华南前汛期典型涝年低频降水特征及其与低频水汽输送的关系

李丽平; 杨春艳; 孔德璇

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.002

华南前汛期典型涝年低频降水特征及其与低频水汽输送的关系

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.002

李丽平^{1, 2, 3, ,},
杨春艳^{1, 2, 3, 4},
孔德璇⁴

1.
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，江苏南京 210044
2.
南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，江苏南京 210044
3.
南京信息工程大学大气科学学院，江苏南京 210044
4.
六盘水市气象局，贵州六盘水 553001

基金项目:

公益性（气象）行业专项 GYHY201406024

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目 2015CB453202

国家自然科学基金重点项目 41330425

江苏高校优势学科建设工程资助项目 PAPD

详细信息

通讯作者:
李丽平，女，山西省人，教授，博士，研究方向：区域气候与海气相互作用、低频振荡。E-mail: li.liping@163.com

中图分类号: P426.61.4
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出版历程
- 收稿日期: 2015-12-09
- 修回日期: 2017-02-28
- 刊出日期: 2017-06-01

LOW-FREQUENCY RAINFALL CHARACTERISTICS OF THE TYPICAL FLOOD YEARS IN THE ANNUALLY FIRST RAINY SEASON OF SOUTH CHINA AND THEIR RELATIONSHIPS WITH LOW-FREQUENCY MOISTURE TRANSPORTATION

Li-ping LI^{1, 2, 3
, ,},
Chun-yan YANG^{1, 2, 3, 4},
De-xuan KONG⁴

1.
Collaborative Innovation Center on Forest and Evaluation of Meteorological Disasters, NUIST, Nanjing 210044, China
2.
Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST), Ministry of Education, Nanjing 210044, China
3.
School of Atmospheric Sciences, NUIST, Nanjing 210044, China
4.
Liu Panshui Meteorological Bureau, Liu Panshui 553001, China

摘要

摘要: 利用1961—2013年国家气象信息中心提供的全国753站逐日降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析风场和比湿资料，以及NOAA的HYSPLIT模式同期驱动资料，分析了华南前汛期9个典型涝年的低频降水特征及其与低频水汽输送的关系，探讨了低频水汽输送通道及源地。结果表明，华南前汛期9个典型涝年降水存在显著的10~20 d低频振荡周期，闽赣地区30~60 d低频周期也显著。华南前汛期850 hPa纬向、经向水汽通量都存在10~20 d的显著低频周期。影响华南前汛期典型涝年10~20 d低频降水的四个低频水汽输送通道及源地为：以马达加斯加岛北部印度洋、赤道中印度洋为参考源地的西南水汽通道；以日本群岛东南洋面和赤道中太平洋为源地的东南水汽通道；以里海北部和贝加尔湖东南侧为参考源地的西北冷空气通道；以白令海为参考源地的东北冷湿水汽通道。对广东佛冈站和江西广昌站的典型涝年进行水汽后向轨迹模拟验证了上述四个水汽通道，模拟源地均位于水汽通道关键区域。水汽信号参考源地和模拟源地，可作为华南前汛期提前2~6 d延伸期预报时重点考察地区。
- 华南前汛期 /
- 典型涝年 /
- 低频振荡 /
- 水汽输送源地和路径
Abstract: Based on 753-stations' daily rainfall data provided by the National Meteorological Information Center and the NCEP/NCAR daily reanalysis data from 1961—2013, and HYSPLIT model synchronous driving data from NOAA, the low-frequency variability of the precipitation of nine typical flood years and its relationships with moisture transport in the annually first rain season (AFRS) of South China is investigated, and the source regions and transportation paths of low-frequency water vapor are discussed. The results show that the precipitation of the nine typical flood years is mainly controlled by 10~20 d oscillation in the AFRS, and 30~60 d low frequency oscillation is also significant in the area connecting Jiangxi with Fujian. Both the longitudinal and zonal water vapor flux have remarkable 10~20 d low frequency oscillation in the AFRS. There are four 10~20 d water vapor reference sources and transportation paths which affect the 10~20d low frequency precipitation of the nine flood years in the AFRS. These sources lie in the part of the Indian Ocean north of Madagascar Island and equatorial middle India Ocean(the southeast moisture transport channel), the ocean to the southeast of Japanese archipelago and the equatorial middle Pacific(the southeast moisture transport channel), north of the Caspian Sea and southeast of Lake Baikal(the northwest cold air channel), and Bering Sea(the northeast cold moisture transport channel). The above four water vapor transportation paths are verified by the backward trajectory simulations of water vapor in typical flood years of the AFRS at Fogang and Guangchang stations respectively, and the simulation sources all lie in the key areas of the moisture transport channels. Both the reference and simulation sources can be taken as important areas to make extended-period(2~6 days ahead)prediction.
- annually first rain season of South China /
- typical flood years /
- low frequency oscillation /
- water vapor transport path and source

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图 1 华南86个代表站的站点分布

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图 2 1961—2013年华南区域平均前汛期总降水量标准化时间序列

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图 3 华南9个典型涝年平均的前汛期总降水量（a）及空间偏差分布（b，·表示偏差值≥200的站点）

