system: [SYSTEM]

user: 5. 低频水汽通量对低频降水的影响 水汽通量既能反映水平风场的特征，又能反映降水的水汽来源。为了解1998年和2010年夏季低频水汽输送对低频降水强度的影响，首先分别对这两年夏季的水汽通量进行8~15 d和10~20 d的滤波，得到1998年8~15 d和2010年10~20 d的低频水汽通量。然后，参照文献 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] ，选取超过0.5个标准差的5个循环并将每一个循环分成8个连续位相，对每个循环中的各个位相做合成来进行分析。8个连续位相的定义如下：位相1表示振荡由中断向活跃的过渡期，位相3表示活跃期的波峰，位相5表示振荡由活跃向中断的过渡期，中断期的波谷对应位相7，一个周期循环结束后又重新回到位相1。图7和图8在第1个循环中标出了1、3、5、7位相，位相2和位相4对应低频振荡的振幅值达到该循环的最大 图7. 1998年6~8月逐日降水8~15 d低频滤波曲线(单位：mm) (点线表示低频降水序列0.5个标准差，数字1、3、5、7表示低频振荡的位相) 图8. 2010年6~8月逐日降水10~20 d低频滤波曲线(单位：mm)，其余同图7 值一半的时间，而位相6和位相8则对应低频振荡的振幅值达到该循环的最小值一半的时间。其余4个循环的各个位相的定义也同上，由此通过8位相的演变来了解低频水汽输送变化对1998年和2010年夏季长江流域低频降水的影响和作用。 5.1. 1998年850 hPa的8~15 d低频水汽通量位相合成场 图9为1998年夏季8~15 d低频降水5次循环合成的8个位相850 hPa的低频水汽通量场。强降水开始前(图9(a)，位相1)，随着南海夏季风的爆发，与之对应，西南季风逐步增强，从孟加拉湾经中南半岛向南海中南部地区及中国长江以南的低频水汽输送开始加强，孟加拉湾和南海上空大量的水汽被带入到长江中下游地区，有利于长江流域低频降水加强。其后在第2位相(图9(b))，在南海夏季风爆发之后，自阿拉伯海偏强的西南气流爬越高原转为偏西气流， 在中国南部上空到西太平洋上空形成一支不同于常年的强且稳定的偏西水汽输送通道；孟加拉湾经中南半岛输入南海地区的水汽明显增强，并在南海地区形成一个明显的反气旋式的水汽输送环流，环流中心位于南海北部，使得在此积累的大量水汽再进一步折向北输送到长江流域，成为长江中下游及以南地区主要的低频降水水汽来源，有利于长江中下游地区的低频降水增多。 在极端活跃位相(图9(c)，位相3)，由于南海夏季风较弱，在30˚N长江流域附近，热带西太平洋的暖湿气流经副高南侧的东南气流向西输送，在南海地区同从孟加拉湾经中南半岛向东输送的西南暖湿气流汇合后，两支气流沿着副高的西南、西北边缘将大量水汽向北输送到长江中下游地区，致使该地区出现了极强的水汽辐合。而在中高纬地区，沿河西走廊东移南下的冷空气影响长江中下游地区，冷暖空气在长江中下游地区交汇，致使长江流域易形成低频强降水。闫之辉等 [ 25 ] 研究也指出该年长江流域洪涝的发生与来自孟加拉湾的西南气流及副高北侧西南风引起的向东输送长时间维持在长江流域密切相关。在第4位相(图9(d))，来自孟加拉湾地区的西南季风在南方形成的西南—东北向水汽输送仍使得长江中下游地区为一水汽辐合区，有利于长江流域维持低频强降水。第5位相(图9(e))，由活跃向中断过渡期，其水汽环流形式几乎与位相1相反，位相6至位相8 (图9(f)~(h))的演变也类似于位相2至位相4的情况，但低频水汽输送方向相反。特别地，在中断期(位相7，图9(g))，副高脊线到达30˚N附近，来自西太平洋的东南季风成为我国东部降水的水汽输送者，使西太平洋的低频水汽成为长江中下游地区最重要的水汽来源。