中国气候及异常 课件 3学习资料

影响中国旱涝的气候系统（1）ENSO循环

所谓ENSO事件是80年代所期出现的一个科学术语，源于人们对ElNino现象与南方涛动(SO)现象及其相互关系认识的不断深化。80年代初(1982-1983年)，出现了20世纪来最强的一次ElNino事件，其许多特征均不符合经典的模型，从而使该领域的研究出现新的发展。人们愈来愈清楚地认识到发生在热带海洋中的

ElNino现象与南方涛动SO之间的密切联系。它们是由海洋与大气之间的相互作用耦合在一起的不可分割的系统。从而提出了统一描述这一对海洋-大气现象的新思想，形成了新的术语，称之为ElNino／SouthernOscillation现象，简称ENSO

。

南方涛动——指印度洋与热带东南太平洋之间的气压振荡，这种振荡无确定的周期，但是有正、负两种位相。正位相时，东西向气压梯度加大，此时南方涛动指数是增大的；负位相时，则相反。通常，由于海-气之间的相互作用，ElNino事件发生在南方涛劝的负位相时期；而在南方涛动正位相时，赤道太平洋则发生大范围的降温。因此，所谓ENSO事件指的是与ElNino伴随的SO的负位相出现时的海洋-大气综合事件。当印度洋地区出现气压正距平时，东南太平洋及南美地区将有负距平；反之亦然。正常状态Fig1:normalcase

fig2:ElNiñofig3:LaNina厄尔尼诺的赤道太平洋

Nino3.4ENSO对世界降水的影响研究

ENSO对中国降水的影响的研究

把ENSO同副热带高压（影响我国夏季降水的主要大气系统）联系起来，发现赤道东太平洋的海面温度异常与西太平洋副高的强度(用面积指数表示)和西伸程度有密切的关系，即赤道海面温度升高时，副热带高压加强西伸，且海温变化要比副热带高压变化提前约4-6个月。同时发现，副热带高压和海温的变化均有周期大约为42个月的振荡。这种时滞耦合关系及其在副热带高压长期预报中的应用引起了业务部门的重视，至今已经成为副热带高压预报个的一个重要工具。近年来，对ENSO现象的研究不断深化，在丰富的历史记录和详细的现场观测的基础上，对ENSO的起始时期、转变过程、不同类型的增暖分布和增暖过程、低空风场与海面温度场之间的关系进行了仔细的分析，揭示了ENSO事件的“多样性’’特征，修正和丰富了经典模型，对我国早涝气候影响的认识进一步深入。

（2）西太平洋暖池海水热力异常

为说明暖池次表层的水温和我国夏季降水的关系，计算了1967-1991年冬季暖池沿137°E次表层水热含量EOF分析第一主分量时间系数与我国夏季汛期降水的相关(图）。可见：

暖池次表层的海水热容量与我国长江中下游流域的降水有很好的负相关，相关系数可达到-0.4，信度检验达0.05以上。暖池次表层的海水热容量与黄淮地区有很好的正相关。表明：

当西太平洋暖池处于暖状态，长江中下游夏季降水偏少；黄河流域，特别是黄淮地区夏季降水较多；当西太平洋暖池处于偏冷状态，我国长江中下游夏季降水偏多；黄河流域，特别是黄淮地区夏季降水偏少。因此，暖池的海温可以用来作为预测我国夏季旱涝分布的强信号之一。

当西太平洋暖池的海温高时,从菲律宾周围经南海到中印半岛的对流活动强,长江中、下游地区和淮河流域的降水往往偏少。相反,当西太平洋暖池的海温偏低时,菲律宾周围的对流活动较弱,在这种状态下,从孟加拉湾、南海和热带西太平洋输送来的水汽在江淮流域和长江中下游地区辐合,长江中、下游地区和淮河流域的降水往往偏多。经过多年汛期旱涝灾害预测的实践,证明暖池的热状态与菲律宾周围对流活动的强弱可以作为我国夏季旱涝预测的前期重要信号之一。

我国长江和淮河流域夏季降水与菲律宾周围对流活动之存在很好的负相关（最大负相关系数达到0.6以上，位于长江流域的中游）。信度检验超过0.05。而华北地区、黄河流域夏季降水与菲律宾周围对流活动之存在很好的正相关（最大正相关位于河套地区和渭河流域）。华南和东南沿海夏季降水与菲律宾周围对流活动之也存在正相关。即

