（气象学专业论文）水汽输送对中国东部夏季雨带变化影响的诊断模拟.pdf

摘要 利用常规观测及n c e p 再分析资 料， 诊断 分析了 影响中国东部 夏季雨带 变化的 水汽输送 特点，结果表明:第1 类雨型对应的水汽输送通量场的特征是来自 华北、中 纬大陆及中纬 西太平洋水汽输送异常在华北 辐合， 造成该区 域降 水异常偏多; 第2 类雨型 对应的 水汽输 送通量场的 特征是水汽输 送异常在江淮流域辐合， 造成该区 域降水异常增多: 第3 类雨型 对应的 水汽输送通量场的 特征是 来自 东北及西南的 水汽输送异常 在长江流域 及江南辐合， 造成该区 域降 水异常偏多。 进一步分析发现: 南海偏南风水汽输送异常 增强时， 华南和江 淮流域降水将异常增强; 孟加拉湾偏南风水汽输送异常增强时， 华南地区降水异常增强， 江淮 流域降水异常 减弱; 5 - 6 月 ， 热带 西太平洋偏东 风水汽输送异常增强 时， 华南地区降水 异常增强.了 月， 该区 域水汽输送异常增强时， 江淮流域降水异常增强，8 月，该区域水汽 输送异常 增强 则便江淮流 域和华 北降水异常增强; 5 月 ， 中 纬西太平洋的 偏北风水汽 输送异 常增强，主要使江淮流域降水异常增强。6月，该区域偏北风水汽输送异常增强使得华北 地区降 水异常增强， 而其西南风水汽输送异常 增强时， 则使江淮流域降 水异常增加， 华南 地区降 水异常减弱.7月，该区域西风水汽输送异常增强，江淮流域降水将异常增强，其 北风水汽输送异常增强将便华北降水异常增加， 其南风水汽输送异常增强时， 江淮流域东 北部的降水将异常增加。 8 月， 该区 域西风水汽输 送异常增强， 江淮流域降 水异常 增加。 为检验区域气候模式r e g c m 3 的 模拟能力， 应用该模式模拟了1 9 9 8 年中国 东部 夏季降 水， 结果表明: 该模式能 较好 地模 拟9 8 年5 - 8 月中国东 部夏季降 水的 月际尺 度变化， 模式 对西太平洋副热带高压脊线的 演变、 季风的进退和两次 季内 振荡 传播的 模拟与 实况 较一致。 因此，该模式可以应用于中国东部夏季降水的模拟研究。 以1 9 8 7 - 2 0 0 1 年平均n c e p 再分析资料为初始场， 应用r e g c m 3 模式， 对南 海、 孟 加拉 湾、 菲律宾以 东热带西太平洋、日 本以南中 纬西 太平洋等四个 关键区 进行水汽输送通量增 加或 减少的 敏感性试验， 结果表明:南 海水汽输送通量的 增加一般使华 南及江南地区的降 水增 强，反之亦然; 孟加拉湾水 汽输送通量的 增加， 一般使华南和江南地区的降水 增强， 而 使江淮流域的降水减弱，反之亦然;中纬度西太平洋水汽输送通量的变化对中国 东部大 陆降水影响在8 月最为明显，当该区域水汽输送通量增大时， 江淮流域降水减弱， 华南地 区降水增强。 7 月份其影响稍小， 一般水汽输送通量增加， 江淮东部降水增强。 6 月， 该区 域水汽输送通量的增加和减少对降水的影响井没有一定的规律性;热带西太平洋水汽输送 通盆变化对中国东部降 水的影响比 较复杂， 6月， 该区 域水汽输送通量的 增加和减 少都会 使华南和江南的降 水减小， 使江淮流域的降 水增加， 而8 月其水 汽输送通量异常则 使华南 及江南的降 水增多， 江淮流域的降 水减少， 7月时， 该区 域水汽输送通量的 增加使华南和 江南的降水增多，而使长江上游的降水减少。 关键词: 水汽 降水 关链区 诊断 模拟 a b s t r a c t b y u s i n g o b s e r v a t i o n a l a n d n c e p r e - a n a l y s e s d a t a , w e d i a g n o s e t h e f e a t u r e o f v a p o r f l u x t h a t a f f e c t s r a i n b e l t c h a n g e s i n e a s t e r n c h i n a , t h e r e s u l t s s h o w : t h e f e a t u r e o f v a p o r f l u x c o r r e s p o n d i n g t o l t y p e o f r a i n i s t h a t v a p o r f l u x a n o m a l i e s f r o m n o r t h e rn c h i n a , m i d - l a t i t u d e l a n d a n d m i d - l a t i t u d e w e s t e r n p a c i f i c ( w p ) c o n v e r g e a t n o r t h e r n c h i n a a n d l e a d t o r a i n a n o m a l y i n t h i s a r e a ; a n d t h a t c o r r e s p o n d i n g t o 岁t y p e o f r a i n i