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堂右弘
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1 中国农学通报 014,30(9):46-50 Chinese Agricultural Science Bulletin 大连春季首场透雨特征与环流背景分析及可能影响因子探讨石小龙 1, 曲荣强, 尹远渊 1 3, 李鸿强 ( 1 大连市气象局, 辽宁大连 ; 沈阳中心气象台, 沈阳 ; 3 金州新区气象局, 辽宁金州 ) 摘要 : 选用年大连 3 个代表站的降水量分析春季首场透雨出现日期的气候特征, 得出其年 ( 代 ) 际特征明显 : 偏早 9 年, 偏晚 0 年 ;0 世纪 50 年代末至 60 年代末偏早,0 世纪 70 年代初至 90 年代末明显偏晚,000 年后以偏早为主另外, 分析首场透雨出现日期与春季降水的关系后得出典型年份, 对典型年份的环流场进行合成分析 : 透雨偏早降水偏多年大连地区受 500 hpa 高度距平场正距平和水汽通量距平场反气旋环流控制, 有异常偏多的偏南气流影响, 水汽输送异常偏多, 春季降水易偏早偏多 ; 透雨偏晚降水偏少年, 大连地区受 500 hpa 高度距平场负距平和水汽通量距平场气旋性环流控制, 有异常偏多的西北气流影响, 水汽输送异常偏少, 春季降水易偏晚偏少春季首场透雨出现日期和前冬日本海域海温异常存在很好的负相关 ; 前冬日本海偏冷则透雨出现日期偏晚, 前冬日本海偏暖则透雨出现日期偏早关键词 : 春季首场透雨 ; 典型年份 ; 环流背景 ; 海温异常 ; 大连地区中图分类号 :P46.6 文献标志码 :A 论文编号 : Analysis of Characteristics and Circulation Background of First Spring Soaking Rain and Discussion on Its Influence Factors in Dalian Shi Xiaolong 1, Qu Rongqiang, Yin Yuanyuan 1, Li Hongqiang 3 ( 1 Dalian Meteorological Bureau, Dalian Liaoning ; Shenyang Central Meteorological Observatory, Shenyang ; 3 Jinzhou Meteorological Bureau, Jinzhou Liaoning ) Abstract: According to the precipitation data of the representative stations in Dalian during the period from 1957 to 01, the authors analyzed the characteristics of first spring soaking rain. It is found that the characteristics of first spring soaking rain are obvious. There are 9 years earlier soaking rain and 0 years later soaking rain. During the period from the late 1950s to the late 1960s and after 000, the date of first spring soaking rain is earlier, while it is obviously later during the period from the early 1970s to the late 1990s. Analysis of the relation between the date of first spring soaking rain and spring precipitation is carried out to find the typical years, and then composition analysis of the circulation background of the typical years is conducted. When there is earlier first spring soaking rain and more spring precipitation, influenced by positive 500 hpa height anomaly field and anticyclonic circulation of the vapor flux anomaly field, there are more south airflow and vapor transportation over Dalian. In contrast, when there is later first spring soaking rain and less spring precipitation, influenced by negative 500 hpa height anomaly field and cyclonic circulation of the vapor 基金项目 : 东北地区设施农业生产专业天气预报技术研究 (GYHY010604) 第一作者简介 : 石小龙, 男,198 年出生, 工程师, 主要从事天气预报决策服务方面研究通信地址 : 大连市中山区气象街号,Tel: , @qq.com 通讯作者 : 曲荣强, 男,1986 年出生, 工程师, 主要从事天气预报方面研究通信地址 : 沈阳市和平区长白南路 388 号,Tel: , shane.qiang@163.com 收稿日期 : , 修回日期 :

