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      MJO變化對(duì)云南主汛期降水的影響

      2020-09-12 14:20:26羅冬莉趙爾旭
      企業(yè)科技與發(fā)展 2020年8期
      關(guān)鍵詞:云南

      羅冬莉 趙爾旭

      【摘 要】使用云南省1979—2013年125站汛期降水和熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩(MJO)活動(dòng)指數(shù)為研究資料,對(duì)強(qiáng)MJO事件中的8個(gè)位相所對(duì)應(yīng)的降水場(chǎng)、對(duì)流場(chǎng)、水平風(fēng)場(chǎng)等分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)合成,分析MJO活動(dòng)變化對(duì)云南主汛期(6~8月)降水的影響。結(jié)果表明:①主汛期MJO的強(qiáng)度變化與云南降水量有明顯的正相關(guān)性。②主汛期內(nèi)MJO活動(dòng)在多數(shù)位相時(shí),云南降水為正距平。受冷暖空氣交匯的配合影響,MJO活動(dòng)在第六位相時(shí)云南降水正距平最大,第四位相次之;出現(xiàn)降水負(fù)距平對(duì)應(yīng)有3個(gè)MJO活動(dòng)位相:第二、第五和第七位相,尤其MJO處于第五位相時(shí),因受干燥的偏北氣流控制,云南降水負(fù)距平最大。③從MJO各個(gè)位相和風(fēng)場(chǎng)的合成來(lái)看,出現(xiàn)降水正距平的都與熱帶對(duì)流北傳影響云南有關(guān)。

      【關(guān)鍵詞】MJO;云南;主汛期降水

      【中圖分類號(hào)】P434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688(2020)08-0092-03

      0 引言

      過(guò)去的研究表明,MJO對(duì)全球的氣候異常變化有著重要的影響,自20世紀(jì)80年代以來(lái),大氣季節(jié)內(nèi)振蕩,尤其是熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩一直是大氣科學(xué)研究的國(guó)際前沿之一,其研究結(jié)果對(duì)于提高和改進(jìn)數(shù)值天氣和短期氣候預(yù)報(bào)具有重要意義。

      云南雨季降水占整個(gè)云南省年降水的80%以上,其中主汛期(6-8月)的降水最多,主汛期的降水決定了云南一年降雨量的多寡,因此研究影響云南主汛期降水變異的因素具有重要意義。李汀等人[1]分析了云南主汛期(6~8月)季節(jié)內(nèi)振蕩(ISO)的活動(dòng)特征及傳播的年際差異,著重分析云南主汛期的ISO活躍年熱帶印度洋ISO向云南傳播的兩條路徑及兩個(gè)亞洲季風(fēng)系統(tǒng)ISO分別對(duì)云南主汛期ISO的影響。李汀等人[2]分析了對(duì)應(yīng)低頻的對(duì)流場(chǎng)、環(huán)流場(chǎng)及降水的異常特征,熱帶印度洋大尺度振蕩MJO影響云南主汛期ISO及降水的情況。但是,有關(guān)MJO活動(dòng)對(duì)云南雨季降水影響的物理機(jī)制和過(guò)程的研究還很少見(jiàn),對(duì)于云南雨季開(kāi)始、結(jié)束及降水的多寡發(fā)生的原因和物理機(jī)制目前還不是很清楚,而云南雨季降水的多少直接關(guān)系到云南氣候干旱的持續(xù)時(shí)間及影響范圍。根據(jù)MJO季節(jié)內(nèi)持續(xù)性異常分析云南雨季開(kāi)始、結(jié)束及降水多少的物理成因,對(duì)提高云南干旱等極端氣候事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)能力有積極作用,還能為極端氣候干旱事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)為云南短期降水預(yù)報(bào)提供方法和預(yù)報(bào)理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,本文主要分析6~8月MJO強(qiáng)度變化及其不同位相活動(dòng)的情況,以及與云南主汛期降水的影響關(guān)系。

      1 資料與方法

      使用1979—2013年云南省125站日降水資料;1979—2013年的NCEP數(shù)據(jù)集;Wheeler和Hendon[3]提出的描述MJO觀測(cè)事實(shí)的逐日獨(dú)立指數(shù)RMM(All-Season Real-Time Multivariate MJO Index,即全年實(shí)時(shí)多變量MJO指數(shù)),含RMM1、RMM2、MJO振幅和位相等。將■≥0.9時(shí)定義為強(qiáng)MJO[4]。本文主要采用統(tǒng)計(jì)合成的分析方法對(duì)強(qiáng)MJO事件在不同位相上的變化情況及其對(duì)云南主汛期(6~8月)降水的影響進(jìn)行分析。

