第25卷 第3期2007年9月
文章编号:1006-7639(2007) -03-0017-06
干 旱 气 象
AR I D METEOROLOGY
Vol . 25 No . 3
Sep t, 2007
春末初夏异常环流对云南雨季开始期的影响
刘 瑜, 赵尔旭, 黄 玮, 朱 勇, 陶 云
1
2
1
1
1
(1. 云南省气候中心, 云南 昆明 650034; 2. 云南省气象科技服务中心, 云南 昆明 650034)
摘 要:通过小波分析表明云南目前处于雨季开始期偏早的年代际变化中。2006(2005) 年是云南雨季开始特早(晚) 的异常年, 把这2个雨季开始期相反的极端异常年进行对比分析, 发现云南雨季偏早(晚) 的4月主要环流特征差异是:200hPa 对流层东西风交界线比多年平均偏北(南) ; hPa 中高纬环流有(不) 利于冷空气南下; 850hPa 北印度洋赤道纬向西风较常年偏强(弱) , 门答腊岛附近的对流较常年偏强(弱) 。关键词:云南雨季; 环流; 纬向风; 对流
中图分类号:P434 文献标识码:A
引 言
近年来, ,
化异常突出。～年云南连续6a 初夏降水偏多至特多, 雨季开始期偏早至特早。2005年初夏云南出现了50a 一遇的特大严重干旱, 初夏降水破有气象记录以来的历史极少值, 雨季开始期偏晚至特晚。2006年云南雨季开始期打破历史同期最早记录, 大部分县市的雨季开始期为偏早至特早, 与2005年形成鲜明的对比。从短期气候预测的角度出发, 云南的雨季开始期预测由于预测时间早、环流变化快及所影响的物理因子难以确定等而使得预测难度相当大。因此, 云南的雨季开始期预测一直是云南短期气候预测研究课题的重中之重。同时, 由于云南雨季开始期早晚对工农业生产影响巨大, 也是云南省委、省政府及各有关部门最为重视的气象服务工作。
云南干湿季分明, 一年中90%左右的降水都集中于雨季(5～10月) , 而干季(11月至次年4月) 的
[1]
降水总量仅占全年的10%左右。近年来, 刘[2-4]瑜等人研究了云南雨季开始期偏早的环流特征
[5]
及2005年云南严重的初夏干旱成因, 陶云等人对
[6]
云南雨季开始期的演变特征进行了分析, 赵尔旭等人对东南亚夏季风的爆发对云南雨季开始期的影响作了深入研究。另外, 还有很多对近年来云南初
, 这些大量工作均表明了研究云南雨季开始期的重要性。但从临近云南雨季开始期的高空逐日监测和低层对流变化来预测云南雨季开始期是否异常目前还没有人做过。近年云南不断出现新的气象历史记录, 特别是2005年初夏及2006年初夏的一旱一涝, 雨季开始期呈现明显的2个极端, 给气候预测工作带来极大的考验。有必要对雨季开始偏早与偏晚的极端年份进行分析, 这对提高云南雨季开始期气候预测能力具有重要意义。
[7-10]
1 资 料
所用资料主要包括云南1951～2006年16个代表站的雨季开始期、初夏(4～5月) 逐日降水资料、NCEP /NCAR再分析资料集中的1951～2006年200hPa 、850hPa 资料, NOAA 的1979～2006年向外长波辐射(OLR ) 资料。
2 云南雨季开始期特征
由于云南地域宽广、地形复杂, 全省雨季开始期各年、各站都不相同。因此应用E OF 分析方法对云南16个代表站1961～2002年的雨季开始期资料进行分析, 得出云南的雨季开始期具有较为明显的特
[5]
征:即全省雨季开始的一致型。同时由于云南15个代表站与昆明站的雨季开始期的相关性较好, 所以用昆明站作为云南雨季开始期的代表站来进行云南
收稿日期:2007-08-08; 改回日期:2007-09-02 作者简介:刘瑜(1958-) , 女, 汉族, 云南人, 高级工程师, 主要从事短期气候预测和研究工作. E -mail:[email protected]
雨季开始期的时空特征研究。图1是云南雨季开始
期距平的时间演变序列, 负距平表示雨季开始期偏早, 反之偏晚。从图中可以看出, 云南雨季开始期存在明显的年际变化特征:1963、1969、1977、1987、1997及2005年云南大部地区的雨季较历史同期偏晚了4候以上, 为云南的雨季特晚年, 偏晚最多的是1977年, 偏晚7候。1956、1964、1976、2000及2006年大部地区的雨季偏早4候以上, 为云南雨季的特早年, 偏早最多的是1964年和2006年, 偏早5候, 是有历史记录以来最早的年份。由Morlet 小波分析(图略) 可得出, 云南雨季存在明显的40a 左右长周期, 28a 左右的年代际周期和8a 左右的年际周期, 但小波方差分析出云南雨季开始期的年代际或更长周期的变化最显著, 而年际变化相对较弱。各种分析均表明:年代际或更长周期内云南雨季开始期仍处于一个雨季开始期相对偏早的时期, 而8a 周期分析表明云南雨[5]
