江淮流域梅雨期大气环流特征及演变外文翻译资料

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江淮流域梅雨期大气环流特征及演变

摘要:本文研究了梅雨形成前后大规模环流的演化过程，分析了梅雨形成的垂直环流格局及其与梅雨雨带的关系。结果表明，梅雨季节典型的垂直环流模式在涡度场中表现为“双支”型。通过对其演化过程的跟踪，我们发现典型的垂直环流模式是在3月下旬和4月初沿长江以南地区的雨带形成的。这种环流模式和雨带逐渐向北推进，影响了梅雨期时的江淮流域。此外，这种垂直环流格局形成于4月份，对应东亚与西太平洋海陆热力对比的反转，展示了雨带运动与东亚亚热带夏季风的走向密切关系。

关键词：梅雨、环流模式、东亚亚热带夏季季风

1. 介绍

梅雨是一种从6月中旬到7月中旬存在与中国东部的持续时间较长的雨季，其特点是在长江中下游地区形成了准平稳的雨带。也是韩国和日本最常见的一种气候现象。梅雨季节基本从6月17日开始，到7月8日结束持续大约22天。作为中国东部的一个降雨季节并且由于与东亚季风的关系，梅雨在中国备受关注。梅雨季节的结束与东亚夏季风周期性向北迁移密切相关。东亚副热带夏季风和南海夏季风（SCS）是东亚夏季风的两个分支。东亚副热带夏季风及其相关的雨带是在三月底和四月初形成。亚热带夏季风的发生特征在于经向风的逆转，而南海夏季风的开始代表了纬向风的逆转。关于梅雨雨带的转移是否与东亚副热带季风或南海夏季风有关，存在争议。陈（教授）等人（2004）指出，亚热带雨季梅雨不同于热带雨季，它们从春季到夏季依次发生。与亚热带夏季风相关的雨带在4月上旬发展到长江以南，随着南海夏季风爆发后亚热带高压的迁移向北移动。陈（教授）（2008）和赵（教授）（2008）和何（教授）等人（2008）得出了类似的结论，并表明雨带的变化与东亚副热带季风的季节性北行进行有关。另一方面，一些研究表明，影响中国东部的大型雨带是在南海夏季风爆发后形成的，由于东亚夏季季风的季节性迁移，雨带随时间向北推进。本研究的主要目的是进一步研究亚热带夏季风的推进或热带夏季风的三月是否导致了梅雨季节的开始。

丁（教授）等人的研究（2007）表明，850和200 hPa的风场显示出与梅雨雨带类似的过程。 通过分析雨带和梅雨季节典型环流模式的形成过程，有助于研究梅雨雨带与东亚夏季风的关系。过去对梅雨季中的大气环流特征已经进行过广泛的研究。但很少有研究梅雨期之前的，与梅雨雨带有关的大气环流，特别是关于涡度场垂直分布差异的研究。我们将比较梅雨前后的环流变化，定性检测梅雨的典型循环模式。为了探讨东亚夏季风与中国东部雨带季节性变化的关系，我们将会对梅雨开始前后涡旋场、温度场和湿度场等大尺度场的变化进行详细检查。本研究还将介绍梅雨季大气环流的典型模式和典型环流模式的形成日期。最后将讨论东亚季风爆发与雨带季节性过程之间的关系。

1. 资料与方法

本研究使用的数据集包括NCEP/NCAR再分析中的日大气场，以及1954年至2001年国家气象信息中心确定的中国753个站的日降水数据和长江中下游梅雨参数。根据梅雨参数，梅雨季节从6月18日开始。

选取浙江、湖北、安徽、江苏、上海五省代表长江中下游的区域。根据各省提供的梅雨开始日期，估算了梅雨的平均开始日期。由于各省间梅雨的定义不同，梅雨起始日期可能有显著差异。例如，相邻的江西省和安徽省于1987年公布的梅雨开始日期为6月17日和6月30日开始的平均日期将不可靠，今年不选择使用。例如，1987年没有资格使用。并将上述年份的平均。如果某一年中5个省间梅雨开始日期的差异小于5天，将选择今年作为候选使用。否则，梅雨开始日期与国家气象信息中心的平均开始日期进行了比较。梅雨的两个开始日期之间的差异小于(大于)5天的一年被认为是一致(不一致)的一年。

表1列出了所有一致和不一致的年份。在一致的年份中，平均大气环流是通过梅雨开始后10天的平均环流得到的。结果发现，梅雨开始后10天内的平均大气环流与整个梅雨季节的大气环流相似。因此，平均梅雨开始日期可以作为检测大规模梅雨环流演化的基点。

