对流层上层斜压Rossby波包活动对2012年夏季江南强降水过程的影响

论文总字数：17421字

目 录

摘要……………………………………………………………………1

Abstract……………………………………………………………………2

1 引言……………………………………………………………………3

2 资料和方法……………………………………………………………4

2.1 资料………………………………………………………………………………………4

2.2 分析方法…………………………………………………………………………………4

2.2.1 一点滞后相关和检验…………………………………………………………4

2.2.2 谱分析和滤波……………………………………………………………………5

2.2.3 波包传播诊断方法——Hilbert变换…………………………………………6

3 2012年夏季江南强降水期间斜压波动的传播特征…………………7

3.1 2012年夏季江南地区雨期及雨带分布……………………………………………………7

3.2 2012年夏季环流背景………………………………………………………………………9

3.3 2012年夏季斜压Rossby波的上游频散效应……………………………………………11

4 总结……………………………………………………………………14

参考文献…………………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………………17

对流层上层斜压Rossby波包活动对2012年夏季

江南强降水过程的影响

孙思远

，China

Abstract：

Daily NCEP/NCAR reanalysis wind data from 1983 to 2012 along with precipitation data from 753 stations in China are used for our studying how baroclinic Rossby wave packets in the upper troposphere impact on the heavy precipitation happened in Jiangnan region during the summer of 2012．Heavy precipitation in Jiangnan region during the summer of 2012 mainly occurred in the two periods respectively from June 1 to June 28 and from July 13 to July 19．By analyzing the circulation in summer，we can find that circulation pattern in lower troposphere facilitates for the precipitation in vapor transportation，while circulations in upper troposphere tend to be conducive of cold advection of temperature for the Jiangnan region．The vertical stucture of circulation pattern is in favor of precipitation happened in Jiangnan region．The waves with wave number 5 ~ 9 dominate the mid-latitude upper troposphere 300 hPa meridional winds during Jiangnan heavy precipitation in the summer of 2012．During Jiangnan heavy precipitation，the baroclinic Rossby wave in upper troposphere has significantly disperse downstream-ward．The wave packet with wave energy propagates from the southeast of Mediterranean eastward into the Jiangnan region almost zonally．This baroclinic Rossby wave packet moving to downstream provide the necessary energy condition for the development of the heavy precipitation of Jiangnan region．

Key words：baroclinic wave packets; heavy precipitation; downstream dipersion of wave energy; summer of 2012; Jiangnan

1 引言

由于地球的旋转和地球曲率（或球面效应）而使位涡在深度和纬度上产生改变，这一改变导致一种非常慢的大尺度振荡，即Rossby波。Rossby波是大气运动时的一种现象，这种现象既能发生在地球的大气和海洋中，又能发生在其他行星的大气中（谭本馗，2008）。Rossby波是一种行星波，其波长可达几百千米。正压Rossby波列实际上就是遥相关型（Wallace和Gutzler，1981；Hoskins和Karoly，1981；管兆勇和黄世松，1993）。不论是斜压Rossby波，还是正压Rossby波，在波的波长较短时通常都是从东向西单向传播的。1939年美国科学家Rossby从理论上对Rossby波进行了研究。结果表明，在正压大气中，Rossby波的能量频散的速度与群速度一致，由于群速率比波的相速率要大，所以当上游的高空槽生成并发展时，下游也会跟着触发新的波动的产生，该过程被称为Rossby波的上游效应（Rossby，1945；Rossby，1949；Yeh和Tu-cheng，1949）。高空槽脊移动的理论基础是Rossby波的相速公式，根据上游系统的移动变化可以大概推断下游天气系统的发展。此外，Hoskins和Ambrizzi在1993年的研究中表明，副热带急流如同一条波导，可以使Rossby波沿着副热带急流传播。Chang也指出，天气尺度的波包在副热带急流中是自西向东以群速度单向传播的，当欧亚急流的入口区中的高压脊（或者低压槽）有较为明显的发展时，那么急流出口区中也会在之后的几天相应的出现高压脊（或者低压槽）发展，即波的“上游效应”（Chang和Yu，1999；Chang，1999）。斜压Rossby波存在于中纬度对流层的西风带中，是中纬度对流层中非常活跃的天气系统，其不仅传播速度快，还能为局地扰动带来能量，是以Rossby波在中纬度天气系统中占有非常重要的地位。

20世纪中期以来，极端天气事件的发生频率不断增加，强度不断加强。以2012年为例，2012年极端天气事件频发：(1) 从 2012年1月开始，欧亚大陆受低温和暴雪侵袭，罕见的极端低温天气影响了几乎整个欧洲以及东亚和北亚的大部分地区，此次极寒天气的强度很强，造成了欧洲数百余人死亡；(2) 2012年上半年，美国受极端高温天气影响，经历了多年以来最为炎热的时期，打破了1998年的高温纪录。热浪席卷了美国中西部及东海岸部分地区，造成了高速公路路面严重变形、铁路轨道扭曲、飞机跑道熔化。此次高温天气持续的时间较长。造成数十人死亡；(3) 北京“7.21”特大暴雨的降水量达到了61年以来最大，此次暴雨导致房山地区山洪暴发，市区出现严重内涝，中小河流以及水库出现汛情，全市经济损失惨重，造成多人遇难；(4) 根据世界气象组织发布的年度报告可知，2012年的全球干旱形势严峻，美国、俄罗斯、巴西、澳洲和中国等国的情况尤为严重。以我国云南地区为例，云南已经经历了连续三年的干旱，由于前期的干旱形势难以解除，库塘蓄水得不到有效补充，致使干旱不利影响累计增长。总之，2012年极端天气事件在世界各地频繁发生，北半球尤为明显。

王志福和钱永甫于2007年表明，我国的极端强降水事件多发生在夏季，集中于长江中下游地区、江南地区和高原东南部，且20世纪70年代中期之后有明显的增长加强趋向。其中，江南暴雨主要出现在3 ~ 11月，暴雨持续时间如此之长是受了台风的影响（林建和杨贵名，2014）。所以，江南地区的降水非常重要，是我国夏季降水的组成部分之一。2012年夏季北方降水整体偏多、长江降水整体偏少，值得注意的是，2012年江南地区夏季降水量是偏多的（赵俊虎等，2014）。2012年6月，全国平均降水量为108.5 mm，江南大部分地区的月降水量甚至达到200 ~ 300 mm，且江南地区在6月出现多次暴雨及以上量级的降水过程；2012年7月，我国平均降水量为135.2 mm，江南地区降水量在100 mm以上，且在7月12日至7月19日江南地区分别在北部和东部出现暴雨到大暴雨；2012年8月，全国平均降水量为92.1 mm，江南东北部降水量达到200 ~ 300 mm，且8月2日至8月11日江南大部分地区出现暴雨甚至特大暴雨，8月20至8月21日江南地区北部有大雨量级以上的降水过程（曹勇，2012；周宁芳，2012；陶亦为，2012）。2012年，江南地区虽然未出现如同1998年长江中下游全流区域性大规模洪水的洪涝灾害，但是由于暴雨天气频发，局地洪涝和山洪地质灾害依旧严重，给国民经济造成了损失、人民安全造成了威胁。综上，研究斜压Rossby波包活动对2012年江南地区强降水的影响，对了解梅雨期间的极端降水有着重要意义，本文将揭示这种影响。

2 资料和方法

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17421字

相关图片展示：