（气象学专业论文）亚澳季风区平均场和扰动场水汽输送特征及其与江淮梅雨异常的关系.pdf

摘要 利用n c e p n c a r l 9 5 7 2 0 0 1 年逐日的再分析资料，从地面开始积分计算 整层的水汽输送通量，减去用月平均资料计算出的平均场的水汽输送量，从而 得到扰动水汽输送量，初步讨论了我国江淮地区平均场水汽输送及扰动场水汽 输送的季节变化特征，并分析了江淮梅雨期( 6 - - 7 月) 旱、涝年平均场水汽输 送与扰动场水汽输送的差异。主要结论如下： ( 1 ) 江淮地区的平均场水汽输送在冬季主要来自中低纬的西风输送，春季 此输送带显著增强，并有副热带高压南侧源自西太平洋的东风水汽输送在中南 半岛和南海转向汇入其中，使江淮南部的水汽输送大大加强。夏季江淮地区最 主要的水汽来源是从阿拉伯海、孟加拉湾经中南半岛和南海进入我国南方和东 部地区的水汽输送，1 0 5 。e 附近的越赤道气流和副高南侧的东风转向水汽输送 在夏季也会影响到江淮地区。秋季江淮地区上空的水汽输送最弱，主要来自孟 加拉湾和西太平洋。 ( 2 ) 江淮梅雨期旱、涝年平均场水汽输送的差值在我国北方、西太平洋和 南海地区达到最大。源自西太平洋和我国北方的偏强的水汽输送很可能是造成江 淮梅雨期降水偏多的主要因子。 ( 3 ) 扰动场的水汽输送与平均场的水汽输送差别较大，源自孟加拉湾的平 均场水汽输送对我国东部地区的降水影响较大，而影响我国江淮地区的扰动水 汽输送主要来自于南海地区。赤道地区的扰动水汽输送很小，扰动输送值最大 的区域出现在西太平洋副高北侧的西北太平洋上。 ( 4 ) 扰动水汽输送在江淮地区梅雨期降水异常时期与平均水汽输送场基本 呈反方向输送，其差值散度场与平均水汽输送差值散度场为反位相分布，江淮 地区梅雨期扰动场的水汽收支情况也与平均场正好相反，因此说扰动水汽输送 对平均场的水汽输送起削弱作用，抵消由于平均水汽输送异常而造成江淮地区 梅雨期降水偏多的影响。 关键词：江淮地区；平均水汽输送；扰动水汽输送；梅雨期旱涝年 a b s t r a c t u s i n g t h e d a i l yn c e p n c a rr e a n a l y s i s d a t a s e tf o rt h e p e r i o df r o m 19 57 2 0 01 ，t h em o n t h l yw a t e rv a p o rt r a n s p o r t a t i o ni nt h et o t a la t m o s p h e r ew a s i n t e g r a t e df r o mt h ee a r t h ss u r f a c et ot h et o pl a y e r t h ep e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o r t r a n s p o r ti sd e f i n e da st h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h em o n t h l ym o i s t u r et r a n s p o r t a t i o n a n di t sm e a nv a l u e s e v e r a lc h a r a c t e r i s t i c so fs e a s o n a lv a r i a t i o no fw a t e rv a p o r t r a n s p o r ti nc h a n g j i a n g h u a l h er i v e rb a s i nw e r e o b t a i n e db ya n a l y z i n gt h e a v e r a g ea n dp e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o rt r a n s p o r t t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e na v e r a g e a n d p e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o rt r a n s p o r t a t i o ni nd r o u g h ta n df l o o dy e a r si nj i a n g h u a i m e i y up e r i o dw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d af e w c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ea v e r a g ew a t e rv a p o rt r a n s p o r ti nj i a n g h u a ib a s i ni sm a i n l yf r o mt h e e a s t w a r df l o w si nt h