菲律宾周围对流活动弱，江淮河流域夏季降水强（如1980、1987年等），发生洪涝；菲律宾周围对流活动强，江淮河流域夏季降水弱（如1985、1988年等），发生干旱。

为更好地说明长江和淮河流域夏季降水与菲律宾周围对流活动的情形，分别分析江淮河流域偏涝（如1980、1982、1983、1987年等）与偏旱（如1978、1981、1984、1985、1988年等）时夏季热带西太平洋暖池上空高云量的分布。（3）青藏高原上空的热源异常叶笃正、高由禧指出：

青藏高原陆面热状况对东亚气候异常有着重要影响,特别是青藏高原的雪盖面积大,深度深,本身是气候灾害之一,且它对我国旱涝气候灾害的发生也有重要作用。研究结果表明：

青藏高原冬、春雪盖与我国长江流域南部的汛期降水有明显的正相关,即青藏高原冬、春雪盖面积大,夏季洞庭湖、鄱阳湖和江南地区的梅雨强。（4）亚洲季风环流异常东亚夏季风系统的成员（陶诗言，陈隆勋）

澳大利亚的冷性反气旋;沿100°E以东的越赤道气流；印度的西南季风气流；赤道辐合带ITCZ；（位于南海和赤道西太平洋的季风槽）；赤道东风气流；西太平洋副高；梅雨锋；中纬度的扰动。

许多研究表明：

东亚夏季风降水有明显的准两年周期振荡,江淮流域的准两年周期振荡更明显。利用我国台站实测夏季（6~8月）降水资料分析降水的年际变化。（见图）

图示EOF的分析的第1主分量的时间系数与相应的空间函数分布,可见我国夏季降水从20世纪70年代起有显著的准两年周期的振荡,这种振荡在长江、淮河流域尤其明显。利用NCEP/NCAR再分析的水汽资料，计算东亚夏季纬向水汽输送通量的时间系数和相应的空间函数分布如图。

可见我国东部降水的准两年周期振荡是受到东亚夏季风的水汽输送的准两年周期振荡的影响。研究还表明：

夏季风经向水汽输送通量还存在着显著的年代际变化,这种变化已严重影响到我国华北地区的夏季降水,并引起华北地区的干旱（图略）。还有研究表明：

东亚冬季风不仅严重地影响我国的沙尘暴和雪灾、寒害等重大气候灾害的发生,而且还影响夏季我国的旱涝灾害。（5）西太平洋副热带高压异常西太平洋副热带高压

位于北半球20~35°N太平洋上空的暖高压系统。是影响我国降水和气温分布的一个重要的环流系统,许多灾害性天气往往与副高的强弱及位置有关。如1998年夏季的长江洪水就是因为副高偏南而稳定西伸的结果;20世纪60年代初长江流域的严重干旱则是由于副高长期偏强造成的。副高的活动状况对于梅雨、台风以及华北、华南的旱涝都有直接影响。东亚雨带的北移与西太平洋副高的北跳有关。＊副高的强度、位置的季节变化：（1）副高的强度在6~9月最强,冬半年明显偏弱。（2）副高的位置随季节有明显的北进和南退。副高位置从冬~夏北移,强度增大;

从夏~冬南撤,强度减弱。

5~8月副高北移西行,移到1年中的最北点；

8月以后,副高南撤。＊副高进退特征：

副高的北进、南退是非匀速进行的。具有稳定少变、缓慢移动和跳跃3种形式。

◆副高脊线的季节位移：

冬季副高脊线常在15°N附近,3~4月副高缓慢北移,4~6月初副高脊线常在15~20°N，降水集中在南岭以南6月中~7月初副高脊线第1次北跳至20~25°N以北,雨带位移至长江和淮河流域；

