宝鸡地区秋季连阴雨的气候特征及强连阴雨年的环流特征

2019-07-15 版权声明 举报文章

宝鸡地区秋季连阴雨的气候特征及强连阴雨年的环流特征

摘要 利用宝鸡地区自动气象站20:00―20:00的逐日降水量资料和美国国家环境预测中心的NECP/NCAR提供的分辨率为2.5°×2.5°逐日再分析资料,使用多种统计方法得到宝鸡地区1984―2013年9―10月连阴雨的气候特征及强连阴雨年的环流特征。结果表明:近30年宝鸡9―10月连阴雨的年最大降水量为2003年的312 mm,其中有3年未出现连阴雨天气。从降水次数上看,以2次居多,共出现12年,且10月中旬出现的连阴雨的次数最多,为20次。连阴雨降水量和降水次数年际变化的线性趋势均呈上升趋势。1988―2005年连阴雨的总降水量基本为3年的周期,降水次数在1988―2002年为准4年的周期。强连阴雨的环流特征表明,200 hPa上,在40°N附近等高线密集,表明有高空急流存在,宝鸡地区位于高空急流右侧,高空辐散,利于连阴雨的维持。在对流层中高层上,高度距平场在中高纬度地区存在一个“正-负”距平中心,另外在孟加拉湾附近为弱负距平区。强连阴雨的地面气压场呈现东高西低的环流形势,有利于宝鸡地区连阴雨的产生。强连阴雨的主要水汽来源为孟加拉湾和南海。

关键词 秋季连阴雨;小波分析;环流特征;宝鸡地区

中图分类号 P463 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)02-0238-03

宝鸡地处关中平原的西部,秦岭居于南部,渭水中流,关山西阻北横。由于地形的差异,宝鸡各县区降水具有明差异,南部明显偏多。受季风影响,宝鸡主要降水时段集中在6―9月,期间降水量占全年的80%以上。秋季连阴雨是继暴雨之后,另一诱发宝鸡滑坡、塌方的重要灾害性天气之一。

关于西北地区降水的研究已有很多[1-3],近年来对于宝鸡的降水变化研究也不少,主要侧重于对旱涝灾害发生规律的研究[4-6];在连阴雨的研究上主要停留在对每一次连阴雨过程的分析[7],对于宝鸡连阴雨的气候特征及强连阴雨的大尺度环流特特征的研究较少。现就宝鸡地区秋季连阴雨的气候特征及强连阴雨年的环流特征分析如下。

1 资料与方法

利用宝鸡地区11个自动气象站20:00―20:00的逐日降水量资料和美国国家环境预测中心的NECP/NCAR提供的分辨率为2.5°×2.5°逐日再分析资料,通过线性分析、小波分析等统计学方法对1984-2013年秋季连阴雨天气(主要集中在9―10月)的气候特征进行分析,并应用合成分析的方法找出强连阴雨年的大尺度环流特征。

本文选取连阴雨的标准如下:①若连续3 d降水量≥0.1 mm,且日平均总云量≥8成,记为一次连阴雨过程;②若连续4 d以上,其间允许有1个非雨日,且该非雨日日平均总云量≥8成。

2 结果与分析

2.1 连阴雨的年际变化

从连阴雨逐年变化的降水量和降水次数(图1a)的统计图上可以看出,秋季连阴雨的年最大降水量为312 mm,出现在2003年;在1991年、1993年、1996年并未出现连阴雨,由此可知连阴雨的年际变化十分明显。从连阴雨的降水次数来说,基本为每年0~3次,并以2次居多,共出现12年;3次次之,为11年;其次为1次有4年。

从9―10月连阴雨的旬际变化图上可以看出(图1b),连阴雨在10月中旬出现次数最多,为20次,9月下旬次之,10月下旬最少,仅为4次。

连阴雨降水量和降水次数年际变化的线性趋势表明,无论是连阴雨的年降水量还是降水次数都呈上升趋势,降水量的上升趋势为1.88 mm/年,降水次数的上升趋势为0.03次/年。

2.2 连阴雨的周期特征

为了更好地了解连阴雨降水量是否具有周期特征,对1984―2013年连阴雨的总降水量和降水次数分别做小波分析。从图2可以看出,1988―2005年连阴雨的总降水量有一个明显的3年周期。在连阴雨的降水次数的小波分析图上,从1988年到2002年有一个准4年的周期。

2.3 强连阴雨年份的环流背景

统计1984―2013年连阴雨的总降水量,选择降水量最大的5年(表1)作为强连阴雨年份,进行合成分析,得到强连阴雨年的环流特征。可以看出,降水量最强的年份为2003年,3次连阴雨的总降水量为312.4 mm。1997年虽然只出现了1次连阴雨天气,但降水量为241.7 mm,为近30年第4强连阴雨年。根据表中对应年份9―10月的环流场进行合成分析,得到强连阴雨的环流特征。

