淮河流域持续暴雨事件与热带西太平洋暖池中对流活动的分布格局之间的关系外文翻译资料

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淮河流域持续暴雨事件与热带西太平洋暖池中对流活动的分布格局之间的关系

BAO Ming(鲍名)

中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心，

中国科学院，北京100080

（2007年2月10日收稿; 2007年8月16日修订）

摘要

使用1979 - 2006年国家海洋和大气管理局（NOAA）和国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP / NCAR）的位势高度场重新分析数据的每日输出长波辐射（OLR）研究了淮河流域持续暴雨事件（HRV）与热带西太平洋暖池（WPWP）中对流活动的分布格局之间的关系。根据HRV中的9例PHRES，西太平洋副热带高压（WPSH）的共同特征表明，WPSH的北部边缘继续位于HRV，并与持续的“北弱南强”分布格局相关WPWP中的对流活动。 OLR导致循环的合成分析表明WPSH对OLR异常模式的响应滞后约1-2天。为了解释WPWP中对流活动的分布格局对HRV中WPSH持续北缘的影响的原因，将长江流域的四个典型的持续性暴雨和小雨事件（YRV）与HRV中的PHRES进行比较。比较表明，当对流活动异常的分布格局在整个WPWP上以弱（强）方式表现时，在YRV中趋于发生持续的暴（小）雨。当对流活动异常的分布格局根据WPWP中的“北弱南强”模式运行时，持续暴雨往往发生在HRV中。对流活动的“北弱南强”分布格局对HRV中的PHRES的影响在季节性平均时间尺度上不明显，这可能是因WPWP中对流活动的非极端状态造成。

关键词：淮河流域，持续暴雨，WPWP对流活动，西太平洋副热带高压

DOI: 10.1007/s00376-008-0329-5

1.简介

淮河流域（HRV）位于长江中下游和黄河流域之间，位于中国北方气候和南方气候的过渡地带，因此，淮河，秦岭山脉和白龙河的连接线一直是中国南北之间的地理边界。整个HRV具有温暖的气候，肥沃的土壤和丰富的产品。它是中国早期发达的经济和文化领域之一。在北方夏季，气候平均降水量在HRV中达到400毫米以上（Bao和Huang，2006），这表明亚洲季风给HRV带来大量水蒸汽，随后可以形成这些量级的降水。

作为亚洲季风的亚季风系统，东亚季风具有较大的年际变率。因此，长江和淮河流域的梅雨也表现出明显的年际差异。以前的研究通常将长江流域（YRV）和HRV作为一个整体，即长江 - 淮河流域，来研究该区域异常季风造成的干旱和洪水。uang et al。（2003a，b）的综述表明，东亚气候系统对东亚夏季风（EASM）在季节内，年际和十年间时间尺度上的变化具有重要的影响，并与中国，特别是长江 - 淮河流域严重的气候灾害有紧密联系。然而，有时候洪水主要发生在HRV中，例如在1991年，2000年，2003年和2005年，这是目前对于季节性气候预测的一个巨大挑战。 Ding（1993）和Zhang（2004）等人总结了发生在1991年和2003年的HRV中的严重洪水。许多关于1991年和2003年的洪水的研究表明了大气环流特性和气候因素对HRV中雨带维持的影响，但是HRV中异常天气和气候的气候背景仍不清楚。中国夏季降水的EOF分析显示，EOF1表现了在YRV和与热带西太平洋的SSTA相关的HRV的南部地区中发生的洪水; EOF2表现了发生在HRV中的洪水和发生在长江以南的干旱，但在SSTA方面没有明显的信号（Chen et al。，2006; Jian et al。，2006）。 Huang和Wu（1989）的调查表明，ENSO事件对中国夏季气候异常的影响取决于ENSO周期的不同阶段。夏季季风降雨量可能在与El Nin〜o发展阶段或La Nin〜a衰变相关的夏季的HRV中高于正常值。相反，在与El Nin〜o的衰变阶段或La Nin〜a的发育阶段相关的夏季期间，它可能低于正常值。 Wang和Wang（2002）认为，HRV中的夏季降水异常与8月至10月北太平洋上的SSTA有关。赤道​​东太平洋夏季降水对HRV和SST的关系的年代际变化也被研究过（Gao，2006）。综上所述，HRV中异常夏季气候的原因不能被理解为与YRV一样，即使HRV只位于YRV北部3〜4个纬度。