7月中旬副高脊线2次北跳,越过30°N附近,雨带移至黄河流域；7月下~8月中副高脊线再跃过30°N以北（最北的位置）,

雨带北移至华北、河套和东北一带；

8月下~9月副高向南撤退。雨带由北向南先后结束。

移动规律只是气候平均状态,副高的实际活动存在明显的年际变化。

◆副高位置和大型降水的关系：

副高内为下沉气流,天气晴好。副高长期控制某地区时,会造成该地区的干旱。

副高南面为东风带扰动和台风活动的地区,易产生降水。

副高北缘存在副热带锋区和强西风,其西部的偏南气流从海上带来充沛的水汽输送到锋区,由于低空增湿较多,进一步增强了锋区空气层结的对流性不稳定。当西风带有低槽或低涡发生移动经过锋区上空时,系统性上升运动和不稳定能量的释放所造成的上升运动,使充沛水汽凝结而产生大范围的雨带,并常伴有暴雨。（雨带位置常比副高脊线偏北约6~10个纬度,其走向大致和脊线平行）●副高位置的季节性变化对各雨带的起讫时间有一定的作用平均而言：

（1）副高位于20°N以南时,雨带位于华南（华南雨季或华南前汛期雨季）;

（2）脊线徘徊于20~25°N时,雨带位于江淮流域（江淮梅雨）;

（3）脊线越过25°N而稳定于300N以南时,雨带北移至黄淮流域,（黄淮雨季）;

（4）脊线越过30°N,华北雨季开始（随着副高北移,长江梅雨结束,华南又开始受台风影响）；

（5）9月副高开始南撤，雨带也随之南移。●

副高位置的异常往往会造成各地区的旱涝如1954、1980年副高长时间位于20~25°N,造成江淮流域夏涝,1978年副高很快的向北推移,没有在20~25°N附近停留造成江淮地区干旱。研究表明：

我国在夏季风环流背景下,在青藏高原的影响下,西南季风从孟加拉湾携带的大量水汽和东南季风从热带西太平洋携带的大量水汽在西太平洋副热带高压的西北侧汇合,因此,在副热带高压的西侧与北侧季风暴雨具有突发性与多发性,从而引起洪涝灾害。叶笃正等首先发现：

东亚夏季风环流和西太平洋副热带高压在6月上、中旬存在着突变,并指出正是这种行星尺度环流的突变才导致东亚夏季风的爆发。黄荣辉等研究表明：

西太平洋副高异常北跳、东亚夏季风环流的突变是与菲律宾附近的对流活动密切相关。在菲律宾附近对流活动强的夏季,西太平洋副高在6月上、中旬突然北跳明显；相反在菲律宾附近对流活动弱的夏季,西太平洋副高突跳往往不明显。也有研究表明：

西太平洋副热带高压的西伸和变化与西太平洋暖池的对流活动有直接关系。太平洋—日本涛动：

西太平洋地区云量和对流层环流遥相关波列，该波列的出现同赤道西太平洋地区的对流活动，以至同ElNino事件关系密切。我国东部旱涝发生的原因和该波列有关。在菲律宾周围的对流强的年份，强的副热带高压位于日本及我国江淮流域上空，500hPa有正距平，江淮流域和日本高温少雨，在鄂霍茨克海上空有500hPa高度负距平；在菲律宾周围的对流弱的年份，正负距平分布几乎相反，江淮流域降水偏多。

1998年夏季长江流域特大洪涝与东亚气候系统水汽输送异常的关系

1998年夏季,长江流域发生了20世纪仅次于1954年的全流域特大洪涝。如图所示,长江流域在98年夏季汛期降水距平达到100%,即汛期降水比常年多了1倍,包括嫩江、松花江流域,全国洪涝面积达21×106hm2,造成约3000人死亡和约2600亿元巨大经济损失。

黄荣辉等比分析了年夏季长江流域特大洪涝的成因,指出

1998年年夏季长江流域的特大洪涝是由于上述东亚气候系统的异常所引起的。

1997/1998年ENSO事件对1998年夏季长江流域特大洪涝有直接影响。1997年5月发生的厄尔尼诺-南方涛动

ENSO

事件从98年初夏开始衰减,因此,98年夏季汛期正处于ENSO事件的衰减期。

长江流域,特别是洞庭湖、鄱阳湖以及湘江、资水、沅江等流域降水应偏多,事实上，在上述地区汛期降水比常年降水增加了近100%。,发生了特大洪涝。这是由于在98年夏ENSO事件正处于衰减期,此时热带西太平洋次表层海温还没有开始增温,而热带中、东太平洋的次表层海温已变冷,就使得98年夏季整个热带西太平洋暖池海域的次表层海温处于偏低状态,故菲律宾周围的对流活动很弱