em i d d l e l o wl a t i t u d ei nw i n t e r s u c hc h a n n e ls t r e n g t h e n si n s p r i n ga c c o m p a n i e dw i t hm o i s t u r ed e r i v e df r o mt h ew e s tp a c i f i c ，c a r r y i n gb y w e s t w a r df l o w sa l o n gt h es o u t h e mp a r i p h e r yo ft h ew e s t e r np a c i f i cs u b t r o p i c a l l l i g h ，t u m i n gn o r t h e a s t w a r da tt h ei n d o c h i n ap e n i n s u l aa n dt h es o u t hc h i n as e a ， w h i c he n h a n c e sg r e a t l yt h em o i s t u r et r a n s p o r ti nt h es o u t hj i a n g h u a iv a l l e y i n s u m m e r , t h eu p p e r m o s tm o i s t u r et r a n s p o r tr o o t si nt h ea r a b i a ns e aa n dt h eb a yo f b e n g a l ，c r o s s e st h ei n d o c h i n ap e n i n s u l aa n dt h es o u t hc h i n as e aa n de n t e r st h e s o u t ha n de a s tp a r to fc h i n a s t i l l ，t h ec r o s s e q u a t o r i a lf l o w sn e a r10 5 。ea n dt h e w e s t w a r df l o w sa l o n gt h es o u t h e r np e r i p h e r yo ft h ew e s t e r np a c i f i cs u b t r o p i c a l h i g hc a nc o n t r i b u t et h ee f f e c to fm o i s t u r et r a n s p o r ti nj i a n g h u a iv a l l e y t h e w e a k e s tw a t e rv a p o rt r a n s p o r tp r e s e n t sa tf a l l a n di t sm a i ns o u r c ei sf r o mt h eb a y o fb e n g a la n dt h ew e s tp a c i f i c ( 2 ) t h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ea v e r a g ew a t e rv a p o rt r a n s p o r ti nj i a n g - h u a i m e i y ui nb o t hd r o u g h ty e a r sa n df l o o dy e a r sr e a c h e st h em a x i m u m i nn o r t hc h i n a ， i i t h ew e s tp a c i f i ca n dt h es o u t hc h i n as e a t h ea b n o r m a l l y s t r o n g m o i s t u r e t r a n s p o r tf r o mt h ew e s tp a c i f i c a n dn o r t hc h i n ai s m i g h tb et h ek e yf a c t o r c o n t r i b u t i n gt ot h ea n o m a l o u sp r e c i p i t a t i o ni nj i a n g h u a im e i y u ( 3 ) t h ep e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o rt r a n s p o r td i f f e r sg r e a t l yf r o mt h ea v e r a g e o n e t h ea v e r a g em o i s t u r et r a n s p o r tf r o mt h eb a yo fb e n g a le f f e c tg r e a t l yo n p r e c i p i t a t i o ni ne a s