s t h a t v a p o r f l u x a n o m a l i e s c o n v e r g e i n j i a n g h u a i r i v e r ; a n d t h a t c o r r e s p o n d i n g t o 3 0 0 t y p e o f r a i n i s t h a t v a p o r f l u x a n o m a l i e s f o r m n o r t h一 e a s t a n d w e s t - s o u t h c o n v e r g e i n y a n g t z e r i v e r . f u r t h e r a n a l y s e s r e v e a l t h a t i n c r e a s e o f n o r t h w a r d v a p o r f l u x a n o m a l y i n s o u t h e r n c h i n a s e a ( s c s ) w i l l r a i s e r a i n i n s o u t h e rn c h i n a a n d j i a n g h u a i r i v e r ; a n d a l s o i n c r e a s e o f n o r t h w a r d v a p o r f l u x a n o m a l y i n b e n g a l b a y w i l l i n c r e a s e r a i n i n s o u t h e r n c h i n a a n d d e c r e a s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r ; i n m a y a n d j u n e , i n c r e a s e o f e a s t w a r d v a p o r f l u x i n t r o p i c a l w p w i l l r a i s e r a i n i n s o u t h e r n c h i n a , w h i l e i n j u l y i t w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r , a n d i n a u g u s t i t w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r a n d n o r t h e rn c h i n a ; i n m a y , i n c r e a s e o f n o r t h w a r d v a p o r f l u x i n m i d - l a t i t u d e w p w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r , a n d i n j u n e t h a t w i l l r a i s e r a i n i n n o r t h e r n c h i n a , w h i l e i n c r e a s e o f w e s t - s o u t h e r n v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r a n d l e s s e n r a i n i n s o u t h e r n c h i n a i n j u l y i n c r e a s e o f e a s t w a r d v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r a n d i n c r e a s e o f s o u t h w a r d v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n n o r t h e r n c h i n a , w h i l e n o r t h w a r d v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r . i n a u g u s t , i n c r e a s e o f e a s t w a r d v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r i n o r d e r t o c h e c k t h e s i m u l a t i o n a b i l i t y o f r e g i o n a l c l i m a t e m o d e l - r e g c m 3 , w e u s e t h e m o d e l t o s i m u l a t e s u m m e r r a i n i