持续的异常降水的影响中国西南部低频大气扰动所引起的不同的纬度和海拔

1介绍

持续降水异常的主要原因是洪水。丁(2005)提出,暴雨的产生主要受到三个大型循环因素的影响。廖青海和道十堰(2004)澄清的循环流程东亚夏季大气环流异常干扰的副热带西风的似稳波飞机。有时低纬度循环也会导致持续的异常降水。例如,周和程(1987)报道,索马里的低空急流的原因之一可能是持续的强降雨在长江的上游。他敏(2005)提出,cross-equatorial气流之间的相互作用和在南半球西风环流异常可能是一个重要因素的形成连续的大雨2003年淮河。除了世界范围的系统的影响,天气系统降水的直接原因,和持续的大雨通常是由连续的一代,收敛,加强,相互影响的几个中尺度和小规模的降水系统(周,2000;刘et al ., 2005)。

许多研究发现,大气动力学振荡密切相关季风活动和持续的降水异常(Zhang et al ., 1992;周和李,1995年;菊池和王出版社,2009年)。大多数降水低频振荡的结果从低频的交互系统在高和低纬度地区的大气(Horel和华莱士,1981;李,1990;杨,1990)。梁和丁(2012)显示着大额的东亚梅雨密切相关的运输热空气在低纬度和冷空气高纬度地区(肖和李,1992年)。在中、高纬度地区,低频波火车把冷空气从里海东部,和潜在的漩涡的中心从鄂霍次克海西南传播(巴恩斯et al ., 1983;张,1987;罗,1998)。在低纬度地区,低频北风和低频降水的弥补较低的层的形成区(路,1994;路,1994;邱et al ., 2004;刘和,2006年)。上层由低频发散气流控制;低频循环在每个层和高度的冷空气向南运输中、高纬度地区一起工作,所有这一切为降水(提供有利条件卢和丁,1996年;毛和吴,2005)。

以前的研究已经指出,持续异常降水与大气低频振荡密切相关,和它的法律已经被广泛用于长程预测(胡锦涛和陈,1995;鑫et al ., 2007)。西南地区降水也影响低频振荡在中、高纬度地区,以及较低的纬度。因此,有必要研究西南地区持续异常降水之间的关系和各纬度的低频振荡。在现有的研究中,大多数研究的对象是在中国南部,江淮,和北中国,其中大部分是基于个案分析和系统分析。许多研究发现,大气的动力学振荡密切相关的季风活动和在中国持续的降水异常。亚洲季风地区的循环主要有30-50-day 10-20-day振荡周期,影响季风地区的降水过程。Lorence (1984)指出,这一过程主要是通过在季风地区经向传播的低频振荡。梁和丁(2012 b)表示,在东亚梅雨的大值区密切相关的运输热空气在低纬度和冷空气在高纬度地区。许多学者的研究结果得出了类似的结论:热带低频振荡带来足够的温暖、潮湿的空气在其向北传播。相比之下,矮秆、纬度低频振荡带来冷空气向南在其传播。冷和热空气和叠加的融合和互动上,中间,和更低的循环系统导致持续的降水异常的产生,和降水低频振荡的对应于循环系统的低频振荡。目前,国内外学者很少研究低频振荡的持续的暴雨在中国西南部。中国西南地区是一个重要的水源在中国由于其复杂的地形,不同的气候,和丰富的降雨。西南地区极端降水频繁发生,严重威胁人民生命和财产的安全。极端降水之间的关系和低频振荡研究将有助于提供一个理论依据本地区极端降水的预测。因此,本研究将系统地分析持续异常在西南地区降水事件。研究材料和方法部分2所示。 Sources and propagation paths of low-frequency systems and configuration and evolution characteristics of low-frequency systems are shown in Section 3. The conclusion and discussion are presented in Section 4.

2篇文章类型

2.1研究材料

在这项研究中使用的降水数据是取自《每日价值的基本气象要素数据集中国国家表面气象站(V3.0),时间从1981年1月至2016年12月,西南地区的(例如,云南,四川,贵州,重庆)364年历史数据网站选择为研究对象。为了确保数据的质量,失踪的电台测试超过1个月被排除在外,留下353个车站。选择每天NCEP / NCAR再分析的数据包括500和200 hPa位势高度,100 - 1000 hPa风场,时间长度从1981年1月至2016年12月,和横向分辨率为2.5°×2.5°。

