（气象学专业论文）江淮流域梅雨季节的气候特征及其异常的分析研究.pdf

中文摘要 本文利用n c e p n c a r 再分析资料、美国国家海洋和大气管理局( n o a a ) 提供的海温和o l r 资料以及江苏省气象台和世界气候研究项目组提供的台站降 水和g p c p 降水资料，通过统计分析，研究了江淮流域梅雨季节的气候特征及 其异常。主要结论如下： ( 1 ) 对5 5a 江淮流域梅雨季节气候特征的研究表明：梅雨季节的开始和结束 与2 0 0h p a 印度加尔各答附近稳定西风结束以及西太平洋副高( 以下简称副高) 的两次季节性北跳密切相关；梅雨季节开始和结束时问是两个最主要的特征量， 具有显著的年际变化特征；梅雨季节开始前后，南亚高压加强东伸，副高西伸 北抬，夏季风气流由强减弱，冷暖空气在江淮流域交绥：结束前后，南亚高压 加强、西进和北抬，东亚副热带西风急流减弱北撤，副高第二次北跳，夏季风 气流由弱迅速增强，雨带推进至江淮流域以北地区。 ( 2 ) 梅雨季节开始偏早年同期( 以偏早年为例，下同) ，南亚高压偏强偏北， 东、西亚地区的两支副热带西风急流偏弱北缩，东亚大槽较弱，从中南半岛一 直到菲律宾以东的西太平洋暖池以及赤道附近的中东太平洋地区对流活跃，南 海i t c z 偏强，印度西南季风爆发偏早，青藏高原附近出现正热力异常，海陆热 力梯度明显，上述形势有利于副高北抬偏早；前期出现e n s o 暖( 冷) 位相时有 利于梅雨季节开始偏晚( 早) ，就短期气候预测而言，前期冬季1 、2 月和春季3 、 4 月n i n o4 区海温异常能较好地预测梅雨季节开始早晚；e n s o 暖( 冷) 位相年， “大陆桥”、菲律宾、西太平洋暖池和印度半岛附近对流减弱( 加强) ，不( 有) 利于副高北跳和印度夏季风爆发，因而梅雨季节开始偏晚( 早) 。 ( 3 ) 梅雨季节结束偏早年同期，南亚高压偏强偏北，东、西亚地区的两支副 热带西风急流偏弱北缩，东北冷涡偏弱，中南半岛、南海、菲律宾及其以东的 西太平洋暖池对流旺盛，南海i t c z 偏强，上述形势有利于副高北抬偏早；梅雨 季节结束早晚的短期气候预测相比梅雨季节开始早晚的较困难，前兆信号主要 集中于前期4 6 月日界线及其以西的3 50 n 附近中北太平洋的海温异常以及6 月“大陆桥”，菲律宾和西太平洋暖池的对流活动异常；上述中北太平洋海温 影响梅雨季节结束早晚的可能机制为：中北太平洋海温异常造成梅雨季节结束 同期东北冷涡强度异常，同期东北冷涡强度异常影响了副高的强度和位置，从 而影响梅雨季节结束的早晚。 关键词：江淮流域，梅雨季节，气候特征，年际变化异常 a l ，s t t a c t b a s e do nn c e p n c a rr e a n a l y s i sd a t a , s e as u r f a c et e m p e r a t u r e ( s s nd a t a , o u t - g o i n gl o n g w a v er a d i a t i o n ( o l i n ) d a t a , d a i l yp r e e i p i t a t i o n d a t aa n d ( 3 p c p p r e c i p i t a t i o nd a t a , t h ec l i m a t ep r o p e r t i e so fm e i y us e a s o na n di t sa n o m a l i e so v e r c h a n g i i a n gr i v e ra n dt h eh u a i h er i v e rb a s i n sa 托a n a l y z e ds t a t i s t i c a l l y 1 1 地m a i n r e s u l t sa 船f o l l o w s ： o ) c l i m a t ep r o p e r t i e so fm e i y us e a s o no v e rc h a n g j i a n gr i v e ra n dt h eh u a i h e r i v e rb a s i n si nt h ep a s t5 5y e a r sh a v eb e e ns t u d i e d n 圯r e s u l t ss h o wt h a tt h eo n s e t a n dw i t h d r a w a lo fm e i y us e a s o na r ec l o s e l yr e l a t e dw i t ht h ee n do fs t a b l ec a l c u t t a w e s t e r l y 砒2 0 0h p aa n dt h es e a s o n a ln o r t h w a r ds h i f t o ft h ew e s t e r np a c i f i c s u b t r o p i c a lh i g h ( w p s h ) ，a n dt