在许多研究中已经证明（Nitta，1987; Huang

图1. 1979 - 2006年西太平洋暖池（10◦-20◦N，110◦-140◦E）6月– 7月 - 8月（JJA）平均OLR异常的归一化年际变化。蓝色圆形代表YRV中的典型洪水；红色菱形代表YRV中的典型干旱；三角形代表HRV中的典型洪水

表1.发生在HRV中的九个PHREs案例和发生在YRV中的四次典型持续性暴（小）雨事件

和Li，1988），热带西太平洋暖池（WPWP）中的热状态和暖池中的对流活动在EASM的年际变率中起重要作用。Huang和Sun（1992）通过观测数据和动力学理论，研究了菲律宾周围暖池和对流活动的热状态对东亚季风环流年际异常的影响。在夏季，暖池中对流活动弱，季风降水在中国长江 - 淮河流域，韩国和日本可能较强。另一方面，暖池中的强对流活动可能与这些区域相关。图1显示了1979 - 2006年暖池（10◦-20◦N，110◦-140◦E）6月– 7月 - 8月（JJA）平均OLR异常的归一化年际变化。 YRV中的洪涝（干旱）倾向于在暖池中的弱（强）对流活动期间发生。值得注意的是，大多数发生在HRV中的洪涝趋向出现在对流活动既不太强烈也不太弱时。因为暖池中的对流活动在图1中被认为是一个整体，如图1所示，HRV中的洪水可能与暖池中的异常对流活动无关，但可能与WPWP中对流活动异常的分布格局有关。

早在20世纪60年代，陶和徐（1962）指出，夏季长江干旱和淮河流域的持续干旱是稳定循环背景下发生的。最近，中国地区持续稳定的气候变化也被强调（Tang et al。，2006; Bao，2007）。Bao（2007）表明，当西太平洋副热带高压（WPSH）的北部边缘继续处于HRV时，持续暴雨事件（以下称为PHRES）可以诱发HRV中严重洪水的发生。如果WPSH的北边缘继续位于YRV中，则持续的暴雨往往发生在YRV中。大规模EASM循环特性的持续和在YRV的暴雨事件已被广泛研究（张等人，2002年，2003年）。因此，我们将重点研究HRV中WPSH持续北缘与暖池中对流活动的分布格局之间的关系，并将其与YRV进行比较。这对了解对流活动对HRV中PHRES发生的影响可能是有帮助的。

在本文中，第2节描述了研究中使用的持续暴（小）雨事件的数据和情况。在第3节中研究了在HRV中的PHRES期间WPSH的北边缘的特征。在第4节中，我们证明了WPSH的位置与暖池中对流活动的分布格局之间的关系。在第5节中给出了YRV中与持续暴（小）雨事件的比较，以进一步解释物理机制。讨论和结论在第6节中给出。

2.数据和案例

为了研究HRV中的PHRES与WPWP中对流活动的分布格局之间的关系，我们使用了由美国国家海洋局提供的1979-2006年的月，日和日平均气候数据输出长波辐射（OLR）数据和大气管理局（NOAA），国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP / NCAR）1979 - 2006年高度场的再分析数据（Kalnay等，1996）。

参考过去50年来研究中国历史典型PHRESs的Bao（2007）的研究，我们还根据中国大陆730个站的数据集，分析了历史日降水图，发现了9个在1979 - 2006年期间持续了多于五天的发生在HRV 的PHRES案列。如表1所示，HRV中的PHRES通常发生在6月下半月和7月。为了将HRV中发生的PHRES与YRV中的PHRES进行比较，我们在YRV中选择了四个典型的PHRES，并且在1979至2006年的YRV中选择了四个典型的持续性小雨事件。所有的情况列于表1。由于南海到热带西太平洋地区持续异常强烈的海气相互作用引起的局部热力强迫，未选择1999年YRV发生的典型持续性暴雨事件（Sun and Ding，2003）。这一进展不能满足YRV夏季气候与WPWP中对流活动的关系的统计结果。

