江淮梅雨季副高特征及降水特征分析

魏 薇, 金榮花, 肖天貴, 孫曉晴

(1.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610225;2.中國(guó)氣象局,北京 100081;3.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心,北京 100081)

0 引言

西太平洋副熱帶高壓簡(jiǎn)稱西太副高(Western Pacific subtropical high,WPSH),是一個(gè)在副熱帶太平洋上空的永久性高壓環(huán)流系統(tǒng),是位于副熱帶西太平洋上空的暖性氣壓。西太副高對(duì)中國(guó)的天氣和氣候有著重要的影響,其高壓脊線的位置和強(qiáng)度隨季節(jié)的變化而變化[1]。副熱帶高壓及其動(dòng)力學(xué)一直是大氣科學(xué)研究的主要內(nèi)容,夏季西太副高是影響中國(guó)夏季天氣的一個(gè)重要的系統(tǒng),中國(guó)的許多災(zāi)害性天氣都與西太副高有關(guān)。20世紀(jì)60年代,陶詩(shī)言等[2-5]研究了副高隨季節(jié)的變化,發(fā)現(xiàn)西太平洋副熱帶高壓對(duì)東亞天氣有著比較重要的影響,西太副高在夏季的季節(jié)內(nèi)變化,決定了東部地區(qū)雨帶向北推移的時(shí)間,而西太副高的年際變化,則決定了東部地區(qū)南、北方的旱澇情況[6-7]。熊安元[8]對(duì)與長(zhǎng)江中游地區(qū)夏季降水密切相關(guān)的西太副高進(jìn)行時(shí)間變化的尺度分離,通過(guò)對(duì)時(shí)間和空間尺度變化的分析發(fā)現(xiàn),20世紀(jì)90年代長(zhǎng)江中游夏季降水量異常增多與夏季西太平洋副熱帶高壓等氣象要素異常增強(qiáng)有密切關(guān)系。例如,研究發(fā)現(xiàn)1998年夏季長(zhǎng)江流域的洪水和2003年7月江南地區(qū)高溫酷暑,都與西太副高的活動(dòng)有著很大的關(guān)系[9-10]。

西太副高是東亞季風(fēng)系統(tǒng)的重要成員之一[11],其所處的地理位置,使它成為連接中高緯和低緯環(huán)流的重要紐帶,是影響中國(guó)天氣的重要和主要系統(tǒng)[12];同時(shí),在梅汛期,副高是決定長(zhǎng)江流域入梅、出梅時(shí)間以及降水強(qiáng)度的重要因素[13]。早在20世紀(jì)60年代,中國(guó)學(xué)者就對(duì)西太副高的活動(dòng)規(guī)律開始進(jìn)行相應(yīng)的研究[14-18]。朱乾根等[19-20]強(qiáng)調(diào)西太副高是東亞季風(fēng)系統(tǒng)的重要成員之一。廖荃蓀等[21]發(fā)現(xiàn),除副高脊線外,副高的強(qiáng)度和位置也存在著明顯的年際和年代際變化特征。除此之外,副高指數(shù)與Nino 3指數(shù)的年變化存在較好的相關(guān)性[22],副高強(qiáng)度大時(shí),副高北界偏南,同時(shí)西伸明顯[23]。研究指出,降水期間,外圍雨帶與副高的西伸之間存在著明顯的相互影響關(guān)系[24],相較于冬季,夏季西太副高的強(qiáng)度更強(qiáng),西伸脊點(diǎn)偏西,面積、范圍更大[25],在全球變暖的過(guò)程中,亞-澳季風(fēng)區(qū)與ENSO整體耦合程度加大,西太副高出現(xiàn)明顯的年代際變化[26]。副熱帶高壓北跳后的一周內(nèi),有熱帶氣旋生成的可能性接近2/3,在副高北跳后,副高脊線和副高588線都存在較為明顯的北抬趨勢(shì)[27]。SU TongHua等[28]研究發(fā)現(xiàn),副高的兩次北跳之間無(wú)顯著關(guān)系。西太平洋發(fā)生強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)時(shí),會(huì)導(dǎo)致暖池增溫,激發(fā)靜止Rossby波的能量傳播,從而副高加強(qiáng)并北抬[29-30],東太平洋海溫升高時(shí),西太副高偏北。海溫的變化超前副高變化約3-4月[31-32],海表面溫度的變化對(duì)西太副高的強(qiáng)度、位置等特征的年代際變化有重要的影響[33]。除對(duì)江淮地區(qū)降水產(chǎn)生影響外,當(dāng)脊線偏北,西伸脊點(diǎn)偏西,強(qiáng)度偏小時(shí),黃淮海區(qū)域東部、北部和中部降水偏多,而西部、南部降水偏少[34]。