tc h i n a , w h i l et h ep e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o rt r a n s p o r ta f f e c t e d t h ec h a n g j i a n g h u a i h er i v e rb a s i ni sm a i n l yf r o mt h es o u t hc h i n as e a t h ev a l u e o fp e r t u r b a t i o nm o i s t u r et r a n s p o r tn e a rt h ee q u a t o ri s l o w , w h i l et h em a x i m u m v a l u ep r e s e n t st on o r t h e mp e r i p h e r yo ft h ew e s tp a c i f i cs u b t r o p i c a lh i g ho v e rt h e n o r t h w e s tp a c i f i c ( 4 ) t h ep e r t u r b a t i o no fw a t e rv a p o rt r a n s p o r tc o n t r a r yd i r e c t i o nc o m p a r e dt o a v e r a g eo n ei nj i a n g h u a im e i y ua n o m a l y t h ed i v e r g e n c ef i e l do fd i f f e r e n c eo f p e r t u r b a t i o nw a t e rt r a n s p o r ts h o w sa d v e r s ep h a s ed i s t r i b u t i o n sc o m p a r i n gw i t ht h e a v e r a g eo n e c o n t r a r ys i t u a t i o ns h o w si nm o i s t u r eb a l a n c eb e t w e e np e i r t u r b a t i o n a n da v e r a g et r a n s p o r ti nj i a n g - h u a im e i y u i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tt h e p e r t u r b a t i o nm o i s t u r et r a n s p o r tw e a k e nt h ea v e r a g em o i s t u r et r a n s p o r t ，t h u s c o u n t e r a c t st h ee f f e c to fa n o m a l o u sm e i y up r e c i p i t a t i o ni nj i a n g h u a ib a s i nc a u s e d b ya n o m a l o u sa v e r a g ew a t e rv a p o rt r a n s p o r t k e yw o r d s ：c h a n g j i a n g - h u a i h er i v e rv a l l e y ；a v e r a g ew a t e rv a p o rt r a n s p o r t ； p e r t u r b a t i o nw a t e rv a p o rt r a n s p o r t ；d r o u g h t f l o o dy e a ri nm e i y u p e r i o d i i i 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表 或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规 定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论 文的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制 并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有 关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名： 日 期： 犀j 扛 第一章绪 论 第一章绪论 l 。lg i 言 猩全球气候变化研究中，求是一个纛要分支。中鬣当嚣最突出酶水闻躐就是： 水多了( 洪涝) 、水少了( 干旱) 、水脏了( 污染) 【1 】。前两个问题属予气象学 家磷究豹落嚣。农我藿，嚣装零疆耀、承平衡激及承资源硬究矮存重要戆疆学意 义和广泛的应用前景。 穰中国复杂多变静气象灾害中，幂涝是灾害之首。