      2 結(jié)果和分析

      2.1 6~8月MJO強(qiáng)度的變化對(duì)云南主汛期降水的影響

      圖1是1979—2013年云南6~8月平均降水距平與1979—2013年6~8月平均MJO強(qiáng)度指數(shù)距平對(duì)比圖。從圖1中可見(jiàn),主汛期的MJO強(qiáng)度指數(shù)與云南主汛期的降水有一定的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.29,達(dá)到了90%的顯著性水平,說(shuō)明6~8月的MJO強(qiáng)度指數(shù)大,則云南主汛期的降水多,6~8月的MJO強(qiáng)度指數(shù)小,則云南主汛期的降水少。

      MJO是熱帶地區(qū)的對(duì)流活動(dòng),云南處于低緯高原。圖1說(shuō)明MJO的強(qiáng)度變化對(duì)云南降水有影響。但是為什么MJO平均強(qiáng)度與云南降水兩個(gè)系列的相關(guān)顯著性水平不是很高呢?考慮到MJO的變化包括強(qiáng)度的變化及位相的變化,有必要研究MJO的位相變化對(duì)云南降水的影響。

      2.2 6~8月MJO不同位相的活動(dòng)對(duì)云南主汛期降水的影響

      為表現(xiàn)MJO活動(dòng)中心位置與云南主汛期降水量的關(guān)系,計(jì)算出云南主汛期測(cè)站日平均降水距平百分率,與MJO的1~8位相進(jìn)行合成(如圖2所示)。從圖2中可見(jiàn),在云南主汛期時(shí),MJO活動(dòng)中心處于第二、第五及第七位相時(shí),云南主汛期測(cè)站降水距平為負(fù),說(shuō)明此時(shí)云南降水較常年同期偏少,特別是MJO活動(dòng)中心處于第五位相時(shí),云南測(cè)站降水的負(fù)距平百分率最大,達(dá)到-7.8%,MJO活動(dòng)中心處于第七位相時(shí),云南測(cè)站降水的負(fù)距平百分率次之,為-5.7%。從整個(gè)云南主汛期的降水情況與強(qiáng)MJO活動(dòng)中心位相關(guān)系來(lái)看,MJO大多數(shù)位相以正距平為主;MJO中心在第三、第四、第六位相時(shí),云南主汛期降水均處于較明顯的正距平,特別是當(dāng)MJO活動(dòng)中心處于第六位相時(shí),降水正距平百分率最大,達(dá)到了13.8%。圖2說(shuō)明云南主汛期降水比較明顯,水汽條件較好,容易造成降水。

      2.3 主汛期MJO不同位相對(duì)應(yīng)的大尺度環(huán)流背景

      下面對(duì)MJO不同位相影響熱帶及副熱帶地區(qū)的大尺度環(huán)流背景進(jìn)行研究。分析1979—2013年6~8月850 hPa風(fēng)場(chǎng)距平在MJO的1~8位相上的合成(如圖3所示)。

      MJO中心在第一位相時(shí),孟加拉灣地區(qū)的弱反氣旋環(huán)流雖然阻攔了西南氣流向北的輸送,但是副熱帶高壓邊緣的東南氣流仍然較強(qiáng),風(fēng)速較大,向云南地區(qū)輸送水汽,所以此時(shí)云南的降水仍較明顯。當(dāng)MJO中心在第二位相時(shí),孟加拉灣地區(qū)仍受異常反氣旋控制,并且反氣旋環(huán)有所北抬,控制了滇西南地區(qū),不利于該地區(qū)產(chǎn)生降水;云南的其他地區(qū)主要受副高外圍的東南氣流影響,但此時(shí)東南氣流已減弱,輸送到云南的水汽減少,主要對(duì)滇東南部地區(qū)的降水有貢獻(xiàn),所以云南的降水也體現(xiàn)為較弱的負(fù)距平形態(tài)。MJO到達(dá)第三位相時(shí),位于孟加拉灣的反氣旋環(huán)流減弱消失,副熱帶高壓外圍的東南氣流加強(qiáng),向云南輸送南海的水汽由此也加強(qiáng),云南地區(qū)主要受東南水汽的影響,降水增大。當(dāng)MJO中心在第四位相時(shí),孟加拉灣主要為熱帶氣旋所控制,氣旋前部的西南環(huán)流可以影響到云南,這時(shí)對(duì)于云南地區(qū)既有西南水汽的輸送,也有來(lái)自北方的冷空氣輸入,有助于云南此時(shí)出現(xiàn)明顯的降水。MJO中心在第五位相時(shí),東移的氣旋移到了中南半島和南海西部,而西部的氣旋位于印度次大陸,云南此時(shí)正好處于兩個(gè)氣旋環(huán)流之間,受到下沉偏北氣流的控制,來(lái)自孟加拉灣地區(qū)的西南氣流中斷,不利于云南發(fā)生大范圍降水。MJO處在第六位相時(shí),南海地區(qū)的氣旋環(huán)流維持,氣旋外圍影響云南的仍是西北氣流,但此時(shí)原來(lái)位于孟加拉灣地區(qū)的氣旋在繼續(xù)向東移的過(guò)程中同時(shí)也向北移動(dòng),氣旋移到了印度次大陸的西北部地區(qū),氣旋前部的西南氣流開(kāi)始活躍,向云南輸送水汽,正好在云南形成冷暖氣流的交匯,所以MJO此位相時(shí),云南主汛期的降水最明顯。MJO中心在第七位相時(shí),云南地區(qū)主要受弱的偏西氣流控制,不利于出現(xiàn)降水。MJO中心在第八位相時(shí),云南地區(qū)主要受繼續(xù)北抬的南海地區(qū)氣旋外圍的偏北氣流控制,此時(shí)云南地區(qū)仍有弱對(duì)流發(fā)展,是否是因?yàn)槟虾5貐^(qū)氣旋的位置已經(jīng)抬高到30°N左右,于是從氣旋邊緣輸送的偏北氣流也比較潮濕,有利于云南地區(qū)發(fā)生對(duì)流,這個(gè)問(wèn)題有待討論。