h e ya 舱t h em o s ti m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i c s 1 1 豫o n s e t a n dw i t h d r a w a lo fm e i y us e ：a s o nh a v es i g n i f i c a n ti n t e r a n n u a lv a r i a t i o n d u r i n g m e i y us e a s o no n s e t , t h es o u t ha s i a nh i g h ( s a i - i ) e 1 3 h l c e $ a n dm i g r a t e se a s t w a r d , t h e w p s hm i g r a t e sw e s t w a r da n d $ h i f i sn o r t h w a r d , t h es 1 1 m m e l m o n s o o nb e c o m e s w e a k e r , a n dt h ec o l da n dw d r l na i rc o n v e r g e si ny a n g t s e - h u a i h er i v e rv a l l e y d u r i n g m e i y l a $ e a s o l lw i t h d r a w a l ，t h es a hi n t e n s i f i e s , e x t e n d sw e s t w a r da n dj u m p s n o r t h w a r d ，t h ec a s ta s i a ns u b t r o p i c a lw e s t e r l yj c tw e a k e n sa n dr n o y t ：$ n o r t h w a r d , t h e w p s t tj u m p sn o r t h w a r dt w i c e ，t h es u m m e rm o n s o o nb e c o m e ss t r o n g e r , a n dt h er a i n b e l tp r o p a g a t e st ot h en o r t h e r na r e a so fc h a n g j i a n gr i v e ra n dt h eh u a i h er i v e rb a s i n s ( 2 ) i nt h e s i l r n l et e r mo fe a r l ym e i y us c a s o l lo n s e t ( t a k et h e e a r l yy e a r sa s e x a m p l e ) ，t h es a h i sm o l ei n t e n s ea n dl i e si n o l en o r t h w a r d ，t h ee a s ta n dw e s ta s i a n s u b t r o p i e a lw e s t e r l yi c ta r ：ew e a k e ra n dl i em o r en o r t h w a r d ，a n dt h ed e 印t r o u g ho f c a s ta s i ai sw e a k e r 1 1 圮t r o p i c a lc o n v e e l i o ni sa c t i v a t e di naw i d ea r e ai n c l u d i n gt h e i n d o - c h i n ap e n i n s u l a , t h ew e s t e lp a c i f i cw a l mp o o lt ot h ee a s to ft h ep h i l i p p i n e s a n dt h em i d - e a s tp a c i f i ca 口o s st h ee q u a t o l m o l e o v e r , t h ei t c zi sf o r t i f i e di nt h e s o u t hc h i n as e a ( s o s ) a n dt h ei n d i a ns o u t h w e s tl l l o l l s o o no u t b r e a k se a r l y w i t ht h e p o s i t i v ea b n o r m a lh e a t i n ga b o v et h et i b e t a np l a t e a u , t h et e m p e r a t u r eg r a d i e n t b e t w e e no c e a l la n dl a n db c c o l l l e $ c o n s p i c