2 石小龙等 : 大连春季首场透雨特征与环流背景分析及可能影响因子探讨 47 flux anomaly field, there are more northwest airflow and less vapor transportation over Dalian. There is a negative correlation between the date of first spring soaking rain and SST anomaly of Japan Sea in early winter. Cooler earlier winter SST of Japan Sea could result in later first spring soaking rain, and vice versa. Key words: first spring soaking rain; typical years; circulation background; SST anomaly; Dalian area 0 引言分析研究春季首场透雨对农业而言意义重大, 它直接关系到春耕春播生产的顺利与否, 还关系到作物未来长势及年景丰收, 对合理安排作物布局确定作物最佳播种期具有指导作用国内有关春季首场透雨研究较多, 有对变化特征的分析 [1-5], 有对能量云物理结构的研究 [6-7], 以及对预测指标方法方面的探讨 [8-1] [13] 国内一些专家还对大气候背景下局地透雨变化特征 [14] 以及透雨确定季风边缘特征做了初步研究另外, [15] 隋东等利用了 4 年沈阳气候资料, 分析了透雨与春 [16] 季降水和 500 hpa 高度场的关系李辑等利用辽宁 14 站逐日降水资料, 研究了春播期首场透雨的气候特征及其变化规律, 指出辽宁春播期透雨出现日期呈偏晚趋势, 春播期透雨出现时间偏晚 ( 早 ) 的年份, 透雨量 [17] 偏大 ( 小 ), 播种期降水量偏少 ( 多 ) 纳丽等分析了宁夏春季首场透雨出现日期的气候特征及环流形势背景, 发现宁夏透雨出现早晚对海温有很好的响应沈 [18] 玉敏等的研究指出辽宁春季透雨出现日期与前一年 9 11 月 500 hpa 高度场有较好的相关性, 与北半球同年 4 月 500 hpa 环流年代际变化有较好的对应关系, 透雨出现日期与北太平洋前期海温呈显著的负相关以上成果均为对特定地域的研究, 目前大连地区透雨研究工作开展较少, 本文试图就大连春季首场透雨的气候特征及其典型年份的环流背景做分析, 并对其与可能影响因子海温的关系加以探讨, 为建立客观定量的预测方法和相关部门安排农业生产提供依据 1 资料与方法本文选取大连瓦房店庄河 3 站代表大连地区, 资料选取为年 3 5 月逐日降水资料 ; 同时还选用年 NCEP/NCAR 全球逐月.5.5 的风场和比湿 ( 垂直方向均为 8 层 ) 500 hpa 高度资料 ; 另外, 选取年 NOAA 全球逐月.0.0 的海温资料 Q = 1 g Pt Ps Vqdp (1) 整层大气水汽输送通量矢量 Q 的计算公式中 :V 为各层大气的风速矢量 ;q 是各层大气的比湿 ;Ps,Pt 分别为大气柱下界气压 ( 即地面气压 ) 和上界气压 ( 取 300 hpa);g 是重力加速度按照公式 (1) 计算全球年逐月地面至 300 hpa 整层大气的经纬向水汽通量本文使用的 Q 是 3 5 月平均值, 本文还采用的 Morlet 小波法分析透雨出现日期的可能周期大连春季首场透雨的气候特征.1 年 ( 代 ) 际特征气象业务规定春季 4 5 月出现的第 1 场大于或等于 10 mm 的降水称为春季首场透雨本文从大连年 56 年的历史资料得出, 透雨平均出现日期为 4 月日, 最早出现日期为 1964 年 4 月 1 日, 最晚出现日期为 1977 年 5 月 1 日如果把透雨出现在 4 月上旬定为透雨偏早,4 月 6 日以后定为透雨偏晚,4 月中旬至 4 月 5 日期间定为透雨正常, 那么透雨偏早年份有 9 年, 正常年份有 4 年, 偏晚年份有 0 年, 其中 1957 年 1984 年 1986 年这 3 年无透雨 ( 图 1) 大连春季首场透雨出现日期也具有明显的年代际变化特点 ( 图 1), 其中 0 世纪 50 年代末至 60 年代末整体偏早 ;0 世纪 70 年代初至 90 年代末处在明显的偏晚期 ;000 年以后以偏早为主. 周期采用 Morlet 小波法对年大连春季首场透雨出现日期的周期特征进行分析, 得出几个潜在周期 : 准 3 年准 5 年准 10 年和准 14 年周期 ( 图 a); 再用功率谱密度对以上潜在周期进行检验, 发现没有通过检验的周期 ( 图 b, 虚线代表 90% 信度的功率谱密度 ), 这说明近 56 年大连春季首场透雨出现日期无明显周期变化特征.3 春季首场透雨与春季降水的关系按照短期气候预测降水量的评定标准, 把春季降水量距平百分率大于或等于 30% 定为春季降水偏多, 小于或等于 -30% 定为春季降水偏少, 介于 -30% 和 30% 之间定为春季降水正常在大连春季首场透雨偏早的 9 年中, 春季降水以正常或偏多年份居多, 占 88.9%; 透雨偏晚的 0 年中, 春季降水以偏少和正常年份居多, 占 90%( 表 1) 3 大连春季首场透雨的环流背景分析综上分析, 春季首场透雨偏早且春季降水偏多的年份有 : 年, 共 3 年 ; 透雨偏晚且降水偏少的年份有 : 年, 共 8 年将上述典型年份春季 (3 5 月 )