n e a s t e r n c h i n a i n 1 9 9 8 , t h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e m o d e l c a n w e l l s i m u l a t e m o n t h l y c h a n g e s o f r a i n f r o m m a y t o a u g u s t 1 9 9 8 , i t a l s o r e v e a l e d t h e e v o l u t i o n o f s u b t r o p i c a l h i g h , m o n s o o n a n d p r o p a g a t i o n o f t w o i n t r a l - s e a s o n a l e v e n t s . s o , t h e m o d e l c a n b e a p p l i e d t o t h e s t u 衍 o f s u m m e r r a i n i n e a s t e r n c h i n a . u s i n g t h e m e a n n c e p r e - a n a l y s e d d a t a d u r i n g 1 9 8 7 a n d 2 0 0 1 a s i n i t i a l f i e l d , w e u s e r e g c m 3 t o d o s o m e s e n s i t i v e e x p e r i m e n t s b y c h a n g i n g v a p o r f l u x i n s c s , b e n g a l b a y , t r o p i c a l w p a n d m i d - l a t i t u d e w p , t h e r e s u l t s h o w s : i n c r e a s e o f v a p o r f l u x i n s c s w i l l r a i s e r a i n i n s o u t h e rn c h i n a , a n d v i s e v e r s a ; i n c r e a s e o f v a p o r f l u x i n b e n g a l b a y w i l l i n c r e a s e r a i n i n s o u t h e r n c h i n a , a n d d e c r e a s e r a i n i n j i n a g h u a i r i v e r , a n d v i s e v e r s a ; t h e i n f l u e n c e o f v a p o r c h a n g e s o n r a i n i s m o s t e m i n e n t i n a u g u s t , w h e n v 即o r f l u x i n c r e a s e , r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r w i l l d e c r e a s e a n d r a i n i n s o u t h e r n c h i n a w i l l i n c r e a s e . i n j u l y , t h e i n c r e a s e o f v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r . i t i s c o m p l e x i n j u n e w h e n t h e i n f l u e n c e o f v a p o r f l u x c h a n g e i s n o t c l e a r a t t h i s t i m e ; i n f l u e n c e o f v a p o r f l u x c h a n g e s i n t r o p i c a l w p o n r a i n i n e a s t e r n c h i n a i s m o r e c o m p l e x , i n j u n e , i n c r e a s e a n d d e c r e a s e o f v a p o r i i f l u x w i l l d e c r e a s e r a i n i n s o u t h e rn c h i n a a n d i n c r e a s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r , w h i l e i n a u g u s t i t w i l l r a i s e r a i n i n s o u t h e r n c h i n a