2021年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因.pdf

第5 3卷 第1 1期 2 0 2 3年1 1月中 国 海 洋 大 学 学 报P E R I O D I C A L O F O C E A N U N I V E R S I T Y O F C H I N A5 3(1 1):0 1 1 0 2 3N o v.,2 0 2 32 0 2 1年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因郭浩康,李 春,石 剑(中国海洋大学海洋与大气学院,山东 青岛 2 6 6 1 0 0)摘 要:2 0 2 1年5月江南地区降水量是近4 0年最多的,达到常年的2倍,严重影响了人民的生产和生活。基于逐日的降水和N C E P再分析资料,本文对2 0 2 1年5月江南地区的异常降水事件进行分析,并重点分析了降水的准双周振荡特征及可能机制。结果表明,乌拉尔山阻塞和异常偏西、偏北的西北太平洋副热带高压(简称为副高)为持续性强降水提供了稳定的大气环流形势。来自北大西洋的R o s s b y波的能量向欧亚大陆频散,维持欧亚遥相关(E u r a s i a n t e l e c o n n e c t i o n,E U)稳定的正位相,使冷空气不断南下影响江南地区。异常偏西、偏北的副高有利于来自孟加拉湾、南海和西北太平洋的暖湿空气输送至江南地区。来自热带的暖湿气流与高纬度南下的冷空气在长江流域及其以南地区形成锋面,产生降水。副高脊线和西伸脊点的准双周振荡引起江南地区降水的南北摆动,造成降水量和降水落区的准双周振荡。此外,海洋大陆(M a r i-t i m e c o n t i n e n t,M C)附近对流活动也具有显著的准双周振荡特征,可能通过激发东亚遥相关波列影响副高位置和强度的准双周振荡,进而造成江南降水的准双周振荡。关键词:江南5月;异常强降水;准双周振荡;欧亚遥相关;西北太平洋副热带高压;海洋大陆对流中图法分类号:P 4 2 6.6 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 2-5 1 7 4(2 0 2 3)1 1-0 1 1-1 3D O I:1 0.1 6 4 4 1/j.c n k i.h d x b.2 0 2 2 0 2 2 9引用格式:郭浩康,李春,石剑.2 0 2 1年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因J.中国海洋大学学报(自然科学版),2 0 2 3,5 3(1 1):1 1-2 3.G u o H a o k a n g,L i C h u n,S h i J i a n.Q u a s i-b i w e e k l y o s c i l l a t i o n o f c o n t i n u o u s h e a v y r a i n f a l l i n J i a n g n a n i n M a y,2 0 2 1 a n d i t s p o s s i b l e c a u s e sJ.P e r i o d i c a l o f O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a,2 0 2 3,5 3(1 1):1 1-2 3.基金项目:国家重点研究发展计划项目(2 0 1 9 Y F A 0 6 0 7 0 0 2)资助S u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l K e y R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t P r o g r a m o f C h i n a(2 0 1 9 Y F A 0 6 0 7 0 0 2)收稿日期:2 0 2 2-0 4-1 8;修订日期:2 0 2 2-0 5-0 7作者简介:郭浩康(1 9 9 7),男,硕士生。E-m a i l:g h k s t u.o u c.e d u.c n 通信作者:E-m a i l:l i c h u n 7 6 0 3 o u c.e d u.c n 在气象学上,江南地区通常是指中国长江中下游以南、南岭以北的区域。江南春雨是一般早于华南前汛期的连阴雨天气,始于3月初,止于5月中旬1-3,其中约5 0%的降水量集中在5月份(约占年降水量1 5%),会影响农作物春播4-5。江南春雨以不少于4 d的持续降水过程为主6-7,功率谱分析表明其变化往往具有显著的1 0 2 0 d准双周振荡8。1 0 2 0 d(准双周)、1 5 4 0 d(准月)以及2 0 6 0 d(季节内)的大气低频振荡能为环流形势的稳定维持提供充足的能量,因此南方春季持续降水通常发生在大气低频振荡的活跃位相上9。春季活跃的低纬度对流通过大气波动向热带外传播,进而会影响到江南春雨产生的环流背景1 0。