3.在HRV中的PHRES期间WPSH的特性

WPSH作为EASM系统的重要成员，对中国雨带有明显的影响（例如Tao和Chen，1987）。当EASM偏弱（强）并且WPSH向南（北）移动，中国的梅雨通常变得比正常在YRV的中下游的（更少）。Bao（2007）讨论了中国南方和长江 - 淮河流域的大规模环流背景。结果表明，在HRV的PHRES期间，与YRV相比，WPSH的北部边缘向北移动3°-4°。

图2显示了9个案例500hPa位势高度在110°-125°E之间的平均值。可以清楚地看出，在HRV中发生PHRES时，在所有情况下，WPSH的北边缘的5860-gpm线轮廓位于28.5°-32.5°N之间。9种情况下的平均过程合成值表明，从110°到125°E的5860-gpm等值线位于长江中下游，5840-gpm等值线位于HRV（图3a）。还可以容易地看出，WPSH的脊线的位置位于大约北纬25°，并且5860-gpm轮廓向西延伸到大约95°E。 WPSH的特征与Bao（2007）的工作是一致的。在HRV的PHRES期间WPSH的位置显示，当HPSV的北边缘的5840-gpm轮廓为HRV时，EASM携带大量的水蒸气到HRV，有利于HRV中的PHRES的发生。

图2. HRV中9例PHRE的时间-纬度横截面。没有数值的蓝线表示500 hPa位势高度场在110°-125°E之间的平均5860-gpm线轮廓; 110〜140°E之间的平均OLR异常在北纬5-20度之间用阴影表示（单位：W m-2）; 500 hPa位势高度场平均在110-130度之间的568，572和576dagpm轮廓线用实线表示; 虚线表示北纬28.5度 和32.5度

另外，图2显示在110°-130°E之间平均的568-576-dagpm等高线倾向于位于35°-45°N之间，这展现了在HRV的PHRES期间东亚中纬度的弱冷空气活动。

4. WPWP中对流活动的分布格局

Huang和Li（1988）说明了WPWP中热源的热强迫及其对异常WPSH的影响的机理。他们指出，WPWP中对流活动的影响与夏季从东南亚通过东亚传播到东北亚西部海岸的准定常行星波列相关。从第3节提到的研究中，已知在HRV的PHRES期间，WPSH的北边缘稳定地位于30°-35°N之间。在本节中，我们将研究WPWP中对流活动的分布格局及其与WPSH位置的关系。

图2显示，110°-140°E的OLR异常平均值显示了WPWP从北纬5~20度的“北弱南强”分布格局。在9种情况下可以看到异常OLR模式的共同特征，尽管这种格局在每种情况下不是很清楚。为了诊断OLP异常在WPWP中的空间分布格局，将区域（0°-30°N，100°-150°E）中OLR异常的合成处理平滑情况放在图3a中。它可以在这个区域中形成偶极“北弱南强”格局。弱对流活动异常的中心位于菲律宾北部，菲律宾南部存在强对流活动异常。它们之间的异常OLR的零线在WPWP中约为北纬10~15度。

为了解释WPSH北缘的位置与WPWP中的异常对流活动之间的关系，在图3b和图 3c分别给出了在HRV中导致PHRES的过程两

图3. 合成型HRV中PRHE的9例 （a）同步OLR异常; （b）领先两天; （c）在该地区（0°-30°N，100°-150°E）领先4天的用阴影表示（单位：W m-2）。（a），（b）和（c）中500 hPa位势高度场的同步轮廓线相同。黑色轮廓线表示WPWP（5°-20°N，110°-140°E），虚线表示OLR异常的零线

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