论文部分内容阅读
本文针对近年来人们普遍关心的高温热浪极端天气气候事件问题,利用湖南省1979-2013年的全省各县(市)95个地面气象观测站点逐日最高气温资料、NCEP/NCAR逐日和逐月的全球再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)全球逐月海温距平资料,采用Mann-Kendall检验法、Morlet小波分析、经验正交函数分解、相关分析、奇异值分解等方法。并通过定义高温强度等级以及湖南省持续性高温事件,来研究湖南省单站高温的气候特征和全省持续性高温事件的气候特征及其大气环流异常特征分布,并探讨与前期海温的关系,最后通过选取两个典型酷夏年进行个列分析。旨在揭示湖南的高温和持续性高温事件的气候特征及其成因,以及海温异常的前期信号。为该地区的高温天气预报水平的进一步提高提供参考依据。得到如下主要结论:(1)湖南省高温天气在每年4至10月都有可能出现,高温天气旺盛时期一般从6月下旬开始,到7至8月达到强盛阶段,部分高温可持续到9月。此外湖南省高温天气日数空间分布特征呈现“东多西少”;且存在2个高温多发区,分别是在衡阳-永州-株洲一带以及益阳-常德附近;高温天气的年发生日数空间差异也很大,这与湖南的特殊地形有密切的相关。研究湖南高温日数的周期变化是发现湖南高温日数存在着4个尺度的周期变化规律,以3-7年时间尺度的周期变化最为明显;还存在4个较为明显的震荡周期,以32年左右的的周期震荡最强。同时不同的年代际也表现出不同的强度和范围,尤以21世纪的变化最为明显。此外,湖南高温也存在明显的年际和年代际变化,在20世纪80年代之前,年高温日总次数是呈小幅减少的趋势,而在21世纪后,年高温日总次数表现出显著增加趋势。(2)在1979~2013年35年间的持续性高温事件中,湖南省共出现了22次区域持续性高温事件,在20世纪90年代前持续性高温事件发生常具有间断性,发生一次持续性高温事件后常伴有1-2年的时间间隙,且一次高温事件持续时间较短;20世纪90年代持续性高温事件存在准2年周期,但持续时间较前期有明显的加长;进入21世纪,持续性高温事件发生次数增多,且持续时间也有明显的加长,一次高温事件最长持续时间高达45天。从高温事件的年代际演变特征发现,在20世纪80年代之前,年高温日总次数是呈小幅减少的趋势,而在21世纪后,年高温日总次数表现出显著增加趋势。(3)湖南典型酷夏年500hPa大气环流场上,中纬度地区多盛行纬向环流,在低纬度孟加拉湾地区的低压较常年偏弱,而伊朗高压则较强盛;西太平洋副高异常偏强,且位置也偏东偏北,副高长期稳定控制湖南,是持续性高温事件出现的重要原因之一。850hPa风场图,湖南酷夏年出现异常强盛的偏南风,西太平洋上空的反气旋式环流加强,而中高纬度地区出现北风减弱,冷空气势力较弱;此外在中国东南部沿海地区出现异常北风,致使热带洋面的系统活动难以北上影响内陆,利于持续性高温天气的出现与维持。海平面气压场上,湖南的酷夏年在西太平洋洋面上高压系统加强,而湖南及以北地区的海平面气压降低,表明北方冷空气活动较弱。(4)前一年2-10月太平洋的中部海域(160°E-140°W,10°N-40°N)与湖南夏季高温日数有显著的正相关,即当关键区海域的海温异常偏高时,湖南夏季高温的持续时间也异常偏长,且极易产生极端高温天气,反之,当关键海域海温异常偏低时,湖南夏季高温的持续时间也较短,不易出现酷夏天气。(5)2003年和2013年酷夏年夏季西太平洋副高异常强盛、偏西、偏北,持续控制湖南、且呈现稳定少动的大气环流形势,是影响湖南出现持续性高温天气的重要影响系统之一。而夏季南亚高压不断的东扩加强发展,为西太平洋副高西伸、稳定维持提供有利的动力条件,也是导致湖南持续高温天气发生的重要原因之一。此外夏季湖南区域的垂直上升运动的偏弱、纬向水汽输送和径向水汽输送大大减弱利于高温天气发展维持。同时前一年8-10月关键区海温的异常升温可以作为湖南夏季出现持续性高温天气的前期信号之一。