南海及西北太平洋上空对流的准双周振荡在L a N i a衰退年的春季较活跃1 1,并以气旋-反气旋低频耦合系统的形式向西或西北方向传播1 2-1 3,对长江以南春季降水的准双周变化具有重要调制作用1 4。春季热带东印度洋对流活动的准双周变化也较为频繁1 5-1 6,并通过热力环流影响江南春雨的雨量1 7。除热带和副热带扰动外,中高纬环流系统的低频变化同样会影响江南春雨。来自北大西洋的R o s s b y波的波能在准双周尺度上沿欧亚遥相关波列(E u r a s i a n t e l e c o n n e c t i o n,E U)传递到长江以南并在此发生收敛,以气旋式扰动增强华南地区上空的相对涡度及其经向梯度,从而使华南地区的上升运动得以稳定维持1 3。苗芮等1 6从个例分析的角度指出E U准双周振荡会引起华南地区春季对流的准双周变化。持续性的江南春雨往往在热带异常对流活动和中高纬异常大气环流的共同作用下产生1 7。2 0 2 1年5月江南地区降水具有显著的异常性,强降水过程频发,降雨量达到常年的2倍,为近4 0年来同期最多。国家气候公报2 0 2 11 8指出,5月1 52 3日江南地区遭遇的持续强降水过程,其综合强度达到“高”等级。然而江南春雨相对于华南前汛期降水及江淮梅雨的研究仍较为有限,此次降水是否由已知机制引起,降水及其产生的可能原因是否具有新特征有待中 国 海 洋 大 学 学 报2 0 2 3 年解释。因此有必要对该阶段持续强降水的特征及背后可能的影响机理进行深入探究,以深化对江南春雨,特别是晚春降水的认识,为今后对此类极端性江南春雨的预测提供可靠的理论依据。1 资料和方法1.1 数据资料降水资料为美国国家气候预测中心(C l i m a t e p r e-d i c t i o n c e n t e r,C P C)提供的陆面逐日降水资料,水平分辨率为0.5 0.5。大气环流数据来自于美国环境预测中心/国家大气研究中心(N a t i o n a l c e n t e r s f o r e n v i-r o n m e n t a l p r e d i c t i o n/N a t i o n a l c e n t e r f o r a t m o s p h e r i c r e s e a r c h,N C E P/N C A R)的逐日再分析资料1 9,包括不同等压面上的位势高度、水平风场、垂直速度()、温度、比湿以及相对湿度,也采用其地表气压用以消除地形对等压面上数据的影响,水平分辨率均为2.5 2.5。此外,本文还使用了美国国家海洋和大气管理局(N a t i o n a l O c e a n i c a n d A t m o s p h e r i c A d m i n i s t r a t i o n,N O A A)插值后的向外长波辐射(O u t g o i n g l o n g w a v e r a d i a t i o n,O L R)逐日数据,水平分辨率为2.5 2.5。上述资料选取时段为1 9 8 12 0 2 1年,气候态选取时段为1 9 8 12 0 1 0年。此外,本文直接使用L e e等2 0提出和处理得到的B S I S O的空间模态(h t t p:/i p r c.s o e s t.h a w a i i.e d u/u s e r s/j y l e e/b s i s o/)和最新时间序列(h t t p s:/a p c c 2 1.o r g/s e r/m o n i.d o?l a n g=e n)。1.2 方法与计算本文用到的统计方法主要 有:经 验 正 交 函 数(E O F)分解、滑动平均、功率谱分析以及相关分析等。文中降水、位势高度、海平面气压、波活动通量、水汽通量、O L R以及垂直环流场等的距平值均为格点资料原始值与其对应格点气候态相减得出。为分析R o s s b y波在水平方向的传播过程,本文根据P l u m2 1提出的方法计算波活动通量:F=p0c o s12a2c o s2 2-2 2 12a2c o s2 -2 。(1)式中:F表示波活动通量;p0等于气压/(1 0 0 0 h P a);代表流函数;a为地球半径;表示纬度;表示经度。矢量指向的方向为R o s s b y波能量传播方向。本文所述的海洋大陆(M a r i t i m e c o n t i n e n t,MC)为2 0 2 1年5月对流准双周活跃的区域(1 2.5 N5 S,1 0 2.5 E1 2 7.5 E)。根据气象学定义和2 0 2 1年5月降水分布,将1 0 7.5 E1 2 2.5 E,2 5.5 N3 0.5 N范围内的陆地区域定义为江南地区,MC对流、江南逐日降水指数均为距平场的区域平均值。副高指数、E U指数以及江南5月降水量逐年指数的计算方法在正文中给出公式或说明。2 2 0 2 1年5月江南降水及大气环流概况2.1 江南5月异常强降水概况图1(a)所示的2 0 2 1年5月累计降水主要分布于江南地区,呈纬向带状分布,且东部多于西部,降水量普遍在2 0 0 mm以上,在浙江、福建以及江西三省交界处降水量较大,最大值达到7 1 1.2 mm。