夏半年青藏高原“湿池”的水汽分布及水汽输送特征

采用1948-2007年共计60年的NCEP/NCAR再分析资料,计算了夏半年(4-9月)青藏高原大气中的可降水量、水汽输送通量和水汽输送通量散度,分析了夏半年青藏高原可降水量的分布和变化特征,青藏高原及其附近的水汽输送。结果表明:在对流层中层的青藏高原上空,夏季是一个明显的大气水汽含量高中心,"湿池"特征非常显著,湿池主要有三个大的可降水量中心,即高原的西南部、东南部和高原南侧。4-9月,高原上的可降水量变化很大,高原的增湿的速度小于减湿的速度。水汽进入高原主要通过三条水汽通道,即西风带水汽输送通道、印度洋—孟加拉湾水汽通道和南海—孟加拉湾水汽通道。水汽主要在高原西南侧、喜马拉雅山中段和高原东南侧进入高原。

前期印度洋海温异常对夏季高原“湿池”水汽含量的影响及其可能原因

利用Hadley中心提供的逐月海温资料、ERA-Interim再分析资料以及NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)的逐月向外长波辐射(OLR)资料探讨了1979~2011年夏季青藏高原"湿池"的水汽含量与前期印度洋海温异常的关系,并对可能的原因进行了分析。结果表明,夏季青藏高原水汽(去趋势)EOF第二模态与前期印度洋海温存在密切的正相关,前期3~4月关键区(5°S^20°N,45°E^75°E)的海温异常可以作为夏季高原水汽的预测信号。在暖水年,赤道附近显著的东风异常对夏季高原水汽输送起到了至关重要的作用。500 hPa上副热带高压显著增强并西移,600 hPa上赤道附近为显著的异常东风,将水汽从西太平洋、南海、孟加拉湾向西输送到印度半岛,并在异常反气旋环流西侧的南风作用下,将水汽带向青藏高原。高层风场上,西太平洋地区辐合,青藏高原上空辐散。以上环流形势表明暖水年夏季青藏高原水汽偏多;冷水年则相反。就影响机制而言,前期春季印度洋海温显著偏暖,引起其上空异常的对流上升运动,驱动异常沃克环流从春到夏显著维持,副热带高压的季节性北跳和异常增强西移,有利于赤道东风异常的增强和西移,并经过水汽输送通道将水汽带向青藏高原上空。

青藏高原湿池的气候特征及其变化

利用ERA-Interim再分析资料研究了青藏高原湿池的气候特征及其变化,得出以下主要结论:气候平均状态下,6—9月,整个青藏高原上空相对于全球中高层地区而言是一个垂直深厚的高湿区,称之为青藏高原湿池。利用比湿的相对纬偏值研究了高原湿池的垂直分布特征,通过分析发现,6—9月高原湿池相对于全球同高度地区来说是一个垂直深厚的水汽含量最大值区,不同高度层的水汽含量数值可达纬圈平均值的1倍以上到3倍以上;随着高度的增加,湿池内部比湿相对纬偏值大值区明显地向下游地区倾斜延伸,能从高原上空一直向下游延伸到120°E及以东地区,表明了高原上空的大气水汽含量对周边地区的重要影响。夏季高原湿池主要有三种空间变化模态:全区一致型,东西反向型,南北反向型。定义了一个夏季高原湿池强度指数,分析发现1979—2011年以来夏季高原湿池整体表现出显著的增强趋势,在1997年前后发生了年代际变化,33年期间主要具有3~4年、7~8年左右的振荡周期。夏季青藏高原湿池的增强趋势具有明显的区域差异,总体来说,高原西部增湿强于东部,而对高原西部来说,高空增湿强于近地面,增湿幅度最大值区域主要位于400~200 h Pa附近。最后,综合多种再分析资料以及其他研究学者采用探空观测资料、卫星资料的相关研究结果,分析了所选研究资料的适用性,结果表明ERA-Interim再分析资料对于本研究是适用的,基于该资料得出的研究结论是可信的。

夏季青藏高原湿池变化特征及其与降水的关系

利用1979—2011年ERA-Interim的月平均再分析资料和全国气象台站观测资料,通过小波分析、合成分析和相关分析等多种统计分析方法,分析了夏季青藏高原湿池的基本特征,定义了能较好表征夏季青藏高原湿池强度变化的特征指数,并揭示了夏季青藏高原湿池强弱异常时的大气环流特征及其与中国夏季降水的关系。主要结论为:夏季高原上湿池特征非常明显,2个湿中心分别位于高原东南部和西南部。高原湿池强度指数有明显的阶段性变化特征,以4 a左右和6 a左右的变化周期为主。夏季高原湿池偏强(弱)年,南亚高压、西太副高、高原季风、低层风场以及整层水汽输送等均有显著变化,进而对我国夏季降水产生重要影响。

夏季青藏高原“湿池”变化特征的小波分析

采用1948-2007年共60年的NCEP/NCAR资料,计算了夏季青藏高原地区的可降水量,并采用小波分析方法对可降水量的变化特征进行分析。结果表明:夏季青藏高原上有一个明显的"湿池",湿池有3个可降水量中心,分别位于高原西南部、高原南侧和高原东南部。湿池3个中心的可降水量变化有着明显的年代际特征,高原西南部以13.9a的周期变化最为明显,高原南侧9.2a的周期变化最为明显,高原东南部时间尺度2.6a的周期变化最为明显。趋势分析表明,高原西南部的可降水量可能开始增加,而高原南侧和高原东南部的可降水量应该依然处于偏少的阶段。

基于ERA-Interim资料分析青藏高原“湿池”变化特征

论文利用ERA-Interim(0.5°×0.5°,简称ERA)、NCEP/NCAR2(2.5°×2.5°,简称NCEP2)两种不同分辨率的再分析资料和探空观测资料,首先分析了夏季(7月)和冬季(1月)青藏高原(以下简称高原)上大气水汽含量大值区(简称"湿池")的区域分布特征,然后基于ERA资料分析了1979—2012年间高原"湿池"的一些变化特征,发现了一些新的事实。主要结果包括:在对流层中上层,高原上无论夏、冬季都有大气水汽含量的高值中心——高原"湿池"存在。夏季7月高原"湿池"强度最强,ERA资料除了在高原南部有自西到东的连续高湿中心带外,在高原西北部还有一个高湿中心;NCEP2资料仅在高原东南部和西南部有两个高湿中心。冬季1月,两种资料均只在高原东南部有高湿中心。总体上,ERA资料与探空观测资料的高湿中心区更为接近。7月,高原南部高湿中心在1990年代中期(1994—1996年)之后持续偏强,西北部中心强度有弱—强—弱—强交替变化特征;1月,高湿中心在1980年代末期开始持续偏强。高原南部高湿中心带在7月几乎是一个连续的区域,1996年以后这一特征更为明显,在1月则是分为东西两段的高湿中心带。