季，WRF模式模拟的降水空间相关系数在0.5以上。由此延伸至对近百年我国南方地区三个子区域（华南地区、江淮地区和西南地区）四个时段（1914～1942年、1943～1971年、1972～2000年和2001～2010年）的分析，结果表明区域气候模式动力降尺度的结果在区域平均的气温和降水的模拟数值上与观测比较接近，夏季模拟能力有明显的提高，冬季存在气温模拟偏低的误差。对气温趋势分析表明，在20世纪40年代以后的两个时间段，区域气候模式明显提高了气温变化线性趋势的模拟性能。
2016, 21(6): 725-736.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.16063
摘要:
壁湍流相干结构的发现是近代湍流研究的重大进展之一，从20世纪50年代开始，在大气边界层湍流中也发现了相干结构——对流云街，并进行了系统的研究。近些年来，人们发现在近地层湍流中也存在相干结构。利用北京325 m气象塔对城市下垫面中大风和小风天气的风速分析，发现较有规律的周期3～6 min的阵风，且有明显的相干结构，而对不同下垫面的阵风研究，均发现存在这种相干结构，这种阵风相干结构对通量输送有不可忽视的作用。本文利用2012年4月甘肃省民勤县巴丹吉林沙漠观测塔的超声风速和平均场风速、温度观测资料，对阵风相干结构的产生条件进行了分析。采用傅立叶变换，将三维超声风速按频率分成基流（周期10分钟以上）、阵风扰动（周期1到10分钟）、湍流脉动（周期小于1分钟）三部分，结合平均场的资料分析发现：阵风相干结构出现在静力中性、不稳定甚至略微稳定的条件下，或者说机械作用主导的大气边界层，阵风区就会出现相干结构，热力作用对其有抑制和干扰的作用。从而，阵风的相干结构和壁面相干结构都出现在中性条件下，是机械湍流的现象，都主导着动量能量的输运。阵风区的相干结构并不等同于对流云街，他们出现在不同的大气稳定度条件下且尺度不同。
壁湍流相干结构的发现是近代湍流研究的重大进展之一，从20世纪50年代开始，在大气边界层湍流中也发现了相干结构——对流云街，并进行了系统的研究。近些年来，人们发现在近地层湍流中也存在相干结构。利用北京325 m气象塔对城市下垫面中大风和小风天气的风速分析，发现较有规律的周期3～6 min的阵风，且有明显的相干结构，而对不同下垫面的阵风研究，均发现存在这种相干结构，这种阵风相干结构对通量输送有不可忽视的作用。本文利用2012年4月甘肃省民勤县巴丹吉林沙漠观测塔的超声风速和平均场风速、温度观测资料，对阵风相干结构的产生条件进行了分析。采用傅立叶变换，将三维超声风速按频率分成基流（周期10分钟以上）、阵风扰动（周期1到10分钟）、湍流脉动（周期小于1分钟）三部分，结合平均场的资料分析发现：阵风相干结构出现在静力中性、不稳定甚至略微稳定的条件下，或者说机械作用主导的大气边界层，阵风区就会出现相干结构，热力作用对其有抑制和干扰的作用。从而，阵风的相干结构和壁面相干结构都出现在中性条件下，是机械湍流的现象，都主导着动量能量的输运。阵风区的相干结构并不等同于对流云街，他们出现在不同的大气稳定度条件下且尺度不同。
2016, 21(6): 737-748.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2016.15256
摘要:
分析比较了中蒙（35°N～50°N，75°E～105°E）、中亚（28°N～50°N，50°E～67°E）和北非（15°N～32°N，17°W～32°E）三个典型干旱区水汽输送特征的异同，及其1961～2010年间的降水时空变化，分析了水汽来源和输送变化及其可能原因。结果显示，由于受不同的气候系统影响，中蒙、北非和中亚干旱区的降水在年内变化上有着显著不同。中蒙和北非干旱区降水呈现夏季风降水的特征；而中亚干旱区降水则为更多受到冬季风的影响。1961～2010年，随着全球气温上升，中蒙干旱区冬季纬向水汽输送增加而经向输送减少，总水汽输送增加；中亚干旱区冬季纬向输送减少而经向增加，总水汽输送减少；北非干旱区冬季纬向输送增加而经向输送减少，总水汽输送增加。夏季中蒙和北非干旱区经向、纬向输送均减小，中亚干旱区夏季纬向输送减少而经向减少，总输送增加。相应的，中蒙干旱区年、冬季和夏季降水分别以4.2、1.3和1.0 mm/10 a的趋势增加；而中亚干旱区冬季（1.2 mm/10 a）和夏季（0.1 mm/10 a）降水增加，年降水则呈减少趋势（-0.8 mm/10 a）；北非干旱区年降水和夏季降水分别以0.5 mm/10 a和0.1 mm/10 a的速率增加。冬季中蒙干旱区主要水汽来源是水汽经向输送，而中亚干旱区水汽主要为纬向输送，经纬向水汽均为净输出是北非干旱区降水极少的主要原因，平均总水汽输送量约为-9.48×104 kg/s。冬季低纬度和高纬度环流通过定常波影响干旱区冬季降水。中蒙和中亚干旱区冬季降水主要受西太平洋到印度洋由南向北的波列影响，北非干旱区冬季降水主要和北大西洋上空由北到南的波列相联系。各干旱区的降水对海温变化有着不同的响应：中蒙干旱区冬季降水与冬季太平洋西海岸和印度洋海温呈显著正相关，夏季与海温相关不显著；中亚干旱区与地中海和阿拉伯海温相关，且与阿拉伯海温为正相关。
分析比较了中蒙（35°N～50°N，75°E～105°E）、中亚（28°N～50°N，50°E～67°E）和北非（15°N～32°N，17°W～32°E）三个典型干旱区水汽输送特征的异同，及其1961～2010年间的降水时空变化，分析了水汽来源和输送变化及其可能原因。结果显示，由于受不同的气候系统影响，中蒙、北非和中亚干旱区的降水在年内变化上有着显著不同。中蒙和北非干旱区降水呈现夏季风降水的特征；而中亚干旱区降水则为更多受到冬季风的影响。1961～2010年，随着全球气温上升，中蒙干旱区冬季纬向水汽输送增加而经向输送减少，总水汽输送增加；中亚干旱区冬季纬向输送减少而经向增加，总水汽输送减少；北非干旱区冬季纬向输送增加而经向输送减少，总水汽输送增加。夏季中蒙和北非干旱区经向、纬向输送均减小，中亚干旱区夏季纬向输送减少而经向减少，总输送增加。相应的，中蒙干旱区年、冬季和夏季降水分别以4.2、1.3和1.0 mm/10 a的趋势增加；而中亚干旱区冬季（1.2 mm/10 a）和夏季（0.1 mm/10 a）降水增加，年降水则呈减少趋势（-0.8 mm/10 a）；北非干旱区年降水和夏季降水分别以0.5 mm/10 a和0.1 mm/10 a的速率增加。冬季中蒙干旱区主要水汽来源是水汽经向输送，而中亚干旱区水汽主要为纬向输送，经纬向水汽均为净输出是北非干旱区降水极少的主要原因，平均总水汽输送量约为-9.48×104 kg/s。冬季低纬度和高纬度环流通过定常波影响干旱区冬季降水。中蒙和中亚干旱区冬季降水主要受西太平洋到印度洋由南向北的波列影响，北非干旱区冬季降水主要和北大西洋上空由北到南的波列相联系。各干旱区的降水对海温变化有着不同的响应：中蒙干旱区冬季降水与冬季太平洋西海岸和印度洋海温呈显著正相关，夏季与海温相关不显著；中亚干旱区与地中海和阿拉伯海温相关，且与阿拉伯海温为正相关。