u o u s ，t h ew h o l es i t u a t i o n sm e n t i o n e d a b o v ef a v o rt h ee a r l yn o r t h w a r dr t l o v c m e l l to ft h e 飘甲s h n 推m e i y us l ：l l s o nb e g i n s l a t e ( e a r l y ) w i t ht h ew a r m ( c 0 0 1 ) p h r a s eo fe n s 0 ，a n dt h es s t ao fn i n 0 4i n w i n t e r ( j a n u a r y f e b r u a r y ) a n ds r r r i n g ( m a r e l a & a p r i l ) c a nb er e g a r d e da sac r e d i b l e s i g n a lf o rf o r e c a s t i n gt h eo n s e to fm e i y us l ：a s o n 1 1 1 ew e a k ( s t r o n g ) c o n v e c t i v e a c t i v i t i e sa r o u n dt h e “l a n db r i d g e ”，t h ep b i l i p p i n e s ，t h ew e s t e r np a c i f i cw a r mp o o l a n dt h ei n d i a np e n i n s u l ac o r r e s p o n dw i t ht h ew a r m ( c 0 0 1 ) p h a s eo fe n s 0 n l e s t r o n g ( w e a k ) c o n v e c t i v ea c t i v i t i e sa r o u n dt h ea b o v er e g i o i l sm a y ( n o t ) f a c i l i t a r et h e n o r t h w a r di u m po f t h e 矾，p s ha n dt h eo u t b r e a ko f i n d i a ns u m m e rm o n s o o n a sar e $ - r n 血t h em e i y us e a s o nb e g i n se a r l y ( 1 a t e ) ( 3 ) i nt h es a m et e r mo fe a r l ym e i y us e a s o nw i t h d r a w a l t h es a h i sm o r ei n t e n s e a n dl i e s 哪n o r t h w a r d , t h ee a s ta n dw e s ta s i a ns u b t r o p i e a lw e s t e r l yi e ta r ew e a k e r a n dl i em o r en o r t h w a r d , a n dt h en o r t h e a s tc o l dv o r t e xi sw e a k e r n 地t r o p i c a l c o n v e c t i o ni sa c t i v a t e di nt h ei n d o - c h i n ap e n i n s l l l a t h es c s ，t h ep h i l i p p i n e s ，a n dt h e w e s t e r np a c i f i cw a l l l lp 0 0 1 n 圮i t c zi n t e n s i f i e si nt h es c s n ew h o l es i t u a t i o n s m e n t i o n e da b o v ef a v o rt h ee a r l yn o r t h w a r dm i g r a t i o no ft h ew p s h 1 1 ”s h o r t - t m m c l i m a t ep r e d i c d 0 1 1o f t h em e i y us e a s o nw i t h d r a w a li sm o r ed i 伍c u l tt h a nt h eo n s e to f m e i y us e a s o n 1 1 1 ep r e d i c t i v es i g n a l so ft h em e i y us e a s o nw i t h d r a w a la r em a i n l y c o n c e n t r a t e do nt h ep r e v i o u ss s ts i n g u l a r i t i e s ( a p r i lt oj u n e ) i nt h em i d - w e s to ft h e n o r t h e r np a c i f i ca r o u n dt h e3 5 。