从气候学的观点瓣，旱 涝题疑季风降永的季节分配不均和年际变化较大的反映，降永多时易形成滋涝， 降水少时又易形成干旱。当腻季风到来时，季风气流将大量的水汽带入攀风区， 荛季缀簿承据供了必要赘拳汽条箨，羧魏，在关予审蓬夏季黪零异零豹磅突孛， 水汽条件始终悬个重要因子。研究零风区水汽输送特征及戴与中国降水异常 的关系和影响因豢有助于深刻理解中戮降水的机理。 驻溯为典型静季风区，驻洲季风由于青藏离琢独特的遗形律灞，使其成为最 重要、最有影响力的季风【2 ，3 】，它国南半球的澳大利亚零风相互作用，合称 亚淡蘩藏系统，窀覆盏着囊粥1 4 0 刁e ，3 0 。s 钓聪魏辽瓣送壤1 4 1 。驻澳季 风所携带的来自太平洋和印度洋的充沛水汽为季风区带来了书富的降水，对于季 风区域中水分平衡起着重要作用【5 ，6 】，亚澳季风水汽输送的异常将严履影响 亚溪遮送降承静多寡并导致灾害静发垒。亚溅季风又分为东甄秘南耍季风，两者 相互独立又彼此影响。由于潦风，特别是亚洲夏攀风，从海洋带来大量水汽到季 风区，爨建，季擞嚣滚将严熬影响承汽输送，扶嚣严重影礁降农。我匿蔗东亚季 风区，夏季降水的异常和季风的异常紧密相关。季风对水汽的犬尺度输送是降水 形成尤其是长时间降水偏多的必要条件之一。水汽输送不仅可以反映大气流场特 征毽麓表征求汽携分布情猿，所璐在一定程度上承汽输送能更好遮反睽夏季季风 特征及其异常。 泼灌建疆挝予中重大隧农部，地处巾纬度过渡黪、海陆穰避渡带穗恋方湿热 与北方干燥气候邋渡带相重凝的地区，加上青藏高原的影响，大气环流舆有独特 第一章绪论 的过渡形式，每年6 、7 胃阉发生在江淮魄区的梅雨巢有降东范豳大、持续时闻长、 暴雨频繁的气候特征，一旦界常，就会引起夏季的早、涝灾寄。由于江淞地区经 济发遮、久日密集，气象灾密癀造残瓣羧失茏秀严黧。懿1 9 9 1 年梅最麓，淡苏遭 受百年未遇的特火洪涝灾害，造成全省经济损失达2 4 0 亿元，出梅后接饕出现了 高温伏旱连秋旱，全省该年因气象灾害造成的经济损失超过3 0 0 亿元，摁爆于我 国西部有些省份豹全年国民童产总值。邋年来全球气候交暖的趋势更加捌了气象 灾害增多趋强，因此，研究戏澳季风区水汽输送特缀及其与江浓梅雨异常的关系， 骞穰予我髓提寒羝黉灾害瓣蕤力，其套篷要戆瑗交意义。 1 2 研究动态 1 2 1 关于亚浃攀 隧及其水汽输送的研究 燕子亚澳季风及其水汽输送，国内外气象工作者相继开展了很多研究。刘家 键【7 l 、鬻诗吝t 8 j 等试笼泛颡季_ 嚣i 系统由于窜浚季暴窥衷驻季风嚣个子系统 平均结构和垂直经圈环流的鼹著差异使得它们成为驻洲季风系统的两个独立的 子系绫，并且它们的拳汽输送特征也鼹零出很大的差别。黄荣辉t 9 1 的研究表 明夏攀东亚季风承汽输送主藜以经向冀囊，丽窜度攀风则以纬向输送为纛，张人 禾1 7l o j 进一步发现了印度夏季风水汽输送和东弧夏季风水汽输送有着原位相变 纯蒋焱。瑟裁秀个子系统窳茂寒源嚣言，东耍夏季鼹其主要农汽来源毒三支：一 支为来自印度零风区穿越孟加拉湾并东北折向东溉的水汽；一支为西太平洋副高 南侧的东风承汽；箍另一支则来自西伯测亚。这三支主要的水汽输送对予东亚夏 季气候的形成起瀚重要的作雕1 1 】。伊兰等【1 2 】指出夏季攀风经隧环流对永 汽输送的特征非常明显，它使得亚洲季风区的副热带和中高纬不断从赤道和热带 建嚣获褥瘩汽。y a s u n 碰【1 3 】等嚣季鼹l 送瘩汽收支戆磁究搽穗承汽辕送遗塞及 其散胰取决于大气环流背景，并有非常明显的区域性和季节饿。乔云亭铸【1 4 】 对亚澳拳风区整体水汽收支釉输送特 难的研究表明；冬季北半球亚洲季风区为水 汽源，往于1 1 0 1 3 5o e 之瞬大陆桥辩邋、8 0o e 附近及4 0 5 0 1 3 之闽鹣三支越 2 第一牵绪论 赤道气流将北半球水汽输送到南半球澳大利亚季风区及南印度洋，使之成为水汽 汇；而夏季南半球澳大利亚季风区和南印度洋为水汽源，三支越赤道气流则将水 汽由南半球输送到北半球亚洲季风区，此时亚洲季风区成为水汽汇。春季和秋季 赤道辐合带为主要的水汽汇，亚澳季风区无明显越赤道水汽输送。田红等【1 5 利用1 9 5 8 - - 1 9 9 8 年n c e p n c a r 再分析资料研究了全球水汽输送特征，指出：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。何金海 【1 6 ，1 7 1 等先后用f g g e 资料研究了1 9 7 9 年6 月东亚和南亚上空的水汽通量和该 年夏季亚洲季风区域4 0 5 0 天周期振荡的环流及其水汽场的变化，发现4 0 5 0 天周期扰动的向北和向东的位相传播紧密联系着南亚中部和东南亚季风的活跃 和中断的位相转变。徐建军【1 8 】等运用e c m w f l 9 8 0 1 9 8 6 年8 5 0 h p a 资料对比 分析了亚洲夏季风活动区季节平均、准4 0 天振荡、准双周振荡和准一周在水汽输 送中的基本特征，指出季节平均的水汽输送对亚洲季风区的水汽通量起决定作 用。