南方气旋活动特征及其对长江流域降水的影响

作者:王艳玲 王…    文章来源:人民长江    点击数:2113    更新时间:2012/8/10

摘要: 为了研究夏季沿海气旋活动频数对区域降雨的影响,利用55 a海平面气压场以及我国160 站的月降水资料,统计了南方气旋活动频数的时空变化特征,并分析了夏季沿海气旋活动频数与长江流域降水的相关关系。结果表明: 南方气旋活动频数存在着明显的年际、月际变化和地域、地理分布,并进一步证明了67月份沿海气旋活动频数对研究区域降水具有一定的表征能力。

关键词: 气旋活动频数; 时空分布; 降水; 南方气旋

中图法分类号: P4266 文献标志码: A 文章编号: 1001-4179(2012) 09-0034-03

我国大部分地区处于温带,温带气旋是影响我国气候变化的一种重要天气系统,温带地区的降水大部分同气旋活动有关,产生于我国的江淮流域、东海和日本南部海面广大地区的气旋,又称南方气旋[1-2],它不仅是我国南方地区的主要降水系统,提供农业生产不可缺少的水源,同时又带来暴雨和大风天气,甚至造成严重的危害[3-4]。因此,加强对温带气旋活动规律的认识和了解,并进行预测和预报,对减轻因气旋活动所造成的重大气候灾害损失具有重要意义。

为了获得东亚地区温带气旋较为详细的资料记载,做到对任何年、月的查阅,内蒙古气象科学研究所根据中国国家气象局的《历史天气图》建立了“东亚温带气旋数据库管理系统”[5],并出版了亚洲及西太平洋温带气旋气候图集[6-7],分析了东亚—西太平洋地区温带气旋的气候学特征。到目前为止,相关文献对北方气旋研究较多[8-9],对南方气旋的活动规律探讨很少,对南方气旋的时空分布等气候学特征的研究更不多见。本文采用55 aNCEP /NCAR 分析逐日海平面气压场资料,按照一定的气旋识别方法,对南方气旋进行统计分析,并探讨其活动和中国降水的关系。

1 资料和方法

本文所用资料为19532007 年共55 aNCEP /NCAR 逐日海平面气压场资料。利用NCEP 网格点资料,定义气旋的识别方法为: 如果一个网格点的气压值小于与其相邻的周围8 个网格点的气压值并小于某一个临界值,则认为在此网格上气旋出现一次,称为活动频数。

该临界值的取值随所研究的时间段变化,即取其在这个时间段内多年平均的气压值。如研究某月份,则临界值取为该月份多年平均的气压值。气旋活动频数数值的大小,代表了气旋在某个地区出现频率的高低。本文气旋活动的统计范围为110°~160°E20°~40°N(称南方气旋) 。此外,为了分析气旋活动频数对我国降水的影响,还利用了国家气候中心提供的160站月降水资料。

2 时空分布特征

21 年际变化

1 是南方气旋活动年频数距平值的变化曲线,图中直线代表线性回归趋势。图中显示: 南方气旋活动频数最多发生在1989 年,最大频数正距平值为50;最少在1968 年,最小频数负距平值为- 67,年际间的差异较大。由线性趋势看,南方气旋活动频数有逐年增加的趋势,进一步计算年频数与年代的相关系数达064,超过了0001 信度检验。

22月际变化

为了分析南方气旋活动频数的月际变化特征,计算了多年逐月平均值。结果表明,南方气旋频数的月际变化很明显,5 9月气旋活动频数较多,尤其是68月,最高值出现在8月,最低值出现在12月。

初步分析表明,由于东亚地区冬季受强盛的西伯利亚冷高压的稳定控制,气旋活动弱,因而南方气旋活动频数偏少。总的来看,在夏季的活动频数偏多。气旋峰值的出现特征与大气环流的季节变化息息相关,南方气旋活动频数的最高值出现在8月,除了有利温带气旋形成的大气环流条件外,还有一部分是热带气旋在移动过程中进入到中纬度地区变性为温带气旋。由于热带气旋最活跃时期是在8月,因此促成了40°N以南地区8月份峰值的出现。

23 地域分布

2 给出了南方气旋多年平均年频数值的地理分布。可以看出: 南方气旋活动主要集中在我国东部沿海地区及日本南面的海面上,南方气旋频数区向南延伸比较明显,主要中心一个位于江淮流域,中心最大频数值为18,还有一范围较大的海上气旋活动区,位于日本列岛的南部,中心频数值大于24。与北方气旋不同的是,南方气旋活动主要集中在海上及沿海地区。

