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根據現代的研究表明,東北冷渦與梅雨季節有何關係??

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有研究表明,東北冷渦與梅雨有關係,那麼東北冷渦與梅雨季節有何關係呢?下面小編就爲大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!

根據現代的研究表明,東北冷渦與梅雨季節有何關係??

梅雨期東北冷渦和降水量的關係

圖2給出了梅雨期NECVI與降水量的相關係數。從長江中下游地區經東海至朝鮮半島和日本,爲大範圍顯著正相關區,東北冷渦越強時,上述區域的降水很可能偏多,當東北冷渦越弱時,上述區域的降水很可能偏少。

顯著正相關區基本與東亞梅雨區重合,因此梅雨期東北冷渦偏強年,梅雨量很可能偏多,而東北冷渦偏弱年,梅雨量很可能偏少。由於梅雨降水分佈是一種偏態分佈,並非正態分佈,所以在許多降水分析中,用z指數來描述降水量的變化。

綜上所述,梅雨期東北冷渦和梅雨存在顯著的相關關係,東北冷渦越強,梅雨量很可能偏多,東北冷渦越弱,梅雨量很可能偏少。

東北冷渦影響梅雨的可能機制分析

已有研究表明東北冷渦在500hPa天氣圖上表現爲冷性的低壓中心。爲驗證研究所定義的東北冷渦強度指數(NECVI)是否能定量描述東北冷渦的物理圖像,刻畫其結構特徵,計算前汛期東北冷渦異常強年與異常弱年的500hPa合成位勢高度和溫度差值場。

從高度場來看,從我國華北、東北經朝鮮半島至日本爲大範圍的顯著差值低壓中心,說明高NECVl年上述地區有低壓中心發展,而低指數年上述地區爲低壓填塞或高壓發展;從溫度場來看,上述地區爲顯著差值低溫中心所覆蓋,範圍比高度場的略小,表明高NECVl年該地區有冷中心發展,而低NECVl年則正好相反。

從上述分析可以看到本文定義的東北冷渦強度指數值基本反映了東北低渦的主要特徵,因此可以用它來定量描述東北冷渦的強度。

東北冷渦活躍地區高、低空相對渦度場基本上具有相同的變化趨勢,由此可以看出東北冷渦是一個深厚的系統,具有相當正壓結構特徵。在高NECVl年,上述地區正渦度發展,低NECVl年則有負渦度發展。

低層長江中下游地區存在一顯著正相關區,黃河中下游以南爲一顯著負相關區,高層情況正好相反,表明這些地區高、低空相對渦度場變化趨勢相反,斜壓性加大,不難發現這些地區正好位於東北冷渦影響區域的底部,也是梅雨帶活躍的地區。此外,我們知道正(負)渦度往往伴隨着上升(下沉)運動發展。

因此,東北冷渦強年,長江中下游地區往往對應着正渦度和上升運動的發展,而黃河中下游以南地區則對應着負渦度和下沉運動發展。東北冷渦弱年則情況相反。

水汽輸送的強弱對梅雨量的多少有着重要影響。下面我們分析東北冷渦異常年梅雨期對流層低層的水汽輸送情況。

從長江中下游—朝鮮半島—日本以東洋麪爲水汽輸送差值輻合線,輻合線以南爲顯著的西一西南水汽輸送差值區所覆蓋,以北爲顯著的偏北水汽輸送差值區所控制。東北冷渦偏強年,輻合線以南的西一西南水汽輸送差值和以北的偏北水汽輸送差值均增大,使得該區域低層水汽輸送和輻合均增強,爲梅雨量的增多提供了有利的水汽條件;東北冷渦偏弱年情況正好相反。

究其原因,在東北冷渦偏強年,由於對流層低層長江以北直至東北的大部分地區有正渦度發展,有利於該地區氣旋性環流發展,長江以北地區正好位於氣旋性環流異常的底部,因而形成了異常的西一西北風水汽輸送,而在副熱帶西太平洋東北冷渦強年往往伴隨着異常的負渦度發展,有利於該地區反氣旋性環流增強,進而導致西太平洋副熱帶高壓的增強。

