华北降水时空变化及降水量减少影响因子研究

本论文利用国家气象信息中心整理的全国752站1951-2008年逐日逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析的1951-2008年月平均环流资料、NOAA重构的1951-2008年月平均海温等资料,采用多种统计方法、环流合成分析等方法,综合分析华北降水时空变化及关键影响因子、降水季节演变主模态、印度洋偶极子、东亚季风环流变化与华北夏季降水减少的关系。主要结论如下： 1)华北各区域降水变化不一样,如果研究华北降水整体变化趋势,可能选择山西、河北(含京津)作为代表区更为合理。华北近50年降水减少主要是由于夏季雨量减少造成的,其中夏季雨日减少,尤其暴雨雨日减少造成的影响最为重要；华北近50年雨季峰值雨量显著减小和雨季变长是华北夏季降水量减少的又一个内在特征。 2)华北夏季降水在1965年发生了气候突变,之后降水显著减少,这是由于在1965年之后亚洲中高纬夏季环流发生明显改变造成的。第一,500 hPa高度场环流由突变前的经向环流突出转变为纬向环流突出,贝加尔湖高空槽活动减少,使得华北上升运动过程减少；第二,蒙古地区高空出现降温,一方面造成对流层中上层位势高度降低,导致高空急流位置南移,引起东亚夏季风减弱,使得水汽很难越过长江到达华北；另一方面降温还造成对流层底层气压升高,使得地面低压天气过程减少。这几个方面共同影响,结果造成华北夏季降水出现减少趋势。 3)华北降水季节演变存在两个主要模态,第一模态主要受ENSO和IOD演变过程控制,具体是前期受ENSO、IOD共同影响,IOD的作用更大一些,而在当年,ENSO的影响更加明显；第二模态主要受IOD演变过程控制。近50年,第一模态逐渐减弱,而第二模态逐渐增强,两者的共同作用使得近50年华北夏季降水出现减少趋势。 4)近50年印度洋海温升高、正IOD指数加强,通过改变东亚冬季、春季降水分布,影响夏季海陆热力对比,造成夏季西太平洋副热带高压加强、位置偏西偏北,华北被副高控制,同时,孟加拉湾西南风水汽输送减弱,华北水汽来源不足,结果造成近50年华北夏季降水出现减少趋势。 5)随着近50年印度洋、太平洋海温升高和正IOD指数增强,东亚季风环流发生明显改变,夏季西南风显著减小,蒙古气旋环流转为反气旋环流,河套由辐合转为辐散环流,500hPa高度场上华北夏季“东高西低”的环流形势转为“西高东低”形势。因此,水汽来源不足和缺乏有利的动力条件,使得华北夏季降水出现减少趋势。