（气象学专业论文）华南秋季降水的时空分布特征及其成因初探.pdf

摘要 华南秋季降水的时空分布特征 及其成因初探 专业：气象学 硕士生：贾子冰 指导老师：温之平教授 摘要 本文利用1 9 6 5 - - - - 2 0 0 5 年共4 1 年广东、广西1 6 8 站月平均降水资料，n c e p n c a r 再分析资料，n o a a 月平均海表温度资料和中国台风年鉴资料，使用经验正交函数分解、 小波分析、合成分析、奇异值分析等统计方法，分析了华南秋季降水的时空分布特征， 并对引起其异常的大气环流背景、主要影响因子进行了初步研究。主要结论如下： l 、华南秋季降水呈南多北少的分布特征，其中，9 月降水最多，其分布特征与秋 季季节降水相似；1 0 月华南中部和东部降水较少，1 1 月华南降水呈北多南少分布。 2 、华南秋季及各月降水呈明显的年代际变化特征，1 9 8 5 年以前降水偏多，之后 降水偏少；秋季降水还大致有2 3 年、6 年、1 0 年左右周期的变化。e o f 分析表明， 华南秋季降水的主要模态为全区一致型分布，其次为东西向型，第三模态表现为华南 中部与两侧的反向分布。降水异常频数的分析显示，1 0 一1 1 月出现少雨的年数明显北 多南少，表明华南秋早南轻北重现象以1 0 、1 1 月更为明显。 3 、热带气旋活动异常在很大程度上决定了华南秋季降水的异常。当赤道东太平 洋海表温度负( 正) 异常时，热带西太平洋至南海、华南一带对流层中低层为距平东 风( 西风) 所控制，有利于( 不利于) 西太平洋热带气旋西移，华南沿海及南海海面1 1 f 指 摘要 数增大( 减小) ，影响华南台风增多( 减少) ，以致秋季降水偏多( 少) 。 4 、个例分析表明，1 0 1 1 月份，当华南5 0 0 h p a 距平位势高度场呈东正( 西太平洋 副高增强) 西负( 南支槽东移至中南半岛北部) 时，有利于在华南上空形成距平水汽通量 辐合，从而有利于华南降水增多：反之，当5 0 0 h p a 距平位势高度场呈东负( 西太平洋 副高减弱) 西正( 南支槽西退至印度北部) 时，有利于在华南上空形成距平水汽通量辐散， 从而使华南降水减少。 关键词：华南，秋季降水，时空分布特征，成因 h 摘要 t h ep r e l i m i n a r ys t u d yo nt h et e m p o r a l s p a t i a lc h a r a c t e r i s t i co f a u t u m nr a i n f a l li ns o u t hc h i n aa n dt h ec a u s a l i t yo fi t sa n o m a l i e s m a j o r ：m e t e o r o l o g y n a m e ： s u p e r v i s o r ： a b s t r a c t b a s e0 nt h en c e p n c a rr e - a n a l y s i sd a t a , t y p h o o na n n u a ld a t aa n dt h ep r e c i p i t a t i o n d a t ao f16 8s t a t i o n si ng u a n g d o n ga n dg u a n g x ip r o v i n c e ( s o u t hc h i n a ) f o rt h ep e r i o d 19 6 5 2 0 0 5 ，t h et e m p o r a la n ds p a t i a lc h a r a c t e r i s t i co fp r e c i p i t a t i o ni na u t u m n ( s e p t e m b e r , o c t o b e ra n dn o v e m b e r ) h a sb e e ns t u d i e db ys o m ec o m m o ns t a t i s t i cm e t h o d s a n dt h em a i n f a c t o r sr e l a t e dt ot h ea n o m a l yo fa u t u m nr a i n f a l li ns o u t hc h i n aa r ea l ；od i s c u s s e d t h e m a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf 0 1 1 0 w s ： 1 t h ed i s t r i b u t i o no fa u t u m nr a i n f a l ls h o w saf e a t u r et h a tt h ep r e c i p i t a t i o ni sm o r ei n s o u t h e r na n dl e s si nn o a h e r no v e rs o u t hc h i n a ( s o a m o n gt h et h r e