图1(b)所示的降水距平百分率表明,2 0 2 1年5月江南地区降水量整体比往年偏多5 0%以上,大部分地区比往年同期降水多1倍左右,甚至降水较为丰富的江南东部降水量比往年同期多出约两倍。而与江南地区毗邻的西南、华南地区降水量较往年明显偏少。从图1(c)所示的江南地区的区域平均降水量的年际变化来看,2 0 2 1年5月江南地区降水量达到3 5 7.3 mm,为自1 9 8 1年以来同期最多,是气候平均值(1 7 7.4 mm)两倍之余。2.2 2 0 2 1年5月大气环流与水汽输送特征图2表明不同纬度显著异常的大气环流为2 0 2 1年5月江南地区持续强降水提供了有利的环流背景条件。中高纬欧亚大陆上空有一支准正压的E U遥相关波列,在此参考W a l l a c e和G u t z l e r2 2以及杨双艳等2 3的计算方法,将5 0 0 h P a位势高度异常场上E U三个活动中心定义为关键区,得到E U指数计算公式:IE U=-14Z*(2 0 W3 0 E,4 7.5 N6 2.5 N)+12Z*(4 2.5 E8 5 E,4 2.5 N6 7.5 N)-14Z*(1 0 0 E1 3 0 E,4 0 N6 0 N)。(2)式中Z*代表对应区域5 0 0 h P a位势高度异常场的标准化平均值。结果表明,E U波列在2 0 2 1年5月为明显的正位相(“-+-”型),即欧洲上空低压发展,乌拉尔阻塞高压加强,贝加尔湖上空槽加深,使高纬冷空气沿槽后向江南地区输送。图2(a)中高空2 0 0 h P a异常波活动通量表明,来自北大西洋上空的R o s s b y波向下游西伯利亚地区传播,对E U正位相的维持具有重要作用,利于中高纬大气环流形势的稳定。此外,在副热带对流层中下层的西北太平洋异常反气旋显著增强,进而导致西北太平洋副热带高压(简称为副高)较气候态明显偏强,以5 8 8 0 g p m等值线表征的副高北界压到华南地区上空,西伸脊点位于中南半岛上空,为暖湿气流向江南地区输送提供强大的动力支持(见图2(b)。211 1期郭浩康,等:2 0 2 1年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因(a)、(b)中黑框代表江南地区,(c)中红线为江南地区降水量气候平均值。T h e b l a c k b o x e s i n(a)a n d(b)r e p r e s e n t J i a n g n a n;T h e r e d l i n e i n(c)i s t h e c l i m a t i c a v e r a g e o f p r e c i p i t a t i o n i n t h e J i a n g n a n r e g i o n.)图1 (a)2 0 2 1年5月中国东部累计降水量、(b)降水量距平百分率及(c)江南地区逐年5月区域平均的降水量F i g.1 (a)C u m u l a t i v e p r e c i p i t a t i o n i n E a s t e r n C h i n a i n M a y 2 0 2 1,(b)p e r c e n t a g e o f p r e c i p i t a t i o n a n o m a l i e sa n d(c)r e g i o n a l a v e r a g e p r e c i p i t a t i o n i n J i a n g n a n r e g i o n i n M a y(a)中矢量为2 0 0 h P a上量级不小于1 0的水平波作用通量异常场(单位:m2/s2),(b)中红色等值线为位势高度气候平均值,绿框区域从左到右分别为(2 0 W3 0 E,4 7.5 N6 2.5 N)、(4 2.5 E8 5 E,4 2.5 N6 7.5 N)及(1 0 0 E1 3 0 E,4 0 N6 0 N),(d)紫框表示江南地区。T h e v e c t o r i n(a)i s t h e a n o m a l o u s f i e l d(u n i t:m2/s2)o f t h e h o r i z o n t a l w a v e a c t i o n f l u x a t 2 0 0 h P a o f m a g n i t u d e n o t l e s s t h a n 1 0.T h e r e d c o n t o u r l i n e i n(b)i s t h e c l i m a t i c m e a n o f t h e g e o p o t e n t i a l h e i g h t a n d t h e g r e e n f r a m e a r e a i s f r o m t h e l e f t t o t h e r i g h t a r e(2 0 W3 0 E,4 7.5 N 6 2.5 N),(4 2.5 E 8 5 E,4 2.5 N 6 7.5 N)a n d(1 0 0 E 1 3 0 E,4 0 N 6 0 N).T h e p u r p l e b o x i n(d)r e p r e s e n t s J i a n g n a n.)