期。, 解,
图2 云南2006年4(单位:%)
Fig . 2 percentage of p on anomaly the ten in Yunnan
、玉溪和滇南的。楚雄州南华县较历史同多4倍以上。同时, 建水(294%) 、开远(193%) 、个旧(265%) 、蒙自(238%) 、红河(335%) 、元江(394%) 、临沧(258%) 、耿马(213%) 及双江(286%) 等9县(市) 的旬降水量创造了新的历史同期最多记录。
3 云南雨季偏早年与偏晚年的前期高
空环流
不同的高空环流特征:冬季型和夏季型环流。在正常年份冬季型环流向夏季型环流转变时, 云南雨季开始期一般在5月下旬前后。但当高空环流的季节转换出现异常时, 云南雨季就会出现异常。因此, 将偏早年和偏晚年及平均年份的高空200hPa 逐日平均纬向风随时间、纬度的变化作一合成分析。
有关研究指出, 孟加拉湾地区200hPa 风场对季节转换有着明显的指示意义:冬季环流为强西风,
[9]
夏季为东风控制。因此, 我们做了30a (1971～2000年4月1日～5月31日) 80°～100°E 逐日平均纬向风时间纬度变化图(图3上) 。可以看出, 在平均状况下, 孟加拉湾地区的西风层在4月是很稳定的, 东西风交界基本是在10°N 左右, 位于28°N 附近的西风急流中心风速约35～40m /s 。这支西风急流中心强度4月下旬开始减弱, 维持在25～30m /s 之间, 位置逐渐北抬至30°～40°N 之间, 并趋于稳定。10°N 以南的东风层5月上旬末至中旬开始增强至10m /s 以上, 并同时加强北抬, 东风层稳定建立, 季节转换基本完成。因此, 为了掌握云南雨
图1 云南雨季开始期时间演变距平
Fig . 1 The ti m e series of the beginning anomaly
of Yunnan rainy seas on
由图1还可清楚看到:继2005年云南雨季出现
特晚之后, 2006年云南的雨季又转为特早, 恢复到前面(1998～2004年) 雨季偏早年的平衡态中, 而且比1998～2004年更早, 并平了55a 来云南雨季开始特早的历史记录。2006年由于雨季开始期偏早, 降水强度大, 4月28～30日的3d 内全省出现了一次全省性的强降水天气过程。这次过程共出现中雨83县次, 大雨34县次, 暴雨6县次, 这在春季的4月是极为罕见的。这次过程不仅造成整个4月全省降水量偏多至特多, 使4月下旬全省降水总量陡增了2～4倍。云南全省共有82个县市降水为偏多至特多(图2) , 占全省的66. 1%。其中有70个县市偏多6成以上, 占全省总数的56. 5%(图略) 。
云南干
季开始早晚前期的典型特征, 我们把1963、1969、1977、1987、
1997、2005年偏晚年及1956、1964、1976、2000、2006年偏早年的200hPa 相同时段也作逐日平均纬向风随时间、纬度变化图, 分析发现两者有着明显的区别:偏早年(图3中) , 低纬东风层范围明显偏北, 强度偏强, 10m /s 东风出现日期比平均年份偏早1个月。西风急流轴位置差别虽然不大, 但20m /s 的范围明显比平均年份偏北10个纬度。4～5月30°～60°N 基本被20～30m /s 强西风占据。西风强度比平均年份强10～20m /s 。相反, 偏晚年(图3下) 低纬度东风层明显偏南, 东西风交界的0线在4月基本位于8°N 以南。虽然4月上旬
出现2次5m /s 的东风, 但均位于5°N 以南, 并很快消失。4月16日左右仅维持弱东风, 风速
明显偏北(南) , 季节转换较常年偏早(晚) 。2005年和2006年200hPa 风场演变与偏晚年和偏早年极为相似。
图3 200hPa 逐日平均纬向风多年平均(上) 、云南雨季开始偏早年(中)
及雨季开始偏晚年(下) 80°～100°E 纬度时间剖面图