em o n t h si na u t u m n , p r e c i p i t a t i o ni ns e p t e m b e ra c c o u n tf o ral a r g ep r o p o r t i o no f t o t a ls e a s o n a lp r e c i p i t a t i o n t h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dd i s t r i b u t i o no fr a i n f a l li ns e p t e m b e ri ss i m i l a rt ot h a to ff a l ls e a s o n i n o c t o b e r , t h ec e n t r a la n de a s t e r np a r to fs ch a sl e s sp r e c i p i t a t i o nt h a no t h e ra r e a s a sf o r n o v e m b e r , t h er a i n f a l lp a t t e r ni so p p o s i t ew i t ht h a ti ns e p t e m b e r , t h ep r e c i p i t a t i o ni sm o r e i nn o h e mb u tl e s si ns o u t h e r no v e rs c 2 t h ep r e c i p i t a t i o ni na u t u m no v e rs cs h o w sas t r o n ga n n u a lv a r i a t i o n p r e c i p i t a t i o ni s i 摘要 m o r ei ns cb e f o r e19 8 5a n dl e s sa f t e rt h e n a n d p e r i o d i ca n a l y s i sa l s os h o w st h a tt h e r ee x i s t s e v e r a lp e r i o d i cv a r i a t i o n sf o ra u t u m np r e c i p i t a t i o n ：a b o u t2 - 3y e a r s ，6y e a r sa n d10y e a r s e o fm e t h o di su s e dt oa n a l y s i st h er a i n f a l lp a r e mo f p e r c e p t i o ni ns c ，f i r s tm o d e o fe o f s h o w sc o n s i s t e n ta n o m a l o u ss i g n si nt h ew h o l es cr e g i o n , s e c o n dm o d eo fe o fi s o u t - o f - p h a s ea te a s ta n dw e s to fs c ，t h et h i r dm o d eo fe o fi so u t o f - p h a s ea tm i d d l ea n d b o t hs i d e so fs c t h e a n a l y s i so fa b n o r m a lp r e c i p i t a t i o nf r e q u e n c ya p p e a r st h a tt h en u m b e r o fd r o u g h ty e a r si sm o r ei nn o r t ht h a nt h a to fi ns o u t hd u r i n go c t o b e ra n dn o v e m b e r i t i m p l i e st h a tt h en o r t hp a r to fs cs u f f e r e dd r o u g h tm o r es e r i o u s l yt h a ns o u t h e r np a r to fs ci n a u t u m n 3 t oag r e a te x t e n d ，t h ea b n o r m a lo fa u t u m np r e c i p i t a t i o ni ns ci sd e t e r m i n e db yt h e a c t i v i t yo ft r o p i c a lc y c l o n e ( t c ) w h e nt h es s t a ( s e as u r f a c et e m p e r a t u r ea n o m a l y ) i n e a s t e r ne q u a t o r i a lp a c i f i ci sn e g a t i