图2 2 0 2 1年5月(a)2 0 0 h P a、(b)5 0 0 h P a、(c)8 5 0 h P a位势高度(黑色等值线,单位:g p m)及其异常(填色,单位:g p m)和(d)海平面气压(黑色等值线,单位:h P a)及其异常(填色,单位:h P a)F i g.2 (a)2 0 0 h P a,(b)5 0 0 h P a a n d(c)8 5 0 h P a g e o p o t e n t i a l h e i g h t s(b l a c k c o n t o u r s,U n i t:g p m)a n d t h e i r a n o m a l i e s(s h a d i n g,U n i t:g p m)a n d(d)s e a l e v e l p r e s s u r e(b l a c k c o n t o u r l i n e s,U n i t:h P a)a n d i t s a n o m a l i e s(S h a d i n g,U n i t:h P a)i n M a y,2 0 2 1 31中 国 海 洋 大 学 学 报2 0 2 3 年 除稳定的大气环流形势外,充足且持续的水汽供应也是持续强降水产生的必要条件。考虑到对流层3 0 0 h P a以上水汽输送较弱,以及地形的影响2 4,2 0 2 1年5月整层水汽输送及其异常积分区间为地表到3 0 0 h P a。图3(a)显示,来自南海、西北太平洋与来自孟加拉湾的水汽在副高和孟加拉湾北部南支槽影响下输送到江南地区,在副高西北侧(即江南地区)水汽发生剧烈的异常辐合(见图3(b)。从图3(c)所示的O L R异常场来看,江南地区及其北侧淮河流域对流明显增强,反映了江南地区降水锋面向北倾斜的特征。其南侧副高活动区域内对流活动被下沉气流抑制,而在低纬印度尼西亚、菲律宾南部及毗邻海域均具有明显的对流增强,整个东亚地区对流活动表现为南北向“三极子型”变化2 5。(黑框代表江南地区。T h e b l a c k b o x r e p r e s e n t s t h e J i a n g n a n r e g i o n.)图3 2 0 2 1年5月对流层整层(1 0 0 0 3 0 0 h P a)(a)水汽通量(矢量,单位:k g/(sm)及其大小(填色,单位:k g/(sm)、(b)水汽通量异常场(矢量,单位:k g/(sm)及其散度(填色,单位:1 0-5k g/(sm2)以及(c)同期O L R距平场(填色,单位:Wm-2)F i g.3 T h e w h o l e t r o p o s p h e r e l a y e r(1 0 0 0 3 0 0 h P a)(a)w a t e r v a p o r f l u x(v e c t o r,U n i t:k g/(sm)a n d i t s m o d u l e(s h a d i n g,U n i t:k g/sm),(b)w a t e r v a p o r f l u x a n o m a l y f i e l d(v e c t o r,U n i t:k g/(sm)a n d i t s c o n v e r g e n c e(s h a d i n g,U n i t:1 0-5k g/(sm2)a n d(c)c o n c u r r e n t O L R a n o m a l y f i e l d(s h a d i n g,U n i t:Wm-2)i n M a y,2 0 2 1 3 2 0 2 1年5月江南降水的雨带演变和准双周振荡3.1 雨带演变为进一步分析江南持续强降水的时空变化特征,对降水沿江南地区所在经度(纬度)平均的纬度(经度)-时间剖面进行分析。除上述E U指数外,在此采用国家气候中心监测业务中所使用的副高脊线和西伸脊点指数2 6,并将7 0 0 h P a相当温度经向梯度较大的区域作为锋区2 7。图4表明,2 0 2 1年5月在正位相的E U和偏北的副高共同影响下,暖湿气流与高纬干冷空气在江南地区对峙形成准静止锋,从而使江南地区降水具有较强的持续性,雨带随锋区的位移而发生南北摆动,其中5月1 62 4日E U正位相明显加强、副高脊线更偏北,持续强降水在该阶段较为集中(见图4(a)。同时在5月1 52 1日期间西伸脊点更偏西(见图4(b),与西侧南支槽间的气压梯度增大,经向风增强,有利于低纬暖湿气流输送向江南。3.2 持续强降水的准双周振荡特征本节利用E O F分析方法将江南地区降水的时空变化信号分离,前两个模态方差分别占比2 7.2 3%和1 6.3 9%,基于N o r t h2 8检验独立。图5(a)反映的降水场第一模态空间分布与图1(a)一致,主要以3 4 d的天气尺度变化为主(见图5(c)。