no ft h ed a t el i n e 硼c o n v e c t i o ni nt h e “l a n d b r i d g e ”，t h ep h i l i p p i n e sa n dt h ew e s t e r np a c i f i cw a r t sp o o li st h ep r e d i c t i v es i g n a l s a sw e l l t h ep o s s i b l em e c h a n i s mt h a tt h em i d - w e s to ft h en o r t h e r np a c i 蠡c t e m p e r a t u r ea n o m a l i e si m p a c t s0 1 1t h ew i t h d r a w a lo fm e i y us e a s o ni s ：t h es st ：ai n t h em i d - w e s to ft h en o r t h e r np a c i f i cl e a d st ot h ea b n o r m a li n t e n s i t yo ft h en o r t h e a s t c o l dv o r t e xi nt h e5 a n l et e m lo ft h em e i y us e a s o nw i t h d r a w a l ，w h i c ha f f e c t st h e i n t e n s i t ya n dp o s i t i o no ft h ew p s h ，a n dt h u si n f l u e n c e st h ew i t h d r a w a lo fm e i y u s e a s 眦 k e yw o r d s ：c h a n g j i a n gr i v e ra n d 脚h u a l h er i v e rb a s i n s ；m e i y us e a s o n ；c l i m a t e p r o p e r t i e s ；a b n o r m a li n t 啪n n u a lv a r i a t i o n s i v 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 、本论文中除弓i 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。i 盔 日期； 皇! ! ! ：芏 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 卞名 作者签名： 进墅直 日 期：主! ! l ：生 1 1 研究意义 第一章绪论 在我国，江淮流域通常是指长江中下游以北、淮河以南、黄海以西和湖北 宜昌以东的广袤大地，具体包括湖北、江苏、安徽、江西、浙江和上海五省一 市的大部分区域。江淮流域幅员广阔，土地肥沃，物产丰富，是我国经济文化、 教育和科技的战略要她。 我国位于欧亚大陆东南部，濒临宽广的西太平洋和南海，具有有“世界屋 脊”之称的青藏高原。受这种海陆分布和高原地形的影响，我国成为著名的东 亚季风气候区，东亚大气环流季节性转变的特征显著。在气候平均状态下，东 亚夏季风于6 月中旬推进至江淮流域至韩国、日本一带，这时江淮流域出现连 阴雨天气，雨量很大。由于这一时期正是江南梅子成熟的季节，故称“梅雨”； 又因这个时期江淮流域在气候上高湿多云，风力较小，日照时数少，器物容易 受潮生霉，故民间又有“霉雨”之称【l 】。 夏季是江淮流域旱涝灾害频繁发生的季节，这两类气象灾害对工农业生产 布局、水利和交通等产生破坏性影响，造成巨大的经济损失【2 。l ，如1 9 7 8 年江 淮流域发生历史上少见的特大干旱，降水量比常年偏少1 0 0 - 1 5 0m 1 n ，减产粮食 约1 0 0 万吨；又如1 9 9 9 年江淮流域发生了中等程度的洪涝灾害，整个夏季最大 降水量比常年偏多3 0 0 m m 以上，仅江苏省的直接经济损失就达2 3 3 亿元。我 国气象学者已对江淮流域的旱涝灾害进行了广泛的研究：黄荣辉等【2 卜5 1 研究了 淮河流域旱灾及其形成机理，并指出淮河流域旱灾发生频繁；张运林等m 】、张 明玉州以及田心如等i ”指出江淮流域洪涝灾害爆发频繁，造成了巨大的经济损 失；叶笃正等f 9 l 的研究表明，全国夏季的早涝灾害集中于江淮地区，大部分旱 涝是由梅雨期降水的异常引起的。6 月中旬江淮梅雨季节开始，其间是否出现旱 涝灾害取决于梅雨期雨量的多寡，江淮入梅和出梅的早晚和梅雨量的多寡密切 相关【l o j 。此外，入梅和出梅日期的确定以及梅雨量的预测也是汛期重要气象业 务和短期气候预测的重要内容。