v e ( p o s i t i v e ) ，t h e 撇si n c l u d i n gt h ew e s t e r nt r o p i c a l p a c i f i ct os o u t hc h i n as e aa n dt h es ca led o m i n a t e db ya n o m a l o u se a s t e r n ( w e s t e r n ) w i n d ， w h i c hi sf a v o r a b l e ( n o tf a v o r a b l e ) f o rt co nw e s t e mp a c i f i cm o v i n gw e s t w a r da n df o rt h e i n c r e a s i n g ( d e c r e a s i n g ) o ft i fi n d e x t h i sw i l ll e a dt ot h ei n c r e a s i n g ( r e d u c i n g ) t cn u m b e r s t h a ti n f l u e n c es ca n dr e s u l ti nm o r ea u t u m np r e c i p i t a t i o nt h a na v e r a g ei ns c 4 t h ec a s es t u d ys h o w s ：d u r i n go c t o b e ra n dn o v e m b e r , w h e nt h e5 0 0 h p ag e o p o t e n t i a l h i g hf i l e di sp o s i t i v ea n o m a l o u si ne a s ta n dn e g a t i v ea n o m a l o u si nw e s tn e a rs c ，w h i c h m e a n sw e s t e r np a c i f i cs u b t r o p i c a lh i g hi ss t r e n g t h e n , a n dt h ei n d i a n - m y a n m a rt r o u g hi s m o v i n ge a s t w a r dt oi n d o c h i n ap e n i n s u l a , t h i si sf a v o r a b l ef o rt h ea n o m a l yf o rw a t e rv a p o r f l u xc o n v e r g e n c ea b o v es c ，a n dt h a tl e a d st om o r ep r e c i p i t a t i o ni ns c v i c ev e r s a , w i l ll e a d t ol e s sp r e c i p i t a t i o ni ns c k e yw o r d s ：s o u t hc h i n a ，a u t u m nr a i n f a l l , t e m p o r a l s p a t i a lc h a r a c t e r i s t i c ，c a u s a l i t y i v 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：贸乡彤 日期：2 口口、年q - - 月f 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸 质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图 书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检 索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：、灾沙卅b 日期：二八年十 月l 日 导师签名： 日期：年月日 第一章前言 1 1 研究意义 第一章前言 华南秋季是个过渡的季节，不仅是夏季向冬季的过渡，也是雨季( 4 - 9 月) 向干 季( 1 0 - 3 ) 过渡n 1 的时期。秋季在华南常见的自然灾害有热带气旋、寒露风、霜降风、 干旱m 等。秋旱与春旱是华南最常见的季节性旱灾。 进入2 】世纪以来，广东乃至华南地区在秋冬春季常遭受干旱影响。广东省气候监 测公报显示：2 0 0 1 年秋到2 0 0 2 年春季，广东省东部尤其是东南部出现了严重的旱情。 2 0 0 2 年下半年，广东东南地区达到7 0 天以上连旱。2 0 0 3 年全省年降水量是近5 0 年来 继1 9 6 3 、1 9 9 1 和1 9 7 7 年之后的第四个少雨年，其中第3 、4 季度季雨量一致偏少。2 0 0 4 年更是1 9 6 3 年以来年降水量最少的一年，造成秋冬春连旱。