江淮梅雨是每年6、7月亞洲夏季風(fēng)北上過(guò)程中,中國(guó)東部江淮地區(qū)持續(xù)陰雨的天氣現(xiàn)象,東亞季風(fēng)區(qū)較強(qiáng)的對(duì)流凝結(jié)潛熱在垂直方向上的梯度變化也會(huì)決定副高的位置、強(qiáng)度的變化[35-37]。以往的研究多是基于降水偏多年的個(gè)例分析,或單純分析北跳特征,針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的副高指數(shù)和副高北跳的定量化統(tǒng)計(jì),副高指數(shù)異常年、副高北跳異常年份的降水特征分析較少。文中通過(guò)統(tǒng)計(jì)1979-2018年6-7月逐日副高指數(shù),分析副高指數(shù)異常年500 hPa環(huán)流形勢(shì)的特征,并分析梅雨季節(jié)江淮地區(qū)降水特征,以便定量認(rèn)識(shí)梅雨季副高的活動(dòng)特征及其對(duì)江淮梅雨的影響。同時(shí),也為江淮梅雨季降水的統(tǒng)計(jì)和預(yù)報(bào)提供有價(jià)值的參考。

1 資料和方法

利用1979-2018年NCEP/NCAR逐日再分析資料,分辨率為2.5°×2.5°。降水量資料為國(guó)家氣象信息中心提供的中國(guó)國(guó)家氣象站2424站日降水資料(前日20時(shí)-當(dāng)日20時(shí))。

為定量描述副高的顯著變化,根據(jù)國(guó)家氣候中心定義的500 hPa等高面上位勢(shì)高度場(chǎng)表示副高指數(shù),以下為各指數(shù)定義。

脊線指數(shù):緯度10°N ～90°N,經(jīng)度110°E ～150°E,588位勢(shì)什米等值線內(nèi)的副熱帶高壓體范圍內(nèi)的緯向風(fēng)u=0,且?u/?t>0特征線所處緯度的平均值,如若不存在588位勢(shì)什米等值線,則定義584位勢(shì)什米等值線內(nèi)緯向風(fēng)u=0,且?u/?t>特征線所處緯度的平均值;若不存在584位勢(shì)什米等值線,則以多年歷史中該月的最小值代替。

西伸脊點(diǎn):在10°N ～90 °N,90°E ～180 °E,588位勢(shì)什米最西位置所處的經(jīng)度,若處于90°E以西,則統(tǒng)一計(jì)為90°E;若不存在588位勢(shì)什米等值線,則以多年歷史中該月的最小值代替。

面積指數(shù):在10°N以北,110°E～180°E,500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上,位勢(shì)高度不小于588位勢(shì)什米的格點(diǎn)所圍成的面積總和。

利用上述定義,對(duì)亞洲東部地區(qū)(10°N～50°N,90°E～180°E)的副高特征線(588線)的3項(xiàng)指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),為了保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的正確性與可靠性,對(duì)照1979-2018年6-7月逐日500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)進(jìn)行人工校正,由此得到副高3項(xiàng)指數(shù)的歷史序列統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

由于歷年江淮地區(qū)的梅雨期各有差異,一般在6,7月,最早始于5月底,最晚在8月初結(jié)束[38],李勇等[39]對(duì)1960-2015年江淮梅雨季節(jié)中強(qiáng)降水特征進(jìn)行分析,從而將江淮地區(qū)梅雨期降水過(guò)程主要出現(xiàn)的時(shí)段(6-7月)作為江淮梅雨季,選取6-7月作為主要的研究時(shí)段。同時(shí),參照國(guó)家氣候中心所制定的中國(guó)梅雨監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn),位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)和江淮地區(qū)的277個(gè)指標(biāo)站,由于其覆蓋面廣、觀測(cè)站多,因此作為統(tǒng)計(jì)江淮地區(qū)梅雨季節(jié)降水累積量的代表站。