Fig . 3 The zonal -ti m e secti ons of daily mean zonal wind at the level of 200hPa (l ongatitude:80°-100°E )
(The t op for average during 1971-2004, the m iddile f or years of early beginning and the bott om
f or years of late beginning of Yunnan rainy seas on )
4 云南2005年雨季偏晚年与2006年
均较常年偏强(高度明显不如2005年) , 但孟加拉湾地区从低层到高层均存在明显的辐合区, 东亚大槽底部不断将冷空气往南输送, 给孟加拉湾风暴带来的水汽提供了有力扰动条件, 使北上的孟加拉湾风暴云系发展, 给云南带来大量的水汽。实际上, 4月上旬北半球500hPa 的极涡也很弱, 中高纬度环流较为平直, 西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大, 且明显偏西, 不利于冷空气的南下。4月中旬中高纬度环流开始调整, 径向环流加强, 东亚大槽南压。5月下旬, 西太平洋副高继续西进, 北非副高维持在印度半岛附近。两高之间形成一个深厚的低值区, 加之东亚大槽不断加深, , 由于西太平, 引导孟加拉湾水汽向云南境内输送。
雨季偏早年的对比分析
2006年与2005年云南初夏降水有着本质差
别:2005年云南雨季特晚, 初夏干旱破50a 历史记
录, 而2006年云南雨季开始期特早, 偏早日期平有气象记录以来的最早记录。因此, 把这2a 的雨季开始期的环流特征作一对比分析, 对提高云南雨季开始期的预测有一定帮助。
(1) 500hPa 环流
2005年4月500hPa 北半球大部地区为正距平覆盖(图4左) , 极地有弱的小片负距平区, 中高纬环流较为平直, 低纬副热带高压呈带状分布, 在东半球控制了20°N 以南的低纬地区。即2005年4月500hPa 环流不利于冷暖空气在云南结合, 形成云南干旱天气。而2006年4月500hPa 流为主(图4右) , , 气沿偏南路径南下
。图4 2005年(左) 及2006年(右) 4月500hPa 月平均位势高度(单位:gpd m )
Fig . 4 The monthly mean geopotential height fields at the level of 500hPa in Ap ril of 2005
(left ) and 2006(right ) (Unit:gpd m )
(2) 低层850hPa 流场
由于南亚地区夏季风期间主要以纬向风为主, 而
与云南初夏降水相关最好的是北印度洋赤道附近(0°～6°N, 70～100°E ) 的纬向风, 相关系数>0. 4。从2006年4月逐候的850hPa 风场可明显看出, 相关区
层冬半年为东风距平覆盖, 夏半年为西风距平覆盖
[9]
。在正常年份3～4月为明显的过渡期, 即孟加
拉湾地区850hPa 流场一般为0距平覆盖区。2005年, 整个4月孟加拉湾地区仍维持着明显的冬季型环
流, 4月还存在明显的强东风距平区(图略) , 说明2005年季节明显推后至少1个月, 甚至更多。2006
域的纬向西风明显偏强, 有利于云南初夏降水偏多。另外从季节转换的角度看, 孟加拉湾地区850hPa 低
年从4月1候开始, 孟加拉湾地区的风场就明显表现
出夏季极不稳定的特征, 与2005年有较大差别。2006年4月1候开始, 在南海南部附近的加里曼丹岛
夏降水与孟加拉湾南部和南海南部的对流强弱密切
相关。2005年OLR 距平场(图5中) 则与典型的少雨年完全相似, 苏门答腊岛附近的孟加拉湾南部及南海南部为正距平控制, 表明这一带的对流较弱, 没有水汽堆积。2006年4月OLR 平均距平场(图5右) 与2005年的分布完全相反:2006年4月苏门答腊岛附近的孟加拉湾南部及南海南部的OLR 距平场为一片
2