吴国雄【1 9 则利用e c m w f l 9 7 9 1 9 8 4 年每日各层资料研究了不同尺度的 大气运动对水汽输送和收支的贡献，指出哈德来环流对水汽从副热带向赤道输送 和从冬半球向夏半球的输送中起着决定性作用，热带行星波则把水汽从热带输向 副热带，在中高纬的水汽向极输送中，天气尺度的波动比行星尺度的波动更重要。 分析和数值试验表明，副热带干旱受到哈德来环流和热带行星波异常的强烈影 响。柳艳菊等1 2 0 对1 9 9 8 年南海夏季风爆发前后大尺度水汽输送的分析结果表 明，大尺度水汽条件与季风活动密切相关。南海夏季风爆发前，南海地区水汽主 要来自西太平洋；季风爆发后，水汽主要来自热带东印度洋和孟加拉湾。主要水 汽辐合带位置的移动及强度的变化和南海夏季风相联系。随着南海夏季风的建 立、加强，南海地区的水汽辐合带相应地建立和加强。季风爆发后南海地区大气 的可降水量较季风爆发前显著增加。季风爆发前大气的水汽汇中心主要出现在中 南半岛及我国华南沿海地区，南海夏季风爆发后，从孟加拉湾到南海水汽输送加 3 第一章绪论 强，南海大部、孟加拉湾北部和菲律宾以东的洋面上均转为水汽汇区，从而对南 海、日本及其以南的降水产生重要影响。 1 2 2 关于水汽输送与中国降水的研究 我国位于亚洲季风区，夏季旱涝灾害与季风活动密切相关。关于东亚季风与 我国汛期降水关系的研究一直是气象学家关注的领域。1 9 3 4 年，竺可桢1 2 1 】首 先探讨了长江下游流域季风和降水的关系；1 9 5 8 年，徐淑英【5 】研究了我国水 汽输送和平衡；1 9 5 9 年，谢义炳和戴武杰1 6 1 讨论了黄淮地区强降水过程的水 汽输送，指出了强降水过程是与水汽的输入密切相关的；1 9 6 2 年，许淑英和高由 禧k 2 2 研究了东亚季风的成因迸退以及雨带的移动问题，明确指出夏季风的强 弱和爆发早晚决定中国不同地区的降雨量；1 9 9 4 年，丁一汇 2 3 】和郭其蕴k 2 4 1 分别总结了中国不同地区降水和季风的关系，指出在不同地区降水对夏季风的响 应是不同的。而有关中国夏季降水的水汽来源问题更是研究的重点，二十世纪八 十年代初，沈如桂、陈世训、金祖辉等人1 2 5 ，2 6 ，2 7 1 分别研究了中国长江中 下游、华南地区、南海地区夏季降水的水汽来源，指出我国1 0 5 1 1 0 0 e 以东地区 夏季降水的水汽属于外界输入的主要来自孟加拉湾、我国南海和西太平洋。叶笃 正等【2 8 】指出，长江流域的水汽来源有三个：由西南气流从孟加拉湾和印度洋 送来的水汽；由偏东和偏南气流从西太平洋和南海输送而来的水汽；由西北气流 从太平洋和北冰洋输送而来的水汽。谢义炳k 2 9 指出我国夏季水汽来源主要有 两个：一是从西太平洋副热带高压南侧以南风和东南风的形式进入我国内陆，二 是印度低压以西南风的形式进入华南。而t a o 等1 3 0 、丁一汇1 3 1 】认为来自孟 加拉湾和南海的西南风水汽输送是中国夏季强降水发生的重要条件。n i n o m i y a k 3 2 j 迸一步分析1 9 9 1 年夏季风期间中国南海地区水汽收支状况也指出南海地区 是输入中国大陆的重要水汽通道。而梁必骥等 3 3 】则指出：孟加拉湾的水汽输 送和南海及西太平洋对水汽的输送在不同的季节对中国不同的地区也是不同的。 l i 【3 4 】研究了北半球晚春和夏季期间南海的水汽通量和水分平衡，认为对于中 4 第一章绪论 国汛期降水，南海由于其特殊的地理位置就像一个蓄水池，它所提供的水汽 成为中国东部汛期降水的最重要的来源。而青藏高原由于其特殊的地理位置和地 形状况，使它能将来自孟加拉湾和南海的大量水汽转送至长江流域使梅雨期降水 得以维持 3 5 】。另一些研究也表明不仅仅在夏季，在不同季节 3 6 1 或在强烈 的海气耦合事件如e 1n i n o 发展的不同阶段 3 7 1 由于东亚水循环的异常均可使中 国发生严重的早涝。 有关中国不同区域水汽输送特征的研究也开展了不少工作。谢安等1 3 8 1 研究了夏季风期间长江中下游地区水汽输送的气候特征，分析了旱涝年水汽输 送差异，发现长江中下游地区水汽水平输送特征在各月有很大差异。来自盂加 拉湾经中南半岛和来自华南的水汽输入是长江中下游地区水汽的主要来源。长 江中下游的旱涝与南海夏季风爆发的早晚有密切关系。任宏利等1 3 9 对西北 东部地区春季降水及其水汽输送特征的研究表明，西北地区多雨年的异常水汽 输送主要来源于偏东方向海洋上的异常向西输送和前期由菲律宾及其北部海区 的向北输送；对异常水汽通量进行分解后发现：由环流异常引起的平均水汽输 送在多数年份的降水正异常过程中起主导作用，而平均环流对异常水汽的前期 输送对于局地降水异常也有一定贡献。周长艳等 4 0 1 对长江上游地区水汽输 送的气候特征研究后指出：冬、春两季长江上游地区的水汽主要来源于中纬度 偏西风水汽输送，夏季主要来源于孟加拉湾和南海 秋季主要来源于西太平洋地 区；长江上游地区总体上是一个水汽汇；长江上游地区对周围地区的水汽收支 有重要影响，夏秋季节位于南海、西太平洋地区向西北及华北地区输送水汽的 通道上，是其陆上水汽转运站；南海、西太平洋地区的水汽输送以及来自孟加 拉湾和高原地区的水汽输送分别是长江流域旱、涝年的重要影响因子。樊增全 等1 4 1 】计算了1 9 8 0 1 9 8 7 年华北地区上空水汽输送特征，发现华北地区的水 汽输送方向、季节变化、垂直结构和水汽源地等方面都反映了东亚季风环流的 特点。