2 江淮梅雨季節(jié)副熱帶高壓活動(dòng)特征分析

2.1 副高指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

一般來(lái)說(shuō),觀察和度量西太副高都是以5880位勢(shì)米為標(biāo)準(zhǔn)的[40],基于上述對(duì)副高指數(shù)的定義,對(duì)副高3項(xiàng)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

圖1為1979年-2018年逐年平均副高3項(xiàng)指數(shù),圖1(a)為脊線指數(shù),多年平均值為23.7°N,取Δ=1°,通過(guò)對(duì)比得出,脊線偏南年有 1982、1983、1987、1993、1998、2003、2005、2007、2010、2014、2016、2017 年,共12 a,脊線偏北年有 1981、1984、1985、1989、1994、1999、2000、2001、2004、2011、2012、2018 年,共12 a;圖1(b)為西伸脊點(diǎn),多年平均值為116.5°E,取Δ=10°,對(duì)比得出,脊點(diǎn)偏西年有2010、2016、2017年,共3 a,脊點(diǎn)偏東年有1984、1985、1986年,共3a;圖1(c)為面積指數(shù),多年平均值為134°E,取Δ=30°,通過(guò)對(duì)比可以看出,面積偏大年有 1979、1980、1983、1998、2010、2015、2016、2017 年,共8 a,而面積偏小年有 1984、1985、1986、1994、1999、2000、2001、2012 年,共8 a。

圖1 1979-2018年逐年副高3項(xiàng)指數(shù)

圖2為1979年-2018年6-7月逐日平均副高3項(xiàng)指數(shù),從3項(xiàng)指數(shù)的逐日變化的折線和趨勢(shì)線(紅色點(diǎn)線)可以看出,脊線指數(shù)隨時(shí)間逐漸增大,即脊線向北推進(jìn);西伸脊點(diǎn)雖波動(dòng)較為劇烈,但從趨勢(shì)線也可以明顯看出脊點(diǎn)隨時(shí)間向西不斷推進(jìn);副高面積指數(shù)在6-7月呈逐漸增大的趨勢(shì)。

圖2 副高各項(xiàng)指數(shù)1979-2018年多年6-7月逐日平均

2.2 副高指數(shù)異常年特征分析

根據(jù)上述分析可以看出,3項(xiàng)副高指數(shù)均異常的年份為1984、1985、2010、2016、2017 年,共5 a,如表 1。3項(xiàng)指數(shù)能明顯地表示副高的南北、西伸以及強(qiáng)度特征,脊線偏北時(shí),西伸脊點(diǎn)偏東,同時(shí)副高面積較小;反之,脊線偏南時(shí),西伸脊點(diǎn)偏西,副高面積較大。將異常年各項(xiàng)指數(shù)與氣候態(tài)平均相對(duì)比,正異常年為2010、2016、2017 年,而負(fù)異常年為 1984、1985 年,正異常年較負(fù)異常年脊線偏南,西伸脊點(diǎn)偏西,面積偏大,副高強(qiáng)度更強(qiáng)。

表1 副高3項(xiàng)指數(shù)異常年份

將1984、1985 年和 2010、2016、2017 年分別作為負(fù)異常年和正異常年進(jìn)行合成分析,圖3為副高指數(shù)正負(fù)異常年對(duì)比,紅線為正異常年5880 gpm等位勢(shì)高度線合成,藍(lán)線為負(fù)異常年5880 gpm等位勢(shì)高度線合成,黑線為40年氣候態(tài)合成,從正負(fù)異常年與氣候態(tài)等高線的對(duì)比能明顯看出,負(fù)異常年副高整體呈現(xiàn)明顯的偏弱特征,位置偏東,主體位于太平洋洋面上;而正異常年副高明顯偏強(qiáng),面積擴(kuò)大,主體位于中國(guó)南部,向西和向赤道的伸展非常突出,40年氣候態(tài)等高線處于正、負(fù)二者之中。