就有明显的气旋性环流生成。第2～3候, 随着西太平洋副高的西进, 异常西风的加强, 将加里曼丹岛的气旋性环流向西推进, 进入孟加拉湾, 同时, 北非副高明显东进, 与西太平洋副高形成了辐合区, 在孟加拉湾南侧的中印度洋洋面也出现一个气旋式涡旋, 与孟加拉湾的低压形成明显的涡旋对, 这种形势出现时间较历史同期明显偏早。第4候, 西太平洋副高减弱东退, 北非副高加强东进至阿拉伯海附近。第5候北非副高继续加强东进, 最东点已接近印度半岛, 此时由于高层冷空气的加入, 孟加拉湾的低压与赤道南侧的低压得到加强发展。西第6候, 太平洋副高突然加强西进, 促使成熟的孟加拉湾风暴沿着副高外围的东北气流北上, 减弱的同时与北方冷空气交汇在云南上空, 形成云南的强降水天气。
(3) 低纬OLR 距平场
图5(左) 是4月相关图。部的OLR , 相关系数达-0. 55以上, 信度为0. 01, 表明云南初
导气流东北移动, 对云南及以东的大部地区带来丰沛的水汽。因此, 4月孟加拉湾南部对流偏强(弱) , 云南雨季开始早(晚) , 4月孟加拉湾南部水汽的多少是直接影响云南的雨季开始早迟的关键
。
图5 2005年4月OLR 距平场与云南5～6月降水相关图(左) 、2005年4月OLR 距平场(中) 及2006年4月OLR 距平场(右)
Fig . 5 The correlati on bet w een OLR anomaly field in Ap ril and Yunnan p reci p itati on in May and June
(left ) and OLR anomaly fields in Ap ril in 2005(m iddle ) and 2006(right )
(4) 水汽输送
从水汽输送图(图略) 上也可以看出, 从2006年4月上旬起整个西太平洋及印度洋上空均分布着较强的水汽, 孟加拉湾南侧的赤道附近整个4月一直维持较强的西风气流, 这种分布极象夏季的环流分布特征, 因此不断有水汽向东北方向输送。特别
是当西太平洋副高加强西伸时, 这股水汽被迫沿着副高外围路径向东北移动, 进入云南并影响云南及以东地区。而2005年4月孟加拉湾南侧的赤道附近为东风控制, 没有水汽的引导气流, 再加之850hPa 风场仍维持冬季型环流, 季节转换明显推迟, 不
利于水汽向北输送, 而形成云南初夏干旱。
南降水。
(1) 虽然2005年云南初夏严重干旱, 但从云南
参考文献:
5 结 论
雨季开始期的年代际或长期变化周期看, 近年来云南仍处在雨季开始期相对偏早的年代。
(2) 云南雨季开始期偏早(晚) 的4月, 在低纬地区维持的东风层明显偏北(南) , 东西风分界线也偏北(南) 。平均年份西风急流轴到5月中旬开始北抬, 偏早年北抬时间早, 反之, 偏晚。因此, 2006(2005) 年云南雨季特早(晚) 的主要原因是对流层上部的东风层建立偏早(晚) , 季节转换偏早(晚) 。
(3) 500hPa 环流的引导气流对冷空气是否向南输送是影响云南雨季开始期偏早(晚) 的重要系统。2006年4月500hPa 东亚槽深厚, 北非副高及西太平洋副高持续偏强, 为孟加拉湾风暴的生成、加强及移动创造了良好的环境场条件, 于云南降水。2005年中高纬环流平直气南下, 造成云南初夏干旱(4) 4() 是云南初夏降水偏多(2005) 年4月孟OLR 负(正) 距平中心
2
值已达-30(+10) W /m, 非常有(不) 利于初夏云
[1]秦剑, 琚建华, 解明恩. 低纬高原天气气候[M].北京:气象出版
社, 1997. 18-19.
[2]刘瑜, 马振峰, 陶云, 等. 云南2002年雨季偏早的环流特征分析
[J ].高原气象, 2003, 22(增刊) :102-109.
[3]刘瑜, 赵尔旭, 孙丹, 等. 东南亚地区夏季风异常对云南2005年
初夏干旱的影响[J ].气象, 2006, 32(6) :91-96.
[4]刘瑜, 赵尔旭, 黄玮, 等. 2005年初夏云南严重干旱的诊断分析
[J ].热带气象学报, 2007, 23(1) :35-40.
[5]陶云, 郑建萌, 万云霞, 等. 云南雨季开始期演变特征分析[J ].
气候与环境研究, 2006, 11(2) :229-235.
[6]赵尔旭, 吕俊梅, 琚建华. 始的影响[热带气象学报, (:209-216.
[7]. ]., 2000, 26(7) :45
-. [J ].气象,
(8) :50-56.
[9晏红明, 肖子牛, 王灵. 孟加拉湾季风活动与云南5月降雨量
[J ].高原气象, 2003, 22(6) :624-630.
[10]秦剑, 解明恩, 刘瑜, 等. 云南气象灾害总论[M].北京:气象出
版社, 2000. 16-64.