24 夏季地理分布

由前面分析可以看出,南方气旋的活跃期主要在夏季,集中在我国江淮流域和日本南部海面。为进一步探讨两大活动区在68月的变化情况,图3 给出了68月和整个夏季南方气旋活动频数的地域分布图。由图3 可以看出,气旋活动频数的地域分布大致呈现出两块频数集中区,一个是位于我国东部沿海(中心位于江淮流域) 的气旋活动区; 一个位于海上(中心位于日本南部) 的气旋活动区。这在整个夏季的总频数分布图上表现得尤为明显。在68月的分布图上,两活动区的范围稍有差异,沿海活动区的中心位置几乎不变,但海上活动区的范围变化比较大。从逐月分布图来看,7月相比较6月而言,沿海气旋活动区中心频数值有所增加,由3 增加到4,而海上频数却有所减少,这主要是由于该月长江流域梅雨锋气旋活动频繁,西太平洋副热带高压势力强而向西伸展,限制了大陆上的气旋向海上活动。到了8月,沿海气旋频数稍有减少,而此时海上活动频数增加,出现高频数中心,可能是由于热带气旋活动进入到中高纬海域所造成的影响。

总体来看,7月份沿海气旋活动频数最多,8月份日本南部海面气旋活动最频繁。

3 夏季沿海气旋频数与降水

南方气旋活动的高频数区主要位于我国东部沿海的江淮流域以及日本南部海面,尤其在夏季,由于西太平洋副高较强向西伸展,在一定程度上限制了沿海气旋向海上活动。因此,和其他季节比较,夏季我国东部沿海的气旋活动最为频繁,东部地区夏季降水很大一部分为气旋带来的降水。图4 给出了125°E 以西我国沿海气旋月平均频数分布曲线。可以看出,沿海气旋频数最多出现在7月,其次为6月,因此夏季67月沿海气旋活动频繁。

7月份500 hPa 平均高度场可见: 中国大部分地区处于槽前暖平流区,南来的暖湿气流源源北上,同时槽后冷平流也促使北方冷空气频频南下,冷暖气流在长江流域交绥产生锋面和气旋活动,造成长期的阴雨天气及一次次的大—暴雨过程,该时期气旋活动频数越多,我国长江中下游地区降水越多。67月份沿海气旋活动频数与长江中下游平均降水的相关系数为027,通过了005 信度检验。

夏季沿海气旋活动频数与我国东部地区夏季降水相关的空间分布表明,能够通过α = 005 信度检验的区域,主要集中在长江中下游流域,最大相关系数达04。即夏季67月沿海气旋频数越多,我国长江中下游地区降水越多,反之越少。从而证明了沿海气旋活动频数对研究区域降水具有一定的表征能力。

4 结论

(1) 南方气旋活动频数年际间差异较大,有逐年增加的趋势; 频数的月际分布明显,呈现明显的峰值和谷值,分别出现在8月和12月,这种月际分布特征是和大气环流的季节变化相联系的,同时和热带气旋的活动有关。

(2) 南方气旋活动频数的地域分布大致呈现出两块频数集中区,一个位于我国东部沿海,另一个位于日本南部的海面,由于夏季气旋活跃,其中7月份我国东部沿海气旋活动频繁,8月份日本南部海面气旋活动频繁。

(3) 由于夏季西太平洋副高强势西伸,一定程度上限制了沿海气旋向海上活动,和其他季节比较,夏季我国东部沿海的气旋活动最为频繁,尤其与我国夏季降水关系密切,夏季67月份沿海气旋频数越多,我国长江中下游地区降水越多。

参考文献:

[1]朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方法[M].北京: 气象出版社,2000

[2]陈家辉,张吉平.航海气象学与海洋学[M].大连: 海事大学出版社,2001

[3]刘学忠.青岛市气旋大—暴雨的统计分析[J].海岸工程,199817(4) : 78-81

[4]黄荣辉,蔡榕硕,陈际龙,等.我国旱涝气候灾害的年代际变化及其与东亚气候系统变化的关系[J].大气科学,200630(5) : 730-743

[5]李一平,张培忠.东亚气旋数据库管理系统[J].内蒙古气象,1995(1) : 21-23

[6]张培忠,陈受钧.亚洲及西太平洋地区温带气旋气候图集[M].北京: 气象出版社,1992

[7]张培忠,陈受钧,白岐凤,等.东亚及西太平洋锋面气旋的统计研究[J].气象学报,199351(1) : 44-56

[8]王遂缠,李栋梁.北方气旋变化及其对西北地区天气气候的影响[J].冰川冻土,200325(5) : 526-532

[9]王艳玲,郭品文.春季北方气旋活动的气候特征及与气温和降水的关系[J].南京气象学院学报,200528(3) : 391-397

作者简介: 王艳玲,女,讲师,硕士,主要从事应用气象与环境科学方面的研究。

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