2.2研究方法

2.2.1持续性降水异常的定义

首先,该地区的降水进行平均处理站在研究区从1981年到2016年。第95百分位沉淀值与降水记录作为极端降水阈值。如果超过阈值,它被定义为极端降水。异常降水在这个区域被定义为连续降水异常如果它持续至少连续三天。第一天当地区降水到达阈值被认为是0天的持续异常降水的开始。降水开始前的日期表示为一个负数,和日期后,降水开始表示为一个正数。

2.2.2综合分析

气象要素的平均价值在几个持续异常降水时间将被计算进而获得复合变量的时间序列。这种方法可以用于获得多个大气合成变量在连续的降水。

巴特沃斯滤波器的优势(姚明et al ., 2005),它可以自由选择通频带和不会引起信息丢失数据的两端。滤波器的输出函数如下:

上述公式的某些元素的时间序列 $x\left(t\right)$ , $y_B$ 过滤值,其响应函数如下:

在哪里

在哪里 $\Delta \mathrm{t}$ 时间步长,f是频率, $f_1$ 和 $f_2$ 截止频率。

3的结果

3.1来源和传播路径的低级和低频系统至关重要

中国西南部的月降水异常的时间序列是由REOF分解(图1)。第一个四个模式的累积方差贡献43%,和高负载覆盖面积在中国西南大部分地区。高价值区域的第一旋转因素占领了大部分的云南、负载中心的值大于0.7,这个模态解释的方差为12.8%。第二个旋转因子的解释方差为9.07%。大负荷区域是四川东北部,中央值大于0.7。第三旋转因子的解释方差为12.7%,大负荷区域位于贵州省第四旋转因子的解释方差为8.4%,和大负荷区域位于四川盆地。大值中心显然把西南地区划分为四个部分没有相互重叠,且仅四川西部地区没有表现出来。然而,考虑到类似的地形、海拔和四川西部地区的气候特点,四川西部地区被认为是一个单独的区域,如下所示。

降雨REOF特征向量的分布结果表明,这个地区的降水是不一致的。第一个四个主要组件中心西南地区划分为四个区域。考虑到相似的地形和气候的四川西部高原,四川西部高原被认为是一个独立的地区。因此,西南地区分为五个地区进行讨论。在每个地区强降雨的时间和影响低频系统并不统一。因此,我们需要讨论每一个地区一个接一个。

3.1.1四川西部地区

图2表明,发病后的第二天降水、关键系统保持强劲,南北气流聚集在这个领域形成降水。这时,气旋的位置在西太平洋是向东,和来自东南气流西边还没有影响到四川西部地区。水汽主要来自北印度半岛的西南气流反气旋。因此,盛行的印度半岛西南大风(80°E, 10°N)可以作为早期低纬度四川西部地区降水信号。当有低频气旋或低频气旋在北方,它有利于降水的发生在四川西部。日本海的低频气旋来源于低频气旋贝加尔湖地区向东向南移动,到达日本海地区0天。以前,该地区是西南气流,这是不利于冷空气向南流动的高纬度地区。寒冷的空气来自于低频反气旋东侧的贝加尔湖。它可以追溯到前3天降水的开始。当该地区低频气旋移动贝加尔湖地区的东南部,有北风在北边,它到达区域,形成异常反气旋。 It is beneficial for the north wind to travel south to the western Sichuan area. A two-tailed Student’st以及用于测试的意义。结果表明南北气流交汇地区西部的四川和上面的关键领域,其中低频反气旋,气旋影响通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.1.2盆地区域

初在盆地降水,关键低频系统较低的层的低频槽东侧的贝加尔湖,鄂霍次克海的低频气旋,东南海岸上的低频反气旋,低频气旋在中国南方。五天前降水的发生,我国的北部和日本海南风气流,贝加尔湖槽尚未形成,鄂霍次克海的面积有低频反气旋,和台湾海峡附近的低频反气旋尚未形成,显示一个反气旋环流,南中国海是一个低频气旋。四天前出现降水,低频气旋形成从贝加尔湖到中国北方的广大地区,逐步向东转移到日本海的附近。前三天的降水、低槽Beihu成立,和向南的风变成了北风,逐步加强,冷空气向南运输和合并与盆地的热空气。因此,早期信号的低频850 hPa盆地是一个低频气旋生成在西太平洋第一个13天,逐步西北搬到中国南方的南中国海。它向东转移到附近的鄂霍次克海,和一个低频反气旋的形成和稳定台湾海峡(图3)。地区受气旋和反气旋的影响,以及融合南北气流的区域降水区域,通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.1.3东四川

