华北降水变化特征和暴雨事件减少原因分析

华北降水变化特征和 暴雨事件减少原因分析郝立生河北省气候中心

内容 0 引言 1 资料和方法 2 华北降水变化特征 3 华北盛夏暴雨事件减少原因 3.1 季风变化 3.2 水汽变化 3.3 越赤道气流变化 3.4 热带对流变化 3.5 副热带高压变化 4 结论与讨论

0 引言 • 关注的问题 • 20世纪60年代中期以后，华北降水呈减少趋势，特别是70年代以来，降水减少更加明显，使华北水资源紧张的形势更加严峻，给当地工农业生产、人民生活、生态环境和未来发展带来严重威胁，已引起政府和科学界的高度重视。例如：为解决华北用水紧张形势，国家实施了南水北调工程。 • 研究的意义 • 该研究可以更好地认识华北地区降水减少的原因，为改进降水气候预测技术提供科学基础。 • 有待解决的科学问题 • 华北降水减少的内在特征是什么？哪些因子变化造成暴雨事件减少？

1 资料与方法 • 资料： • （1）国家气象信息中心整理的华北37站1951–2008年逐日、逐月降水资料； • （2）国家气候中心整理的1951–2008年副高指数资料； • （3）NCEP/NCAR再分析的月平均环流资料； • （4）EC再分析1957年9月–2002年8月月平均对流性降水资料； • 主要方法：变率分析、线性趋势分析、合成分析、相关分析等方法。

2 华北降水变化特征 ----变率年降水相对变率% 夏季降水占全年的% 华北降水的特殊性夏季降水相对变率% • 降水高度集中在夏季 • 年降水相对变率最大 • 夏季降水相对变率最大之一 • 极易发生严重的旱涝灾害

2 华北降水变化特征 ----四季降水量变化降水量/mm 降水量/mm 年份年份年降水量(粗线)、夏季(细线)、春(绿)、秋(棕)、冬(兰)降水量变化

2 华北降水变化特征 ----夏季降水日数变化小雨日数/d 中雨日数/d 大雨日数/d 暴雨日数/d 夏季小雨、中雨、大雨、暴雨日数变化

2 华北降水变化特征 • 年降水量和年暴雨雨量年降水量两者变化趋势非常一致，线性减少趋势都通过了显著性检验。年降水量48年线性减少95mm；暴雨雨量48年线性减少49mm，占全年减少量的52%。暴雨雨量的减少对年降水量影响很大。年降水量/mm 暴雨雨量/mm 暴雨雨量年降水量(粗线)和暴雨雨量(细线)变化虚线是线性趋势

2 华北降水变化特征 • 年降水量和盛夏暴雨日数华北地区暴雨高度集中在盛夏（7-8月），多年平均暴雨日数0.93天，占全年暴雨日数的82%，盛夏暴雨雨量变化对夏季降水量和全年降水量有显著影响。暴雨日数年降水量年降水量/mm 盛夏暴雨日数/d 1961-2008年华北盛夏(7–8月)暴雨日数和年降水量变化

2 华北降水变化特征 从以上分析得到，华北降水减少不是因雨强变化造成的，主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中盛夏暴雨日数减少造成的影响最为重要。下面分析暴雨事件减少的原因。

3 华北盛夏暴雨事件减少原因 ----夏季风减弱盛夏暴雨日数/d 盛夏季风指数盛夏东亚季风指数、亚洲季风指数和暴雨日数变化 • 东亚季风指数(wang,2002):夏季(20º-40ºN, 110º-125ºE)范围内850hPa风速（标量）平均值，做标准化处理定义为东亚夏季风指数 • 亚洲季风指数(Webster and Yang,1992;Chen et al.,2007):DHI=夏季(0º-20ºN, 40º-110ºE)范围内850hPa纬向风速平均值与(150hPa+100hPa)层平均的差值，做标准化处理定义为亚洲夏季风指数

3 华北盛夏暴雨事件减少原因 ----水汽大量减少水汽通量/kg.m-1s-1 1961–2008年盛夏通过华北南边界(32.5ºN,110–120ºE)进入华北的整层水汽通量变化. 单位：kg/(m·s) 1961-2008年盛夏东亚(110-120ºE)平均850hPa层经向风速纬向-时间变化. 单位：m·s-1

3 华北盛夏暴雨事件减少原因 50ºE (b) ----越赤道气流变化 90ºE (a) 110ºE 越赤道气流/ m·s-1 125ºE (c) (a) 1000hPa多年平均水平风场，阴影区经向风速>2 m·s-1. 单位：m·s-1 145ºE 华北盛夏1000hPa层越赤道气流

3 华北盛夏暴雨事件减少原因 ----热带对流变化菲律宾对流 (a) 南海对流 (c) 对流降水/mm·d–1 印度对流 (b) 1961–2002年盛夏热带对流变化 (a)1961–2002年盛夏对流降水分布(单位：mm·d–1)； (b)盛夏暴雨日数与对流降水的相关分布，阴影区通过了显著性检验； (c)印度(粗实线),南海(虚线),菲律宾(细实线)对流降水变化(单位:mm·d–1),斜线是线性倾向

3 华北盛夏暴雨事件减少原因 ----副热带高压变化盛夏暴雨日数与副高脊线、北界呈明显的正相关，通过了显著性检验；与副高面积、强度几乎不存在相关性；与西伸点呈负相关关系，但没通过显著性检验。副高变化对华北盛夏暴雨事件发生的影响比较复杂。偏多年偏少年西脊点强度北界面积脊线副热带高压变化

4 结论与讨论 （1）华北全年降水量高度集中在夏季，占全年的60%以上。春、夏、秋、冬四季降水和年降水相对变率在全国都最大。因此，华北是全国极易发生严重旱涝灾害的地区。（2）华北地区全年降水量减少不是由于雨强变化造成的，而主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中夏季暴雨日减少造成的影响最为重要。近50年来，东亚夏季风减弱，使得通过南边界进入华北的水汽大量减少；另外， 50ºE、90ºE、125ºE越赤道气流减弱，145ºE越赤道气流加强，使得南海对流和菲律宾对流加强，造成副高位置偏东，副高脊线和北界位置偏南。这些造成华北盛夏暴雨事件出现减少趋势。（3）季风和副热带高压影响华北降水的机制比较复杂，这里只是从年平均的气候状况进行了分析。实际上，季风和副高的季节内变化可能对华北降水特别对暴雨发生有更重要的影响，这是以后需要研究的问题。

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