圖3 氣候態(tài)及正、負(fù)異常年副高588線(黑線為氣候態(tài),紅線為正異常年,藍(lán)線為負(fù)異常年)

圖4為正、負(fù)異常年500 hPa高度場(chǎng)與1979-2018年500 hPa氣候態(tài)位勢(shì)高度場(chǎng)對(duì)比。為更好地分析6-7月副高特征,利用500 hPa中緯度(30°N ～60 °N)平均位勢(shì)高度的緯向剖面對(duì)正、負(fù)異常年以及氣候態(tài)500 hPa西風(fēng)帶環(huán)流差異進(jìn)行分析。圖5為正、負(fù)異常年與氣候態(tài)6-7月中緯度(30°N～60°N)500 hPa平均位勢(shì)高度緯向分布的對(duì)比,其中紅線為正異常年,黑線為氣候態(tài),藍(lán)線為負(fù)異常年。綜合圖4、5對(duì)環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分析,能明顯看出6-7月無(wú)論正異常、負(fù)異常年,中緯度西風(fēng)帶都表現(xiàn)為長(zhǎng)波兩槽兩脊形勢(shì),兩個(gè)槽位于歐洲西部(30°E)附近和亞洲東岸(120°E)附近,而兩個(gè)脊分別位于歐洲以西的海域(0°)、烏拉爾山脈(60°E)附近。氣候態(tài)高度場(chǎng)(圖4a)中,在中緯度地區(qū),巴爾喀什湖以及中國(guó)東北地區(qū)上空為寬槽,下游穩(wěn)定的形勢(shì)使冷空氣沿東北地區(qū)的槽線南下,中國(guó)東岸有一淺槽,受槽前西北氣流控制,冷空氣不斷南下與南部暖空氣相遇,影響中國(guó)東部大部地區(qū)。江淮地區(qū)處于淺槽槽前,受槽前西南氣流影響,江淮地區(qū)6-7月盛行西南風(fēng),與南下的偏北氣流在此交匯,有利于鋒生,冷鋒在夏季到達(dá)江淮地區(qū)后會(huì)轉(zhuǎn)為梅雨準(zhǔn)靜止鋒,加之西南氣流帶來(lái)的豐沛水汽,有利于降水的生成。負(fù)異常年(圖4b)中,588線并不明顯,歐亞大陸上空中緯度槽脊的波動(dòng)平緩,經(jīng)向運(yùn)動(dòng)微弱,不利于冷空氣輸送;而在正異常年(圖4c),東亞大槽擾動(dòng)加強(qiáng),西風(fēng)帶平均槽脊的振幅較強(qiáng),經(jīng)向運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)為冷暖空氣的交匯提供了較好的動(dòng)力條件,江淮地區(qū)受槽前暖濕氣流影響,冷暖空氣在此形成穩(wěn)定的對(duì)峙局面,形成穩(wěn)定的降水過(guò)程。

圖4 氣候態(tài)及正、負(fù)異常年500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)形勢(shì)對(duì)比

圖5 正、負(fù)異常年與氣候態(tài)6-7月中緯度(30°N～60°N)500 hPa平均位勢(shì)高度緯向分布

2.3 副高北跳特征分析

副高的季節(jié)性變化對(duì)中國(guó)東部氣候有重要的影響,同時(shí),副高的階段性北跳也對(duì)雨帶位置和中國(guó)東部不同地區(qū)的雨季始末有著重要影響。在6-7月,副高存在兩次明顯季節(jié)性北跳,第一次北跳在6月中旬,東亞夏季風(fēng)影響長(zhǎng)江流域,江淮地區(qū)入梅;第二次北跳在7月中旬,東亞夏季風(fēng)北推至華北地區(qū),江淮地區(qū)的梅雨季結(jié)束,進(jìn)入伏旱,而華北雨季開始。因此,對(duì)副高的兩次北跳時(shí)間的系統(tǒng)性統(tǒng)計(jì)分析對(duì)于研究江淮地區(qū)的降水有非常重要的意義?；谇叭搜芯窟M(jìn)展,對(duì)副高北跳的時(shí)間進(jìn)行定義:副高脊線第一次越過(guò)20°N(25°N)后,接下來(lái)兩候都位于20°N(25°N)以北,則定義第一次越過(guò)20°N(25°N)的時(shí)間為第一(二)次北跳時(shí)間;另一種情況為:若前兩候位于20°N(25°N)以北,第三候不位于20°N(25°N)以北,但位于19°N(24°N)以北,那么也將第一次越過(guò)20°N(25°N)的時(shí)間為第一(二)次北跳時(shí)間。