总之，对入梅和出梅日期的预测不仅有利于工 农业生产布局，也有利于各级政府部门提前部署防灾减灾工作，减少因旱涝灾 害带来的国家财产和人民生命财产的损失，具有重大的社会经济意义。 江淮梅雨的建立和入、出梅的早晚与东亚夏季风系统成员的活动密切相关 o l t 2 ，东亚夏季风系统也是东亚气候系统的重要组成部分【2 1 。因此，研究梅雨 的建立和入、出梅的早晚与东亚气候系统其他成员之间的相互关系，有助于找 寻到影响入梅和出梅年际变化的前期强信号，提高入、出梅日期的短期气候预 测准确率，也有利于进一步研究入、出梅早晚的可能影响机制，具有重要的学 术和科研意义。 综上所述，对江淮流域梅雨气候特征，特别是异常梅雨的特征和影响机制 的研究，具有重大的社会经济意义，也具有重要的学术和科研意义。 1 2 梅雨研究的历史和现状 在我国，梅雨是一个吉老的气象用语，早在宋朝的 乞时，拒绝原假设，认为x 和y 之间存在显著差异；反之则不存在。 2 2 2p e a r s o n 相关系数及相关性检验怫1 2 2 2 1p e a r s o n 相关系数 p e a r s o n 相关系数是描述两个随机变量线性相关的统计量，一般简称为相关 系数，用r 来表示。 相关系数的计算公式为 瓴一刃- y ) i l ：c o y ( x , y ) ( 2 2 ) s # s v ( 2 2 ) 式中x , q = i ，2 ，疗) 和y , o - - 1 ，2 ，i ，露) 分别是随机变量x 和y 的样本观测 值，c o v ( x ，y ) 是x 和y 的协方差，s 。和j ，分别是x 和y 的均方差。 相关系数r 的取值在1 0 - 1 0 之间。当r o 时，表明两变量里正相关，越接 近1 0 ，正相关越显著；当r 冗，则拒绝原假设，认为在某一频率上两序 列振动的凝聚是显著的。 1 0 第三章整体江淮流域梅雨时空划分方案的确定及其气候 特征分析 3 1 引言 我国位于著名的东亚季风气候区，具有独特的东亚副热带季风气候。在气 候平均状态下，梅雨锋于6 月中旬至7 月上旬稳定在江淮流域，形成了人们熟 知的梅雨气候 “j - - 。许多研究表明。2 ，捌，我国江淮流域的梅雨气候受东亚季 风气候影响较大，具有特定的时空特征，是东亚大气环流由晚春到初夏过渡季 节的产物( 下述季节均以北半球为准) 。 江淮梅雨在气候上既具有非常典型的特色，同时也与西风急流和副高等天 气系统的活动紧密相关，所以江淮梅雨也是一种天气现象旧l 。江淮梅雨的这种 双重特征给梅雨期的划分带来很大难度，所以梅雨期的划分过程中有很多不确 定性。江淮流域各气象台站根据各自对梅雨的理解和认识，制定了各自的梅雨 划分标准，从而引起有些年份在入、出梅日期的划分上产生很大分歧，无法达 到统一。到目前为止，对梅雨仍没有统一的划分标准。 本章根据上述存在的问题并结合前人的研究成果，将江淮流域视为一个整 体，制定出整体江淮流域梅雨的时空划分方案，并利用该方案研究其气候特征。 3 2 梅雨的各种划定标准及其辨析 江淮流域包含长江中下游5 省1 市大部分区域，因为梅雨量的多寡和各地 工农业生产布局、人民生活和梅汛期防旱抗涝部署等密切相关，所以江淮流域 所在各省市对梅蓐的划分尤为重视。梅雨的划定方法因地因人而异，侧重点不 一样，导致在客观地确认和划定梅雨期方面始终存在不一致性。 为研究整体江淮流域梅雨的划分方案，有必要给出现有的各种梅雨划分标 准，重点讨论它们的异同点，并从中辨析出较为合理的梅雨划分标准。在这个 较合理的梅雨划分标准的基础上，我们给出整体江淮流域梅雨的划分方案。 3 2 1 江淮流域有关省市气象台站和国内有关学者划定梅雨期的标准及历年 入、出梅日期的给定 3 2 1 。l 江苏省气象台梅雨期划定标准嘟1 入梅标准：5 - - 6 月份，5 0 0h p a 印度加尔各答( c a l c u t t a ) 稳定西风结束，出现 东西风相间以后，同时连续3 d 达到如下指标可以确定入梅：( t ) 1 2 0 。e 副高脊线 位置2 0 n ；( 2 ) 1 1 5 。，1 2 0 。和1 2 5 。e5 8 8d a g p m 线平均位置2 5 。n ( 或1 1 5 。、1 2 0 。和1 2 5 。e5 8 4 线平均位置3 0 0 n ，3 5 n ) ；( 3 ) 5 0 0 h p a 等压面上，1 2 0 。e 一8 。c 等温线位置3 5 。n 。 入梅后，持续3 d 达到如下指标可以确定出梅：( i ) 1 2 0 。e 副高脊线位置i 2 7 n ( 或1 1 5 。、1 2 0 。和1 2 5 。e5 8 8 线平均位置3 l 。n ) ；( 2 ) 5 0 0 h p a 等压面上，1 2 0 。e 一8 4 c 等温线位置4 0 n 。 3 2 1 2 安徽省气象台梅雨期划定标准【”l 入梅标准：( i ) 1 2 0 。e 的副高脊线至少连续4 d 一 1 8 。n ；( 2 ) 日平均气温入梅日 前后3 d 内，必须连续4 d 以上不低于2 2 。c ；( 3 ) 在1 次大雨过程之后，连续5 d 内至少有4 d 阴雨日或连续1 0 e l 内至少有7 d 的阴雨日。一天中有雨无量，但日 照小于2 h ，仍作为雨日计算。 