a n d d e c r e a s e r a i n i n j i a n g h u a i r i v e r , i n j u l y , i n c r e a s e o f v a p o r f l u x w i l l r a i s e r a i n i n s o u t h e r n c h i n a a n d d e c r e a s e r a i n i n u p r i v e r o f y a n g t z e . k e y w o r d s : v a p o r , r a i n , k e y a r e a s , d i a g n o s i s s i m u l a t i o n m 学位论文独创性声明 本人郑 重声 明: 坚持以 “ 求实、创新 ”的科学箱神从事研究工作。 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。 p、 1立2 3 、本论文中除引文外，所有实验、致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傲的贡献均己在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名: 日期: f o 晓东 a . - t . r 3 ) 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班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 曰烈 掣万 日熟 2 坦 名 红 纽毕一 第一章 引言 1 . 1 研究的目 和意义 由 于 海陆 热力的差异 地球上很多 地区 在冬、夏期间 盛行着近乎相反的风向 ， 这种大 范围 地区的 盛行风向随 着季 节的 变化而变化的 现象， 称为 季风。 冬季， 严寒的大陆 上密 度 较大的 冷空气形成高气压， 温暖的海洋上密度较小的暖空 气形成低气压， 气流不断 地从高 气压流向 低气压， 从大陆流向 海洋， 这就是冬季风. 夏季 悄况正好相反，高 温的 大陆 上形 成了 低气压， 凉爽的 海洋上形成了 高气压，气流从 海洋流向 大陆， 这就是夏季风. 冬 季风 发自 内 陆， 千燥严寒， 雨雪稀少:而夏 季风来自 广阔的 海洋， 空气中 含有大量水汽， 给大 陆带来了 丰沛的雨水。 世界上半数以 上的人口 居住在季风区， 季风降水影响他们的生活和经济发展。虽然经 典的季风理论为 解释季风环流的 基本特征提供了 必要的墓础， 但对于解释特定区 域季风现 象是不充分的。 季风环流在很大程度上受大陆 形状、地形 和对流层上层条件等的 影响。 亚 洲是世界上最大的大陆， 东临世界上最大的海洋- 太平洋， 南面是印 度洋， 是典型的季风区， 具有世界上 最明显的 季风气候。 我国 处于亚洲季风区，每 年的天气气候深受季风活动的 影 响， 特别是5 - 9 月的 汛期， 中国 大范围的降水分布，降 水带移动以 及旱涝灾害在很 大程度 上 受夏季风的 控制。 季风活动的 异常， 常常带 来大范围的 基雨、 早涝等重大气候和天气灾 害， 给国民 经济带来巨大的损失。 例如1 9 9 1 年梅雨季节江淮地区持续两个月的特大暴雨和 洪涝灾害就与当年的季风活动密切相关， 1 9 9 4 年6 - 7 月华南百年不遇的大暴雨和洪涝灾害 也与南海季风异常有密切的关系， 1 9 9 8 年汛期长江流域以 及松花江、 嫩江的特大基雨拱涝 也与该年亚洲季风的 偏弱、 偏南有着直接的关系。 水汽是形 成降水的重要条件， 季 风环流 不仅把大洋 上的 水汽源源不断地输送到大陆，其 环流的 变化直接影响到水汽的分布状况， 从而影响到各区域的水汽收支， 进而对季风区的雨型产生影响，导致了旱涝的发生。因而 季风的 研究， 尤其是对水汽输 送的 源地、 影响 大陆降 水的 通道及其 演变的 研究，为 理解各 类雨型产生的原因，制作和改进降水与早涝预报提供了一条很重要的 途径，对国民 经济的 发展具有重大的意义。长期以来，中国气象工作者对东亚季风区的水汽输送进行了大量的 研究，取得了很多研究成果. 1 . 2东亚季风区 水汽轴送的 研究现状 季风是水汽输送的 载体， 季风的强弱及爆发 早晚影响了 水汽输送在各地分配的 不均， 由 此造成降 水的 不均并 最终 对雨带 产生 影响。因而，雨带变化与季风的 演变有着密切的 关 系。 长期以 来， 许多研究者通过定义各类季风指数来表征季风的强 弱， 从季风指数与降水 的 关系 来探 讨早涝 成因。 竺 可帧m 先生 在 1 9 3 4年 就率 先提出 夏季 风异常 是早涝 形 成的 原 因 ， 并 且 解 释了 长 江 下 游 东 南 风 主 早 的 原 因 。 许 淑 英 121 更 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。 之后， 施能 等阁 研究了 东 亚 夏 季风与 我国降 水的 关 系， 认 为 强 季 风时 雨带 偏 北， 弱 季 风 时 雨 带 偏 南 。 