Genera l C i rcul a ti on Character isti c Before Beg i n n i n g of Y unnan Ra i n y Sea son
L I U Yu , ZHAO Erxu , HUANG W ei , ZHU Yong , T AO Yun
1
2
1
1
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(1. C li m ate Center of Yunnan, Kunm ing 650034, China; 2M eteorological Science and Technology
Services Center of Yunnan, Kunm ing 650034, China )
Abstract:Results of wavelet analysis show the beginning of Yunnan rainy seas on is on early stage in interdecadal variati on . I n the year of 2006(2005) , the beginning of Yunnan rainy seas on is very early (late ) . Based on co mparative analysis on the general circulati on of the t w o very different years, it is found that the main difference of general circulati on characteristic for the early (late ) beginning of Yunnan rainy seas on is in Ap ril, na mely, the boundary bet w een the easterly and westerly wind at the level of 200hPa lies northward (s outh ward ) ; the general circulati on of m id -high latitude at the level of 500hPa is (isn ’t ) hel pful for cold air t o move s outh ward; the equat orial zonal westerly wind of the North I ndia Ocean at the level of 850hPa is str onger (weaker ) than that in nor mal years, and the convecti on ar ound Su matra is str onger (weaker ) than that in nor mal years . Key words:rainy seas on of Yunnan; general circulati on; zonal wind; convecti on
第25卷 第3期2007年9月
文章编号:1006-7639(2007) -03-0017-06
干 旱 气 象
AR I D METEOROLOGY
Vol . 25 No . 3
Sep t, 2007
春末初夏异常环流对云南雨季开始期的影响
刘 瑜, 赵尔旭, 黄 玮, 朱 勇, 陶 云
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(1. 云南省气候中心, 云南 昆明 650034; 2. 云南省气象科技服务中心, 云南 昆明 650034)
摘 要:通过小波分析表明云南目前处于雨季开始期偏早的年代际变化中。2006(2005) 年是云南雨季开始特早(晚) 的异常年, 把这2个雨季开始期相反的极端异常年进行对比分析, 发现云南雨季偏早(晚) 的4月主要环流特征差异是:200hPa 对流层东西风交界线比多年平均偏北(南) ; hPa 中高纬环流有(不) 利于冷空气南下; 850hPa 北印度洋赤道纬向西风较常年偏强(弱) , 门答腊岛附近的对流较常年偏强(弱) 。关键词:云南雨季; 环流; 纬向风; 对流
中图分类号:P434 文献标识码:A
引 言
近年来, ,
化异常突出。～年云南连续6a 初夏降水偏多至特多, 雨季开始期偏早至特早。2005年初夏云南出现了50a 一遇的特大严重干旱, 初夏降水破有气象记录以来的历史极少值, 雨季开始期偏晚至特晚。2006年云南雨季开始期打破历史同期最早记录, 大部分县市的雨季开始期为偏早至特早, 与2005年形成鲜明的对比。从短期气候预测的角度出发, 云南的雨季开始期预测由于预测时间早、环流变化快及所影响的物理因子难以确定等而使得预测难度相当大。因此, 云南的雨季开始期预测一直是云南短期气候预测研究课题的重中之重。同时, 由于云南雨季开始期早晚对工农业生产影响巨大, 也是云南省委、省政府及各有关部门最为重视的气象服务工作。
云南干湿季分明, 一年中90%左右的降水都集中于雨季(5～10月) , 而干季(11月至次年4月) 的
[1]
降水总量仅占全年的10%左右。近年来, 刘[2-4]瑜等人研究了云南雨季开始期偏早的环流特征
[5]
及2005年云南严重的初夏干旱成因, 陶云等人对
[6]
云南雨季开始期的演变特征进行了分析, 赵尔旭等人对东南亚夏季风的爆发对云南雨季开始期的影响作了深入研究。另外, 还有很多对近年来云南初
