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长江中下游地区夏季降水年际差异的多尺度分析

祁万鹏 姚素香

祁万鹏, 姚素香. 长江中下游地区夏季降水年际差异的多尺度分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 681-691. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.060
引用本文: 祁万鹏, 姚素香. 长江中下游地区夏季降水年际差异的多尺度分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 681-691. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.060
QI Wanpeng, YAO Suxiang. Multiscale Analysis of Interannual Variability of Summer Precipitation over Middle and Lower Reaches of Yangtze River[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 681-691. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.060
Citation: QI Wanpeng, YAO Suxiang. Multiscale Analysis of Interannual Variability of Summer Precipitation over Middle and Lower Reaches of Yangtze River[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 681-691. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.060

长江中下游地区夏季降水年际差异的多尺度分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.060
基金项目: 

国家自然科学基金重点项目 41930969-3

详细信息
    通讯作者:

    姚素香,女,辽宁省人,教授,博士,主要从事大气季节内振荡、季风与海气相互作用、区域气候模拟等研究。E-mail: aosx@nuist.edu.cn

  • 中图分类号: P446

Multiscale Analysis of Interannual Variability of Summer Precipitation over Middle and Lower Reaches of Yangtze River

  • 摘要: 基于中国气象局(CMA)提供的降水站点观测数据和ECMWF提供的ERA5再分析数据集,通过尺度分离方法,对降水率进行定量诊断,探究了长江中下游地区1980—2020年夏季降水年际差异形成的多尺度特征。结果表明该区域降水呈现显著的天气尺度(小于10天)和次季节主导周期(10~30天以及30~60天)。通过定量诊断背景尺度(大于60天)、季节内尺度(30~60天)、准双周尺度(10~30天)和天气尺度(小于10天)变量之间的相互作用,发现长江中下游地区夏季降水主要决定于背景水汽、背景风和天气尺度风,并且降水强年背景环流贡献最大,降水弱年天气尺度扰动贡献更大。针对长江中下游地区的两个降水大值中心进行了进一步的分析,发现长江中游平均降水更多依赖于天气尺度扰动,下游降水更多依赖于背景环流。在长江中游降水强年,西北太平洋副热带高压更加西伸,且强度更强。在次季节尺度两个降水大值中心也存在较大差异,下游地区30~60天振荡更为显著,尤其表现在降水偏强年份。

     

  • 图  1  1980—2020年台站观测降水量(阴影,单位:mm·d-1)及其标准差(等值线,单位:mm·d-1)(a);台站观测降水的逐年标准化距平(b);研究区域夏季逐日降水的功率谱分析(其中黑色实线:功率谱值密度值;虚线:95%马尔可夫红噪声置信水平检验)(c)

    图  2  降水偏多年和偏少年不同尺度逐日降水标准差的差值

    (a)>60天的背景尺度;(b)30~60天尺度;(c)10~30天尺度;(d)<10天的天气尺度。单位:mm·d-1;打点区域通过95%显著性T检验。

    图  3  1980—2020年夏季整层水汽通量辐合(阴影,单位:mm·d-1)以及标准差(等值线,单位:mm·d-1)(a);1980—2020年台站观测日平均降水量(实线)和整层水汽通量辐合(虚线)随时间的演变(单位:mm·d-1,右上角为两者时间序列的相关系数)(b);1980—2020年夏季整层水汽通量辐合各项日平均值(单位:mm·d-1)(c);降水偏多年(黑色),降水偏少年(浅灰色)以及偏多年与偏少年之差(深灰色)的整层水汽通量辐合各项日平均值(单位:mm·d-1)(d)

    c,d中横坐标表示公式3中的各项;(e,f)整层积分的纬向水汽通量辐合(黑色)及经向水汽通量辐合(浅灰色,单位:mm·d-1),其中图e为背景风与背景水汽的结果,f为天气尺度风和背景水汽的结果。

    图  4  850 hPa背景比湿q(阴影,单位:g·kg-1,打点区域为通过95%显著性T检验)和背景风场v (矢量,单位:m·s-1,红色箭头为通过95%显著性T检验,黑色箭头未通过)的异常空间分布

    紫色方框代表长江中下游地区。(a)降水偏多年;(b)降水偏少年;(c)差值;(d)850 hPa平均动能与天气尺度扰动动能之差(单位: m2·s-2)。

    图  5  长江中游地区(a)和下游地区(b)夏季逐日降水的功率谱分析(其中黑色实线:功率谱密度;虚线:95%马尔可夫红噪声置信水平检验)以及中游地区(c)和下游地区(d)夏季降水逐年标准化距平。

    图  6  长江中游地区(a)和下游地区(c)整层水汽通量辐合各项贡献(单位:mm·d-1)以及异常年份长江中游地区(b)和下游地区(d)的整层水汽通量辐合各项贡献(单位:mm·d-1,黑色柱状为降水偏多年,灰色柱状为降水偏少年)。

    图  7  850 hPa背景比湿q(阴影,打点区域通过95%显著性T检验, 单位:g·kg-1)和背景风场v(矢量,单位:m·s-1,红色箭头通过95%显著性T检验,黑色未通过)的异常以及588 gpm等值线(黑色粗实线)空间分布

    紫色方框代表长江中下游地区,黑色方框代表两个降水关键区。a. 长江中游地区降水偏多年;b. 长江下游地区降水偏多年;c. 降水偏多年中游与下游之差;d. 长江中游地区降水偏少年;e. 长江下游地区降水偏少年;f. 降水偏少年中游与下游之差。

    图  8  1980年(a)和1999年(b)夏季平均降水量(阴影,单位:mm·d-1)及其异常(等值线,单位:mm·d-1)以及长江中游地区1980年(c)和长江下游地区1999年(d)不同尺度降水时间演变(蓝色:>60天,红色:30~60天,紫色:10~30天,柱状:实际降水量,单位:mm·d-1

    左侧坐标轴为不同尺度降水异常,右侧坐标轴表示实际降水量。

    表  1  两个区域降水异常年份

    区域 降水偏多年 降水偏少年
    长江中游 1980、1983、1998、2016、2020 1985、1992、1994、2001、2006、2014、2019
    长江下游 1980、1983、1996、1999、2016、2016、2020 1985、1988、2005、2006、2019
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-23
  • 修回日期:  2024-02-06
  • 网络出版日期:  2024-10-15
  • 刊出日期:  2024-08-20

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