祝从 文 等闭 研 究 表明由 于 夏 季 西 太平 洋 副 热带 高 压 南 北 位 置的 年 际 差 异， 因 此东 亚 降 水 表 现为 呈 南 北向 正 一负 一正 雨 型 分 布。 吕 俊 梅51 发现 弱季 风时， 长 江中 下 游常 为涝 年; 而 强 夏季 风时， 长 江中 下 游 经常 是 旱 年。 赵 汉光. 进一步明确了东亚夏季风强弱与我国夏季雨带类型之间的联系:当夏季风强的年份，主要 第一章 引言 1 . 1 研究的目 和意义 由 于 海陆 热力的差异 地球上很多 地区 在冬、夏期间 盛行着近乎相反的风向 ， 这种大 范围 地区的 盛行风向随 着季 节的 变化而变化的 现象， 称为 季风。 冬季， 严寒的大陆 上密 度 较大的 冷空气形成高气压， 温暖的海洋上密度较小的暖空 气形成低气压， 气流不断 地从高 气压流向 低气压， 从大陆流向 海洋， 这就是冬季风. 夏季 悄况正好相反，高 温的 大陆 上形 成了 低气压， 凉爽的 海洋上形成了 高气压，气流从 海洋流向 大陆， 这就是夏季风. 冬 季风 发自 内 陆， 千燥严寒， 雨雪稀少:而夏 季风来自 广阔的 海洋， 空气中 含有大量水汽， 给大 陆带来了 丰沛的雨水。 世界上半数以 上的人口 居住在季风区， 季风降水影响他们的生活和经济发展。虽然经 典的季风理论为 解释季风环流的 基本特征提供了 必要的墓础， 但对于解释特定区 域季风现 象是不充分的。 季风环流在很大程度上受大陆 形状、地形 和对流层上层条件等的 影响。 亚 洲是世界上最大的大陆， 东临世界上最大的海洋- 太平洋， 南面是印 度洋， 是典型的季风区， 具有世界上 最明显的 季风气候。 我国 处于亚洲季风区，每 年的天气气候深受季风活动的 影 响， 特别是5 - 9 月的 汛期， 中国 大范围的降水分布，降 水带移动以 及旱涝灾害在很 大程度 上 受夏季风的 控制。 季风活动的 异常， 常常带 来大范围的 基雨、 早涝等重大气候和天气灾 害， 给国民 经济带来巨大的损失。 例如1 9 9 1 年梅雨季节江淮地区持续两个月的特大暴雨和 洪涝灾害就与当年的季风活动密切相关， 1 9 9 4 年6 - 7 月华南百年不遇的大暴雨和洪涝灾害 也与南海季风异常有密切的关系， 1 9 9 8 年汛期长江流域以 及松花江、 嫩江的特大基雨拱涝 也与该年亚洲季风的 偏弱、 偏南有着直接的关系。 水汽是形 成降水的重要条件， 季 风环流 不仅把大洋 上的 水汽源源不断地输送到大陆，其 环流的 变化直接影响到水汽的分布状况， 从而影响到各区域的水汽收支， 进而对季风区的雨型产生影响，导致了旱涝的发生。因而 季风的 研究， 尤其是对水汽输 送的 源地、 影响 大陆降 水的 通道及其 演变的 研究，为 理解各 类雨型产生的原因，制作和改进降水与早涝预报提供了一条很重要的 途径，对国民 经济的 发展具有重大的意义。长期以来，中国气象工作者对东亚季风区的水汽输送进行了大量的 研究，取得了很多研究成果. 1 . 2东亚季风区 水汽轴送的 研究现状 季风是水汽输送的 载体， 季风的强弱及爆发 早晚影响了 水汽输送在各地分配的 不均， 由 此造成降 水的 不均并 最终 对雨带 产生 影响。因而，雨带变化与季风的 演变有着密切的 关 系。 长期以 来， 许多研究者通过定义各类季风指数来表征季风的强 弱， 从季风指数与降水 的 关系 来探 讨早涝 成因。 竺 可帧m 先生 在 1 9 3 4年 就率 先提出 夏季 风异常 是早涝 形 成的 原 因 ， 并 且 解 释了 长 江 下 游 东 南 风 主 早 的 原 因 。 许 淑 英 121 更 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。 之后， 施能 等阁 研究了 东 亚 夏 季风与 我国降 水的 关 系， 认 为 强 季 风时 雨带 偏 北， 弱 季 风 时 雨 带 偏 南 。 祝从 文 等闭 研 究 表明由 于 夏 季 西 太平 洋 副 热带 高 压 南 北 位 置的 年 际 差 异， 因 此东 亚 降 水 表 现为 呈 南 北向 正 一负 一正 雨 型 分 布。 吕 俊 梅51 发现 弱季 风时， 长 江中 下 游常 为涝 年; 而 强 夏季 风时， 长 江中 下 游 经常 是 旱 年。 赵 汉光. 进一步明确了东亚夏季风强弱与我国夏季雨带类型之间的联系:当夏季风强的年份，主要 雨带 分布在我国 北方，而夏季风弱的 年份， 主要雨带分布在我国 南方: 夏季风为正常的 年 份， 雨带 分布一般在我国中 部。 另外， 夏季风的 强弱与夏季风来临 迟早还存在着联 系。 当 夏季风来临早的年份，则夏 季季风强度以 偏强为主; 反 之夏季风来临 迟的 年份， 则夏季季 风强 度以 偏弱为 主。 吴尚 森71专门 分 析了 南 海 夏 季 风强 度与 我国 汛期降 水的 关 系， 发 现南 海夏季风强( 弱) 年， 我国夏季雨带型呈工 ( 皿) 类分布，长江中下游地区夏季( 6 , 7 月) 少雨 千早( 多雨洪涝) . 南海夏季 风强 度指数与夏季长 江中 下 游区降 水和淮河区降水有 显著的反 相关，与江南区降水和华南后汛期降水有显著的正相关。 