赤道平流层准两年振荡(QBO)影响2009/2010年云南秋冬季干旱天气的机制分析

时间:2022-03-11 09:44:18 公文范文 来源:网友投稿
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  摘 要:赤道平流层准两年振荡(QBO)影响西太平洋副热带高压,而副热带高压是造成云南省2009/2010年秋冬季节干旱的直接原因,文章以副热带高压为纽带来分析QBO影响云南干旱的机制。
  关键词:西太平洋副高;QBO;哈德来环流
  1 课题背景
  2009/2010年云南省遭遇了几十年不遇的大旱,其旱情之重、持续时间之长历史罕见,给云南省带来了极大的经济损失。西太平洋副热带高压是影响云南干旱的最重要系统。传统的研究方法只注重对流层范围内的大气环流对云南干旱的影响而忽略了平流层大气环流的因素。
  赤道平流层准两年振荡(QBO)成为近年来研究的热门课题。QBO有2~3年的不规则周期[1],可以影响西太平洋副热带高压的强度、面积、脊线位置和西脊点而间接影响云南的干旱天气。
  2 资料和方法
  本文采用NCEP/NCAR逐月再分析风场资料及国家气候中心提供的74项环流指数。
  3 西太平洋副热带高压诊断分析
  西太平洋副热带高压是造成云南省降水的一个重要系统,它的强弱、活动范围对降水的多寡具有直接作用,所以下面着重分析2009/2010年秋冬副热带高压环流型。
  以下关于副高的各个指数都来源于国家气候中心,所取时段为2009年9月到2010年3月平均资料。如图1所示:
  副高脊线位置南北振荡基本正常。
  副高面积持续偏大,偏大最明显的是2009年9月,为1951年以来的历史同期第二大;其次是2010年3月,为历史第三大的年份。
  副高强度除11月比常年偏弱外,其余6个月比常年偏强,偏强最明显的是2009年9月,居历史同期第3位;其次是2010年3月,居历史同期第5位。
  副高西脊点均比同期偏西,偏西最明显的2和3月,偏西30个经距,西伸脊点均位于90°E,达到历史同期极值。
  综上所述,副高这种面积偏大,强度偏强,位置明显偏西常形态,不利于降水发生。
  4 QBO影响副高异常活动的统计分析
  西太平洋副高强度变化具有准两年振荡现象(图2),且与同平流层QBO的相关系数为-0.167,并通过了99%的显著水平检验。
  西太平洋副高脊线的纬度位置亦有准两年振荡现象,同QBO的相關系数为-0.146,并通过98%信度的检验。2009年9月至2010年3月之间的相关性更好,相关系数达到了0.9198并通过了99%信度的检验。
  西太平洋副高的面积指数同QBO的相关系数为-0.203,并通过99%信度的检验。
  西太平洋副高的西脊点指数同QBO的相关系数为0.139,并通过95%的信度检验。2009年9月至2010年3月的显示相关更好,相关系数为0.699,并通过99%信度检验。
  5 QBO影响副高异常活动的动力分析
  研究表明:平流层低层的东风相位对应着西太平洋副高强度偏强,脊线偏北;风速绝度值越大,副高面积越大,越偏西[2]。从图3可以看出从2009年9月到2010年3月平流层40hPa以上均为东风位相,且相比与同期的纬向风绝对值相对较大,导致副高脊线偏北、强度偏强、西脊点偏西、面积偏大。所以完全有理由认为平流层QBO通过西太平洋副高而间接影响云南的干旱天气。
  QBO影响副高的物理机制做如下解释:
  对于平流层低层为东风切变的情况,对流层上层的高度的气压高于周围的气压,于是便会向周围发生辐散,根据质量连续性原理,赤道地区的对流层上层必须有异常上升运动来补偿对流层顶空气质量的流失,而持续性高强度的上升气流会导致哈德来环流的加强,哈德来环流的异常加强不仅使得西太平洋副高位置偏北,而其强度也偏强。[3]
  6 结束语
  (1)西太平洋副热带高压是造成低纬高原地区旱涝的主要天气系统之一,它的强弱、活动范围对旱涝变化有重要影响,对降水的多寡更具有直接作用。
  (2)赤道平流层准两年振荡(QBO)的东西风相位变化通过影响西太平洋副热带高压强度、脊线位置、面积、西脊点而间接造成云南省秋冬季节干旱。
  (3)平流层的环流异常往往会先于对流层,或者可以这样认为有些对流层的环流异常是由平流层的环流异常信号向下传播导致的,这样对低空天气尤其是灾害性天气预报的时效具有很大的意义。
  参考文献
  [1]美国华盛顿州华盛顿大学大气科学系[J].平流层赤道准两年振荡对爆发性增温的影响.
  [2]李崇银,龙振夏.西太平洋副高活动与平流层QBO关系的研究[J].大气科学,1997.
  [3]Reid, G. C. and K.S.Gage,1985,Interannual variations in the height of the tropical tropopause, J. Geo. Res.

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