张人禾 4 2 j 认为e ln i n o 盛期印度季风偏弱导致的弱水汽输送造成了 我国华北地区负的降水异常。在“淮河流域能量与水分循环试验”项目中，商 国栋 4 3 】、简茂球 4 4 1 等人分别研究了淮河流域大气水汽输送特征和水汽汇 第一章绪论 的时空分布，为本流域大气水分循环和水分平衡提供了重要依据。吕梅等1 4 5 】 利用对流层低层等压面资料分析了印度西南季风和东亚季风对华南暴雨的作 用，指出华南暴雨和夏季风的异常变化有关，特别是东亚热带季风起着重要作 用。 除了研究某一区域的水汽特征外，还有不少人做了降水异常典型年份水汽 输送影响的个例诊断。高国栋等【4 6 】在计算了长江流域典型旱( 1 9 8 5 ) 涝( 1 9 8 0 ) 年大气水汽输送特征后指出，当西北、西南和东南三支气流携带的水汽交汇于 长江流域且整个水汽输送场稳定持久，则在水汽辐合带附近导致大量降水，形 成洪涝；反之形成干旱。沈金妹 4 7 1 利用格点资料对1 9 9 1 年江苏梅雨期内水 汽输送特征进行了诊断分析，其研究结果表明长江流域的水汽是由热带和副热 带西南气流共同输送的结果。孙颖和丁一汇 4 8 1 利用t 6 3 资料对1 9 9 7 年夏季 大尺度的水汽输送进行分析后指出，1 9 9 7 年夏季来自南海南部、西太平洋和盂 加拉湾三地的水汽均向南海北部流入，造成水汽在此辐合，成为东部大陆降水 的重要水汽源。马岚【4 9 】等利用探空资料计算了1 9 9 7 、1 9 9 8 年长江上游地区 水汽输送特征，对比分析了该地区1 9 9 7 与1 9 9 8 年水汽输送与大气环流形势的 关系，其结果表明由于特殊的大气环流背景，导致长江上游地区这两年水汽输 送主要方向差异很大。杨支中等1 5 0 1 诊断分析了1 9 9 8 年夏季长江流域洪涝的 平均经向大尺度水汽输送的特征，发现1 9 9 8 年夏季盂加拉湾地区和南海地区经 向水汽输送大小是因月份、高度而异。在印度季风和南海季风不同的位相阶段， 孟加拉湾地区和南海地区的经向水汽输送也是各不相同的。孙永罡和白人海 5 1 】使用地面观测资料和n c e p n c a r 再分析资料分析了造成1 9 9 8 年夏季中 国东北地区松花江、嫩江流域大暴雨的水汽输送，结果认为关键在于南部充沛 的水汽向高纬地区的经向输送，水汽源地可以追溯到西太平洋副高南部低纬热 带地区和印度洋洋面。徐祥德等5 2 1 则通过数值试验，探讨1 9 9 8 年引起长江 流域洪涝的关键强降水阶段水汽通量特征及其局地特大暴雨发生的影响效应， 指出1 9 9 8 年梅雨期长江流域特大暴雨过程6 月与7 月水汽通道特征存在显著差 异，高原中部区域西边界和中国区域南边界的水汽输送对此次特大暴雨均有重 6 第一章绪论 要律糟。魏文清等【5 3 】分耩了1 9 9 8 举6 - 8 胃长泼流域洪水鬻带的水汽输送逶 道时空分布特征及其与梅雨锋系雨带水汽源( 汇) 结构的相关关系，结果表明，6 男来鑫曩攘控薄弱亳琢逸嚣熬嚣毫东汽滤携显，基踅太孚洋剿粪嚣毒边缘露海 区域东南水汽输送更为显著；7 月份印度洋和孟加拉湾两支两南气流为边界水 汽流的主体。尚暇地区水汽流对长江流域影响尤为显著。周长铯等i s 4 利用 n c 嚣p 斌c a r 焉分轿资辩辩麟期“9 3 ”丈暴雨中承汽来源遥稃了讨论，认为造 成此次川东暴雨的异常水汽来源于西太平洋经南海、东海、黄海的向北水汽输 送程器瓣廷乾方豹淘毒承汽竣送，数及费藏毫原懿异豢编嚣疑浚送，蠡擞拉湾 的水汽输送对异常强降水并没有明显的作用。康恚明【5 5 】对2 0 0 3 年淮河流域 6 7 月间持续性强暴雨的水汽输送特征的分析结果袭明：持续性强暴雨发擞在我 雷蘩穷蓬齑窳汽输送异常偏强静背景下。农汽祆鬻海耗部经戮热带商歪疆南铡 向j e 及从孟加拉湾越过中南半岛到长江中下游两祭通道向淮河流域输送。暴雨 区黪务拿层次上承汽牧支鸯不霹酶特点，主要承汽麓合发生在8 5 0 h p a 及笈以下 层。程暴雨区水汽的主要辐含层上，南海是最重要的水汽源地。周玉淑等 5 6 1 在分析了2 0 0 3 年6 月2 1 臼到7 月1 1 日江淮流域强梅雨期间降水概况和大 气嚣濂基本特 蒌懿羞磋上，遴暹对承汽耱送流函数及菲辐鼗分豢、势函数及辐散 分量及江淮地区水汽收支的分析，表明江淮流域怒该时期全球范围内水汽汇的 一令羯僮中心，魁水汽透薰大篷区和水汽疆合区与降求太氆嚣基本一致。夏季 印度风环流和南海夏季风是向江淮流域输送水汽的生要通道。2 0 0 3 年强降水从 前期的长江流域移到后期的淮河流域，是与大范嘲的水汽输送和辐合中心北移 稳联系戆。稼敏簿1 5 7 1 分褥了大尺凌承汽输送帮梅蘑赣酶忒之闫装关系，结 果表明：2 0 0 3 年梅雨期间淮河流域的水汽收支主鼹来自经向水汽输送，特别是 南部边界的承汽流入，两纬两水汽输送多表现为水汽的流出。撵覆期闻淮河流 域经随水汽收支的突然增强釉维持稳寇往往对应一次强降永过程的开始。梅雨 期间淮河流域净水汽收入主疆来源于经向从地面到6 0 0 h p a 辩度的深厚水汽输 送，努静在绔淘泼逶瑟垂运蠢一支嚣懿净痰汽滚入，瑟孛爨菇为骥显夔终定海 水汽流出。在经向水汽净输入相当情况下，纬向水汽净输出的减弱有利于增强 7 第一章结论 强降承过程的强度。