表1：一致和不一致的年份

1. 梅雨开始前后的降水，涡度和散度特征

江淮流域大规模雨带的形成被认为是梅雨季节的开始。图1显示了最大降水量区域，梅雨开始前主雨带在21°N。在梅雨开始后，主雨带向北移动至江淮盆地，约在30°N。大尺度的垂直运动受收敛力的影响，将水分输送到降水区域。大尺度垂直运动受收敛力的影响，将水分输送到降水区域。由图2a-b可知，强收敛区域与最大降水区域完全一致。梅雨期前，强降水区和强辐合区均位于长江以南，梅雨期后又同时行经长江中下游。在115°E东侧，强降雨区与强辐合区匹配较好。在115°E的西面，没有强烈的辐合区与那里发生的强降雨区相关。然而，经向风分量的散度为 -4 times; 10^-6，与这片强降雨区域一致。这可能表明主雨带的演变取决于经向风分量。

在梅雨（前10天和后10天）之前和之后的风的纬向和经向分量的发散场的演变在图3a-b中显示。纬向风的发散和经向风的收敛同时在低层发生。收敛和发散强度在梅雨开始前5天开始增加，并在梅雨开始后1天达到最大值。

经向风辐合强度大于纬向风辐合强度，导致低层辐合发生。散度的变化在高层上比较复杂。辐散强度在梅雨开始4天前开始下降。梅雨开始前2天，纬向风的辐合度急剧下降。梅雨开始后，经向风的散度由正向负变化，但其辐散强度小于纬向风。因此，净辐散在高水平呈现为正值。同时，经向风的辐合显着降低和纬向风的持续辐散是高层产生了强烈的辐散。梅雨开始前后径向风的变化对辐散场的变化起主导作用，对降水有显著影响。梅雨开始前后，低空涡度场均存在两个分离的正涡度区。东北地区的正涡度区位于内蒙古高原上空，没有明显的变化。而南边的正涡度区仍然位于长江以南，向北推进到江淮流域，这与最大降水区的变化相吻合。

图1：平均日降水量变化

图2：梅雨期前850hPa风场;梅雨期后850hPa风场

图3：850hPa平均辐散变化

1. 梅雨期垂直环流的湿度与温度演化

由截面分析显示，梅雨期垂直环流的三个主要的正涡度区位于对流层中低层, 分别集中在南中国海,江淮流域和内蒙古高原向北侧。江淮平原和内蒙古高原正涡度带贯穿整个对流层。这两个区域在低层被一个负涡度带分隔，而在高层合并形成一个整体。这种涡度场的模式被称为双支模式。江淮流域的正涡度带与内蒙古高原的正涡度带，分别称为南支和北支。南支对应于上暖气团与下冷气团之间的梅雨锋界面。正涡度的南支随着高度向北倾斜，说明对流层为斜压结构，表明低层的梅雨锋与中层的亚热带副高、对流层高层的南亚副热带副高并列。“双支”模式中的北支表现为低斜压结构。图5的结果与丁（教授）等人总结的梅雨季节温度场和湿度场特征基本一致。

从图5可以看出，在对流层低层的梅雨地区内部存在一个高比湿度区。从径向截面上看，“双支”模式的南支同时伴有温度脊和湿度脊贯穿整个对流层。“双支模式”的北支在对流层下部也与一个弱升温区相对应。这种温度分布使得梅雨地区处于低温槽中。弱温度脊的出现意味着一个温暖潮湿的气团位于南支正涡度带以南。这一特征在等温场中很容易发现。大幅改变的theta;se 区(阴影),代表了梅雨锋区。在梅雨季节, theta;se低值区,位于梅雨锋区北部,表明存在干燥和寒冷的空气质量。同时, theta;se 高值区位于南方的梅雨锋区,显示一个温暖而潮湿的空气团。在中间层theta;se 的平均值达到最小。随后对流层theta;se随着高度的增加而增加。 这种温度垂直结构类似于台风眼的结构，其特征是温度脊和整个对流层的湿度脊，以及theta;se的高值区梅雨前面的南边。相比于梅雨开始后的典型垂直结构的涡度、温度和湿度，类似台风眼垂直结构的温暖、湿度场也出现在梅雨开始时, 但它们处于对流层低层以南的位置 。而“双支”模式的南支，大约在27°N，在梅雨开始前的正涡度相当弱，伴有温度脊和舌湿。随着梅雨期的到来，南支在正涡度增大，并向30°N移动，温度脊和湿度舌的变化是一致的。theta;se的特征轮廓线撤回北方,而theta;se梯度变化陡峭的区域从30 °N 移到33°N。

