华北地水变化特征与暴雨事件减少原因分析(郝立生)

华北降水变化特征和郝立生

河北省气候中心

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引言1资料和方法2华北降水变化特征3华北盛夏暴雨事件减少原因

3.1季风变化

3.2水汽变化

3.3越赤道气流变化

3.4热带对流变化

3.5副热带高压变化4结论与讨论内容关注的问题

20世纪60年代中期以后，华北降水呈减少趋势，特别是70年代以来，降水减少更加明显，使华北水资源紧张的形势更加严峻，给当地工农业生产、人民生活、生态环境和未来发展带来严重威胁，已引起政府和科学界的高度重视。例如：为解决华北用水紧张形势，国家实施了南水北调工程。研究的意义该研究可以更好地认识华北地区降水减少的原因，为改进降水气候预测技术提供科学基础。有待解决的科学问题华北降水减少的内在特征是什么？哪些因子变化造成暴雨事件减少？0引言资料：（1）国家气象信息中心整理的华北37站1951–2008年逐日、逐月降水资料；（2）国家气候中心整理的1951–2008年副高指数资料；（3）NCEP/NCAR再分析的月平均环流资料；（4）EC再分析1957年9月–2002年8月月平均对流性降水资料；主要方法：变率分析、线性趋势分析、合成分析、相关分析等方法。1资料与方法夏季降水相对变率%华北降水的特殊性降水高度集中在夏季年降水相对变率最大夏季降水相对变率最大之一极易发生严重的旱涝灾害年降水相对变率%夏季降水占全年的%2华北降水变化特征----变率年份年份年降水量(粗线)、夏季(细线)、春(绿)、秋(棕)、冬(兰)降水量变化降水量/mm

----四季降水量变化降水量/mm2华北降水变化特征夏季小雨、中雨、大雨、暴雨日数变化小雨日数/d

大雨日数/d

中雨日数/d

暴雨日数/d

----夏季降水日数变化2华北降水变化特征年降水量(粗线)和暴雨雨量(细线)变化虚线是线性趋势

年降水量/mm暴雨雨量/mm

两者变化趋势非常一致，线性减少趋势都通过了显著性检验。年降水量48年线性减少95mm；暴雨雨量48年线性减少49mm，占全年减少量的52%。暴雨雨量的减少对年降水量影响很大。

年降水量和年暴雨雨量年降水量暴雨雨量2华北降水变化特征年降水量/mm盛夏暴雨日数/d华北地区暴雨高度集中在盛夏（7-8月），多年平均暴雨日数0.93天，占全年暴雨日数的82%，盛夏暴雨雨量变化对夏季降水量和全年降水量有显著影响。年降水量和盛夏暴雨日数暴雨日数年降水量1961-2008年华北盛夏(7–8月)暴雨日数和年降水量变化

2华北降水变化特征从以上分析得到，华北降水减少不是因雨强变化造成的，主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中盛夏暴雨日数减少造成的影响最为重要。下面分析暴雨事件减少的原因。2华北降水变化特征

盛夏东亚季风指数、亚洲季风指数和暴雨日数变化

东亚季风指数(wang,2002):夏季(20º-40ºN,110º-125ºE)范围内850hPa风速（标量）平均值，做标准化处理定义为东亚夏季风指数亚洲季风指数(WebsterandYang,1992;Chenetal.,2007):DHI=夏季(0º-20ºN,40º-110ºE)范围内850hPa纬向风速平均值与(150hPa+100hPa)层平均的差值，做标准化处理定义为亚洲夏季风指数盛夏季风指数

盛夏暴雨日数/d

----夏季风减弱3华北盛夏暴雨事件减少原因水汽通量/kg.m-1s-1

1961–2008年盛夏通过华北南边界(32.5ºN,110–120ºE)进入华北的整层水汽通量变化.单位：kg/(m·s)----水汽大量减少3华北盛夏暴雨事件减少原因1961-2008年盛夏东亚(110-120ºE)平均850hPa层经向风速纬向-时间变化.单位：m·s-1

华北盛夏1000hPa层越赤道气流越赤道气流/m·s-1

(a)1000hPa多年平均水平风场，阴影区经向风速>2m·s-1.单位：m·s-1(a)(b)(c)----越赤道气流变化50ºE90ºE110ºE145ºE125ºE3华北盛夏暴雨事件减少原因(a)1961–2002年盛夏对流降水分布(单位：mm·d–1)；(b)盛夏暴雨日数与对流降水的相关分布，阴影区通过了显著性检验；(c)印度(粗实线),南海(虚线),菲律宾(细实线)对流降水变化(单位:mm·d–1),斜线是线性倾向对流降水/mm·d–11961–2002年盛夏热带对流变化

(a)

(b)

(c)印度对流南海对流菲律宾对流3华北盛夏暴雨事件减少原因----热带对流变化副热带高压变化强度偏多年偏少年面积西脊点北界脊线盛夏暴雨日数与副高脊线、北界呈明显的正相关，通过了显著性检验；与副高面积、强度几乎不存在相关性；与西伸点呈负相关关系，但没通过显著性检验。副高变化对华北盛夏暴雨事件发生的影响比较复杂。----副热带高压变化3华北盛夏暴雨事件减少原因（1）华北全年降水量高度集中在夏季，占全年的60%以上。春、夏、秋、冬四季降水和年降水相对变率在全国都最大。因此，华北是全国极易发生严重旱涝灾害的地区。（2）华北地区全年降水量减少不是由于雨强变化造成的，而主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中夏季暴雨日减少造成的影响最为重要。近50年来，东亚夏季风减弱，使得通过南边界进入华北的水汽大量减少；另外，50ºE、90ºE、125ºE越赤道气流减弱，145ºE越赤道气流加强，使得南海对流和菲律宾对流加强，造成副高位置偏东，副高脊线和北界位置偏南。