出梅标准：( 1 ) 1 2 0 。e 的副高脊线位置已连续4 d 以上2 7 口n 或5 8 8 线稳定 控制淮河以南地区达4 d 以上；( 2 ) 日平均气温连续4 d 以上2 8 。c ；( 3 ) 连阴雨过 程结柬。 3 2 1 3 湖北省气象台梅雨期划定标准【叫 入梅标准：在6 7 月内，当副高脊线由2 0 。n 以南跃至2 0 。n 以北，并稳定 5 d 以上的第一次大一暴雨开始为入梅。入梅后要求有1 0 d 的连阴雨，或1 0 d 中 有3 d 大到暴雨，梅雨期内不允许有5 d 以上的无雨天气。如雨停超过5 d 以上者， 则从第二次大到暴雨过程开始算起。 出梅标准：当副高脊线北跃到达2 6 口n 以北，并稳定3 d 以上，副高的外围 线( 5 8 8 d a g p m ) 控制汉口达2 d 以上的最后一次全省性降水过程结束定为出梅。 3 2 1 4 上海市中心气象台梅雨期划定标准i 叫 入梅标准：入梅前5 d ，副高在1 2 0 4 e 上的脊线位置1 8 n ，且5 d 中至少 有3 d 的日平均气温2 2 。c 。入梅后，头5 d 中必须有4 d 雨日( 包括郊县气象站 铡得的雨日) ，若梅雨出现分段现象，则每段梅雨结束后的气温均i 2 2 9 c 。 出梅标准：梅雨结束前后，1 2 0 1 3 0 。e 间副高脊线北跳至2 6 。n 或其以北， 且日平均气温2 7 。c ，最高温度3 0 。c ，且连续6 d 以上无雨。 3 2 1 5 周曾奎和徐群的梅雨期划定标准 周曾奎认为划定梅雨期应以东亚环流的季节性调整为主，然后再考虑区 域性降水的开始和终止日期，且不必考虑雨量的大小。不设固定站点，也无需 1 2 考虑持续雨日天数。江苏省气象台( 以下简称江苏省台) 采用其划分标准确定每年 江淮流域入、出梅日期，周曾奎的梅雨划定标准和江苏省台的相同。 徐群唧l 的研究认为较好的江淮流域梅雨期的划分方法应兼备下面三个条 件：反映本地区春夏间集中降水的实际过程；和东亚中纬度大气环流季节变化 及季风雨带自春至夏的变化阶段相配合；客观和定量。 基于上述观点，徐群提出以下的入梅和出梅标准： 入梅标准：长江中下游出现集中雨期时，候平均5 0 0h p a 图上1 l 1 3 0 。e 处副高脊线位置开始连续2 候所处纬度2 0 4 n ；我国东部( 1 1 4 。e 以东) 雨带轴线 在2 9 n 以北，静止锋稳定于2 8 3 2 。n 间。符合上述特征的集中雨期开始日称 为入梅臼。 出梅标准：长江中下游开始连续2 候出现非雨期，气温剧升，同时1 1 0 - - 1 3 0 。e 处副高连续2 候脊线纬度2 6 。n ，则其前梅雨集中期结束后第一天为出梅目。 各家根据各自的梅雨期划定标准分别划分了历年入、出梅日期l o 所9 m ，现 汇集于附录i 中，详情请参见附录i 。 根据附录i ，可以计算出不考虑空梅年时，多年平均入梅日期均为6 胃4 候， 多年平均出梅日期除徐群以外均为7 月2 候，徐群划定的出梅日期晚1 候。此 外，江苏省台在划定梅雨期时，没有考虑“空梅”的存在，而其他台站和徐群 在划定梅雨期的过程中均认为某些年份有“空梅”存在。所谓“空梅”是指6 、 7 月份江淮流域没有稳定持续的雨带出现，降水较弱或者从春到夏大气环流季节 性调整较短促，导致江淮梅雨期降水过程不明显，降水量明显偏少，按照梅雨 划定标准窝j 不出梅雨期。 不考虑“空梅”时，根据附录i 我们可以给出江淮流域有关省市气象台站 和国内有关学者划定的入梅和出梅时间的概率分布( 图3 1 ) 。由图3 1 a 可见，入 梅日主要出现于6 月钆5 候，5 月和7 月出现概率较低；出梅日在6 月占有1 5 左右的比例，主要出梅日期在7 月上、中旬，7 月下旬和8 月出梅的概率很低 ( 图3 1 b ) 。总之，上述各气象台站和有关学者所划定的入、出梅日期在气候平均 状态下大体是一致的。 图3 1 江淮流域有关省市气象台站和国内有关学者划定的入梅和出梅时间的概率分布 ( a ) 入梅 出梅 3 2 2 对江淮流域有关省市气象台站和国内有关学者划定梅雨期的标准异同点 的辨析 从以上的划定标准可以看出，江淮流域有关气象台站和国内有关学者主要 从“环流转变”和“气候要素变化”两个不同角度( 或两者结合起来) 来划定入、 出梅日期，归纳出相同点主要是划定梅雨期时均考虑1 2 0 。e 或1 l 1 3 0 4 e 的副 高脊线位置两次向北推进( 即副高的两次北跳) 。但是，以上的划分标准之间也 存在很大不同：除了江苏省台划定的梅雨期不存在空梅之外，按照其他标准 划定梅雨期均或多或少有空梅年的存在( 附录d 。产生空梅年的原因主要在于对 于梅雨期雨日的划定标准过于繁琐，致使按照其标准划定不出梅雨的起迄时间； 江苏省台在划定梅雨期时，认为当主要环流发生季节性转交以后即可划定梅 雨期，而其他的划定标准需附加考虑持续雨日和持续日平均气温等因素；在 考虑入梅前大气环流的季节性转交时江苏省台的划定标准中考虑了c a l c u t t a 稳定西风的结束，其他的均未考虑到。 陶诗言、叶笃正和朱抱真等【2 。