江南雨带南北摆动表现在第二模态,其时间序列P C 2-P r e(见图5)可定量描绘雨带的南北振荡,当值增大时表现为雨带北移,反之南移。对P C 2-P r e的功率谱分析表明,除天气尺度变化外,2 0 2 1年5月江南地区雨带南北摆动具有以1 2 d为主的准双周振荡周期(见图5(f)。411 1期郭浩康,等:2 0 2 1年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因(紫色虚线分别代表5月1和3 1日,黑色粗虚线不仅分别代表经向和纬向平均的起始经纬度(左),也代表标准化序列 1等值线(右),中间黑色细虚线代表标准化序列的0等值线(右)。T h e p u r p l e d a s h e d l i n e s r e p r e s e n t M a y 1 a n d 3 1,r e s p e c t i v e l y.T h e b l a c k t h i c k d a s h e d l i n e s n o t o n l y r e p r e s e n t t h e m e a n l o n g i t u d i n a l a n d z o n a l a v e r a g e s,r e s p e c t i v e l y.T h e s t a r t i n g l o n g i t u d e a n d l a t i t u d e(l e f t)a l s o r e p r e s e n t t h e n o r m a l i z e d s e q u e n c e 1 c o n t o u r(r i g h t).T h e t h i n b l a c k d a s h e d l i n e i n t h e m i d d l e r e p r e s e n t s t h e 0 c o n t o u r o f t h e n o r m a l i z e d s e q u e n c e(r i g h t).)图4 2 0 2 1年4月1 1日6月2 0日降水量沿1 0 7.5 E1 2 2.5 E平均的纬度时间演变(a)及7 0 0 h P a相当温度经向梯度(等值线,单位:K/k m)沿2 5.5 N3 0.5 N平均的经度时间演变(b)F i g.4 T h e p r e c i p i t a t i o n a l o n g l a t i t u d e-t i m e e v o l u t i o n o f 1 0 7.5 E1 2 2.5 E a v e r a g e (a)a n d 7 0 0 h P a e q u i v a l e n t t e m p e r a t u r e m e r i d i o n a l g r a d i e n t(e q u i v a l e n t l i n e,U n i t:K/k m)l o n g i t u d e-t i m e e v o l u t i o n a v e r a g e d a l o n g 2 5.5 N 3 0.5 N(b)f r o m A p r i l 1 1 t o J u n e 2 0,2 0 2 1 图5 2 0 2 1年4月1 1日6月2 0日江南地区降水量E O F分析的前两个模态(a、d),1 0 7.5 E1 2 2.5 E平均的垂直速度剖面E O F分析的第二模态(g),各自对应的时间序列(b、e、h)(h中红色虚线为P C 2-P r e,相关系数R为P C 2-P r e与P C 2-在2 0 2 1年5月同期相关)及时间序列对应的功率谱分析(c、f、i)(黑线为功率谱能量曲线,红虚线为显著性水平为9 5%的红噪声检验)F i g.5 T h e f i r s t t w o m o d e s(a,d)o f t h e E O F a n a l y s i s o f p r e c i p i t a t i o n i n J i a n g n a n f r o m A p r i l 1 1 t o J u n e 2 0,2 0 2 1,t h e s e c o n d m o d e o f t h e E O F a n a l y s i s o f t h e 1 0 7.5 E1 2 2.5 E a v e r a g e v e r t i c a l v e l o c i t y()p r o f i l e(g),t h e c o r r e s p o n d i n g t i m e s e r i e s(b,e,h)(t h e r e d d o t t e d l i n e i n h i s P C 2-P r e,t h e c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t R i s t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n P