1998年长江中下游地区暴雨过程大气低频扰动场分析

1998年长江中下游地区暴雨过程大气低频扰动场分析

李进1 丁婷2 孙林海2 钱维宏3

【摘 要】摘 要：利用Morlet小波变换和Lanczos带通滤波对1998年长江中下游地区逐日降水和经大气变量物理分解后的NCEP/NCAR再分析资料进行分析，研究1998年长江流域中下游地区强降水期间大气低频扰动场的显著特征。结果表明：1998年长江中下游地区8月前为降水多发期，更是暴雨频发期，强降水主要存在两种低频振荡，1—4月主要以12—24 d低频振荡为主，6—8月以30—60 d低频振荡为主；850 hPa自青藏高原东部四川盆地附近东移的12—24 d低频扰动气旋或反气旋与1—4月长江中下游地区的强降水有关，而自日本本岛南部海面西移的30—60 d低频扰动气旋或反气旋与长江中下游地区5—8月的强降水有关。12—24 d的低频扰动位势高度场垂直结构具有斜压性，中心轴线向西倾斜；而30—60 d的低频扰动位势高度场垂直结构与其不同，具有正压模态。引发长江中下游地区1—4月强降水的大气低频扰动最强信号位于925—850 hPa附近，分别来自于青藏高原东侧和中高纬地区；而引发5—8月强降水的大气低频扰动最强信号多位于850—500 hPa附近，分别来自太平洋中东部和赤道附近。 【期刊名称】气象与环境学报 【年(卷),期】2016(032)004 【总页数】9

【关键词】长江中下游地区；强降水；带通滤波；大气变量物理分解；低频扰动

引言

20世纪70年代初，Madden和Julian[1-2]发现热带大气中存在向东传播的低频振荡后，国外研究发现大部地区的暴雨事件均与低频振荡有关[3-7]，同时国内研究表明大气中的低频振荡是影响中国重大旱涝灾害的重要成因之一[8-12]，目前低频振荡已应用于延伸期业务预报[13-18]，并取得了较好的预报效果。 1998年长江流域，特别是长江中下游地区出现自1954年以来最强的洪水灾害，造成极大的生命和财产损失[19-20]。1998年长江流域发生洪水的河湖之多、洪峰水位之高、持续时间之长，均为历史罕见[21]。陶诗言等[22]研究表明，1998年长江中下游地区梅雨期间，来自南海南部的两次大气低频振荡为暴雨区输送了大量不稳定的湿空气，从而造成持续的强降水。朱乾根和徐国强[23]指出准45 d东西向低频槽脊由南海不断向北传播及低槽中的低频低涡向西传播是形成长江流域低频降水的重要原因。徐国强和朱乾根[24]发现青藏高原和长江中下游地区的低频降水存在同时加强及同时减弱的关系。Chen等[25]利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)850 hPa风场资料分析表明，北太平洋中部不断生成的低频气旋带和反气旋带北移西伸至长江中下游地区时分别造成灾害区强降水和雨止过程。Zhu等[26]分析发现，1998年夏季华东地区持续暴雨与来自西北太平洋的低频振荡有关，西北太平洋季风槽或副热带反气旋的逆时针传播存在30—60 d低频振荡。陈桂兴等[27]研究表明,1998年夏季长江流域洪涝灾害的发生与低纬和中高纬地区低频气旋在长江流域地区的汇合有关。张瑛等[28]利用日本亚洲季风实验(GEWEX Asian Monsoon Experiment)资料分析发现，1998年夏季来自西伯利亚向南传播和来自孟加拉湾及中国南海向北传播的低频气旋、反气旋在高原东部地区上空形成的低频气旋及反气旋，与来自中纬度西太平洋南下西移

经日本、中国黄海到达中国大陆东部海洋上空的低频反气旋和气旋的共同作用，造成长江中下游地区强烈的下沉和上升，形成了长江中下游地区降水的少雨期和多雨期。刘炜等[29]指出1998年夏季在长江上游地区降水正(负)位相期间青藏高原南侧存在一个低频气旋(反气旋)。

钱维宏等[30-34]利用大气变量物理分解方法研究极端天气事件时发现，经物理分解后的瞬变非对称扰动分量与极端天气事件(暴雨、热浪、低温、冰冻、干旱)有直接联系。通过对1998年长江中下游地区降水记录分析发现，长江中下游地区夏季的极端洪涝灾害是在主汛期前的长期异常降水基础上发生的[19,22]，但对1998年暴雨与低频振荡的研究多数集中在夏季暴雨与低频振荡的关系，对主汛期前的低频振荡的研究较少。本文结合大气变量物理分解方法对1998年1—8月长江中下游地区的风、温度、位势高度及涡度等低频扰动场进行分析，以期从不同角度分析长江中下游地区百年一遇大洪水发生的原因及提前预警的可能性。

1 资料与方法

1.1 资料来源

降水资料来源于中国气象局整编的《中国地面气候资料日值数据集》中1998年756个基本、基准地面气象观测站及自动站的逐日降水量；风、位势高度及温度等气象要素资料来源于美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR)Reanalysis I资料集，空间分辨率为2.5°×2.5°，其中青藏高原大部地区(28.0°—36.0°N，70.0°—100.0°E)受地形高度影响700 hPa以下的再分析资料存在虚假性。