硐的研究指出，在大气环流由晚春到初夏的 过渡季节之中，印度西南季风爆发，江淮梅雨建立。这种样子的大气环流季节 性变化是急剧的和突变的，年与年之间虽然时间上有所出入，但是变化型式是 一致的；周曾奎 删的研究表明“空梅”不符合梅雨成因的天气学观点。所以， 从本质上看，江淮梅雨是东亚大气环流季节性转变的产物，应该每年都存在， 只是这种转变时间有长有短，梅雨量有多有少，“空梅”的概念是缺乏科学依据 的。此外，c a l c u t t a 稳定西风的结束表征了印度夏季风的全面爆发，也是大气环 流季节性转交的重要标志，和梅雨建立密切相关陋i 。 总之，从以上的辨析可以看出，江苏省台划定梅雨期时以东亚大气环流的 季节性转变为主，这种划定标准突显了梅雨起迄的本质，和其他的划定标准相 比更具有合理性，所以下文就以江苏省台的划定标准研究江淮流域整体梅雨期 的划分方案。 3 3 江淮流域整体梅雨期划分方案的确定 从前面的分析可知，江苏省台梅雨的划定标准和其他的划定标准相比较合 理，因为该划定标准充分考虑了东亚大气环流从晚春到初夏的季节往转变，区 域性降水的开始和结束只是辅助条件。此外，江淮流域包括5 省1 市大部分地 区，如若把其作为一个整体来研究大范围的梅雨划定问题时，和单纯讨论某省 或者某地区这种局地梅雨划定问题有很大的区别具体的区别在于前者主要表 现在东亚大气环流形势的转变上，而后者主要表现在局地气候要素的改变上( 高 温、高湿和阴雨连绵等) ，后者附属于前者，是其产物，是局地阴雨集中的一个 时间段，这个时间段因时因地可长可短【，”。我们将江淮流域整体梅雨期的划定 问题称为江淮流域梅雨季节( 以下简称梅季) 的划定问题。梅雨锋雨带的走向以及 摆动等因素会造成东亚大气环流季节性转变以后降水的时空不均匀性( 即环流 转变后江淮流域有些地区在有些年份降水尚未开始) ，但是我们在考虑江淮流域 整体梅雨期的划定时不必拘泥于此，因为在多年平均状态下东亚大气环流季节 性转变之后，雨带位置也是随之改变的( 图3 2 ) 。由图可见，5 月4 候南海夏季 风建立以后，雨带主体( 阴影部分) 位于南岭以南地区，华南前汛期开始；6 月4 候以后，江淮流域整体已进入梅雨期；7 月2 候，随着副高的第二次北抬，雨带 主体位于3 0 。n 以北地区，华北地区的雨季开始。事实上，有研究表明 5 9 1 多年 平均下，5 7 月期间当副高脊线逐步向北推进时，我国大陆东部雨带也逐步向 北推进，这表明在气候平均状态下，副高北跳时，我国大陆东部雨带也向北推 进，这说明雨带位置随着环流转变而改变。因此，可以从环流转变这个角度出 发研究梅季的划定问题。 图3 22 7a ( 1 9 7 9 - - 2 0 0 5 年) 中国东部地区0 1 0 - - 1 2 5 。e ) 平均降水的时间一纬度剖面图 ( g p c p 资料，单位：m m ，阴影区的值大于6m m ，左右两竖虚线所指示的时间分别为多年 平均入梅和出梅时间) 梅季开始时，考虑到大尺度梅雨锋雨带停留在江淮流域以及各地梅雨期降 水是种随机现象，江淮流域各地降水起迄时间有一定差别，因此划分梅季的起 迄时间没有必要细致到一天。梅雨是东亚夏季风向北推进的产物，许多研究以 “候”为单位确定夏季风爆发日期】，本文也以“候”为单位划定梅季的起迄 时间，这与江淮流域有关省市气象台站和国内有关学者梅雨期划定以“天”为 单位是不同的。 总之，根据上述分析可知，从东亚地区大气环流季节性转变考虑梅季划分 问题符合梅雨建立和撤退的本质。从上文分析可知，江苏省台梅雨划定标准和 其他划定标准相比更合理，本文在江苏省台梅雨划定标准的基础上，将东亚大 气环流季节性转变定量刻化，给出较为简便的划分梅季开始和结束时间的方案， 该方案的参考依据为指标i 和： i 印度夏季风爆芳卜_ 2 0 0h p ac a l c u t t a 附近稳定西风的结束 前人许多研究表明，东贬大气环流季节性转变时，对流层低层印度西南夏 季风开始爆发，江淮流域梅雨建立。研究表明 t o o l ，c a l c u t t a 附近稳定西风的结 束能很好地表征印度夏季风爆发。根据以上的研究成果，可以看出江苏省台在 c a l c u t t a 稳定西风结束后划分梅雨期是合理的。本文选择2 0 0h p a 等压面上纬向 风的目的在于高层的风可以避免受对流层低层小型天气系统和地形这些因素的 影响，这与江苏省台选用5 0 0h p a 纬向风是有区别的。具体的定量表示方法为计 算c a l c u t t a 所在区域( 8 5 - 9 0 。e ，2 0 , - - 2 5 n ) 内2 0 0i a p a 候平均纬向风，规定2 0 0h p a 该区域稳定西风结束，出现东风或东风为主的那l 候为c a l e u t t a 附近稳定西风 结束日期。 根据上述定量表示方法，给出1 9 5 1 - - 2 0 0 5 年c a l c u t t a 附近稳定西风结束日 期( 表3 1 ) ，由表3 1 计算出c a l c u t t a 附近稳定西风结束的平均日期为6 月2 候， 比平均入梅时间偏早。表3 1 是确定1 9 5 1 - - 2 0 0 5 年梅季开始日期须满足的前提 条件。 