850年15 - 30天低频环流场hPa在四川东部,低频系统各种纬度的影响在四川东部降水气旋Beihu以东位于中国东海,印度支那半岛。北风西区的气旋在高纬度地区向南移动,西区的气旋在中国东海引导高纬度北风中、低纬度地区,使其进入西南地区,为在四川东部降水提供冷空气。然而,飓风在印度支那半岛带来降水南中国海。温暖、潮湿的气流使冷和热空气融合在四川东部地区,形成降水。通过观察低频的时间演化系统,它可以发现低频气旋Beihu的东部前4天降水形成的。北风在高纬度地区是其形成的主要原因。然后强度逐渐增加,使高纬度寒冷的空气(图4)。地区受气旋和反气旋的影响,以及南北气流的融合区域的降水区域,通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.1.4贵州区域

图5表明,在低频环流场850 hPa在贵州,低频系统影响贵州主要有鄂霍次克海的气旋和反气旋中、高纬度地区的中国东北气旋和反气旋印度支那附近的东海中间和低纬度地区。温暖、潮湿的气流主要来自南海和西太平洋。东海东部的反气旋形成降水前2天,然后开发和扩大,为贵州带来水汽从西太平洋。印度支那半岛海洋气旋上形成集中在5°N, 110°E,和降水前4天,然后向北移动到印度支那半岛,为贵州带来南海蒸汽。地区受气旋和反气旋的影响,以及融合南北气流的区域降水区域,通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.1.5云南地区

云南的低级低频环流场(图6),影响降水的关键低频系统是强热带风暴在中国东北和孟加拉湾风暴。同时这两个低频气旋形成降水前3天。西区的高纬度地区冷空气引起的低频气旋在鄂霍次克海由北风控制中国东北,导致气旋环流的形成在日本海附近。随后,飓风继续加强在这一领域,增加了向南北风。存在一个低频反气旋南部的赤道附近孟加拉的贝加尔湖。其北面有西风组件,它促进低频气旋的形成反气旋的北部。降水期间,强热带风暴加剧,西南气流进入云南地区和合并中、高纬度地区的东南风。地区受气旋和反气旋的影响,以及南北气流的融合区域的降水区域,通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.2来源和传播路径的中层低频系统至关重要

3.2.1四川西部

图7表明,低频的关键系统,影响持续降水在四川西部类似于低频循环平均500 hPa降水期间。附近有一个低频低压中国东北和日本海。可以看出早期的中层信号影响持续降水在四川西部的前15天,有15-30-day低频高压产生在巴伦支海,和降水前14天,低频低压生成15 - 30天亚洲西北部。这两个系统倾向于西南方向,转向Beihu区和中国东北和日本海附近,这有利于冷空气影响川西地区形成降水。低频高压中心和低压中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.2.2盆地区域

低频位势高度异常场的演变在中间的层所示图8。前15天,亚洲倒“Ω”流型形成于中、高纬度地区。随后,巫山的阻力高度逐渐下降,倒塌,这有助于在极地地区水平槽是逆时针转动的。低压中心的分裂的小扰动在日本海附近搬到盆地的西南到东北降水前(10天)。前的前5天降水、水平槽完全垂直,搬到东南。高压的发展在鄂霍次克海的加强,与高压岭从离在北方。同时,高压脊的一部分在日本海附近也扩展到东北。最初的负面干扰在盆地中心完全死了。随后,西方低压分离的小槽下游传播,在向东运动及其强度减弱。高压岭最初位于东北地区分成一个小扰动中心和西南搬到四川盆地东北部的一面,和高纬度高压力也随之转移到乌拉尔山脉。 At the beginning of the precipitation, the center of low pressure near the Sea of Japan developed strongly, and the center of low pressure in the west moved to Mongolia. The two low pressure and the low-frequency high pressure in the Ural Mountains formed a circulation pattern of high in the west and low in the east. This situation is conducive to the southward movement of cold air, and the northeast direction of the basin is positive. The small disturbance center still exists, causing the mid-to-high latitude airflow to flow eastward around the periphery of the positive disturbance center and then flow back into the Sichuan Basin. Low-frequency high voltage center and low voltage center passed the 95% significance test (p< 0.05)。