但是，又有研究表明， 不同地区 降 水 对更 季 风的 响 应是 不同 的 e- v l ， 在 总降 水方面 ，东 亚 夏季 风强 度和中国 东 部1 6 0 个站 总降 水之间 的 关 系 具 有复杂 性(to 。 刘 长征u ，则 认为 东 亚 季 风区 夏季 风强 度和 总降 水的 关系 受到环流场要素 整体形势的 支配而表现出多 面性 和复杂性。 海表温 度、西太 平洋 副热带高 压、青藏高压、中高纬阻塞形势、水汽输送等要素共同决定东亚季风的强度变化和相应降 水的配置， 而 且 ， 各种季风年类型的环 流异常 在海平面、 对流层低层、高 层等不同 层次 和 温度场、高度场、风场、水汽场不同要素之间 有着很好的一致性。 不少 研究对我国 不同区域降水的 水汽来源作了 探讨。 谢义 炳和戴武杰讨论了 黄 淮地区 强降 水 过 程的 水 汽输送， 指出了 强降水 过程与 水 汽的 翰入 密切 相关u 1 . m u a k a m i . t 0 1认为 中国 夏季降 水有两个水汽来源: 一是从太平洋高压南沿以 南风及东南风的 形式 进入我国内 陆， 二 是 从印 度 低 压的 东 南 方以 西 南 风的 形 式 进 入 我国 西 南 部。 沈如 桂 叫发 现 长 江 中 下 游 的 水 汽 大 多 数 起 源 于 西 太平 洋 和 南 海， 少 数 起 源 于 孟 加 拉 湾。 陶 杰 等 l cl对1 9 9 1 年 梅 雨 个 例的水汽通盆及区 域性水汽收支做了 分析， 认为梅雨水汽来自 孟加拉湾和南 海两 个地区。 谢 安 p e研究了 南 海 夏 季 风 期 间 的 水 汽输 送 特征 ， 指出 夏 季 东 亚 上 空 水 汽输 送 特征 在 各 月 有 很大差异，这是夏季风环流造成的。 就总的水汽收支而言，南海地区是一个水汽汇区。谢 安川 进一步 研究了 长 江中 下 游 地区 水汽水 平 输 送 特 征， 指出 来自 孟 加拉 湾 经中 南 半岛 的 水 汽轴送是长江中 下游地区水 汽的主要来源。 长江中 下游早涝 年同 水汽输送的 5 年 和 3 年振 荡周期有很重要联系。 在涝年从孟加拉湾通过中国南部大陆到西太平洋上空的水汽输送通 道强 且稳定 ， 从孟加拉湾经中 南半岛 到南海的 水汽 输送相 对较弱 ， 早年则相反。 旱 年和涝 年 ， 南海地区向北的水汽输送没有显著的差别。孟加拉湾南部地区是我国长江中下 游和南 海地区重要的 水汽源地。 从此 源地出 发的 水汽输送有两条主要的 轴线 : 一是向 东 进入南海 ， 另 一 条是向 东 北 经中 南半岛 进 入 华南 和长江中 下 游 地区. 田 红is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 西南异常输送在华北 辐合。 进一步分析夏季 ( 6 - 8月)东亚季风区 水汽输 送特征 ( to ， 指出 中国 大陆 夏 季主要 有三 个水 汽通 道: 西南 通 道、 南 海 通 道和东 南 通道， 另 外 有一 较弱的西北通道，分别体现了 南亚季风、南海季风、副热带季风和中 纬度西风带 对中国夏 季降 水的 影响. 水汽收支与平衡在水汽输送的研究中也有较多的涉及。 s t a r r等的研究表明了 水汽平 流在区 域水份 平衡中 起到 重要 作用f l徐淑英讨论了 我国 水 汽输送和 平衡. 1 。 吴国 雄2 71 研究了 不同 尺度的 大气运动对水汽输 送和收 支的 贡献， 发 现热带行星波把水汽从热带 输向 副 热 带 。 吕 梅 等 ill 用 拉 格 朗 日 方 法 计 算 等 嫡 面 上 空 气 质 点 和 物 质 线 的 轨 迹 ， 结 果 表 明1 9 9 4 年华南 基雨 和 夏季风 异常 有密 切关系. 费 建 芳= a 分 析了1 9 8 3年 江 淮流域 梅 雨期 及其 前 后 亚洲季风区平均散度风环流和垂 直积分水汽输送的 辐散 分量。 发现在入梅前 水汽辐合中 心 位于华南，出 梅后则位于印 度季风区， 梅雨期这两地都存在着强水 汽输合中 心， 并且强水 汽辐合区 和中国东部雨带的 位置变 化及热源分布有着密切关系。同时 指出， 江 淮流域梅雨 与大 尺度 辐散 环流的 变化 、 热 源的 配 置 及水 汽辐 合的 位 置 有着 较好的 对应 关系。 周 军等iz 51 研究了1 9 9 4 年8 月亚洲季风区水汽的 源汇分布和输送，指出1 9 9 4 年8 月亚洲季风区内， 西 太 平 洋 1 2 0 - 1 3 3 e 及 孟 加拉 湾是 水 汽气 候源区， 南 海是 水 汽 汇， 华北降 水 主要 受亚 洲 两大季风风系的影响。 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 在 此期间 南 海是水 汽汇区 ， 南 海由 于 其 特殊的 地理 位置而 象一 个“ 蓄 水池，.丁一 汇等8 31研 究了1 9 9 8 年中国大洪水时期的水汽收支， 指出南海季风的爆发及其水汽的向北输送与1 9 9 8 年中国 地区的 强降 水 / 洪 水的 形成 关系 密切. 