单位：mm。

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图 4 华南前汛期9个典型涝年逐日降水序列小波分析（左图，阴影区通过α=0.1的显著性检验）、华南前汛期逐日降水序列（直方图）及其10~20 d（实线）、30~60 d（虚线）的滤波曲线（右图）

单位：mm。

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图 5 9个典型涝年4—6月逐日降水10~20 d滤波序列（直方图，单位：mm，左坐标）及850 hPa 10~20 d QUI（绿实线）、QVI（紫虚线）低频滤波曲线（单位：kg/(hPa·cm·s)，右坐标）

短虚线表示低频降水序列0.5倍标准差，2010图中数字表示低频振荡的位相。

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图 6 1~8位相850 hPa低频水汽通量合成场

kg/(hPa·cm·s)。阴影区通过α=0.02的显著性检验。

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图 7 华南前汛期9个涝年10~20 d滤波的低频降水时间序列与850 hPa低频水汽输送通量时滞相关系数

阴影区和等值线分别为低频降水与低频纬向（阴影）、经向（等值线）水汽通量相关系数通过α=0.05显著性检验的区域，负（正）时滞天数表示水汽输送通量超前（落后）于低频降水，矢量场为各时滞时间对应前汛期平均低频水汽通量。

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图 8 广东佛冈站（a）、江西广昌站（b）前汛期典型涝年向后追踪8 d的850 hPa水汽输送轨迹

百分比为该轨迹的水汽贡献率。

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表 1 华南前汛期各代表站9个典型涝年平均降水量的低频振荡周期

站名	省区	经纬度（°E，°N)	周期/d
广昌	江西	116.33, 26.85	10~15、20~50
南平	福建	118.17, 26.65	10~25、30~50
绍武	福建	117.47，27-33	10~15、30~50
泰宁	福建	117.17, 26.90	10~15、25 ~60
屏南	福建	118.98, 26.92	20 ~50
连县	广东	112.38，24-78	30 ~50
韶关	广东	113.60, 24.68	30 ~50
佛冈	广东	113.53, 23.87	10 ~20
连平	广东	114.48，24.37	10 ~20
广州	广东	113.33，23.17	10 ~20
河源	广东	114.68, 23.73	10 ~20
增城	广东	113.83, 23.33	10 ~20
惠来	广东	116.30, 23.03	10 ~20
信宜	广东	110.93, 22.35	10 ~30
台山	广东	112.78, 22.25	10 ~15
汕尾	广东	115.37, 22.80	10 ~15
阳江	广东	111.97，21.87	10 ~50
上川岛	广东	112.77, 21.73	10 ~30
蒙山	广西	110.52, 24.20	10 ~15
桂林	广西	110.30, 25.32	10 ~15
东兴	广西	107.97, 21.53	10 ~25
21站平均			10 ~20

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表 2 华南前汛期典型涝年区域平均降水量低频振荡周期

典型年份	周期/d
1962	10~30
1968	10~50
1973	10~20、30~50
1975	10~20
1993	10~20、40~60
2001	20~30
2005	10~40
2008	10~25
2010	10~20、30~50

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表 3 纬向水汽通量指数（QUI）的计算区域

年份	正相关区（°E，°N)	负相关区(°E，°N)
1962	105.0~120.0, 17.5~22.5	105.0~120.0, 27.5~32.5
1968	112.5~125.0, 20.0—25.0	112.5~125.0, 30.0~32.5
1973	110.0~122.5, 20.0-25.0	110.0~122.5, 27.5~32.5
1975	107.5~122.5, 17.5~22.5	105.0~120.0, 25.0~30.0
1993	102.5~112.5, 12.5-20.0	102.5~112.5, 25.0~30.0
2001	115.0~125.0, 20.0-27.5	115.0~125.0, 30.0~37.5
2005	112.5~122.5, 20.0~22.5	112.5~122.5, 27.5~35.0
2008	107.5~120.0, 17.5~22.5	100.0~112.5, 25.0~30.0
2010	107.5~120.0, 17.5~22.5	105.0~115.0, 25.0~30.0

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表 4 经向水汽通量指数（QVI）的计算区域

年份	正相关区（°E，°N)	负相关区（°E，°N)
1962	117.5~130.0, 20.0~25.0	100.0~107.5, 20.0~25.0
1968	112.5~122.5, 12.5~25.0	100.0~105.0, 12.5~25.0
1973	117.5~130.0, 22.5~27.5	102.5~112.5, 22.5~27.5
1975	110.0~120.0, 15.0~20.0	102.5~112.5, 25.0~30.0
1993	112.5~125.0, 20.0~30.0	100.0~110.0, 20.0~30.0
2001	110.0~120.0, 15.0~25.0	100.0~110.0, 20.0~30.0
2005	120.0~130.0, 20.0~25.0	102.5~112.5, 22.5~30.0
2008	112.5~125.0, 17.5~25.0	100.0~117.5, 17.5~25.0
2010	107.5~120.0, 17.5~22.5	102.5~107.5, 17.5~27.5

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表 5 华南前汛期典型涝年850 hPa QUI、QVI的低频振荡周期

典型涝年	纬向水汽通量/d	经向水汽通量/d
1962	10~20	10~20
1968	10~30	10~20
1973	10~20	10~15
1975	10~15	10~25
1993	10~15	10~15
2001	10~25	10~20
2005	10~20	10~20
2008	10~25	10~20
2010	10~25	10~20

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