C 2-P r e a n d P C 2-i n t h e s a m e p e r i o d i n M a y,2 0 2 1)a n d t h e c o r r e s p o n d i n g t i m e s e r i e s p o w e r s p e c t r u m a n a l y s i s(c,f,i)(t h e b l a c k l i n e i s t h e p o w e r s p e c t r u m e n e r g y c u r v e,a n d t h e r e d d o t t e d l i n e i s t h e r e d n o i s e t e s t w i t h a s i g n i f i c a n c e l e v e l o f 9 5%)51中 国 海 洋 大 学 学 报2 0 2 3 年 另一方面,沿江南地区所在经度(1 1 7.5 E 1 2 2.5 E)平均的剖面E O F第一模态反映东亚经向环流存在大气遥相关波列(图略),而第二模态反映了该经向波列的南北反相变化(见图5(g)。第二模态时间序列P C 2-的功率谱分析表明,经向环流的南北变化也存在一个1 2 d的准双周振荡周期。值得注意的是,在2 0 2 1年5月P C 2-与降水场第二模态时间序列P C 2-P r e两者相关系数高达0.7 8(通过显著性水平为0.0 5的信度检验)(见图5(h)。这意味着类似于夏季东亚-太平洋(E a s t A s i a-P a c i f i c,E A P)型遥相关通过调制低层气旋、反气旋的变化影响副高的位置和中国东部降水2 9,2 0 2 1年5月在准双周尺度上东亚遥相关波列南北振荡与副高的位置变化和江南地区雨带的南北摆动可能存在密切联系。4 2 0 2 1年5月江南降水准双周振荡产生机理分析 为进一步研究影响2 0 2 1年5月江南地区持续强降水准双周振荡的环流因子,我们将去掉天气尺度扰动后的江南地区逐年5月3 1天内的降水量指数与上述环流异常因子的指数进行同期相关分析。图6表明,E U遥相关正位相增强、副高脊线偏北以及西伸脊点偏西的年份江南地区5月持续强降水过程的雨量显著增多;当MC对流增强时不仅与副高脊线偏北相联系,也与江南地区降水量显著增多密切相关,值得注意的是上述相关关系在2 0 2 1年5月显著存在。图7所示的功率谱分析表明上述环流因子均存在显著的1 0 2 0 d范围的准双周振荡,可能通过大气环流异常变化直接或间接地影响江南地区持续强降水。图8为采用比带通滤波更便于实施的滑动平均1 7过滤出江南地区持续强降水及有关环流因子准双周尺度(8 2 0 d)的分量,结合P C 2-P r e的准双周演变来看(见图8(a),2 0 2 1年5月江南地区降水以雨带“北上-南下”为一个周期可划分为5月31 2日以及5月1 22 5日两个连续准双周振荡周期,雨带分别在5月6和1 9日最偏北且同期降水量达到最大,这也是大气环流因子利于降水的位相活跃期,之后雨带随着西伸脊点东撤,副高脊线南移而向东南撤退(见图8(a)、(b)。由于第二周期E U正位相更活跃、副高脊线更偏北、西伸脊点更偏西,为江南地区降水提供的偏北干冷空气和偏南暖湿气流更充足,使第二段时期的降水量更大,持续时间更长,由此引发了严重的洪涝灾害。另外,E U指数和副高在降水第二时期明显滞后于江南地区降水在下文解释。江南春雨的变化除与副高密切相关外,也受热带对流信号影响。结合图3(c)所示的对流原始场距平及其演变(图略)来看,2 0 2 1年5月热带西太平洋地区整体以对流异常为主,而结合准双周尺度上方差分析(图略)和对流演变(见图9(a)表明,对流在MC地区发生连续两次准双周振荡。MC对流在准双周尺度上增强对应于江南地区降水增强,在MC对流最强的5月6和1 9日江南降水最旺盛,之后的衰退也几乎是同时发生的。两次MC对流过程不同之处在于,首次对流起源于南海南部(1 0 2.5 E1 1 5 E,0 1 0 N),向西北侧的菲律宾群岛传播;第二次对流起源于菲律宾以南海域(1 2 0 E1 2 7.5 E,2.5 S7.5 N),以异常气旋的形式向中南半岛传播,且对流强度比第一次强,与X u等1 2所述的从西北太平洋产生的准双周对流传播路径较为吻合,对流产生的下沉气流使副高北界更偏北,江南地区降水量更充沛。(未通过9 5%显著性检验水平的相关系数也填为白色。T h e c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t t h a t f a i l s t h e 9 5%s i g n i f i c a n c e t e s t l e v e l i s a l s o f i l l e d i n w h i t e.)