2.3.1 200 hPa环流特征。从200 hPa高空的环流形势场上(图3a)可以看出,在40°N附近等高线密集,表明有高空急流存在,宝鸡位于高空急流右侧,高空辐散,使得上升运动维持,利于连阴雨的维持。在距平场上(图3b),中高纬度地区,从欧洲到亚洲东岸存在一个“正-负”距平中心,在孟加拉湾附近有一个负距平中心。

2.3.2 500 hPa高度场特征。从强连阴雨年份500 hPa高度场(图4a)可以看出,在乌拉尔山附近为脊区,亚洲东岸为槽区,孟加拉湾有一槽区,槽前有利于水汽向宝鸡地区输送,副高脊线位于140°E以西。从高度距平场上(图4b)可以看出,在乌拉尔山以东为一正距平区,日本以北地区为已明显的负距平区,孟加拉湾地区为弱的负距平区。500 hPa距平场的正负距平区与200 hPa距平场上的正负距平区相对应。

2.3.3 地面形势特征。众所周知,海平面气压场的变化可以表征低层大气环流的变化特征,从而影响到降水、风场等气候要素的变化。对宝鸡近30年强连阴雨的海平面气压场(图5a)进行合成分析,发现强连阴雨期间,海平面气压场在中国东部地区气压较高,宝鸡位于东高西低的环流场。从宝鸡本地的降水的指标中表明东高西低的海平面气压场有利于宝鸡降水的发生。从海平面气压的距平场(图5b)可以看出,在极地附近为正距平区,最大距平值为3;在45°N、70°E附近和日本以北地区为比较明显的负距平区;中国的东岸为0.6的正距平区。

2.3.4 水汽场特征。水汽输送及其辐合的变化直接影响到降水的出现,已有的研究表明,我国的水汽来源主要有南海、孟加拉湾和西北太平洋地区。图6给出了宝鸡地区强连阴雨年份9―10月700 hPa水汽通量和水汽通量散度距平合成场,可以看出,秋季强连阴雨的主要水汽来源为孟加拉湾和南海,水汽通量散度的距平场上,宝鸡地区主要以负距平区为主,中心值达-45 kg/hPa・m2・s,在我国西南部为正距平的大值区。

3 结论

应用宝鸡市自动气象站20:00―20:00的逐日降水量资料和美国国家环境预测中心的NECP/NCAR提供的分辨率为2.5°×2.5°逐日再分析资料,利用多种统计方法得到宝鸡地区1984―2013年秋季连阴雨的气候特征及强连阴雨年的环流特征。

(1)近30年宝鸡秋季连阴雨的年最大降水量为2003年的312 mm,在1991年、1993年、1996年并未出现连阴雨天气。从降水次数上看,以2次居多,共出现12年。连阴雨的旬际变化表明,10月中旬出现的连阴雨的次数最多,为20次。9月下旬次之,10月下旬最少。

(2)连阴雨降水量和降水次数年际变化的线性趋势表明,连阴雨总降水量和降水次数均呈上升趋势。

(3)1988―2005年连阴雨的总降水量有3年的周期特征,降水次数在1988―2002年呈现准4年的周期特征。

(4)强连阴雨的环流特征表明,在200 hPa上,在40°N附近等高线密集,表明有高空急流存在,宝鸡位于高空急流右侧,高空辐散,利于连阴雨的维持。在对流层中高层上的高度距平场上,中高纬度地区,从欧洲到亚洲东岸存在一个“正-负”距平中心,在孟加拉湾附近则为一个负距平区。

(5)强连阴雨期间,海平面气压场呈东高西低的环流形势,有利于宝鸡地区连阴雨的产生。

(6)秋季强连阴雨的主要水汽来源为孟加拉湾和南海,水汽通量散度的距平场上,以负距平区为主,在我国西南部为正距平的大值区。

4 参考文献

[1] 张列锐,侯建忠,王川,等.陕西大暴雨时空分布特征及减灾对策[J].灾害学,1999,14(2):38-42.

[2] 林纾,陆登荣.近40年来甘肃省降水的变化特征[J].高原气象,2004,23(6):898-904.

[3] 张弘,孙伟.2003年陕西持续性暴雨成因分析[J].灾害学,2004,19(2):55-61.

[4]万红莲,周旗,樊维翰,等.公元600-2000年宝鸡地区洪涝灾害发生规律[J].干旱区研究,2013,30(4):697-704.

[5]李建芳.近50年宝鸡暴雨气候特征[J].陕西气象,2008(3):30-32.

[6] 赵代娣,党蕊.宝鸡市51年暴雨日数气候特征[J].农业灾害研究,2015,5(2):25-26,30.

[7] 韩洁,李建芳.2011年陕西省强秋淋天气分析[J].陕西气象,2012(6):5.

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