3.2.3东四川

在500 hPa低频高度字段在四川东部(图9),关键低频系统低压向南延伸至25°N Beihu湖以东和高压趋势northeast-southwest在黑海和咸海地区影响四川东部地区。通过跟踪两个关键系统的来源,发现低频高压源于东欧地区(60°N, 45°E),起初疲弱和高压力,加剧,搬到东南,乌拉尔山脉,降水开始时(0)到黑海,咸海地区。一个低频低压成立于俄罗斯的东北部(70°N, 140°E)降水前8天。然后,低压逐渐向南移动,到达贝加尔湖地区向南和继续开发。四天前的降水,低频低压也形成了渤海和贝加尔湖附近逐渐加强。0天,下部的低压Beihu湖与渤海是贝加尔湖低压,形成南北低压中心。低频高压中心和低压中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.2.4贵州区域

图10显示关键低频系统在500 hPa高度场降水期间在贵州南部的高压从Beihu渤海湾和低压的鄂霍次克海。高压与15-30-day低频在850 hPa反气旋。渤海湾附近的高压中心成立前5天降水,最终开发和加强,扩大范围,南北两侧和扩展,使其演变成南北片带状分布,使低纬度地区冷空气向南。鄂霍次克海的低压形成的高纬度地区向南移动。贝加尔湖以北一个小规模的低压中心成立前10天降水,然后强化,向南移动。−8天,达到贝加尔湖湖,南边和降水前5天的主体位于贝加尔湖搬到了东南,前3天降水、低压力中心不继续发展,但向东延伸至鄂霍次克海地区0天,主体到达东南的鄂霍次克海和发展。低频高压中心和低压中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.2.5云南地区

图11云南中层高度场的反演表明,亚洲的低频高领域显示了trough-ridge模式降水期间,东亚是一个低槽,西亚是一个高压岭,和槽脊南北带分布,影响低纬度地区。云南坐落在前脊和槽很容易受到来自北方的冷空气的影响。东亚低压中心起源于前6天降水,形成于日本的北海,然后开发和加强。低压中心扩展到南北,形成一片带状分布。西方亚洲高压脊由高压Beihu北部的中心。−6天,北部的高压中心Beihu向西发展,形成一个northeast-southwest前4天降水趋势。前两天降雨,中心搬到乌拉尔山脉的东部,东0天。南北趋势影响云南地区。低频高压中心和低压中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.3配置和高低频系统的演化特征

3.3.1四川西部

合成200 hPa低频散度和低频风场在四川西部所示图12。降水发生之后,在四川西部地区低频散度,有一个相应的低频反气旋。符合原始场分析,高层低频循环泵效应可以加强。向上运动有利于降水的生产。为了探索低频反气旋的来源和散度中心,时间正好相反。五天前降水,反气旋和散度中心位于中国的东北地区,强度高,两个基本一致。前十天降水,反气旋位于贝加尔湖地区和散度中心西南侧。前十天降水,反气旋和发散中心从西到东,开始前16天降水、贝加尔湖以西(55°N, 90°E)。上面的分析清楚地表明,高海拔低频反气旋的移动路径和发散中心刚搬到东南,然后转向西南。积极的散度中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.3.2盆地区域

200 hPa低频风场、散度场盆地所示图13。前14天降水、四川盆地的高空散度中心。在这个时候,一个低频反气旋生成45°N, 75°E(哈萨克斯坦)。左边的反气旋对应发散中心,和右边对应于收敛的中心。随着时间的推移反气旋向东移动缓慢。反气旋达到Beihu的北侧降水前的10天反气旋,主体的反气旋达到Beihu南部−5天。散度和反气旋中心移动。然后,反气旋没有继续向东向南发展。0天,反气旋的中心达到中国北部,南部的东风气流影响了盆地。散度中心位于内蒙古,蒙古,和四川盆地向南延伸至影响,导致盆地散度增加,这有利于降水的生产。 Therefore, the early signal of the circulation over the basin is roughly 14 days before the precipitation. A low-frequency anticyclone and a divergence center were generated in Kazakhstan, moved eastward to the south of Beihu Lake, and then continued to develop and strengthen southward, affecting the basin through Mongolia and North China. The positive divergence center passed the 95% significance test (p< 0.05)。

3.3.3东四川

200 hPa 15 - 30天低频环流模式在东部四川区域所示图14。降水的发生后,四川东部地区的高空是由低频反气旋控制低频散度区。生成的反气旋是在中国的内蒙古地区降水前6天,四川东部地区和散度值是负数,这是不利于气流在高海拔地区的差异。反气旋的位置保持稳定在接下来的几天,但强度继续增加。反气旋的中心和西部与散度区域,和东对应的收敛区域。随着反气旋加剧和南方,散度的范围面积继续扩大和向南推进,在降水的开始(0),气流在南边的反气旋影响四川东部,和相应的散度值逐渐转向积极的控制。积极的散度中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.3.4贵州区域