图6 去除天气尺度扰动后的指数间历年相关关系F i g.6 T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e i n d i c e s o v e r t h e y e a r s a f t e r t h e w e a t h e r s c a l e d i s t u r b a n c e i s r e m o v e d 611 1期郭浩康,等:2 0 2 1年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因图7 E U(a)、M C对流(b)、副高脊线纬度(c)和西伸脊点(d)指数的功率谱分析(黑实线)及显著性水平为9 5%的红噪声检验(红色虚线)F i g.7 P o w e r s p e c t r u m a n a l y s i s(s o l i d b l a c k l i n e)o f E U(a),M C c o n v e c t i o n(b),N o r t h w e s t P a c i f i c s u b t r o p i c a l h i g h r i d g e l i n e l a t i t u d e(c)a n d w e s t w a r d e x t e n s i o n r i d g e p o i n t(d)i n d i c e s a n d r e d n o i s e t e s t w i t h a s i g n i f i c a n c e l e v e l o f 9 5%(r e d d o t t e d l i n e)(紫色虚线分别代表5月1日和3 1日,黑色粗虚线不仅分别代表经向和纬向平均的起始经纬度(左),也代表标准化序列 1等值线(右),中间黑色细虚线代表标准化序列的0等值线(右)。T h e p u r p l e d a s h e d l i n e s r e p r e s e n t M a y 1 a n d 3 1,r e s p e c t i v e l y,a n d t h e b l a c k t h i c k d a s h e d l i n e s n o t o n l y r e p r e s e n t t h e m e a n l o n g i t u d i n a l a n d z o n a l a v e r a g e s,r e s p e c t i v e l y T h e s t a r t i n g l o n g i t u d e a n d l a t i t u d e(l e f t)a l s o r e p r e s e n t t h e n o r m a l i z e d s e q u e n c e 1 c o n t o u r(r i g h t),a n d t h e t h i n b l a c k d a s h e d l i n e i n t h e m i d d l e r e p r e s e n t s t h e 0 c o n t o u r o f t h e n o r m a l i z e d s e q u e n c e(r i g h t).)图8 2 0 2 1年4月2 1日6月2 0日降水量沿1 0 7.5 E1 2 2.5 E平均的纬度时间演变(a)及7 0 0 h P a相当温度经向梯度(等值线,单位:K/k m)沿2 5.5 N3 0.5 N平均的经度时间演变(b)F i g.8 T h e p r e c i p i t a t i o n a l o n g l a t i t u d e-t i m e e v o l u t i o n o f 1 0 7.5 E1 2 2.5 E a v e r a g e(a)a n d7 0 0 h P a e q u i v a l e n t t e m p e r a t u r e m e r i d i o n a l g r a d i e n t(e q u i v a l e n t l i n e,U n i t:K/k m)l o n g i t u d e-t i m e e v o l u t i o n a v e r a g e d a l o n g 2 5.5 N 3 0.5 N(b)f r o m A p r i l 2 1 t o J u n e 2 0,2 0 2 1 71中 国 海 洋 大 学 学 报2 0 2 3 年(a)沿5 S1 2.5 N平均的经度-时间剖面,(b)沿1 0 2.5 E1 2 7.5 E平均的纬度-时间剖面。(a)、(b)中红虚线分别代表5月1日和3 1日,黑色横虚线自上而下依次代表1 0 2.5 E、1 2 7.5 E(a),1 2.5 N、5 S(b)。T h e l o n g i t u d e-t i m e p r o f i l e a v e r a g e d a l o n g 5 S1 2.5 N(a)a n d t h e l a t i t u d e-t i m e p r o f i l e a v-e r a g e d a l o n g 1 0 2.5 E1 2 7.5 E(b).T