      3 結(jié)論

      通過(guò)MJO的變化對(duì)云南主汛期降水影響的研究得出如下結(jié)論:①主汛期時(shí),MJO變化的強(qiáng)度與云南的降水有較明顯的正相關(guān)性,MJO強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí),云南的降水多,MJO強(qiáng)度較弱時(shí),云南的降水少。②在不同的MJO活動(dòng)位相時(shí),云南主汛期降水以正距平偏多。受冷暖空氣交匯的影響,第六位相正距平最大,第四位相次之;負(fù)距平有三個(gè)位相,分別是第二位相、第五位相及第七位相,處于第五位相時(shí),受干燥的偏北氣流控制,此時(shí)的云南降水負(fù)距平最大。③從風(fēng)場(chǎng)的MJO的8個(gè)位相合成來(lái)看,出現(xiàn)降水正距平的都以熱帶對(duì)流的北傳影響云南有關(guān),當(dāng)MJO處在第六位相時(shí),熱帶對(duì)流較強(qiáng)烈,西南氣流活躍,并配合水平風(fēng)場(chǎng)的偏北氣流,在云南形成明顯的輻合,造成云南的較強(qiáng)降水。當(dāng)MJO處于第五位相時(shí),熱帶對(duì)流向北的傳遞暫時(shí)中斷,沒(méi)有有效的水汽到達(dá)云南,并且云南正處于干燥的下沉氣流控制中,所以云南的降水較少。

      參 考 文 獻(xiàn)

      [1]李汀,琚建華.亞洲夏季風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩對(duì)云南主汛期降水的影響Ⅰ:云南主汛期季節(jié)內(nèi)振蕩特征及其傳播過(guò)程[J].高原氣象,2013,32(3):617-625.

      [2]李汀,琚建華.亞洲夏季風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩對(duì)云南主汛期降水的影響Ⅱ:云南主汛期季節(jié)內(nèi)振蕩活動(dòng)過(guò)程及其對(duì)MJO活動(dòng)的響應(yīng)[J].高原氣象,2013,32(3):626-634.

      [3]MATTHEW C.WHEELER,HARRY H.HENDON.An All-Season Real-Time Multivariate MJO Index:Development of an Index for Monitoring and Prediction[J].MONTHLY WEATHER REVIEW,2004,

      132(8):1917-1932.

      [4]Pohl B,Matthews A J.Observed changes in the lifetime and amplitude of the Madden–Julian Oscillation associated with interannual ENSO sea surface temperature anomalies[J].J Climate,2007(20):

      2659-2674.

      [5]琚建華,孫丹,呂俊梅.東亞季風(fēng)區(qū)大氣季節(jié)內(nèi)振蕩經(jīng)向與緯向傳播特征分析[J].大氣科學(xué),2008,32(3):523-529.

      [6]楊輝,李崇銀.熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的傳播及影響因子研究[J].氣候與環(huán)境研究,2005(10):145-156.

      [7]李崇銀,武培立,張勤.北半球大氣環(huán)流30~60天振蕩的一些特征[J].中國(guó)科學(xué),1990(7):764-774.

      [8]李崇銀.熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的幾個(gè)基本問(wèn)題[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),1995,11(3):276-287.

      [9]韓榮青,李維京,董敏.北半球副熱帶—中緯度太平洋大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的緯向傳播與東亞夏季旱澇[J].氣象學(xué)報(bào),2006(4):149-163.

      [10]何志學(xué),賀懿華,熊秋芬,等.1998年夏季熱帶內(nèi)外大氣低頻振蕩特征分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2004,2(20).

      [11]琚建華,劉一伶,李汀,等.南海夏季風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩的年際變化研究[J].大氣科學(xué),2010,34(2):253-261.

      [12]董敏,張興強(qiáng),何金海.熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩時(shí)空特征的診斷研究[J].氣象學(xué)報(bào),62(6):821-830.

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