, 这些大量工作均表明了研究云南雨季开始期的重要性。但从临近云南雨季开始期的高空逐日监测和低层对流变化来预测云南雨季开始期是否异常目前还没有人做过。近年云南不断出现新的气象历史记录, 特别是2005年初夏及2006年初夏的一旱一涝, 雨季开始期呈现明显的2个极端, 给气候预测工作带来极大的考验。有必要对雨季开始偏早与偏晚的极端年份进行分析, 这对提高云南雨季开始期气候预测能力具有重要意义。
[7-10]
1 资 料
所用资料主要包括云南1951～2006年16个代表站的雨季开始期、初夏(4～5月) 逐日降水资料、NCEP /NCAR再分析资料集中的1951～2006年200hPa 、850hPa 资料, NOAA 的1979～2006年向外长波辐射(OLR ) 资料。
2 云南雨季开始期特征
由于云南地域宽广、地形复杂, 全省雨季开始期各年、各站都不相同。因此应用E OF 分析方法对云南16个代表站1961～2002年的雨季开始期资料进行分析, 得出云南的雨季开始期具有较为明显的特
[5]
征:即全省雨季开始的一致型。同时由于云南15个代表站与昆明站的雨季开始期的相关性较好, 所以用昆明站作为云南雨季开始期的代表站来进行云南
收稿日期:2007-08-08; 改回日期:2007-09-02 作者简介:刘瑜(1958-) , 女, 汉族, 云南人, 高级工程师, 主要从事短期气候预测和研究工作. E -mail:[email protected]
雨季开始期的时空特征研究。图1是云南雨季开始
期距平的时间演变序列, 负距平表示雨季开始期偏早, 反之偏晚。从图中可以看出, 云南雨季开始期存在明显的年际变化特征:1963、1969、1977、1987、1997及2005年云南大部地区的雨季较历史同期偏晚了4候以上, 为云南的雨季特晚年, 偏晚最多的是1977年, 偏晚7候。1956、1964、1976、2000及2006年大部地区的雨季偏早4候以上, 为云南雨季的特早年, 偏早最多的是1964年和2006年, 偏早5候, 是有历史记录以来最早的年份。由Morlet 小波分析(图略) 可得出, 云南雨季存在明显的40a 左右长周期, 28a 左右的年代际周期和8a 左右的年际周期, 但小波方差分析出云南雨季开始期的年代际或更长周期的变化最显著, 而年际变化相对较弱。各种分析均表明:年代际或更长周期内云南雨季开始期仍处于一个雨季开始期相对偏早的时期, 而8a 周期分析表明云南雨[5]
期。, 解,
图2 云南2006年4(单位:%)
Fig . 2 percentage of p on anomaly the ten in Yunnan
、玉溪和滇南的。楚雄州南华县较历史同多4倍以上。同时, 建水(294%) 、开远(193%) 、个旧(265%) 、蒙自(238%) 、红河(335%) 、元江(394%) 、临沧(258%) 、耿马(213%) 及双江(286%) 等9县(市) 的旬降水量创造了新的历史同期最多记录。
3 云南雨季偏早年与偏晚年的前期高
空环流
不同的高空环流特征:冬季型和夏季型环流。在正常年份冬季型环流向夏季型环流转变时, 云南雨季开始期一般在5月下旬前后。但当高空环流的季节转换出现异常时, 云南雨季就会出现异常。因此, 将偏早年和偏晚年及平均年份的高空200hPa 逐日平均纬向风随时间、纬度的变化作一合成分析。
有关研究指出, 孟加拉湾地区200hPa 风场对季节转换有着明显的指示意义:冬季环流为强西风,
[9]
夏季为东风控制。因此, 我们做了30a (1971～2000年4月1日～5月31日) 80°～100°E 逐日平均纬向风时间纬度变化图(图3上) 。可以看出, 在平均状况下, 孟加拉湾地区的西风层在4月是很稳定的, 东西风交界基本是在10°N 左右, 位于28°N 附近的西风急流中心风速约35～40m /s 。这支西风急流中心强度4月下旬开始减弱, 维持在25～30m /s 之间, 位置逐渐北抬至30°～40°N 之间, 并趋于稳定。10°N 以南的东风层5月上旬末至中旬开始增强至10m /s 以上, 并同时加强北抬, 东风层稳定建立, 季节转换基本完成。因此, 为了掌握云南雨
图1 云南雨季开始期时间演变距平
Fig . 1 The ti m e series of the beginning anomaly
of Yunnan rainy seas on
由图1还可清楚看到:继2005年云南雨季出现
特晚之后, 2006年云南的雨季又转为特早, 恢复到前面(1998～2004年) 雨季偏早年的平衡态中, 而且比1998～2004年更早, 并平了55a 来云南雨季开始特早的历史记录。2006年由于雨季开始期偏早, 降水强度大, 4月28～30日的3d 内全省出现了一次全省性的强降水天气过程。这次过程共出现中雨83县次, 大雨34县次, 暴雨6县次, 这在春季的4月是极为罕见的。这次过程不仅造成整个4月全省降水量偏多至特多, 使4月下旬全省降水总量陡增了2～4倍。云南全省共有82个县市降水为偏多至特多(图2) , 占全省的66. 1%。其中有70个县市偏多6成以上, 占全省总数的56. 5%(图略) 。
云南干
季开始早晚前期的典型特征, 我们把1963、1969、1977、1987、
1997、2005年偏晚年及1956、1964、1976、2000、2006年偏早年的200hPa 相同时段也作逐日平均纬向风随时间、纬度变化图, 分析发现两者有着明显的区别:偏早年(图3中) , 低纬东风层范围明显偏北, 强度偏强, 10m /s 东风出现日期比平均年份偏早1个月。西风急流轴位置差别虽然不大, 但20m /s 的范围明显比平均年份偏北10个纬度。4～5月30°～60°N 基本被20～30m /s 强西风占据。西风强度比平均年份强10～20m /s 。相反, 偏晚年(图3下) 低纬度东风层明显偏南, 东西风交界的0线在4月基本位于8°N 以南。虽然4月上旬