自2 0 0 3 年秋冬季丌始持 续到2 0 0 4 年汛期前总的累积缺水状况未得到根本解决，2 0 0 4 年9 月下旬直至年底， 降水又较常年明显偏少，进一步加剧了秋冬季节的缺水状况。2 0 0 5 年9 月至1 2 月， 除西南部的个别县( 市) 总雨量比历年同期略偏多外，全省又普遍偏少，中部和东部 大部偏少5 - 8 成。2 0 0 6 年秋冬季节情况略好，主要是雷州半岛降水偏少，2 0 0 7 年度 除6 月、8 月外，其余各月全省雨量均偏少。 广西区域也存在类似情况。秋冬季历年来都有区域不同、程度不同的旱情发生， 其中出现全区性重旱的情况也不算少数昭一。自2 0 0 3 年以来，也出现了近五十年来罕 见的连续四年秋季降水异常偏少、严重秋旱的事件；特别是在2 0 0 4 年秋季，降水量比 常年同期偏少近9 成、造成全区发生不同程度的干旱，重旱比例达7 成以上n 】。 虽然秋季本来就是一个少雨的季节，农业生产所需的水量远不如春夏季，但随着 社会经济发展，城市人口增长，社会产业结构的调整，能源需求的剧增，导致华南地 区用水量逐年增长，因此若是发生秋旱，不仅危害农业生产，使农田、池塘干涸，威 胁华南地区晚造作物的正常生长，还会直接影响社会经济发展，恶化人类生存条件。 本世纪初华南秋冬春季常出现的连续干旱，除了给农业生产带来巨大损失外，部分地 区如雷州半岛等地的居民饮水都极为困难，持续偏少的降水导致水库缺水，主要江河 出现历史最低水位，在秋冬春季沿海地区海水倒灌，2 0 0 5 年珠江口沿海地区发生了近 第章前言 2 0 年来最严重的成潮，部分沿海城市如中山、珠海等地供水形势严峻，不得不从贵州 调水压咸补淡，也迫使部分水厂间歇性地停产。森林火险等级也持续偏高，山火频发， 还影响到水力发电等能源供应。因此，华南干季降水异常偏少导致的干旱危害不容低 估，秋季属于雨季向干季的过渡，研究其降水规律，作为进一步研究秋冬春季降水的 基础。 1 2 相关研究现状 1 2 1 对华南降水或旱涝特征及其影响因子的研究 贺海晏b 1 研究了近4 0 年广东省的早涝特征，表明：就多年平均而言，4 - 9 月的累 积肉量占全年雨量的8 0 以上，但由于逐年雨量年内分配有较大差异，仍有约3 0 左右 的年份4 - 9 月的旱涝属性不能代表全年的旱涝属性，这些年份非汛期降水对年旱涝属 性起着重要作用；余功梅旧研究了华南近4 0 年降水的气候特征，表明华南地区年降水 量的变化存在一定的阶段性和周期性；对华南汛期( 4 - 9 月) 降水特征的研究就更多。 林爱兰口3 研究了近4 0 年华南汛期旱涝变化并作了趋势预测；赵仲辉、陈创买m 1 研究了 广东5 - 9 月降水的时空分布特征和类型，表明：广东5 - 9 月降水分布存在4 种主要类 型；池艳珍阳3 等分析了华南前汛期不同降水时段的特征，认为华南前汛期降水由锋面 降水和夏季风降水两个时段组成；郑彬等舻进一步对华南前汛期锋面降水和夏季风 降水作了空间分布和时间划分的研究；李江南，王安字n 21 等分析了广东省前汛期和后 汛期降水的气候特征，等等。 对于降水成因的研究，国外的气象学者从北大西洋涛动( n a o ) 、e 1n i n o 、l an i n a 事件、海温等方面对早涝及其成因做了许多研究纠。对华南降水或早涝影响因子的 研究主要集中在汛期和春季。如梁健茵、吴尚森叼探讨了广东省汛期旱涝成因及其前 期影响因子；丁伟钰，梁经萍研究了南海地区o l r 变化与华南汛期降水的关系；很多 学者从海温、西太平洋副高、季风、台风活动、青藏高原雪盖等n m 方面研究了华南 汛期降水的影响因子。 1 2 2 对秋季降水或早涝的研究 2 第章前言 我国大陆秋季总体上属于降水偏少的季节，因而特别针对这个季节降水的研究较 少。进入二十一世纪，秋季降水和干旱问题开始受到关注。谌芸、施能口司指出我国大 部分地区自8 0 年代起秋季降雨呈负趋势变化，这种变化以黄土高原和东北平原最为明 显。对华南秋季的降水和旱涝研究，早在7 0 年代，我国气象学者的研究汹1 表明：当南 海及西北太平洋低纬海区夏季表层水温偏暖时，导致秋季西太平洋副高偏强，从而使 华南秋季降水偏多，反之则偏少；近年来对于秋旱的特征及成因研究逐渐受到重视。 郭晶等心力的研究表明广东秋旱北部重于南部，秋旱重于春旱：张勇、王春林等乜町认为 造成华南秋旱主要有两种原因，一个是影响华南的热带气旋少，因而台j x l 雨少，另一 个原因是因为西太平洋副高强盛，以至于华南受副高内下沉气流影响，导致降水少气 温高，从而造成秋旱。简茂球等啪1 研究了华南秋季大尺度大气水汽汇的时空演变特征， 认为华南中西部地区的秋季降水以年际变化为主，华南东部则存在明显的年际和年代 际变化特征；当华南上空有向东北( 西南) 的水汽通量距平，则导致华南上空水汽汇 偏强( 弱) 。还有一些针对华南秋季降水个例的研究，如陆丹脚圮分析了1 9 9 8 年秋到1 9 9 9 年春华南特大干旱的气候成因，发现同期5 0 0 h p a 北太平洋中高纬位势高度明显偏低， 亚洲大陆和北太平洋中低纬位势高度偏高；并用s v d 法分析海气场的时空变化，发现 这段时间降水偏少在前期、同期海温场主要对应赤道中、东太平洋海温偏低。