梅雨區正好位於西太平洋副熱帶高壓的西北側邊緣,因而該地區的南側形成了異常的西一西南風水汽輸送。從上面分析不難發現,東北冷渦和西太平洋副熱帶高壓的共同作用可能是導致東亞梅雨區水汽輻合增強的原因。

根據現代的研究表明,東北冷渦與梅雨季節有何關係?? 第2張

層結狀況是梅雨降水的另一重要影響因素。在東北冷渦偏強年,低層梅雨區(長江中下游—朝鮮半島—日本以東洋麪)基本爲正相關所覆蓋,顯著正相關中心分別位於長江中下游及以南地區、東北至朝鮮半島和日本東南部洋麪上。

表明這些地區低層相對溼度增大,在高層,30°N~150°N爲顯著的帶狀負相關區,表明該地區相對溼度減小,這就形成了“上千下溼”的高低空配置,加劇了梅雨區的不穩定層結,有利於梅雨量增多。東北冷渦偏弱年情況相反。

除此之外,上升運動也是影響梅雨降水的一個主要因子。這裏給出了東北冷渦異常年經向(沿120°E)和緯向(沿27°50N)的垂直剖面差值流場。

從經向剖面來看,在25°N~30°N東亞地區的對流層主要爲顯著的差值上升氣流所控制,而在30°N—35°N之間對流層基本上爲顯著的差值下沉氣流所控制。105°E—135°E低層(850hPa以下)爲顯著的差值上升氣流所控制,高層(100hPa附近)爲顯著的差值下沉氣流所控制。

所有這些表明,在東北冷渦強年,(25°N~30°N,105°E~135°E)區域內對流層上升運動發展,(30°N~35°N,105°E~135°E)區域內下沉運動發展。東北冷渦弱年,情況正好相反。

通過上述分析,可以得到東北冷渦影響梅雨的可能機制:東北冷渦強年,東北冷渦引導北方“乾冷”空氣南侵,與低層強盛西南暖溼氣流在梅雨區北緣交匯,形成“上幹下溼”的不穩定層結,在上升運動的觸發下,最終導致梅雨量偏多;東北冷渦弱年情況正好相反。

北太平洋海溫與東北冷渦異常之問的聯繫鑑於大氣環流異常與海溫異常之間的緊密聯繫,我們計算了梅雨期NECVI與全球海溫在前期6個月(從前一年12月份到當年5月份)和同期(當年6~7月份)中的相關,發現與北太平洋的海溫相關最爲顯著。

前一年12月份北太平洋中部出現了小範圍的負相關區,其後範圍逐月擴大並向西北方向擴展,至當年7月份整個西北太平洋爲大範圍負相關區所覆蓋,中心大致位於40°N—45°N之間,表明當梅雨期東北冷渦偏強的前期或同期時,上述海區海溫往往顯著偏低,這有利於上述海區異常的下沉運動發展。

與此同時,隨着東亞大陸的熱力性質發生由冬到夏的轉變(冬季東亞大陸爲冷源,風由大陸吹向海洋,夏季東亞大陸轉變爲熱源,風由海洋吹向大陸),由於東北冷渦偏強年夏季西北太平洋海溫往往偏低,西北太平洋和東亞大陸之間主要爲東西向的海陸熱力差異,因而低層東亞大陸和西北太平洋之間會產生東風異常。

同時西北太平洋的海溫偏低,使得該地區與東亞中低緯地區的熱力差異加大,造成高層西風急流增強。在東北冷渦出現時,東亞中高緯地區原本就存在上升運動,這樣就在東亞中高緯和西北太平洋之間就形成了一個異常氣流的閉合環流,有利於東北冷渦的進一步活躍和加強。反之,則東北冷渦偏弱。因此,前期北太平洋海溫的異常可能是導致梅雨期東北冷渦異常的因素之一。

不難看出夏季的海陸熱力對比對東北冷渦起着促進作用,而冬季的則對東北冷渦起着抑制作用。這是因爲,在冬季西北太平洋是熱源,而東亞大陸是冷源,因而在低層風由東亞大陸吹向西北太平洋,即爲偏西風,其方向與高層一致,不利於東亞中高緯地區上升運動的發展,這可能也是東北冷渦在夏季的發生頻率遠遠多於其他季節的原因。