長(zhǎng)江流域夏季降水與前期ao的顯著相關(guān)

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1、長(zhǎng)江流域夏季降水與前期AO的顯著相關(guān)龔道溢1)朱錦紅2)王紹武2)1)北京師范大學(xué)資源科學(xué)研究所環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1008752)北京大學(xué)大氣科學(xué)系100871摘要：本文分析了春季北極濤動(dòng)的變化對(duì)隨后夏季長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水的影響。利用觀測(cè)的降水長(zhǎng)序列資料，進(jìn)行帶通濾波處理去掉10年以上時(shí)間尺度的變化，結(jié)果表明在年際尺度上，近百年的5月北極濤動(dòng)指數(shù)與夏季降水相關(guān)最高達(dá)-0.39，超過99％信度水平。當(dāng)北極濤動(dòng)偏強(qiáng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，整個(gè)長(zhǎng)江中下游地區(qū)到日本南部一帶，降水減少3%~9%左右，而華北到俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)則偏多3%

2、~6%左右。降水的這種變化與對(duì)流層?xùn)|亞急流的變化密切相關(guān)，如果春季北極濤動(dòng)強(qiáng)，隨后夏季急流位置偏北，雨帶位置也北移，從而造成長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水的減少和北方降水的增加，反之亦然。這為汛期降水的預(yù)測(cè)提供了有用的信號(hào)。關(guān)鍵詞長(zhǎng)江流域降水北極濤動(dòng)(AO)夏季降水的季度或年度預(yù)測(cè)是目前氣候?qū)W研究的一個(gè)重要方面。長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的預(yù)測(cè)是我國(guó)每年汛期降水預(yù)測(cè)的一個(gè)非常重要的內(nèi)容。許多研究表明影響我國(guó)夏季降水異常的因子有很多，包括赤道東太平洋海溫，西太平洋暖池，亞歐大陸和青藏高原冬、春季積雪，西北太平洋副熱帶高壓，太陽(yáng)活動(dòng)等許多內(nèi)外強(qiáng)迫因

3、子[1,2]。而一些研究表明中高緯度環(huán)流和下邊界條件對(duì)夏季氣候系統(tǒng)的影響也是非常重要的。冬半年北半球中高緯度地區(qū)大氣環(huán)流尺度最大、最重要的模態(tài)是北極濤動(dòng)(AO)。AO對(duì)冬、春季北半球近地面許多氣候要素都有顯著影響，包括氣溫[3,4]，降水[3,5]，海冰[6]，大氣活動(dòng)中心[7,8],極端氣候事件等[9]。不過這些研究大都關(guān)注AO對(duì)同期的氣候變化的關(guān)系，而很少關(guān)注對(duì)之后的夏季氣候的可能影響。本研究發(fā)現(xiàn)在年際尺度上前期春季AO的強(qiáng)弱，與隨后夏季長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水有顯著的相關(guān)。1資料與方法降水資料包括長(zhǎng)江中下游地區(qū)30多個(gè)站點(diǎn)降水

4、量，取自全國(guó)160站月降水?dāng)?shù)據(jù)集(1951年以來)；其中上海，南京，九江，武漢，長(zhǎng)沙和宜昌等6個(gè)站有自1880年以來的季的降水量序列[10]。另外還有Hulme全球陸地5°′5°月降水量資料(1900-1998年)[11]。大氣環(huán)流資料為再分析資料(NCEP/NCAR)，自1958年以來。AO指數(shù)序列根據(jù)Thompson和Wallace的定義，取自文獻(xiàn)[11]。許多研究都表明長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水有顯著的年代際變化，考慮到AO主要是一個(gè)大氣現(xiàn)象，而且有很強(qiáng)的年際變率，為突出AO信號(hào)，所有分析主要集中在年際時(shí)間尺度上。在分析之前利用

5、Gauss9點(diǎn)濾波器，對(duì)所有的時(shí)間系列進(jìn)行濾波。權(quán)重系數(shù)分別是0.01,0.05,0.12,0.20,0.24,0.20,0.12,0.05和0.01。濾波后去掉了10年以上尺度的波動(dòng)，僅僅保留了其年際變化。為了消除邊緣效應(yīng)可能造成的影響，所有濾波結(jié)果都分別去掉了開始和最后的4年。2結(jié)果5在105°E以東,27~33°N范圍內(nèi)有32個(gè)臺(tái)站分布比較均勻，能較好反映長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水。當(dāng)然其中有些站可能位置上屬于淮河流域，但考慮到本文關(guān)心的是較大范圍的降水情況，因此沒有再區(qū)分其中的差別。這32站夏季平均降水量序列與春季AO有明顯的負(fù)

6、相關(guān)，為-0.30，春季的幾個(gè)月份中以5月份的相關(guān)最顯著(r=-0.37)，達(dá)到95%信度水平。由于序列比較短，這種關(guān)系是否穩(wěn)定和顯著還可以用更長(zhǎng)的降水序列來進(jìn)行檢驗(yàn)。上海，南京，九江，武漢，長(zhǎng)沙和宜昌都有自1880年以來的夏季降水量序列資料，而這6個(gè)站的平均夏季降水量與32個(gè)站平均序列之間有很好的關(guān)系，1951~1999年的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.92。因此，用6個(gè)站也能較好代表長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水量變化。這6站平均降水序列也以與5月份AO的相關(guān)最高，達(dá)-0.39，超過99.9%信度水平。見表1。圖1中給出了5月份AO與6站平均夏季降水序

7、列，二者顯然有很好的反向變化關(guān)系。這些顯著的相關(guān)說明當(dāng)春季(尤其是5月份)的AO偏強(qiáng)的年份里，隨后的夏季長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水也容易出現(xiàn)偏少的情況，而當(dāng)AO偏弱時(shí)降水則容易偏多。表1AO與夏季降水的相關(guān)統(tǒng)計(jì)春季AO5月AO資料年限32站平均降水-0.30*-0.37**1951-19996站平均降水-0.24**-0.39#1899-1999*達(dá)90%信度水平；**達(dá)95%信度水平；#達(dá)99.9%信度水平圖1.5月AO指數(shù)與夏季長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水系列。濾波結(jié)果，僅僅保留10年以下的年際時(shí)間尺度變化。長(zhǎng)江中下游夏季降水主要體現(xiàn)為梅雨

8、，而梅雨不僅僅是長(zhǎng)江中下游地區(qū)的一個(gè)區(qū)域現(xiàn)象，而是一個(gè)大尺度的季風(fēng)降水現(xiàn)象，除了長(zhǎng)江中下游的梅雨外，還包括日本南部的“Baiu”和朝鮮半島南部的“Changma”。因此，AO對(duì)夏季季風(fēng)降水的影響除了長(zhǎng)江中下游地區(qū)外，還應(yīng)該體現(xiàn)在整個(gè)季風(fēng)雨帶的降水上。下面利用Hu