表3 11 9 5 1 - 2 0 0 5 年c a l c u t t a 附近稳定西风结束日期 副高的两次季节性向北突跳 江苏省台的梅雨划定标准和许多研究结果。叫表明江淮流域梅雨开始和 结束与副高的两次季节性北跳密切相关，副高西部脊线南北位置的变动能较好 地表征副高的北跳。 1 6 下面确定与副高活动最相关的经度范围。江苏省台划定的入梅日期均在6 月，出梅日期主要在7 月，所以为进一步确定和梅季起迄时间有密切联系的5 0 0 h p a 位势高度图上的经度范围，我们根据江苏省台划定的1 9 5 4 - - 2 0 0 5 年入梅和 出梅日期，分别给出入梅日期与6 月5 0 0 h f a 高度场相关系数分布以及出梅日期 与7 月5 0 0 h p a 高度场相关系数分布( 图3 3 ) 。由图3 3a 可以看出，西太平洋西 部的东海存在一个相关系数最高的区域( 通过了显著性水平a = 0 0 0 1 的t 检验) ， 该区域在经度1 2 0 。e 附近，体现出上述区域高度场偏高时，梅季开始偏早，反 之偏晚。从上述分析可见，1 2 0 。e 附近经度范围内副高第一次增强北跳偏早可 以使上述区域位势高度偏高，梅季开始偏早，反之偏晚；而到了7 月( 图3 3b ) ， 该显著相关区域向东北方向偏移，中心经度为1 3 0 。e ，这对应副高的第二次季 节性向北突跳，说明1 3 0 。e 附近这个高相关区域高度场偏高，梅季结束偏早， 反之偏晚。为简便起见，分别以1 2 0 。e 和1 3 0 。e 上副高西部脊线位置的两次北 移考虑梅季开始和结束日期的划分问题，这和江苏省台梅雨划分标准大体一致。 图3 3 江苏省台划定的入梅日期与6 月5 0 0 h f a 高度场相关系数分布( a ) 以及出梅日期与7 月5 0 0h l a 高度场相关系数分布c o ) ( 阴影部分通过显著性水平a = o 0 0 1 的t 检验) 根据上面的分析讨论，并结合江苏省台的划分标准，我们总结出较简便的 梅季开始和结束日期的划分方案。方案的具体内容如下： ( i ) 5 4 月份，2 0 0h p ac a l c u t t a 附近稳定西风结束后，当5 0 0h p a 候平均位 势高度场上1 2 0 。e 副高脊线位置2 0 。n 时，规定该候梅季开始； ( 2 ) 梅季开始以后，当5 0 0h p a 候平均位势高度场上1 3 0 。e 副高脊线位置 2 5 n 时，规定该候梅季结束。 许多研究认为指标i 和与梅季开始和结束的关系最密切。文中给出的方 案充分考虑了指标i 和，故该方案能用来划定历年梅季开始和结束日期，从 而可以进一步利用该方案所划分的历年梅季开始与结束时间来研究梅季的气候 特征。下文还将验证此方案的合理性。 3 4 1 9 5 1 - - 2 0 0 5 年( 5 5a ) 梅季气候特征分析 本章关于梅季气候特征的分析包含两个部分；( 1 ) 5 5a 年梅季特征量的统 1 7 计分析；( 2 ) 气候平均状态下( 5 5a ) 梅季开始以及结束前后高、中和低层环流形势 的演变特征。这两部分涵盖了梅季最主要的气候特征。 3 4 15 5a 梅季特征量的统计分析 梅季特征量包括梅季开始日期、梅季结束日期、梅季长度和梅季降雨量， 其中梅季长度是梅季结束日期和梅季开始日期之差，它不是独立的特征量。根 据上述梅季划分方案，可以得出前3 个梅季特征量( 参见附录) ”。将附录 中的梅季开始与结束时间和附录i 中江苏省台划定的入、出梅日期相比，我们 可以发现，若以“候”为单位考虑江苏省台梅雨的划定日期，本章给定的梅季 开始和结束日期与江苏省台划定的日期非常一致，相差不超过1 候，并且计算 后得到的平均梅季开始和结束时间分别为6 月4 候和7 月2 候，这和江苏省台 的平均入梅和出梅日期完全一致。由此可见，文中给定的梅季划分方案具有一 定的合理性。 下面重点探讨梅季降雨量的给定办法。在探讨梅季降雨量的给定办法之前， 先给出江淮梅雨的空间划分方案。参考t m g 等 1 0 4 划分降水区的办法，先计算 江淮流域1 1 4 站1 9 5 1 - - 2 0 0 5 年梅季降水标准差，得到梅季降水变率最大的测站 为安徽黄山，然后以黄山站为基点，计算其与江淮流域1 1 4 站梅季降水的单点 相关( 图3 4 ) ，阴影覆盖区域的显著相关区( 通过显著性水平a = o 0 0 1 的t 检验) 有 着与基点站相当一致的降水变率。该阴影区呈西南东北走向，和梅雨锋雨带的 走向相一致，阴影区包含了江淮流域五省一市的大部分区域，文中规定此区域 为江淮梅雨的空间范围，并用该区域内时段较长的测站( 共6 9 个测站) 的降水平 均值来表征梅季降水。 图3 4 以安徽黄山站为基点的梅季降水量单点相关分布 ( 阴影部分通过显著性水平a = o 0 0 1 的t 检验，表示黄山站所在位置) 为了更好地比较各年梅季降雨量的大小，文中将其用百分数表示，即各年 降雨量分别与多年平均降雨量比值的百分数( ) ，具体计算结果请参见附录。 1 ) 注，附录的梅季降雨量为后来计算的数据，但为了分析方便。先与前3 个特征重一并置于附录中 1 8 3 411 梅季特征量的基本统计特征 下面