根據(jù)上述定義,表2為1979-2018年逐年副高兩次北跳時(shí)間。通過(guò)統(tǒng)計(jì),40年中,第一次北跳時(shí)間平均值為33.3候,為6月第三候;第二次北跳時(shí)間平均值為40.3候,為7月第三候。取Δ=1(2)候,即對(duì)于第一次北跳來(lái)說(shuō),北跳早于32.3候?yàn)榈谝淮伪碧缒?北跳晚于34.3候?yàn)榈谝淮伪碧砟?而對(duì)于第二次北跳,早于38.3候?yàn)榈诙伪碧缒?北跳晚于42.3候?yàn)榈诙伪碧砟?基于此定義,第一次北跳偏早年為 1980、1981、1984、1988、1989、1990、1991、1996、1999、2008、2011、2013 年,共12 a,第一次北跳偏晚年為 1982、1987、1992、1993、1995、2005、2009、2010、2014、2018年,共10 a,第二次北跳偏早年為 1981、1984、1989、1994、2000、2001、2009、2011、2013、2015、2018年,共11 a,第二次北跳偏晚年為1980、1987、1993、1997、1998、2003 年,共6 a。

表2 1979-2018年副高兩次北跳時(shí)間 單位:候

圖6為兩次副高北跳折線圖,兩次北跳過(guò)程在氣候態(tài)上的表現(xiàn)為,第二次北跳在第一次北跳之后約7候出現(xiàn)。兩次副高北跳的時(shí)間前后大致呈現(xiàn)相同的趨勢(shì),即第一次北跳時(shí)間早,第二次北跳時(shí)間也會(huì)提前,但也出現(xiàn)了特例,如1980年,出現(xiàn)第一次北跳偏早,而第二次偏晚的情況,兩次北跳相關(guān)系數(shù)為0.07,呈微弱正相關(guān)。

圖6 副高兩次北跳時(shí)間

3 江淮地區(qū)梅雨季降水特征

3.1 梅雨季江淮地區(qū)降水量特征分析

副高的季節(jié)性北進(jìn)南退與中國(guó)東部地區(qū)雨季的始末有著密切的關(guān)系,西太平洋副熱帶高壓對(duì)江淮地區(qū)控制面積很大,且在對(duì)流層中層以下對(duì)近地面的氣候影響更為直接和顯著。一般來(lái)說(shuō),中國(guó)夏季東部地區(qū)的雨帶隨著副高的不斷北進(jìn),從華南經(jīng)江淮地區(qū)向華北推進(jìn)。為更好地研究副高與降水的相關(guān)關(guān)系,對(duì)江淮地區(qū)梅雨季的降水進(jìn)行研究。

