华北夏季持续强降水特征及机制分析

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利用华北地区212个台站资料,分析了华北降水的时空变化特点;定义了华北夏季区域持续性强降水事件,探讨了华北地区1961-2012年夏季(6-8月)的持续性强降水过程的变化特征;利用NCEP再分析资料分析了华北夏季降水异常的原因,得出了如下主要结论:(1)华北夏季降水趋势与7、8月的降水变化趋势均为一致的下降趋势,6月则相反。华北夏季和各月降水在年际尺度上均存在着6年的周期,在年代际尺度上,夏季与7、8月的降水都存在16年左右的周期。华北夏季降水距平百分率在1960年代呈北正南负分布,高值区主要在河北东部和山东东北部的沿海地区;1980年代华北降水开始减少,河南、山东降水距平百分率均为负值。1990年代,雨带位置明显南移,呈北负南正。华北夏季降水整体表现为由西向东逐步增加,降水偏少中心位于山西和河北西部,偏多高值中心主要位于河南南部、山东半岛、北京东部和天津地区。6月华北地区降水偏多中心主要位于河北南部和京津东部地区;7月降水较6月份明显增加,呈现自西向东增加的分布特点;8月华北降水强于6月份,但较7月份的降水有所减弱,其空间分布特点与7月完全一致。(2)1961-2012年夏季,华北共出现287次区域持续性强降水过程,其中7月出现持续性强降水的次数最多,其次为8月,6月最少,有6成以上过程的持续时间为4-6天。持续性强降水过程的次数、总日数及过程总降水量的时间变化均呈现减少趋势,其中过程持续总日数和总降水量的减少趋势显著。1960年代和2000年代为持续性强降水过程日数偏多阶段,1990年代中后期及近年为持续性强降水过程日数偏少阶段。持续性强降水过程对夏季降水趋势有主导作用,但区域持续性强降水过程对夏季降水量的贡献存在年际差异。持续性强降水过程中日平均强降水站数主要集中在20-60站,日平均降水量多集中在4-12mm,持续时间超过10天的过程其日平均强降水站数明显较多,日平均降水量也普遍较大。(3)夏季华北降水异常偏多时,6月份和7月份中高纬欧亚地区上空有自西向东波列的传播;北大西洋和北太平洋上空分别存在着NAO和NPO的分布特点,8月份则为典型的东高西低分布特点。6月份华北降水偏多时,东北冷涡活动较为显著,低层水汽主要来自贝加尔湖地区。7、8月份贝加尔湖及以东地区的低槽区为华北降水提供了冷空气,水汽主要来自孟加拉湾。由6月至8月副热带西风急流的位置不断偏西偏北,其中急流对6、7月华北降水的影响最为明显,在急流的出口处,偏多年均为气旋性环流,在7月份气旋性环流最强,8月份最弱。前冬12月西太平洋副高指数与次年6月份降水具有显著性相关,副高北界指数的负相关最为显著。春季4月份副高脊线和副高北界与夏季降水相关通过显著性检验。5月份副高面积与副高强度与6月份降水呈显著的相关关系。夏季副高指数中仅有8月份的副高面积指数、副高强度指数以及副高脊点指数与8月份降水有显著的相关。海温场与华北8月份的降水关系最好,其次是夏季,而与7月份降水相关是最差的。不同季节海温对于夏季降水的相关比较发现,相关最好的是前年冬季海温,其次是春季海温。华北夏季降水与前冬海温的显著相关区,分布在黑潮区附近和北太平洋东部。对于6月份降水有明显相关中心位于大西洋西南部地区。8月份华北降水与冬季海温在北太平洋东北部、东印度洋和赤道东太平洋均存在显著的相关区。
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