在2月底(图4a)，与双支模式相关的正涡度区在850 hPa以上。在中国东部低水平地区，负涡度占主导地位，这是由于该地区冬季低层的大陆高压系统造成的。这一地区的温度和湿度场显示有干冷气团，是一种典型冬季模式。同时，温湿的空气仍然停留在热带地区。从3月底开始，正涡度带的南支和北支向下延伸至低层，大陆冷高压系统向东迁移(图6a)。双支的图案开始成形。正涡度带南段自4月中旬开始下降到地面，并向江淮河谷移动(图4b)。同时正涡带的北支也落至地面，但仍停留在北纬42度。正涡度带的这种转变表明中国东部大陆冷高压系统的退缩，即向北迁移，以及东亚与西太平洋之间海陆表面压力对比的逆转。 5月中旬，南亚高层向上迁移，导致正涡度带南段向右倾斜，高度向上倾斜 。随着亚热带高压的发展（图6b），双支正涡度带的南段开始向中移动。 同时双支正涡度区在长江以南的低层停滞，导致双支正涡度区南支向极倾斜。因此，长江上的强斜压带开始形成，正涡度带的垂直结构处于低层，负涡度位于高层（图4d）。 同时，南海上形成另一个正涡度带，并在南海季风爆发后延伸至中层。

同时证明了温度场随时间的变化。在2月底（图5a），代表温暖潮湿不稳定气团的328 K特征theta;se等高线位于北回归线以南。 以低theta;se 值为代表的干冷空气在华东大陆地区占主导地位。同时，一个宽而陡峭的水平theta;se梯度区位于特征theta;se线的北部，表示强冷空气冬季环流循环模式。4月底（图5b），328 K的特征theta;se线向北移动到长江以南到亚热带地区。 theta;se的陡峭梯度区域变窄，前部区域变得更清晰。同时，随着theta;se在低层的增加，不稳定层延伸到850hPa。等效潜热温度的较小值分别位于theta;se的密集梯度区（图中的阴影区域）的南部和北部区域周围，其中一个最小中心处与南海上方。温度的较大值位于密集梯度区域的低层和高层。形成了温度场的鞍形典型结构（图5c）。 南海季风爆发后（图5d），暖湿气团向北推进，对应于theta;se密集梯度带的运动，影响长江以南地区和江淮流域。

因此，涡度，温度和湿度场的冬季模式在3月底开始发生变化。正涡度区向下延伸至低层。鞍形温度场逐步产生。随着大陆高压东移(图6a)，暖空气侵入中国东部大陆(图5b-f)。 4月下旬建立了双支形状涡度结构和鞍形温度场的环流模式，环流特征与梅雨季节典型特征一致。因此，自4月以来建立了代表梅雨起源的典型模式，典型的环流模式向北推进，伴随着温暖湿润的气团，影响了中国南方地区和江淮流域。梅雨发生后在涡度，温度和湿度等领域呈现的环流模式与梅雨开始前的相应典型模式非常相似，梅雨自4月开始建立。这种典型的模式在南海季风爆发后向右移动。

已有多项研究表明，东亚夏季风的建立与东亚-西北太平洋海陆热力对比的季节性逆转密切相关。环流的垂直结构表明，在中国南方的雨季，梅雨的典型环流模式逐渐形成的过程与东亚大陆和西北太平洋之间热力差从正值向负值的反向变化时间一致。南海季风爆发后，环流随夏季风向北移动，影响中国南部地区至长江和江淮流域，伴随着中国东部降水带向北移动。因此，自3月下旬和4月上旬以来，在检测到梅雨之后呈现的双支涡度的模式，其垂直结构与台风眼中的相似。梅雨季节期间呈现的典型环流模式被认为是梅雨发生前江淮流域以南的环流向北移动的结果。与东亚热带夏季风的形成是中国东部季节性转变的信号。

图4：平均气温的径向截面

图5：theta;se的径向截面

图6：大陆冷高压系统的迁移

1. 总结

本研究通过对梅雨期中国东部地区大气垂直结构的研究，考察了梅雨发生前后大尺度环流变化及其演化过程。梅雨季节的典型环流结构由双支涡度场和与台风眼相似的温度场结构表征。梅雨发生后，垂直环流向北移动到北方。追踪多年环流形成和演化过程，结果表明，3月底和4月初的环流模式转变对应于华南雨季的开始。 4月份形成了双支型涡度场的环流模式，和与台风眼结构相似的温度场以及theta;se的陡峭梯度带。同时，东亚大陆和西北太平洋之间热力差异发生反向变化。梅雨开始后，典型的环流结构和降雨带都向北移动。春季是与亚热带季风相关的降雨季节的第一阶段。因此，我们得出结论，亚热带季风的季节性转变导致了梅雨的发生。具有降雨带的环流的出现代表了东亚亚热带夏季风的开始。降水和环流都与东亚副热带夏季风的季节变化同步。

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