從氣候態(tài)平均來(lái)看,江淮地區(qū)梅雨季的降水主要集中在6-7月,南方地區(qū)年均6-7月降水在400～600 mm,江淮地區(qū)降水在400～500 mm,而北方降水相對(duì)較少,降水集中在東北、華北地區(qū),西北地區(qū)降水較少。100 mm降水帶呈東北-西南分布,其走向基本與400 mm年等降水量線一致。中國(guó)降水受季風(fēng)影響明顯,6-8月為汛期,降水較為集中。選取1979-2018年6-7月江淮流域277個(gè)代表站點(diǎn)所處經(jīng)緯度區(qū)域(28°N～34°N,111°E ～123°E)平均累積降雨量進(jìn)行分析,取區(qū)域內(nèi)累計(jì)降水量進(jìn)行計(jì)算,如圖7(a)為1979-2018年江淮地區(qū)累計(jì)降水量柱狀圖,6-7月年平均累計(jì)降雨量為386.1 mm,其中降水量最大值出現(xiàn)在1996年,為540.62 mm,最小值出現(xiàn)在1982年,為279.6 mm;此外,40年以來(lái)年均累計(jì)降水量的線性趨勢(shì)系數(shù)為-0.128 mm/a,呈微弱減少趨勢(shì)。另外,從圖中的多項(xiàng)式擬合變化趨勢(shì)線中也可以看出,累計(jì)降水量從20世紀(jì)80年代初期至90年代中期呈逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì),90年代降水量較大,從降水距平圖中(圖7b)可以看出,降水偏多年為 1983、1991、1996、1998、2016年,共5 a,降水偏少年為 1982、1985、1988、1992、2018年,共5 a。

圖7 1979-2018年江淮地區(qū)6-7月累計(jì)降水及降水距平

3.2 副熱帶高壓對(duì)江淮地區(qū)降水影響

為進(jìn)一步分析江淮梅雨與副高的關(guān)系,將江淮地區(qū)6-7月累計(jì)降水量與副高北跳趨勢(shì)相對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),與20世紀(jì)相比,進(jìn)入21世紀(jì)后,副高兩次北跳的逐年趨勢(shì)趨于平穩(wěn),波動(dòng)較小,計(jì)算副高的兩次北跳時(shí)間(候)與累計(jì)雨量的相關(guān)系數(shù),累計(jì)雨量與第一次副高北跳的相關(guān)系數(shù)為-0.28,呈負(fù)相關(guān),而與第二次北跳相關(guān)系數(shù)為0.3,即第一次北跳時(shí)間越早,降水量越大,第二次北跳時(shí)間越晚,降水量越大,副高的第一次北跳對(duì)應(yīng)江淮梅雨期開始,第二次北跳對(duì)應(yīng)江淮梅雨結(jié)束,兩次北跳時(shí)間之差大致對(duì)應(yīng)著江淮地區(qū)梅雨的時(shí)間,因此第一次北跳越早,第二次北跳越晚,兩次北跳間隔時(shí)間越長(zhǎng),意味著副高對(duì)江淮地區(qū)影響時(shí)間越久,梅雨季時(shí)間越長(zhǎng),降水量越大,反之亦然。

為分析500 hPa高度場(chǎng)與北跳時(shí)間之間的聯(lián)系,選取1979-2018年40年逐年6-7月高度場(chǎng)平均與每年第一次、第二次北跳時(shí)間進(jìn)行區(qū)域相關(guān)分析,如圖8所示,第一次北跳與江淮地區(qū)呈明顯的負(fù)相關(guān),即副高北跳越早,高度場(chǎng)位勢(shì)高度越低,588線偏南,而第二次北跳與江淮地區(qū)呈正相關(guān),即副高第二次北跳越晚,高度場(chǎng)位勢(shì)高度越高,588線偏北,意味著兩次北跳時(shí)間間隔時(shí)間越長(zhǎng),副高對(duì)江淮地區(qū)的影響越大,梅雨季時(shí)間越長(zhǎng),反之亦然。兩次北跳與高度場(chǎng)的相關(guān)性在中國(guó)東部地區(qū)均呈北負(fù)南正的分布,在印度等低緯度地區(qū),兩次北跳均呈正相關(guān),兩次北跳均受夏季風(fēng)影響,低緯在夏季受夏季風(fēng)影響更甚。

圖8 副高第一次北跳、第二次北跳與500 hPa高度場(chǎng)相關(guān)系數(shù)