出现2次5m /s 的东风, 但均位于5°N 以南, 并很快消失。4月16日左右仅维持弱东风, 风速
明显偏北(南) , 季节转换较常年偏早(晚) 。2005年和2006年200hPa 风场演变与偏晚年和偏早年极为相似。
图3 200hPa 逐日平均纬向风多年平均(上) 、云南雨季开始偏早年(中)
及雨季开始偏晚年(下) 80°～100°E 纬度时间剖面图
Fig . 3 The zonal -ti m e secti ons of daily mean zonal wind at the level of 200hPa (l ongatitude:80°-100°E )
(The t op for average during 1971-2004, the m iddile f or years of early beginning and the bott om
f or years of late beginning of Yunnan rainy seas on )
4 云南2005年雨季偏晚年与2006年
均较常年偏强(高度明显不如2005年) , 但孟加拉湾地区从低层到高层均存在明显的辐合区, 东亚大槽底部不断将冷空气往南输送, 给孟加拉湾风暴带来的水汽提供了有力扰动条件, 使北上的孟加拉湾风暴云系发展, 给云南带来大量的水汽。实际上, 4月上旬北半球500hPa 的极涡也很弱, 中高纬度环流较为平直, 西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大, 且明显偏西, 不利于冷空气的南下。4月中旬中高纬度环流开始调整, 径向环流加强, 东亚大槽南压。5月下旬, 西太平洋副高继续西进, 北非副高维持在印度半岛附近。两高之间形成一个深厚的低值区, 加之东亚大槽不断加深, , 由于西太平, 引导孟加拉湾水汽向云南境内输送。
雨季偏早年的对比分析
2006年与2005年云南初夏降水有着本质差
别:2005年云南雨季特晚, 初夏干旱破50a 历史记
录, 而2006年云南雨季开始期特早, 偏早日期平有气象记录以来的最早记录。因此, 把这2a 的雨季开始期的环流特征作一对比分析, 对提高云南雨季开始期的预测有一定帮助。
(1) 500hPa 环流
2005年4月500hPa 北半球大部地区为正距平覆盖(图4左) , 极地有弱的小片负距平区, 中高纬环流较为平直, 低纬副热带高压呈带状分布, 在东半球控制了20°N 以南的低纬地区。即2005年4月500hPa 环流不利于冷暖空气在云南结合, 形成云南干旱天气。而2006年4月500hPa 流为主(图4右) , , 气沿偏南路径南下
。图4 2005年(左) 及2006年(右) 4月500hPa 月平均位势高度(单位:gpd m )
Fig . 4 The monthly mean geopotential height fields at the level of 500hPa in Ap ril of 2005
(left ) and 2006(right ) (Unit:gpd m )
(2) 低层850hPa 流场
由于南亚地区夏季风期间主要以纬向风为主, 而
与云南初夏降水相关最好的是北印度洋赤道附近(0°～6°N, 70～100°E ) 的纬向风, 相关系数>0. 4。从2006年4月逐候的850hPa 风场可明显看出, 相关区
层冬半年为东风距平覆盖, 夏半年为西风距平覆盖
[9]
。在正常年份3～4月为明显的过渡期, 即孟加
拉湾地区850hPa 流场一般为0距平覆盖区。2005年, 整个4月孟加拉湾地区仍维持着明显的冬季型环
流, 4月还存在明显的强东风距平区(图略) , 说明2005年季节明显推后至少1个月, 甚至更多。2006
域的纬向西风明显偏强, 有利于云南初夏降水偏多。另外从季节转换的角度看, 孟加拉湾地区850hPa 低
年从4月1候开始, 孟加拉湾地区的风场就明显表现
出夏季极不稳定的特征, 与2005年有较大差别。2006年4月1候开始, 在南海南部附近的加里曼丹岛
夏降水与孟加拉湾南部和南海南部的对流强弱密切
相关。2005年OLR 距平场(图5中) 则与典型的少雨年完全相似, 苏门答腊岛附近的孟加拉湾南部及南海南部为正距平控制, 表明这一带的对流较弱, 没有水汽堆积。2006年4月OLR 平均距平场(图5右) 与2005年的分布完全相反:2006年4月苏门答腊岛附近的孟加拉湾南部及南海南部的OLR 距平场为一片
2
就有明显的气旋性环流生成。第2～3候, 随着西太平洋副高的西进, 异常西风的加强, 将加里曼丹岛的气旋性环流向西推进, 进入孟加拉湾, 同时, 北非副高明显东进, 与西太平洋副高形成了辐合区, 在孟加拉湾南侧的中印度洋洋面也出现一个气旋式涡旋, 与孟加拉湾的低压形成明显的涡旋对, 这种形势出现时间较历史同期明显偏早。第4候, 西太平洋副高减弱东退, 北非副高加强东进至阿拉伯海附近。第5候北非副高继续加强东进, 最东点已接近印度半岛, 此时由于高层冷空气的加入, 孟加拉湾的低压与赤道南侧的低压得到加强发展。西第6候, 太平洋副高突然加强西进, 促使成熟的孟加拉湾风暴沿着副高外围的东北气流北上, 减弱的同时与北方冷空气交汇在云南上空, 形成云南的强降水天气。
(3) 低纬OLR 距平场
图5(左) 是4月相关图。部的OLR , 相关系数达-0. 55以上, 信度为0. 01, 表明云南初