赵运峰 等口门分析了2 0 0 4 年广西秋旱的气候特征，发现副高势力偏弱，西风带加强，冷空气活 跃且多以扩散形式过境是造成2 0 0 4 年秋旱的典型气候特征。 1 3 本文研究内容 由以上的叙述可见，专门针对华南秋季降水的研究较少，有些是从全国的范围去 分析，有些从华南的年降水、干旱变化去分析，有些侧重于个例。因此，本文从秋季 入手，分析华南1 6 8 个测站1 9 6 5 - 2 0 0 5 年共4 1 年9 - 11 月降水资料，研究秋季降水及 其异常的时空分布特征，并进而从热带气旋、副热带高压等因素探讨其异常的机理， 以期对华南秋季降水有更进一步的认识，从而更好地做好秋季降水预报预测工作。 具体研究内容和章节安排如下：第一章为前言；第二章介绍所用资料与方法；第 三章分析华南秋季降水的时空分布特征和大气环流背景：第四章内容为华南秋季降水 异常成因初探；第五章总结和讨论。 第二章资料与办法 2 1 资料来源 第二章资料与方法 本文所使用的资料： ( 1 ) n c e p n c a r ( 美国大气研究中心环境监测中心) 1 9 6 5 - - 2 0 0 5 年全球大气月平均 再分析资料，空间分辨率为2 5 。2 5 。，其中包括位势高度场、水平风场、 垂直速度场、比湿场。 ( 2 ) n o a a ( 美国国家海洋和大气局) 提供的1 9 6 5 2 0 0 5 年月平均海表温度资料，空间 分辨率2 0 。2 0 。 ( 3 ) 上海台风研究所1 9 6 5 - 2 0 0 5 年台风年鉴资料。 ( 4 ) 广东省气象局气候中心提供的1 9 6 5 - 2 0 0 5 年( 共4 1 年) 广东省8 6 站月平均降水 资料；广西区气象局气候中心提供的1 9 6 5 - 2 0 0 5 年广西8 9 站月平均降水资料。 为使资料长度一致，排除缺测较多的站点，最后取广东8 2 站，广西8 6 站，分布 如图2 1 。 图2 1 华南1 6 8 个站点( 图中三角形点) 分布图 传统上把我国2 5 0 n 以南，1 0 5 1 2 0 0 e 地区称为华南地区，广东、广西的绝大部 分测站以及江西、福建的个别测站都在这个区域内，海南省也处于这个区域。研究 表明，海南省的降水形成机制与两广有很大差别，尤其是在秋季的台风季节表现更 为明显m 3 ，因此本文所指的华南，不包含海南省，而江西、福建在该范围内的测站 4 第二章 资料与方法 数很少，因此为研究方便，仅以两广地区的资料代表华南地区。 另外，本文选取9 - 1 1 月为秋季，详见第三章有关说明。 2 2 分析方法 本文主要使用的分析方法包括经验正交函数( e o f ) 分析、小波分析、合成分析、 相关分析、奇异值( s v d ) 分析等常用的统计分析方法，具体方法说明可以参考魏风英 编著的现代气候统计诊断与预测技术鲫。 第三章华南秋季降水特征及其大气环流背景 第三章华南秋季降水特征及其大气环流背景 华南地处低纬度地区，总体来说全年雨量充沛，属中国多雨地区之一，但由于属 热带和亚热带季风气候，天气气候有明显的季节差异，加上境内地形复杂，北有山地 丘陵，南邻南海和北部湾海面，因此降雨的年际分布、季节分布、地域分布很不均匀， 每个季节都可能出现不同程度的区域性早或涝，特别是春早和秋旱出现最多。就广东 广西而言，春旱、秋旱几乎每年都有发生，仅是波及范围大小和旱情程度不同而已。 相对来说，秋冬季节是华南的少雨期，出现涝灾的机会不大，区域性旱灾出现的频率 却较高，例如广东出现秋旱的机会较大m 1 。而降水偏少是引起旱灾的最主要和直接的 原因。 对华南秋季降水比较多的偏重于秋旱的研究，有些研究取8 - 1 0 月为秋季，相应的 统计结果表明：广东秋旱分布上有自北向南减轻的特点，即秋旱天数内陆多、沿海少， 且在中北部的一些代表站点，秋早的年际变化有加重的趋势。郭晶等啪1 取1 0 - 1 1 月 为秋季，分析了广东干旱的时空分布特征，也得出秋旱日数南少北多、秋早日数多于 春早日数、逐年干旱日数有上升趋势的结论。 对于华南秋季的选取，按不同的标准划分的时段不同。按我国的节气划分，一般 8 月初立秋，因此有些研究取8 - 1 0 月为秋季；如按候平均气温介于1 0 一2 2 的标准选 取，则华南入秋要在1 0 月中旬前后，且开始及持续时间南北差异大n 1 。 本文分析的秋季降水特征，仍然沿用人们普遍接受的根据太阳辐射划分的等距四 季的划分方法，取9 - 1 1 月为秋季时段( 下文提到秋季均指9 1 1 月平均状况) ，这与 广东省志气象志的取法也一致m 1 。本章首先分析了华南秋季总的降水特征及其 异常的环流背景，其次从月平均的角度，详细分析了9 1 l 各月的降水特征，及引起 降水出现异常的环流特征。希望能为进一步寻找引起降水异常、特别是引起严重干旱 的因子分析提供一些基本信息。 3 1 华南秋季季节降水特征及其环流分析 6 第二章毕南社季目水特强其犬气耳m 背嚣 311 华南秋季季竹降水概况 华南降水的季节分布差异根大，圈3l 为广东、广西，以及两广区域平均的1 9 6 5 2 0 0 5 共4 1 年气候平均雨量逐月分咖。m 图可知，两广地区降水随季节变化的趋势 大致相同，但以广东的降阿量年变化更大。