由于20°N ～25°N,125°E ～140°E區(qū)域內(nèi)處于副高氣候態(tài)的西邊界位置,對(duì)副高的南北、東西位置變化以及強(qiáng)度的變化較為敏感,且此區(qū)域與西太平洋整個(gè)地區(qū)的500 hPa高度相關(guān)系數(shù)都呈較高的正相關(guān)關(guān)系,能夠清楚明了地表現(xiàn)副高的西伸和強(qiáng)度變化,因此選取此區(qū)域作為關(guān)鍵區(qū),500 hPa平均高度作為副高指數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析。為更好展現(xiàn)副高和江淮地區(qū)降水量的關(guān)系,對(duì)副高指數(shù)與累計(jì)降水量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后,繪制柱狀圖和折線圖,如圖9所示,副高指數(shù)與江淮地區(qū)的累計(jì)降水量有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,相關(guān)性為0.488,通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn),呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)性,即副高指數(shù)高的年份,對(duì)應(yīng)的降水量一般較大,而在副高指數(shù)較低的年份,降水量較少。

圖9 副高指數(shù)及累計(jì)降水標(biāo)準(zhǔn)化

在副高活動(dòng)強(qiáng)的年份,江淮地區(qū)降水量較多;反之,副高活動(dòng)弱,江淮地區(qū)降水較少。從動(dòng)力方面分析其成因,副高活動(dòng)強(qiáng)年,副高脊線偏南,副高強(qiáng)度大,高壓系統(tǒng)較為深厚,高壓中心為強(qiáng)輻散,脊線附近表現(xiàn)為中低層下沉氣流強(qiáng)盛而中高層為上升運(yùn)動(dòng)的特征。江淮地區(qū)地處高壓系統(tǒng)北側(cè),強(qiáng)烈的上升氣流將近地面的水汽送入高空,為降水的發(fā)生提供了較好的熱力條件。同時(shí),副高的維持也是降水持續(xù)的主要條件,而持續(xù)的降水,也使低層南風(fēng)發(fā)展,促進(jìn)對(duì)流潛熱的釋放,反過(guò)來(lái)又有利于副高的加強(qiáng)西伸,因此副高和降水呈現(xiàn)相互作用、相互影響的特征。

4 結(jié)論和討論

通過(guò)1979-2018年6-7月NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析資料和國(guó)家氣象站日降水資料,統(tǒng)計(jì)了40年副高3項(xiàng)指數(shù)的逐年逐日變化,并分析指數(shù)異常年的大氣環(huán)流特征。同時(shí),研究了江淮地區(qū)梅雨季的降水特征,分析副高北跳與高度場(chǎng)、降水量的關(guān)系,得出以下結(jié)論。

(1)1979-2018年40年江淮地區(qū)梅雨季期間,副高3項(xiàng)指數(shù)中,脊線指數(shù)平均值為23.7°N,西伸脊點(diǎn)平均值為116.5°E,副高面積指數(shù)平均值為134,6-7月,副高脊線逐漸向北移動(dòng),西伸脊點(diǎn)逐漸西移,副高面積逐漸擴(kuò)大,對(duì)中國(guó)東部地區(qū)的影響逐漸加深。

(2)江淮地區(qū)梅雨季期間,副高三項(xiàng)指數(shù)均為異常的年份有5年,正異常年副高呈現(xiàn)整體偏強(qiáng)的特征,588線面積較大,西伸明顯,脊線偏北,而負(fù)異常年與之相反,

(3)副高在6-7月的兩次北跳過(guò)程中,第一次北跳在6月第三侯,第二次北跳在7月第三侯,氣候態(tài)表現(xiàn)為第二次北跳在第一次北跳后7侯出現(xiàn),副高的北跳標(biāo)志著不同地區(qū)雨季的始末。

(4)6-7月江淮地區(qū)梅雨期間,累計(jì)降水400～500 mm,40年來(lái)江淮地區(qū)梅雨季的累計(jì)雨量呈微弱減少的趨勢(shì),累計(jì)雨量與第一次副高北跳呈負(fù)相關(guān),與第二次副高北跳呈正相關(guān),即兩次北跳間隔時(shí)間越長(zhǎng),副高對(duì)江淮地區(qū)影響越明顯,降水量越大。

(5)在梅雨季,江淮地區(qū)500 hPa高度場(chǎng)與副高的第一次北跳呈明顯負(fù)相關(guān),而與副高第二次北跳呈正相關(guān),高度場(chǎng)與副高兩次北跳的相關(guān)系數(shù)區(qū)域分布均呈現(xiàn)北負(fù)南正的分布。