导气流东北移动, 对云南及以东的大部地区带来丰沛的水汽。因此, 4月孟加拉湾南部对流偏强(弱) , 云南雨季开始早(晚) , 4月孟加拉湾南部水汽的多少是直接影响云南的雨季开始早迟的关键
。
图5 2005年4月OLR 距平场与云南5～6月降水相关图(左) 、2005年4月OLR 距平场(中) 及2006年4月OLR 距平场(右)
Fig . 5 The correlati on bet w een OLR anomaly field in Ap ril and Yunnan p reci p itati on in May and June
(left ) and OLR anomaly fields in Ap ril in 2005(m iddle ) and 2006(right )
(4) 水汽输送
从水汽输送图(图略) 上也可以看出, 从2006年4月上旬起整个西太平洋及印度洋上空均分布着较强的水汽, 孟加拉湾南侧的赤道附近整个4月一直维持较强的西风气流, 这种分布极象夏季的环流分布特征, 因此不断有水汽向东北方向输送。特别
是当西太平洋副高加强西伸时, 这股水汽被迫沿着副高外围路径向东北移动, 进入云南并影响云南及以东地区。而2005年4月孟加拉湾南侧的赤道附近为东风控制, 没有水汽的引导气流, 再加之850hPa 风场仍维持冬季型环流, 季节转换明显推迟, 不
利于水汽向北输送, 而形成云南初夏干旱。
南降水。
(1) 虽然2005年云南初夏严重干旱, 但从云南
参考文献:
5 结 论
雨季开始期的年代际或长期变化周期看, 近年来云南仍处在雨季开始期相对偏早的年代。
(2) 云南雨季开始期偏早(晚) 的4月, 在低纬地区维持的东风层明显偏北(南) , 东西风分界线也偏北(南) 。平均年份西风急流轴到5月中旬开始北抬, 偏早年北抬时间早, 反之, 偏晚。因此, 2006(2005) 年云南雨季特早(晚) 的主要原因是对流层上部的东风层建立偏早(晚) , 季节转换偏早(晚) 。
(3) 500hPa 环流的引导气流对冷空气是否向南输送是影响云南雨季开始期偏早(晚) 的重要系统。2006年4月500hPa 东亚槽深厚, 北非副高及西太平洋副高持续偏强, 为孟加拉湾风暴的生成、加强及移动创造了良好的环境场条件, 于云南降水。2005年中高纬环流平直气南下, 造成云南初夏干旱(4) 4() 是云南初夏降水偏多(2005) 年4月孟OLR 负(正) 距平中心
2
值已达-30(+10) W /m, 非常有(不) 利于初夏云
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Genera l C i rcul a ti on Character isti c Before Beg i n n i n g of Y unnan Ra i n y Sea son
L I U Yu , ZHAO Erxu , HUANG W ei , ZHU Yong , T AO Yun
1
2
1
1
1
(1. C li m ate Center of Yunnan, Kunm ing 650034, China; 2M eteorological Science and Technology
Services Center of Yunnan, Kunm ing 650034, China )
Abstract:Results of wavelet analysis show the beginning of Yunnan rainy seas on is on early stage in interdecadal variati on . I n the year of 2006(2005) , the beginning of Yunnan rainy seas on is very early (late ) . Based on co mparative analysis on the general circulati on of the t w o very different years, it is found that the main difference of general circulati on characteristic for the early (late ) beginning of Yunnan rainy seas on is in Ap ril, na mely, the boundary bet w een the easterly and westerly wind at the level of 200hPa lies northward (s outh ward ) ; the general circulati on of m id -high latitude at the level of 500hPa is (isn ’t ) hel pful for cold air t o move s outh ward; the equat orial zonal westerly wind of the North I ndia Ocean at the level of 850hPa is str onger (weaker ) than that in nor mal years, and the convecti on ar ound Su matra is str onger (weaker ) than that in nor mal years . Key words:rainy seas on of Yunnan; general circulati on; zonal wind; convecti on