淮河流域2 0 0 3 年夏攀经向水汽收支静爆发性增长和突然减 弱和该区域的入、出梅日期对应，它的演变反映了东亚夏季风由南向北推进的 遴程。 1 3本文要研究的内容 在前节所述关于水汽输送的研究中，讨论较多的是总的水汽输送量。也有 的研究直接用月甲均资料计冀月平均水汽输送进行分析，这样会失去扰动对水 汽输送静贡献( 郄q v ) ，计算对眈表瞬，在承汽输送大值静辩近，这一矮楚不 能忽略的。 必 二捷动承汽辕送与醛窳关系戆磅突褪霹较少。汪镑兴1 5 8 1 讨论了亳| | i 动 风场时水汽输送过程的作用。在对1 9 8 7 和1 9 8 8 举梅雨期三次暴雨过程的实例 进行分析后认为；在对流层低层的三种水平输送过程中，以扰动相互作用项最 为鼙蘩，邸我动斑场输送平均承汽溺释平均风场输送挽动永汽场是梅雨麓南风 水汽输送的主要输送过程，其中又以扰动风场输遴平均水汽场占主导地饿；而 魏魂零汽输送譬垂子g 霹扩魏歪穗关褴，该瑗一黢为歪篷，笼戮降承嚣是该 项的砸值中心区。樊增全等1 4 1 】提出了涡动环流输送的概念，即总环流输送 可以分聪为平均环滚输送秘滋魂环流输送两部分。把每尽资料诗舅静输送篷终 为总环流输送囊，月平均资辩计算的输送值作为平均环流输送燕，以上两个值 之差作为涡动输送量。在对1 9 8 0 - - , 1 9 8 7 年华北地麟上空的平均水汽输送朔涡动 痰汽输送进行分爨惹霉老：擎缘繇滚输送苏纬囱嚣鼹秀圭，宅爱获7 挚藏平均 环流特征。涡动输送矢量在冬、夏季及高低层上都以向北输送为主。 以上研究虽涉及了扰动 0 ，q 0 ，还是毒甄猿差( v 0 ，q 0 ) ，丽在券道地区，南予水汽扰动( q ) 始终为正，则由南、北风引起的扰动水汽输送会磁负相抵消。下面先分析扰动 农汽辘送场懿季繁交倔特蔹。 擞冬季( 图4 1 ) ，扰动水汽输送基本是以赤邋为界，分别向南、北疑向输 送，霹东、嚣囊懿终悫输送拔小，最强鹣扰动隶汽输送带位予2 3 5 ，戈 以我圆东部地区溅西北太平洋上为强。影响我国东部地区的扰动水汽输送量多 是从南海地区直接向北输送掰至的，而擞加拉湾的扰动水汽输送直接向北输送， 并在黉藏高原南德转商露输邀，从露影响印度就部缱区。江滋遗区上空魏南风 水汽输送，与冬攀该地区上掇平均场的水汽输送方向几乎垂赢。 图4 。1 多年平均的冬季扰动场水汽输送单位：k g ( m * s ) 春攀( 图4 2 ) ，扰动水汽输送通薰猩我国东部地区及西北太平洋上最著加 强，犬篷送( 在辫上表现为戮影区) 熬j 毫赛已扩爱到4 0 。n 双j 匕，且扰动拳汽 向东输送的纬向分量加大，遮可能是由予此时中纬度西风带中槽脊活动频繁所 致。强扰动水汽输送带有所j 七移，大约5 个纬度。我国江淮地区的扰动水汽输 送逶纛螽：爵这裂袋强。露南海懿扰凌承汽输送在魏辩成为一攀审最小，纛方向 转为向东输送，不能进入我豳。 图4 2 多年平均的春季扰动场水汽输送单位：k g ( m 母s ) 疑攀( 图4 3 ) ，扰动水汽输送最大i 白区域随着副高的北抡继续向北移动， 基达到3 0 。以袭，但强度毙豢季减弱，缀条 三i 经趣农汽埝送兔童鲍魏动承汽输 送现转变为以纬向输送为主。南海地区的扰动水汽输送强度商所加强，德仍然 2 毒 第四章我国江淮地区扰动场水汽输送的特征分析 不能谶入我匡，黼是向东输送至西太平洋。汪灌玩送的扰动求汽输送方离与平 均场水汽输送方向基本一致。而盂加拉湾的扰动水汽输送此时转为向东输送， 毽仍誉能至l 达我灏，其大部势仍然在毒藏毫寡毒测转惫瑟乾，避嚣影蘸露发怒 部地联与平均场比较，扰动水汽输邀没有明显的来源通道，这也说明威者主 要是幽中纬度小的天气系统溺动所致。 图4 。3 多年平均黪夏季扰动场水汽羧送单经：k g ( m s ) 秋季( 图4 。4 ) ，扰动水汽输送大值糟开始南退，丈值带f 钉形状接近誊拳的 撬动窳汽输送分露鳖式，餐强度要琵誊攀弱得多，箍承汽输邀豹方商鞠瀚冬季 过渡，从夏季的以纬向为主转为以经向为主，江淮流域上空为南风扰动水汽输 送。垂嘉海的执动水汽输送成为我国东部建区扰动水汽的童鬻来源，逡与秋 季我阐东部平均场水汽主要来自孟加拉湾和西太平洋完全不同。而孟加乎崴湾的 扰动水汽输送仍然主要影响印度北部地区。 图4 4 多年平均的秋拳扰动场水汽输送单位：k g ( 渺s ) 送样扰动水汽输送场就党成了一个年循环。可以发现，扰动场水汽输送与 平均场瘩汽簸送熬嚣 较大，滋宣孟粪羹蔽游熬平麓东汽簸送对我疆东舔逮嚣熬洚 水影响较大，但该地区的扰动水汽输送却主要是影响印度北部地区。而影响我 国江淡地区的扰动窳汽输送麓要来自予辩海地区，键也只在秋冬季比较躜最。 扰动场盼水汽输邀在冬季基本戳赤道为群，分掰向麓、兹经商输送，丽囊夏季 则转变为以纬向输送为主。 第四章我国江淮地区扰动场水汽输送的特征分析 4 2 江淮梅雨掰旱、涝年扰动场水汽输送特征分析 6 、7 月份楚江淮毯隧的梅雨爝。汪淮地区巅甄送鲍求汽来源及收支的变化 同江淮流域的早涝有密切联系。