低频风场的散度在200 hPa在贵州(图15),散度值在贵州是正的,这有利于气流散度。然而,散度地区与其他地区不同,它不是在低频反气旋。结的是低频气旋和低频反气旋。散度中心和低频气旋和反气旋的发展。散度中心可以追溯到18天前降水、内蒙古和新疆交界处形成(90°E, 45°N),然后逐渐贵州东南部转移到天空。反气旋与中产阶级和底层系统。在我国的东北地区形成−6天,然后向南转移到我国的东部沿海地区。强热带风暴可以追溯到前8天降水,形成80°E, 40°N,然后开发和搬到东南,最后停滞不前,消失在中国的西南。积极的散度中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

3.3.5云南地区

所示图16,200 hPa在15 - 30天的低频散度场和风场在云南,发病后的降水(0),云南上空由散度控制中心,这对应于低频反气旋的西北边。反气旋中心位于该国中部和南部地区。此外,我们发现散度中心和反气旋同步改变,和朝鲜半岛总是位于西北的反气旋。十五天前降水、低频反气旋和散度中心生成亚洲西北部50°N和90°E,然后搬往东南,进入我的国家通过新疆,内蒙古降水前10天,并达成华北降水前5天。在这个时候,一个强大的低频气旋西区的低频反气旋。而向东南移动,结果在同一方向,迫使防空旋转西南及其强度削弱。0天,它通过我国的西南地区,云南和印度支那半岛。在降水,它住在印度支那半岛,然后减弱和消失。积极的散度中心通过了95%的显著性检验(p< 0.05)。

4结论和讨论

本研究是基于以前的研究低频振荡与降水之间的关系,主要集中在中国南部,江淮,中国西南和华北,尽管研究很少。本研究选择中国西南地区为研究对象,讨论了在沉重的降水低频振荡的影响,和明确定义的异常降水的关键领域。此外,它深入分析了传播特征,来源,低频振荡的传播路径不同高度及其对降水的影响,全面理解大气低频振荡影响持续降水的特点从三维空间在中国西南部。此外,本研究具体分析的传播特征和起源关键低频系统在每个纬度区,在每个高度15 - 30天,并显示在三维空间中低频振荡的相互配置及其对降水的影响。主要结论如下:

(1)在连续强降雨,500 hPa高度场和850 hPa风场滤波之前,除了四川西部地区,其他四个区域表明极端降水的发生密切相关,西太平洋副热带高压(基于5880 gpm轮廓线)。期间持续异常降水、西太平洋副热带高压的脊点向西延伸到110°E和有一个很大的控制范围。它对应于一个强大的低频反气旋的中下游水平。西南地区温暖潮湿的气流在低频反气旋的边缘被运送到西南地区,带来足够的水分在西南地区极端降水。在中、高纬度地区,影响降水低频关键领域是乌拉尔山脉,贝加尔湖以东鄂霍次克海和日本海。中纬度的西太平洋副热带高压的控制区域。较低的纬度是南中国海附近的印度半岛和孟加拉湾地区。

(2)在15 - 30天低频环流场,每个地区的大气低频波在连续降水一定气压的财产。高北蔓延到北风的中纬度地区和合并,形成一个融合和不断上升的地区多雨地区的南北气流。涡度场中低层次的正涡度中心,和上层负涡度中心,为降水有明显的斜压性提供能量条件。

(3)低的低频系统,中期,和高纬度地区倾向于向南移动,使冷空气多雨的地区,而低纬度系统倾向于把温暖和潮湿的气流向北移动,和寒冷和温暖的气流在多雨的地区。中心中层高纬度的低频高低压向南移动,最终形成一个循环模式与高西部和东部低,使冷空气向南移动沿着脊和槽。高级主要表明,积极的和消极的V风组件传播的高中档纬度的雨,和雨区域对应于低频离散系统。每个区域的详细high-low-altitude低频系统配置所示图17。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者没有提供过度的预订。

作者的贡献

TX:形式分析,原创作品。你怎么概念化、监督writing-review和编辑。LH和YN:正式的分析,writing-review和编辑。所有作者已阅读及同意发布版本的手稿。

资金

社会发展关键的R & D项目在云南省级(在中国)(202203 ac100006, 202203 ac100005);第二个青藏高原综合科学考察研究项目(2019 qzkk010408);创新和开发项目的中国气象局(CXFZ2021Z010)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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