东亚副热带夏季风降水季节演变特征及其低频振荡经向传播的监测与预测研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lijingbo1985
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本文利用欧洲气象中心(ECMWF)提供的ERA-Interim再分析资料、NCEP/NCAR逐日、逐月再分析数据集和CMAP、GPCP逐日、逐月降水资料,通过相关统计诊断方法,深入认识了东亚副热带夏季风降水的季节演变特征,基于此,针对其30-60天低频振荡经向传播特征的监测与预测工作展开了研究。主要结果如下:(1)进一步认识东亚副热带夏季风降水的季节演变特征基于季风的两大特征量“风”和“雨”,对比分析了东亚与北美东部地区(简称美东)降水和大尺度大气环流季节演变特征的显著差异:东亚副热带地区降水季节变率大,呈“夏湿冬干”的季风降水特征,低层盛行风向随季节逆转,冬季盛行偏北风,夏季盛行偏南风,具有显著的副热带季风区特征。美东副热带地区全年雨量分配均匀,低层常年盛行偏西风,呈现非季风区特征。进一步的分析发现,作为季风基本推动力的海陆热力差异在东亚和美东地区有着显著的区别:东亚地区的经向和纬向温度梯度随季节反转的特征显著;而美东地区虽有纬向温度梯度的季节反转但幅度很小,且经向海陆热力差异随季节反转不明显。此外,与青藏高原和落基山脉相伴的纬向环流也存在显著差异。鉴于此,提出经向和纬向海陆热力梯度反转特征的不同以及青藏高原和落基山脉地形的不同作用很可能是造成东亚副热带季风气候而美东非季风气候的主要原因,上述结论还有待于数值试验的进一步证实。(2)东亚副热带夏季风降水30—60天低频振荡经向活动特征监测指数的设计基于上文对东亚副热带夏季风降水季节演变特征的深入认识,设计出一个二维指数,实现了对东亚副热带季风区30-60天低频降水经向活动特征的监测,实时地提取出低频降水信号的位置和强度。这对指数是基于MV-EOF展开降水和700hPa相对涡度物理量所得前两个关键主模态建立的。在实际的实时监测工作中,引进了“非滤波方法”,有效地实时提取出监测因子30-60天低频振荡的时间尺度信号,使得实时监测更具可行性。此外,通过分析指数8个位相期的环流和降水特征,进一步认识了指数所表征的物理意义,具体给出了东亚副热带季风区降水和环流30-60天低频振荡的经向传播特征,并发现这种经向活动与东亚副热带季风区雨带的季节内移动紧密相关。(3)指数的可预报性讨论及其预测基于指数自身的高度相关关系,引进延伸期预报模型——时空投影法(singular value decomposition, SVD方法),建立了一套使用过去1—5候Hc指数预报未来26候He指数的延伸期预报模型。通过对预报期(2001~2012年)预报结果的诊断分析,发现不同预报时效(2-6候)预报的指数与实况指数的相关性均可通过0.05的信度检验,从统计的角度证实了指数具有较强的可预报性。最后,利用指数对实际低频降水的表征意义,回报出未来2-6候30-60天低频降水在东亚副热带季风区的经向传播特征,经过验证,预报期(2001~2012年)预报结果与实况极为接近,可见,本文有关东亚副热带季风区30-60天低频降水经向活动特征的监测和预测工作对我国短期气候预测具有重要指导意义。
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