乔 云亭n 1认为 亚澳 季风 区范围 水汽收 支的 典 型空间分布型为南北型，即南半球澳大利亚季风区与北半球亚洲季风区相反的分布形势， 而且这种分布形势有明 显的 季节变 化: 冬季北半球亚洲 季风区 为水汽源，1 1 0 - 1 3 5 e之间 大陆 桥附 近、 8 0 e 附近及4 0 - 5 0 e 之间的 三支越赤道水汽输送通道将北半球水汽输送到南 半球澳大利亚季风区及南印 度洋， 成为水 汽汇， 夏季南半球澳大利亚 季风区和 南印 度洋为 水汽源，上述三支越赤道水汽输送通道实现与 夏季反向 的 水汽输送， 将水汽由 南 半珍输送 到北半球亚洲季风区， 此时 亚洲季风区为水汽汇。 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。 徐 样 德to 的 研究 表明 ， 从 春 季 至 夏季， 中 国 区 域 及 长 江流域水汽输送高相关区随 季风的 发展、演变及相应季节 变化。 春季南来水汽关键区 在高 原腹地及印度洋面，而夏季则移至南海地区。中国区域水汽输送通量高相关区从春至夏季 的 “ 东移” 特征构成了 “ 大三角扇型”水汽源季节变化。 陶诗 言和陈隆 勋系 统地 研究了东 亚 季风的 环流 特征a -1 ， 指出 东 亚 夏季风环 流系 统无 论是它的 平均结构或垂直经圈环流均与印 度季风系统有很大差别。东亚夏季风不仅受到印 度西南 季风气流的影响， 而且还受到西 太平洋副热带商 压和中 纬度扰动 系统的 影响。 因 此， 可以 预计， 东亚季风区夏季水 汽输送特征与印 度季风区的 水汽输送 特征有很大差别。 黄荣辉 3 t 则明 确 指出， 东亚 季风区 夏季水 汽经向 输 送要大 于纬向 输 送， 而印 度 季风区 夏 季 水汽 输 送则以 纬向 输送为主。东亚季风区由 于夏季水汽分布是南边大、北边小 ， 偏南季风气流所 引 起的 水汽平流是 湿平流。因 此 ， 水汽的辐合主要由 季风气流所引 起的 水汽平流所造成 ， 而印度季风区季风气流所引起的水汽平流是干平流 ， 水汽的辐合主要是由 于风场的 辐合所 造 成 。 张 人 禾u 分 析 了 夏 季印 度 季 风 区 的 水汽 输 送 在 东 亚 季 风 区 水 汽 输 送中 的 作 用 。 结 果 表明 ， 印 度季风区的水汽输送与我国 华北地区的水汽输送有显著的正相关。 e l n i n o期间 往往对应着弱印 度季风 ， 即e l n i n o 盛期与弱印 度夏季风相联系的弱水汽输送造成了我国 华北地区 水汽输送的 减弱 ， 使得华北地区上空 大气中 可降水盘 产生 显著负 异常 ， 由 此导致 了负的降水异常。 1 . 3区 域气候模式与敏感性试验研究现状 区域气候模式的 思想来自 中 短期天气预测，即为了 提高 在研究区 域的预报准确率，需 要嵌套一个或几个区 域尺度的 天气 模式。一部分区 域气候模式来自 全球大气环流模式，即 把模式范围 取到研究的区域再与相应的 全球模式嵌套。 更多的区域气候模式的 框架大都来 自 中 尺度天气模式， 而在其中 加入全 球环流模式( g g m ) 的 许多气候学的 物理过程， 使之便于 作气候模拟。 亚洲季风区平均散度风环流和垂 直积分水汽输送的 辐散 分量。 发现在入梅前 水汽辐合中 心 位于华南，出 梅后则位于印 度季风区， 梅雨期这两地都存在着强水 汽输合中 心， 并且强水 汽辐合区 和中国东部雨带的 位置变 化及热源分布有着密切关系。同时 指出， 江 淮流域梅雨 与大 尺度 辐散 环流的 变化 、 热 源的 配 置 及水 汽辐 合的 位 置 有着 较好的 对应 关系。 周 军等iz 51 研究了1 9 9 4 年8 月亚洲季风区水汽的 源汇分布和输送，指出1 9 9 4 年8 月亚洲季风区内， 西 太 平 洋 1 2 0 - 1 3 3 e 及 孟 加拉 湾是 水 汽气 候源区， 南 海是 水 汽 汇， 华北降 水 主要 受亚 洲 两大季风风系的影响。 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 在 此期间 南 海是水 汽汇区 ， 南 海由 于 其 特殊的 地理 位置而 象一 个“ 蓄 水池，.丁一 汇等8 31研 究了1 9 9 8 年中国大洪水时期的水汽收支， 指出南海季风的爆发及其水汽的向北输送与1 9 9 8 年中国 地区的 强降 水 / 洪 水的 形成 关系 密切. 乔 云亭n 1认为 亚澳 季风 区范围 水汽收 支的 典 型空间分布型为南北型，即南半球澳大利亚季风区与北半球亚洲季风区相反的分布形势， 而且这种分布形势有明 显的 季节变 化: 冬季北半球亚洲 季风区 为水汽源，1 1 0 - 1 3 5 e之间 大陆 桥附 近、 8 0 e 附近及4 0 - 5 0 e 之间的 三支越赤道水汽输送通道将北半球水汽输送到南 半球澳大利亚季风区及南印 度洋， 成为水 汽汇， 夏季南半球澳大利亚 季风区和 南印 度洋为 水汽源，上述三支越赤道水汽输送通道实现与 夏季反向 的 水汽输送， 将水汽由 南 半珍输送 到北半球亚洲季风区， 此时 亚洲季风区为水汽汇。 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。 