大尺度水汽输送对流域旱涝影响研究

大尺度水汽输送对流域旱涝影响研究2012年第十届水论坛（武汉）

张增信南京林业大学森林资源与环境学院2012年8月26日

汇报内容：研究背景介绍主要研究内容结论与讨论地球的水科学框图（摘自“大气水文学初探”，张学文，2004）一、研究背景介绍水汽概念：水汽压、饱和水汽压、相对湿度、绝对湿度、饱和差、露点温度等

水汽循环内容水汽收支水汽含量水汽通量水汽再循环水汽输送轨迹水汽辅合水汽辅散水汽计算数据及方法：计算数据采用美国NCEP/NCAR再分析格点资料，时间长度为1948~2010年，空间分辨率为2.5º×2.5º。水汽通量的计算方法：西南季风东南季风塔河流域水汽通量长江流域

水汽收支

塔河流域南边界

北边界西边界东边界长江流域南边界

北边界西边界东边界式中,QW,QE,QS,QN分别为长江流域西、东、南、北4个边界水汽收支;QT为区域边界总体水汽收支;λ1,

λ2,φ1,φ2分别为各边界对应的纬度和经度.研究区域

长江、塔里木河、中国东部、非洲

暖池区西南季风东南季风东亚季风塔里木河流域SudanNileRiverSaharathebiggestdesertthelongestriverAridclimate非洲萨赫勒地区ThesouthernSudanwassplitfromthenorthandcreatedtheworld’snewestnationin2011.Therearemanyreasonsfortheseparation,however,thecontinuousdroughtsmaybeoneofthemajorcause.ThisstudywascompletedbeforetheseparationoftheSudanandourstudyareacoversSudanandSouthernSudan,sowecallthestudyareaasSudanforshort.苏丹和南苏丹二、主要研究内容

水汽输送与降水的关系水汽输送与流域旱涝异常影响水汽输送的大气环流异常分析水汽含量时空变化1961-2005年长江流域不同年代水汽含量距平分布（相对于1961-1990年平均）2.1水汽输送与降水的关系1961-2005年长江流域空中水汽含量的线性趋势系数分布图春季夏季秋季冬季年平均空中水汽含量时空变化1961-2005年长江上游(a)和中下游(b)水汽输送区域边界整层水汽收支逐月线性趋势(虚线表示通过0.05的显著性检验)上游：6月中下游：7月长江流域水汽收支时空变化长江流域水汽收支、径流和降水的演变趋势径流水汽收支降水长江流域收支与降水和径流关系（1961-2005）1961-2005年长江中下游地区水汽净输入量(Fin)、水汽净流出量(Fout)、水汽收支（QT）和降水(P)的季节及年际变化（阴影区面积为水汽收支量）水汽收支与降水2.2水汽输送与流域旱涝异常

Zhangetal.StatisticalpropertiesofmoisturetransportinEastAsia

andtheirimpactsonwetness/drynessvariationsinNorthChina.Theor.Appl.Climatol.,2011Zhangetal.UnderstandingtheChangingCharacteristicsofDroughtsinSudanandtheCorrespondingComponentsoftheHydrologicCycle.JournalofHydrometeorology,2012.基于SPI指数的1961-2005中国区域旱涝异常分析southChinanorthChinaTheSPIat24monthshasbeencalculatedinthispaperandfoundnorthChinaexperiencedadriersituationinrecenttwodecades长江流域1961-2005年整层大气边界逐月水汽输送量的小波周期分析（a南边界，b北边界，c西边界，d东边界）长江流域水汽输送与中国北方旱涝异常关系沿不同纬度(20ºN,25ºN,30ºN,35ºN,40ºand45ºN)平均的水汽输送所对应周期分析20ºN25ºN30ºN35ºN40º45ºNThestandardizedprecipitationindex(SPI)seriesfor24monthsindifferentregionsofSudanandSouthernSudan非洲Sahel地区干旱WetnessDroughtsIn1984,cropfailureandthespreadofwaterdiseasescausedbydroughttookthelivesof55,000peopleofSudan(Osman,2002).

soilmoisturePrecipitationMoisturecontentPrecipitationrateEvaporationrateTime-latitudecrosssection(averagedover22.5-37.5ºE)ofhydrologicalcomponentsanomaliesinSudan+_TheMKZvaluesoftheatmosphericbranchinthehydrologicalcycleThecorrelationsbetweenthearealannualmeanhydrological

variablesoverthewholeSudan[temperature(TMP),

potentialevapotranspiration(PET),actualevapotranspiration(AET),

andsoilmoisture(SM);boldfaceindicatessignificantat0.05level].Zhangetal.,JournalofHydrometeorology,2012.水汽收支长期变化的原因－水汽通量夏季整层大气水汽纬向输送与经向输送线性趋势

纬向输送（阴影区表示西风水汽输送）；b.经向输送（阴影区表示南风水汽输送）2.3影响旱涝的大气环流异常分析

东亚地区1991-2005年相对于1961-1990年的夏季整层大气水汽通量的距平分布（阴影区表示>100100kg/m•s）

水汽收支长期变化的原因－水汽通量水汽收支长期变化的原因－水汽通量长江流域典型多雨年与典型少雨年水汽通量差值场a.长江上游b.长江中下游(g·m-1·s-1)1961-2005年夏季(a)500hPa和(b)850hPa高度场线性趋势系数(阴影区表示通过95%的显著性检验)水汽输送长期变化的原因－位势高度变化1961-2005年东亚-太平洋地区850hPa高度场线性趋势系数的季节分布(a.春季,b.夏季,c.秋季,d.冬季,阴影区表示通过95%的显著性检验)

水汽输送长期变化的原因－位势高度变化夏季东亚地区1991-2005年相对于1961-1990年的500hPa高度场和风场距平

水汽输送长期变化的原因－位势高度和风场的变化thecontoursindicatethecorrelationcoefficientbetweentimeandthemoistureflux,forwhichvalueslargethan±0.3isstatisticallysignificantatthe95%confidencelevel)Spatialdistributionoflong-termtrendsinwholelayermoisturefluxinsummer(JJA)during1948–2005zonalmoisturefluxmeridionalmoisturefluxSpatialdistributionofthesummer(JJA)atmosphericmoisturefluxanomaliesbetween1970-2005and1948-1969IndianOceanMoistureflux非洲苏丹地区