华南特别是广东全年雨量分抽呈取峰型( 广 西则为单峰型) ，从春季丌始降水量显著增加，并随着季j x l 的爆发和推进，在5 、6 月 达到峰值；7 月m 量略为i 戚少，8 月为次高峰；秋季丌始m 量明显减少，1 2 月达到最 小值，其中，l l 、1 2 、1 月的月平均雨量不到5 0 毫米。可以说秋季( 91 1 月) 是华 南降雨由多到少的过渡时期。单从雨量的绝对值来看，秋季降水占全年雨量的1 54 ， 尽管不是降水集中的时段，但其所占比重办下可忽视。 从华南秋季4 1 年平均m 量的区域分饰上( 图32 ) 可以看到，华南秋季雨量明显 由南向北递减其中最大雨量站点位于广西西南部防城港附近的东兴站，季雨量达到 5 5 0 毫米，其次是广东的上，i 站，为5 0 7 毫米，再次依序为广东的徐闻、雷州、恩平 站，雨量都在4 0 0 毫米以上这些站点都集中在沿悔：雨量最小区域在广西中东部， 其中阳期东侧的恭城站季m 量17 8 毫米，为最小，次小的象州、苍梧、钟山站部位于 广西叶1 东郭与广东接壤的地区。从分布圈t 也可以看出：季雨量由沿海的几个大值中 心向内陆迅速递减，而到了中北部，分巾则较为平均，占全区域约2 3 的中北部站点 季雨量在1 8 02 5 0 毫米之问。 日广“r j 、口m 。 图3 1 华南区域4 1 年( 1 9 6 5 2 0 0 5 ) 气候平均雨量迩月分布国( 单位堋) 圃。阻。慨m例。m龇，m。mm。由，由。血。圃。 = 簟 华南杖 降水特征艘其大气环流背景 裂陌丁r i 一了羽 j u 9 一 8 n4 r r 二，r - 1 ，r - ，一 10 4 e1 0 6 e 0 b ef7 0 f 12 e1 14 ei 6 e8 e2 0 e 气f 亏乎。舞_ 愚_ 卜 圈32 华南秋季( 9 1 1 月- f 同) 4 1 年平均雨鲑分布圉( 单位m m 3l2 华南秋季季节降水的时空分布特征 为进步了解华南秋季降水的时空分布特征，对华南秋季降水进行标准化后作经 验正交喃数分解( b o f ) 。图33 为e o f 分析6 0 三个模态空叫分柿及时可系数变化图。 如第模志的空间分确，( 图33 a ) 所示，华南为全区一致型分布，极大值中心在阳江 上川一带其占总方差贡献的4 57 ，表示华南全区降水变化趋势有较好的一致性， 这种变化以阳江上，i i 一带最为显著。其时间系数( 图33 d ) 表明：该模忐分布型在1 9 8 5 年前后有年代际变化。 第二模态的空曰分布( 图34 b ) 表现为东西向分靠型，i f 值中心位于汕头、揭阳 一带，广东西部以及整个广西区为负值区分布。占总方差比重为1 ll ，结合时间系 数变化( 圈33 e ) 可知：华南地区秋季降水东、西反向分布在1 9 8 7 年前后有明显的 年代际变化。 第三模态空间分布自东向西呈现“f 、负、正、负”的分布，其中最东侧即广东 东部的正值区域较小且数值以不大，下值区则以两广相邻区域为主，中心位于雷州 半岛，其两侧之广西大部和广东大部都为负值e g - 布。其时间系数( 图33 f ) 显示： 这种分布型也存在年代际变化。 圈34 是华南秋季平均雨量逐年序列的m o r e t 小波变换实部图。可以看出，华 南秋季降水主要周期以2 - 3 年的年际变化为主。在l9 6 8 到1 9 8 5 年，具有i 01 1 年的 年代际变化1 9 8 5 年以后则大致表现为6 年左右的周期。 删瑚圳圳圳 ( 手；乒晋写产 瞄33 华南被季降水e o f 分析前三模态空间分布及相应时间系数幽 a 、第一模态；b 、第模志，c 、第三模态 d 、第模态时间系数沁第一二模态时间系数f 、第三模态时间系数 第= e华南社手降水特世其大气环流背r 圈35 被季气候平均( 1 9 6 5 2 0 0 5 年) 各屡环流场幽 a 、2 0 0 h p a 高度场( 单位：位势术) b 、5 0 0 h p a 高度场( 单位位势米) c 、8 5 0 h p a 水平风场( 单位：m s ) 第三章华南秋季降水特征及其大气环流背景 秋季气候平均的2 0 0 h p a 风场、5 0 0 h p a 高度场和8 5 0 h p a 风场( 图3 5 ) 显示，2 0 0 h p a 高度场上，夏季中心位于青藏高原的南亚高压向东南退缩至太平洋上空，东亚大槽明显， 华南处于槽后的偏西气流中：5 0 0 h p a 上5 8 8 位势什米线所代表的副高也退至西太平洋 上，其西脊点在1 4 0 。e 左右，脊线在2 2 2 3 。n 附近，中高纬东亚沿岸东槽显著，贝加 尔湖以西是较宽广的脊区，中低纬孟加拉湾有低槽；在8 5 0 h p a 图上，我国华中地区及 西太平洋上均为反气旋流场，我国北方处于华中反气旋东北侧的西到西北气流，华南则 处于其南侧的东到东北气流，因此秋季我国大部地区降水普遍较少。 了解了秋季气候平均的环流形势后，再来分析华南秋季降水异常年份的环流特点。 图3 6 为华南区域平均4 1 年( 1 9 6 5 - - 2 0 0 5 年) 秋季雨量标准化序列及9 点滑动平均曲 线，由图可见，华南秋季降水年代际变化较明显，降水偏多年主要集中在2 0 世纪7 0 年 代初到8 0 年代中期，偏少年则主要集中在6 0 年代中后期，8 0 年代末到9 0 年代。