随后，它同中高纬度系统相互作用，使中国北方进入雨季，而长江流域地区成为水汽的辐散区，低频降水减弱中断。可见，来自阿拉伯海、孟加拉湾的西南低频水汽输送及沿着副高西南、西北边缘来自西太平洋、南海的东南低频水汽输送对1998年夏季长江流域低频降水的发生和维持有着显著的作用。 5.2. 2010年850 hPa的10~20 d低频水汽通量位相合成场 图10是2010年夏季10~20 d低频降水5次循环合成的8个位相850 hPa的低频水汽通量场。强降水开始前(图10(a)，位相1)，阿拉伯海经印度半岛到孟加拉湾有一个反气旋式的水汽输送环流，它同北上的105˚E的越赤道气流在中南半岛附近汇合，并在南海中部地区形成一个水汽辐合中心，然后向北输送大量水汽到长江流域，致使该地区有较强的低频水汽通量梯度。但副高异常偏南偏西，其中心在15˚N~20˚N之间南北移动，主雨带基本位于华南地区，不利于长江流域低频降水发生，从而使长江流域入梅偏晚 [ 26 ] 。其后(图10(b)，位相2)，随着季风的爆发，索马里附近的越赤道气流变得强盛， 它先汇入孟加拉湾地区的西南季风气流中， 然后在中南半岛与孟加拉湾的西南暖湿气流汇合，经南海向北输送，为长江流域之后的强降水阶段提供了充沛的水汽供应，有利于该地区低频降水增多。同时，受中纬度西北太平洋的异常反气旋环流其南侧异常东风的影响，由西太平洋向内陆的水汽输送增加，也有利于长江流域的低频降水增多。在极端活跃位相(图10(c)，位相3)，105˚E越赤道气流与孟加拉湾的西南气流汇合后， 图9. 合成的850 hPa的1~8位相(参见图7) (a)-(h) 8~15 d低频水汽通量场(单位：kg/(m·s))。阴影区通过a = 0.05的显著性检验 图10. 合成的850 hPa的1~8位相(参见图8) (a)-(h) 10~20 d低频水汽通量场(单位：kg/(m∙s))。阴影区通过a = 0.05的显著性检验 一部分向东越过中南半岛，汇入南海的偏南风气流中，继续形成一个强大的气旋式水汽输送环流，其低频水汽含量逐渐向中国东南部北移。由于南海夏季风和东亚夏季风都异常偏弱，副高西伸北进明显，其西南侧的东南风水汽输送相对比较强盛，成为该阶段长江中下游区域低频降水的主要水汽和能量来源。此外，在850 hPa上中纬度异常反气旋式环流的影响下，中国东部沿海受强的异常南风控制，使得西太平洋向西的低频水汽输送明显增加，长江中下游及东部沿海地区有一较强的水汽辐合，而冷暖空气在副高的西北缘脊线处交汇，致使长江流域易发生低频强降水。第4位相(图10(d))，在长江以南地区有一强烈的水汽辐合，即明显的气旋式水汽输送环流，这是由来自西太平洋的水汽输送以及受副高西北侧异常偏强的偏南风影响的水汽输送增加所导致，南部的低频水汽通过这两者不断地被带入到长江以南地区，从而维持长江流域的低频强降水。之后，来自低纬的大量水汽被进一步输送到我国偏北的位置，而中南半岛一带受孟加拉湾—南海西南风减弱的影响，且105˚E越赤道气流明显减弱，低频水汽输送主要进入南海中南部地区，导致印度洋及南海向中国内陆的水汽输送减少，致使长江流域低频降水减弱。位相5到位相8 (图10(e)~(h))的演变则与之前的水汽环流形式几乎相反。特别地，在中断期(图10(g)，位相7)，受南海北部异常反气旋西侧的异常西南风影响，此时夏季风到达长江流域以北的黄淮地区。在这种环流形势下，水汽辐合区位于长江中上游以北，水汽辐散区则位于其南侧。同时，副高脊线的位置较常年平均偏北，随着副高的进一步北抬，我国雨带基本北移至华北地区，长江流域低频降水中断。 可见，对2010年长江流域夏季低频降水的发生和维持总体上有着显著影响的是来自西太平洋的偏东低频水汽输送和沿副高西南侧北上的东南低频水汽输送。在强降水时段，这两者到长江中下游的水汽输送都偏强。而来自阿拉伯海、孟加拉湾的西南低频水汽输送则是主要在前期作为一个供应充沛水汽的提供源。