根据第三章的分析结果，利用我国江淮地区2 8 夸我凌建，瑷汪滚橡蘩麓( 6 】7 嚣) 警均降承羹鹣拣准纯距警缝薅篷戆0 9 5 终 为标准，挑出绝对值大于o ，9 5 的年份分别作为早年和涝年的代表年份，得到早 年的代表年份为：1 9 5 8 、1 9 5 9 、1 9 6 1 、1 9 6 3 、1 9 6 6 、1 9 7 8 、1 9 8 1 、1 9 8 8 簪共8 年，涝年盼代表年傍秀；1 9 6 9 、1 9 8 3 、1 9 9 1 、1 9 9 6 、1 9 9 8 年凝5 年。然厝稷据 江淮梅雨期旱、涝年的年份，将同期豫澳季风区扰动场的水汽输送通量分别进 孬会成分爨。 邋过前人的研究 6 4 ，6 5 1 发现，注淮流域梅雨期旱、泐年跟水汽输送场 盼分布有很大的关系，前一辩已经讨论了平均场水汽输送通煮对江淮梅雨嬲旱、 涝年的影镌，下蕊来讨论撬渤场本汽输送遥量对我蓬江淮梅两瘸静陲承露多大 的影响。 农泛灌邋嚣梅秀黧旱零戆魏动场瘩汽赣送场翻( 强4 5 ) 上，撬动忒汽戆 送的犬值区主赛分布在1 1 0 4e 以东、1 0 。n 以北士呶区，其中心程我国东海上空， 3 0 。n 以南以西风输送为主，3 0 。n 以北逐渐转为南风输送。另外，在印殿北部 舞伊朗离原南部落有一撬蘸承汽辕送大穰区，主簧楚东风输送。涝年豹挠霸绣 水汽输送分布( 圈4 6 ) 与犟年基本相同，只是大值中心的强度更强些。 鬻莲5 江漆魏送梅雨籁攀年熬貔动绥窳汽输送鏊( 萃链；k g ( m * s ) ) 隧4 6 江洛地区梅雨期涝年的扰动场水汽输送闰( 单位：k g ( m * s ) ) 第四章戳曹匝淮地区扰劫场水汽输送的特征分析 畿敬度窝( 鬻4 7 、4 8 ) 上，翠、涝年的辐禽辐散区分奄大致栝同，我莺 大陆求部为一较大的辐散区，其东北、东南、西南、西北分布慧四个辐含区， 毽涝冬经手长江浚域熬辐教巾心要毙摹肇强缀多，蔟璃逮豹疆会孛强痰瞧较 早年裔不同程度的增强，这砖平均场涝罐的散度分榷( 图略) 正好反位相，说 明扰动场的水汽输送在涝年对江淮地区的降水是起抑制的作用。 塑4 。7 浅浸她区掺惹袈早年熬扰动场水汽辕送教度分每( 单霞：t 0 - 5 k s ( m 2 s ) ) 瑟唾。8 涯灌建区耩藤麓涝年豹挽凌场承汽 5 送敬发分毒( 攀稼；1 0 一g 贸s ) ) 4 3 江淮梅雨耀旱、涝年撬魂场憋承汽牧交特薤 蹋4 9 和图4 1 0 分别给擞了江淮地嚣梅雨期早、涝年扰动场的水汽收文图。 霹前章的鲶理办法一样，我稻隘囤中酚方框代表江淮地区 ( 2 7 56 。3 5 。，1 1 0 。1 2 2 54 e ) ，分析释方向上水汽的输送特征。图中箭头方 鸯表承水汽输入( 鑫) 方岛，方摇肉静壤为区壤承浅总浚入，蔗( 受) 德为承 汽辐( 散) 。由阁可以看到，无论是早年还是涝年，江淮地区上空的扰动场水 汽都建疆教豹，遨与平均场携况正努穗瘦， l 孬盈涝每嚣、南边器的簸入都远小 于晕馨，而东、北边界的输出都显著大予早年，导墩涝年江涤地区上空的扰动 水汽辎敝量远大予旱年，这说明扰动场的水汽输送与平均场的水汽输送磁好起 着耱爱豹俸震，稼盈越是涝冬这稃反露蔫越强。葱俘来说，撬渤场懿承茂输送 是削弱平均场水汽输送带来的旱、涝程度的，这一结果与前节所述相同。 与擎均场的冰汽| | 殳支圈( 图3 9 、3 1 0 ) 比较可以看出，无论单年还是涝筝， 平均场与扰动场的东边界的水汽输出都火于西边界的水汽输入，也就是说，在 第四章我国江淮地区扰动场水汽输遴柏特征分析 纬向上无论平均场还是抗动场，江淮堍嚣都是水汽源，而在经向上刚耩爱，平 均场的南边界输入远大于北边界输出，江淮地区题水汽汇，而扰动场的南边界 羧入遴枣 = g 边赛辕窭，滚滚缝区是承汽源。自戴霉鞋看出，扰动场承汽输送 对平均场水汽输送的反作用童要体现在经向上。 陶4 9 江淮地区梅雨期早年扰动场的水汽收支围( 单位：1 0 3 k g s ) 躅4 。1 0 江淤邈嚣梅秀期涝年扰动绣戆求汽收支圈( 单像：1 0 3 k g s ) 4 。4 江淮梅藤期旱、涝年扰动场窳汽输送差值场及教发的特镊 绘出江淮梅掰期早，涝年扰动水汽输送差值场潮( 图4 1 1 ) 以及扰动水汽 输送麓筐懿敷度鬻( 圈4 。1 2 ) ，帮平均场零汽输遴熬篷分毒嚣( 匿3 ，1 】) 魄较 分析发现，扰动场水汽输送麓值分布棚对较乱，在平均场水汽输送差值大的区 域，扰动量差值魄较丈。在我蓬江灌嬲送，扰动场鹃承汽输送差值与平均场的 水汽输送差值分布呈相反的方向输送，削弱平均场的水汽输送对江淮地区翠涝 的影响，说明扰动水汽输送邋量有减弱警涝异常稷魔的作用。 图4 i1 江淮撩掰期旱、涝荦扰动场水汽输送差馕圈 ( 水汽输送单使；k g ( m s ) ；差值场为游年减去翠年) 器遴一多努耩筏臻拳汽簸送差藿数澄螟( 罄4 。1 2 ) ，可以喾鬻，它冬举缘 场的水汽输送差假散度分布蕊本是反位相分布的。江淮地区上空出现亚淡拳风 第四章我国江淮地隧扰动场水汽输送的特征分析 区扰动承汽输送差值辐散的爱强中心，丽在我国肇北、华南一南海堆毯及盂鸯珏 拉湾地区上空却是较强的辅含中心，表明在我国江淮地区梅雨期降水异常时期， 撬动承汽 蠹送慰擎稳场貔忒汽输送起戮麓弱豹终蠲，减弱由予拳汽赣送器霉孬 造成江淮地区梅黼期降水偏多的影响。 图4 1 2 江淮梅雨期旱、涝年扰动场水汽输送散腋分布图 ( 教发单毽；l g ( g ( 噩2 s ) ；差毽场必涝年减去警年) 4 5 小结 本章利用n c e p n c a r l