徐 样 德to 的 研究 表明 ， 从 春 季 至 夏季， 中 国 区 域 及 长 江流域水汽输送高相关区随 季风的 发展、演变及相应季节 变化。 春季南来水汽关键区 在高 原腹地及印度洋面，而夏季则移至南海地区。中国区域水汽输送通量高相关区从春至夏季 的 “ 东移” 特征构成了 “ 大三角扇型”水汽源季节变化。 陶诗 言和陈隆 勋系 统地 研究了东 亚 季风的 环流 特征a -1 ， 指出 东 亚 夏季风环 流系 统无 论是它的 平均结构或垂直经圈环流均与印 度季风系统有很大差别。东亚夏季风不仅受到印 度西南 季风气流的影响， 而且还受到西 太平洋副热带商 压和中 纬度扰动 系统的 影响。 因 此， 可以 预计， 东亚季风区夏季水 汽输送特征与印 度季风区的 水汽输送 特征有很大差别。 黄荣辉 3 t 则明 确 指出， 东亚 季风区 夏季水 汽经向 输 送要大 于纬向 输 送， 而印 度 季风区 夏 季 水汽 输 送则以 纬向 输送为主。东亚季风区由 于夏季水汽分布是南边大、北边小 ， 偏南季风气流所 引 起的 水汽平流是 湿平流。因 此 ， 水汽的辐合主要由 季风气流所引 起的 水汽平流所造成 ， 而印度季风区季风气流所引起的水汽平流是干平流 ， 水汽的辐合主要是由 于风场的 辐合所 造 成 。 张 人 禾u 分 析 了 夏 季印 度 季 风 区 的 水汽 输 送 在 东 亚 季 风 区 水 汽 输 送中 的 作 用 。 结 果 表明 ， 印 度季风区的水汽输送与我国 华北地区的水汽输送有显著的正相关。 e l n i n o期间 往往对应着弱印 度季风 ， 即e l n i n o 盛期与弱印 度夏季风相联系的弱水汽输送造成了我国 华北地区 水汽输送的 减弱 ， 使得华北地区上空 大气中 可降水盘 产生 显著负 异常 ， 由 此导致 了负的降水异常。 1 . 3区 域气候模式与敏感性试验研究现状 区域气候模式的 思想来自 中 短期天气预测，即为了 提高 在研究区 域的预报准确率，需 要嵌套一个或几个区 域尺度的 天气 模式。一部分区 域气候模式来自 全球大气环流模式，即 把模式范围 取到研究的区域再与相应的 全球模式嵌套。 更多的区域气候模式的 框架大都来 自 中 尺度天气模式， 而在其中 加入全 球环流模式( g g m ) 的 许多气候学的 物理过程， 使之便于 作气候模拟。 大部 分的 区 域气 候 模式 起源 于美国 宾 州 大学 与 美国 国 家 大气 研究中 心( n c a r ) 联合 创 建 的m m 4 与m m 5 的 基础上， 其中应用最广的是美国n c a r 的区域气 候棋式r e s h u m 场在垂直方向有8 层 ( 1 0 0 0 , 9 2 5 , 8 5 0 , 7 0 0 , 6 0 0 , 5 0 0 , 4 0 0 , 3 0 0 ) ，单位 为k g / k g ; p r e 的单位为p a ;各资 料场的水平精度均为2 . 5 0 x 2 . 5 0 经纬度。 ( 2 ) 1 9 5 7 - 2 0 0 0 年我国东部3 5 5 个站点逐日 降水资料， 选取范围为1 0 5 0 -1 3 0 0 e , 2 0 0 -5 0 a n 。 ( 3 ) 1 9 8 7 - 2 0 0 1 年n c a r / n c e p 一日四 次再分析资料，包括气温a i r 、位势高度h g t 、 相对 湿度r h u m 、纬向 风， d , 经向 风。 d 和垂直速度o m e g a , 其中a i r , h g t , u w n d , v v m d 和 o m e g a 是1 7 层，r h u m是8 层。 2 . 2 方法介绍 2 . 2 . 1 资料处理方法 在p 坐标系中， 单位时间 通过垂直于风向 、 底为单位长度、高为 整层大气柱面积上的 总 水 汽 通 aq 垂 直积 分的 水汽 通 量) 的 计 算方式如 下: 纬向 水 汽输 送通量:q x =( 4 u ) 经 向 水 汽 输 送 通 量: 岛= ( qv 1 = 一 1 g dp 9 1, 用于 水汽输送计算的 资料为1 9 5 7 - 2 0 0 0 年5 - 8 月月 平均n c a r / n c e p 再分析资料， 包括 比 湿、 风场和地表面气压场。其中 风场和比 湿场在垂直方向 取8 层， 分别为:1 0 0 0 , 9 2 5 , 8 5 0 , 7 0 0 , 6 0 0 , 5 0 0 , 4 0 0 , 3 0 0 h p a . 2 . 2 . 2总 体 平 均值 差 异的 显 著 性 检 验” 设有两个正态总体， 其方差未知， 但知其相等 o a 夕二 o ( 2 ) 。 现根据总体中的 两 个随机样本x , ( 1 ) , x , ( 1 ) , ，z ( 1 ) 和x , ( 2 ) , x ( 2 ) , , x e (2 ) ， 检验假设h o : !1 ( 1 ) = u ( 2 ) 作统计量 x ( 1 ) 一 x ( 2 ) n , 丈 ( 1 ) + n , 心 ( 2 ) n , + n 2 一 2 其中 于