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不同纬度天气尺度扰动影响2020年夏季梅汛期降水的数值模拟

2021-06-28王晨宇姚素香黄安宁高千惠

大气科学学报 2021年2期

王晨宇 姚素香 黄安宁 高千惠

摘要 利用观测资料和区域气候模式RegCM4.6,研究了高纬和低纬天气尺度扰动对2020年梅雨期降水的可能影响。观测分析表明:2020年6月、7月长江中下游降水在周期上表现为10 d以下的天气尺度扰动,在降水过程中存在多次中高纬度天气尺度扰动的南传与低纬扰动的北传。在此基础上,设计改变不同纬度天气尺度扰动(<10 d)输入的侧边界敏感性试验。数值模拟结果表明:从平均环流来看,当中高纬西北侧边界的天气尺度扰动减弱时,大气平均环流动能向天气尺度扰动动能转换的位置发生北移,影响副高北侧纬向西风带北移,使得梅雨期降水中心从长江中下游地区北移到淮河流域;从时间演变来看,当去除中高纬西北侧边界的天气尺度扰动时,850 hPa上E矢量散度南传减弱,低纬纬向风异常能够向北传播。纬向风异常产生的涡度变化有利于副热带高压北抬,使得雨带可以较早北抬到34°N以北,标志江淮地区出梅。低纬南侧边界的天气尺度扰动减弱时,梅雨期降水略有增强,但对雨带的进退影响较小。因此,观测和数值模拟结果表明,2020年夏季梅雨期降水强度和雨带的维持主要与中高纬度天气尺度扰动异常密切相关,中国北部尤其中国西北部到巴尔喀什湖地区天气尺度扰动偏强且南传是此次梅雨强度偏强和雨带维持的重要原因。

关键词 天气尺度扰动;梅雨期降水;区域气候模式;雨带推进

梅雨是东亚夏季风向北推进过程中的重要产物,是东亚独有的天气气候现象(丁一汇等,2007)。江淮地区的梅雨具有显著的年际和年代际差异,而长江流域是梅雨期暴雨最严重的洪水受灾地区之一(周玉淑等,2005;胡娅敏等,2008)。叶德超等(2019)研究了2016年长江中下游梅雨期强降水,发现梅雨期的3~4 d高频斜压波动具有明显的下游频散效应,从西北向东南传至长江中下游地区。根据国家气候中心监测数据,2020年是长江流域受洪涝灾害较为严重的一年,6月1日入梅,8月2日出梅,梅雨期持续时间长,梅雨量大,极端降水事件频发,引起了广泛关注,理解其异常降水形成和演变机理,有利于加深对梅雨的进一步认识。

Webster and Chang(1988)指出天气尺度扰动能够和大尺度环流背景场提供能量交换,同时汇合气流可以使天气尺度扰动得到发展。刘丽等(2019)发现天气尺度扰动可以通过动力强迫和热力强迫影响平均流。中高纬天气尺度扰动对东亚夏季风环流和长江中下游降水都具有显著影响。……

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