2 l 世 纪以来秋季降水仍是偏少的趋势。比较第一模态时间系数( 图3 3 d ) 与原始降水时间序 列( 图3 6 ) ，发现两者十分相似，其相关系数达到0 9 9 。可见如果主要考虑大尺度特 征，用华南全区各站点的平均雨量时间序列来分析华南降水的时间变化特征是合理的。 图3 6 华南4 1 年秋季雨量标准化序列( 曲线为9 点滑动平均) 在图3 6 中，取标准差1 为秋季降雨多年，标准差4 - 1 为降雨少年，则秋季多雨 年共有6 年，分别是：1 9 6 5 、1 9 7 0 、1 9 7 2 、1 9 8 1 、1 9 8 2 、2 0 0 2 年，少雨年有8 年，分别 是：1 9 6 6 、1 9 6 8 、1 9 7 1 、1 9 8 9 、1 9 9 1 、1 9 9 2 、2 0 0 4 、2 0 0 5 年。 按以上所取的降雨异常年份作秋季5 0 0 h p a 高度场合成( 图3 7 a 、b ) ，并与秋季气 候平均5 0 0 h p a 高度场( 图3 5 b ) 做比较，发现：秋季多雨年，5 0 0 h p a 距平图上主要表 第三章华南歌季降m 特& 其太气环流口景 现为高纬俄罗斯以北的北冰洋地区为明显的正变高，中纬度东亚地区有明显负距平，南 海到华南则是弱的正距平( 未通过检验) ，说明东亚大槽加深，中纬冷空气活跃，但由 于同时低纬华南高度场略高，这种形势可能有利于玲暖空气的交绥或利于台风影响华南 从而使华南秋季降水增多，这和文献 2 6 、 3 1 结论一致。少雨年，北半球亚欧高纬为 负距平，中纬为明显的正距平，东亚槽区也有正距平，但较弱，需要注意的是，在常年 平均的低纬西太平洋副高的位置上，出现弱的负距平，说明当副高较常年平均偏弱的形 势可能导致华南秋季少雨。 图37 1 9 6 5 2 0 0 5 年华南秋季降水异常年同期5 0 0 h p a 合成高度距平场( 单位：位势米g p m a 、降水偏多年距平；b 、降水偏少年距平 图38 给出了华南秋季降水异常年8 5 0 h p a 距平风场合成图。与气候平均圈( 35 c ) 比较，可以看到：平均图上我国大陆东部和太平洋高压带的南侧出现反气旋距平流场， 华南沿海就处于这个反气旋距平流场西侧的距平南风中，结合5 0 0 h p a ，可以看出，这反 映了5 0 0h p a 副热带高压脊线南落，主体加强，华南产生正变高，低层偏东北气流较常 年平均弱，因而表现出南风距平，其北侧的冷空气不易将1 燥的东北气流直接带到华南， 而容易和副高带来的偏南气流作用有利于降水：反之，偏少年份，平均场上太平洋高 压的南侧产生气旋性距平，相应在5 0 0 h p a 表现为副高主体减弱，我国大陆高压有所加 强，华南低层易受大陆高压东南侧的东北气流控制，产生北风距平不利于降水。 刚 州 洲 印 拼 第三章 华南秋季碑水特征战其大气h 背景 鋈墓薹蓊夏要誊 嚣冀 ；鸯；曼安* 蔓 薹塞妻篓篓 j ! 1 1 二釜兰j 3 1 3 | 生兰二噩 国381 9 6 5 2 0 0 5 年华南秋季降水异常年同期8 5 0 h p a 合成水平风场( 单位：m s ) a 、阡水偏多年m e 平；b 、降水偏少年距平 3 2 华南秋季各月降水特征及其环流特征分析 尽管传统上把9 、1 0 、月作为华南的秋季，然而这3 个月，华南的降水情况无 论是从绝对雨量值还是从区域分布上都是有明显差异的。从地区业务预报的经验上讲， 9 月仍可以划入华南后汛期，其降水为以热带气旋为主因的热带天气系统引起的降水， 1 0 月的降水有热带气旌造成的，也有冷暖空气交汇造成的，1 1 月则大多是由于冷暖空 气交汇造成的。因此，这3 个月的降水分布毗及其环流背景应该有较大差异。 从雨量月分布来看( 圈31 ) ，g 月雨量在3 个月中所占权重达5 2 ，比l o 、1 i 月 总和还多，因此如果笼统地将9 - i l 月雨量作为一个整体来研究，有些1 0 、1 1 月的特 征或信号可能被掩盖，反映出来的必然不是秋季特征的全貌，为此，以下逐一分析秋 季各月降水特征及其异常情况。 第二章 华南秋手降水特缸丑其大气q 、流背景 32l 华南秋季各月降水概况 华南秋季各月平均雨量分靠如图39 所示：9 月降水呈现出根明显的由南向北递 喊分布型，降水大值中心全部分如在沿海一带：l o 月除了南部沿海地区降水明显减弱 外降水是南北多中间少的分布：到了1 1 月，则转为北多南少型分布，但雨量绝对值 比前两个月都要小得多。各月雨量的分布基本上体现了业务预报经验对环流形势的认 识，即9 月表现为后汛期降水特点，受热带气睫或热带辐合带影响沿海地区雨量明 显多于北部；1 0 月为大的环流形势调整期 的热带气旋减少，造成南部沿海降水减弱 多于中东部；1 1 月，华南转由冬季肛l 控制 上表现为北多南少，且降雨总量明显减少 夏季型向冬季型过渡，一方面，出于影响 另一方面，冷空气的影响也使北部降水略 降水大部分由冷空气南下造成，因此分布 ：匿f _ 厂r 7 嘲 飘渺刊 ”“”6 二等1 篓篙莓二”“2 “ 图391 9 6 5 2 0 9 5 年华南秋季并月平均雨最分布图( 单位 a 、9 月；b 、1 0 月：c 、1 1 月 第三章华南秋季降水特征及其大气环流背景 比较图3 9 a 和图3 2 ，可以看出，从气候平均上来说，9 一1 1 月的雨量分布与9 月的很相似，这也说明了以9 - 11 月作为一个整体来研究秋季降水则可能主要表现了9 月的特征。 