江淮地区夏季气温变化特征及其环流成因研究

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全球气候变化影响下,极端天气的发生越来越多,对人民的生活、农作物生长、能源利用、经济发展以及生态环境等造成很多不利影响。本文利用ERA5逐日和月平均气温资料,研究了江淮地区夏季气温的变化特征并定义典型偏高温、偏低温年份;然后从各个大气环流因子出发对比分析了偏高温、偏低温年的大气环流特征;在此基础上重点分析江淮地区夏季高温与西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)、大尺度遥相关型的关系;最后选取2018年夏季进行个例分析,了解一个具体异常高温的发展过程及环流成因。主要结果如下:(1)1980-2019年江淮地区夏季气温整体呈波动上升趋势,冷暖交替出现,2000年以前整体气温偏低,之后快速升高,近10年来除了2014、2015年,其他年份气温均在平均值之上;2000年发生突变,突变后平均气温上升0.63℃。在空间分布上表现出整体一致性,整个江淮地区夏季气温都呈现增长趋势。我国江淮地区夏季气温变化主要受西太副高、东亚夏季风及西伯利亚冷空气的影响。(2)高温年我国江淮地区为较强的海平面气压距平负异常区域,太平洋洋面上为大范围的正距平区域,东亚夏季风增强;500h Pa高度场上,江淮地区、朝鲜、日本海一直到北太平洋附近均为大范围的位势高度距平正异常区域,西太副高整体偏北偏强,江淮地区处于西太副高脊线附近,850h Pa和200h Pa风场中该地区被反气旋式环流控制,高空副热带西风急流偏强,对流层整层存在深厚的异常反气旋式环流、下沉运动,这样的环流配置对高温的生成与维持有重要影响。低温年江淮地区为较强的海平面气压距平负异常区域,东亚夏季风强度较弱;500h Pa高度场上,江淮地区、朝鲜半岛及日本海区域受位势高度距平负异常控制,西太副高强度偏弱,江淮地区处于副高脊线的北侧,850h Pa风场中该地区被气旋式环流控制,高空副热带西风急流弱。此外,赤道中东太平洋海温的异常变化会引起江淮地区夏季气温的变化。高温年,赤道中东太平洋区域为海温负距平控制,而西太平洋、日本海区域有明显的海温正距平,这种海温分布具有拉尼娜事件的特征;低温年,赤道中东太平洋区域有显著的海温正距平,而西太平洋、日本海区域被海温负距平控制,这种海温分布具有厄尔尼诺事件的特征。(3)江淮地区夏季高温日数与西太副高强度、面积、脊线位置指数呈正相关,与西伸脊点指数呈负相关,与西太副高强度、面积、西伸脊点指数的相关性在东部沿海地区较显著,相关系数绝对值达到0.5左右,而它与脊线位置指数的相关性在江淮地区北部较显著。另外500h Pa平均位势高度场与高温日数的SVD异性相关关系分析表明,第一模态的方差贡献达到了84.4%,相关系数为0.71,结合第1模态异性相关系数分布及对应的时间序列可知,中、低纬度500h Pa位势高度场较强时,江淮地区夏季容易出现异常高温日;反之,则较少出现异常高温日。(4)高温日数与PJ指数、WP指数相关性比较明显,相关系数分别为0.36、-0.35。与PJ指数的相关系数分布呈现北高南低的形势,31°N以北区域相关系数达到0.3以上且通过0.05的显著性检验,相关系数最明显的区域为安徽省、江苏省的北部,相关系数超过0.42;与WP指数相关性显著的区域主要在江西和河南的部分区域以及东部沿海地区,负相关系数为-0.4左右,在浙江省温州、台州地区出现了绝对值超过0.5的相关系数,分别为-0.54、-0.52。此外,PJ指数正、负异常年和WP指数正、负异常年500h Pa平均位势高度场的分布特征也表明PJ、WP遥相关型对江淮地区夏季气温的异常有一定影响。(5)通过对2018年江淮地区夏季高温的分析得出,6月份很少出现异常高温日,高温日主要出现在7月、8月,而且异常高温存在明显的空间差异,整体表现出南高北低的分布形势。此外,分析了四个阶段高温过程的500h Pa平均位势高度场,总的来说,西太副高位置偏北,面积偏大,江淮地区在其控制区域时更有利于高温过程的增强与维持。
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