3 2 2 华南秋季各月降水的时空分布特征 为了更清楚地了解各月降水的主要分布型，比较它们的异同，将华南秋季各月降 水作e o f 分析，取其前三个模态分别如图3 1 0 3 1 2 。 比较各月第一模态空间分布( 图3 1 0 a 、b 、c ) 可见，华南降水均表现为以上川、 恩平一带为中心的区域同号型分布，表明华南降水变化趋势都有较好的一致性，这种 变化以上川、恩平一带最为显著：9 、1 0 、1 1 各月第一模态所占方差贡献逐月递增， 分别为3 5 8 、4 4 4 、5 2 5 ，表明大尺度降水的一致性特征在1 1 月最为明显，9 月最差，这和图3 9 对区域降水分布的分析一致，即冷空气活动引起的降水具有较好 的一致性，而热带系统降水则更具区域性。另外，各月第一模态和其原始降水分布场 ( 图3 6 ) 均较为一致。各月第一模态时间系数( 图3 1 0 d 、e 、f ) 表明：9 月、1 0 月都存在以1 9 8 5 年为界的年代际变化，1 1 月的年代际变化不明显，年际变化的振幅 减小。 9 月第二模态空间分布( 图3 1 l a ) 近似表现出南北反向的分布形势，1 0 月( 图 3 1 l b ) 、1 1 月( 图3 1 1 c ) 则比较相似，都是广东大部为正值，广西几乎全区为负值 的分布形态，呈东西反向型。各月第二模态时间系数呈现出较强的年际变化，年代 际变化不明显。 各月第三模态的空间分布( 图3 1 2 ) 也有类似关系，1 0 、1 1 月比较相近，表现为 两广接壤的华南中部与东西两侧的反向分布，9 月主要表现为广东东部、西南部与其 余地区的反向分布。其时间系数上，1 1 月的第三模态呈现出明显的年代际变化，仍是 以1 9 8 5 年前后为界，9 、1 0 月则主要是年际变化为主。 从各月降水e o f 分型上可以看出，l o 月与1 1 月的分型比较类似，尤其是第二、 第三模态，与9 月的则有较大不同。 1 5 第三章华南秋季降水特征址其大气环流背景 图31 0 华南9 、l o 、1 i 再月e o f 分解第一模态特征向量( 左列) 及时间系数( 右列) 圈 a 、9 月 d 、g 月 b 、1 0 月 e 、1 0 月 c 、1 1 月 f 、1 1 月 第二$华南秋季降水特征其太”背景 。“哥10 6 e 寻10 8 e 髑i lc e _ 1 12 e _ 1 14 1 r 1 6 e 2 。5 图3l t 华南9 、1 0 、1 1 各月e o f 分解第二模态特征向量( 左列) 厦时间系数( 5 列) 图 a 、9 月：b 、1 0 月1 1 月 d 、g 月第二模态时间系数：e 、l o 月第= 摸态时同系数：f 、1 1 月第二模态时间系数 删删删川刚刚 瑚m驯剐川础例例 第三章华南社季降水特征盟其大气月流背景 “善兰。茹二_ ”“”“ ：j = = e 口目e 一 9 6 59 7r ) 197 59 3 09 8 519 9 01 9 9 52 0 0 02 0 , 9 5 图31 2 华南9 、1 0 、1 1 各月e o f 分解第三模态特 i e 向量( 左列) 及时间系数( 右列) 刚 a 、9 月：b 、1 0 月：c 、1 1 月 d 、9 月第二模态时间系数：e 、1 0 月第二模态时间系数：f 、1 1 月第二模态时间系数 黟 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 第三章华南秋季降水特征及其大气环谶背录 图3 1 3 是9 、1 0 、1 1 各月降水的小被分析。各月降水除了存在2 - 3 年的年际周 期变化外，9 月有1 0 年左右的年代际变化，在9 0 年代以前表现更为显著，1 0 月则具 有5 7 年的周期变化，其次还有一个1 1 年左右的周期变化，1 1 月也表现出8 1 0 年的 周期变化，在7 0 年代束到9 0 年代3 - 5 年的周期变化也较为明显。 圈31 3 华南秋季各月平均雨量逐年序列的m o r l e t 小波分析图( 纵坐标：单位：年) a ：9 胃：b ：1 0 月；c ：1 1 月 已有研究表明华南秋季干旱分布南轻北重“1 ，为了对华南秋季各月降雨异常的 空间分布有蔓清楚的认识，计算秋季各月华南各站的4 1 年降雨标准化序列，分别取标 准差1 为异常偏多、一1 异常偏少年，计算各站降雨异常偏多、偏少年年份数- 并 画出区域分布围，在各月多雨年频数分布图( 图略) 上，区域之间差别不太，而少雨 年频数分布图( 图3 1 4 ) 则表明：9 月( 31 4 a ) ，广东北部更容易出现异常偏少，到 了1 0 月、1 1 月( 31 4 b 、c ) ，南部少雨年明显少于北部，广东少于广西。1 1 月广东境 第三章华南被乖降水特征及其太气环流背景 内大部分测站4 1 年中只出现2 年或以下雨量异常偏少，这说明秋季干