3 48 中国农学通报出现日数年份年际变化 ; 虚线 : 多项式趋势, 代表年代特征图 1 大连春季首场透雨出现日期的年际变化特征 (a)morlet 小波分析 ;(b) 功率谱密度分析 ( 虚线代表信度为 90% 的功率谱密度 ) 图大连春季首场透雨出现日期的周期特征表 1 大连春季首场透雨与春季降水的关系春季降水透雨出现日期偏早正常偏晚偏少年正常年偏多年 hpa 高度距平场和 1000~300 hpa 整层水汽通量距平场进行合成分析, 以期得到透雨典型年份环流背景特征 hpa 高度距平场特征分析图 3 给出了春季首场透雨偏早降水偏多年透雨偏晚降水偏少年 500 hpa 高度距平场的分布, 可以看出 : 透雨偏早降水偏多年河套以东至西北太平洋受正距平控制, 高度场呈上升趋势, 控制着东亚沿岸的中高纬度地区及西北太平洋区域, 中心在日本海附近 ; 乌拉尔山贝加尔湖及蒙古国区域受负距平控制, 高度场呈下降趋势这样, 大连地区处在日本海正距平中心的西侧, 受异常偏多的偏南气流影响, 再配合来自西北方向的冷空气的影响, 形成了春季降水异常偏多的形势 ( 图 3a) 透雨偏晚降水偏少年 500 hpa 高度距平场的分布与偏早偏多年基本相反, 东亚沿海至中国东北地区受负距平控制, 而贝加尔湖蒙古国区域为正距平控制, 这样, 大连地区受异常偏多西北气流影响, 冷暖空气交绥偏少导致春季降水异常偏少 ( 图 3b) 3. 整层水汽通量距平场特征分析春季整层 (1000~300 hpa) 水汽通量平均场的情况是 : 大连地区受自西向东的水汽输送影响, 西太平洋有一个大的水汽辐散中心 (170 W,30 N 附近, 图略 ) 由图 4 可见, 春季首场透雨偏早降水偏多年与透雨偏晚降水偏少年的整层水汽通量距平场基本相反透雨偏早降水偏多年, 在西太平洋至日本海区域存在着异常反气旋环流, 这样的环流形势致使来自西太平洋的水汽沿着该反气旋环流的外围源源不断地输送到大连地区, 导致大连地区春季降水异常偏多 ( 图 4a) 相反

石小龙等 : 大连春季首场透雨特征与环流背景分析及可能影响因子探讨 49 图 3 春季首场透雨偏早降水偏多年 (a); 偏晚降水偏少年 (b)500hpa 高度距平分布图 4 春季首场透雨偏早降水偏多年 (a); 偏晚降水偏少年 (b) 整层水汽通量距平分布地, 透雨偏晚降水偏少年,

95%), 可以看出 : 透雨出现日期与前期海温异常存在遥相关 ; 各个季节均有海温关键区 ( 通过信度检验的区域 ), 且都是负相关区域除了冬季, 其他季节在赤道太平洋附近均有海温关键区 ; 而冬季的海温关键区则在日本海区域前春 ( 前一年 3 5 月 ) 的海温关键区 ( 图 5a)

180 E); 前冬 ( 前一年 1 月当年月 ) 海温关键区 ( 图 5d) 为日本海域 (30 40 N,15 145 E) 考虑到大气振荡周期及海气耦合关系, 前冬日本海域海温异常对大连春季降 [19] 水异常既透雨出现日期的贡献是最主要的因此,

关于影响因子及机制的研究将在今后的工作中进一步展开 5 结论与讨论 (1)1957 01 年, 大连地区春季首场透雨出现日期具有明显的年 ( 代 ) 际特征 : 偏早年份 9 年偏晚年份 0 年正常及无透雨年份 7 年 ;0 世纪 50 年代末至 60 年代末偏早 ;70 年代初至 90

4 石小龙等 : 大连春季首场透雨特征与环流背景分析及可能影响因子探讨 49 图 3 春季首场透雨偏早降水偏多年 (a); 偏晚降水偏少年 (b)500hpa 高度距平分布图 4 春季首场透雨偏早降水偏多年 (a); 偏晚降水偏少年 (b) 整层水汽通量距平分布地, 透雨偏晚降水偏少年, 西太平洋致日本海区域存在着异常气旋性环流, 这样的环流形势不利于水汽输送至大连地区, 则大连地区春季降水异常偏少 ( 图 4b) 4 大连春季首场透雨与海温的相关分析图 5 给出了大连春季首场透雨出现日期与前期 ( 前一年 3 月当年月 ) 海温异常的相关分析 ( 阴影区域代表信度超过 95%), 可以看出 : 透雨出现日期与前期海温异常存在遥相关 ; 各个季节均有海温关键区 ( 通过信度检验的区域 ), 且都是负相关区域除了冬季, 其他季节在赤道太平洋附近均有海温关键区 ; 而冬季的海温关键区则在日本海区域前春 ( 前一年 3 5 月 ) 的海温关键区 ( 图 5a) 为 (5 15 N, 165 E 170 W); 前夏 ( 前一年 6 8 月 ) 的海温关键区 ( 图 5b) 为 (5 0 N,170 E 165 W) 和 (0 15 S, W); 前秋 ( 前一年 9 11 月 ) 的海温关键区 ( 图 5c) 为 (5 0 N, E); 前冬 ( 前一年 1 月当年月 ) 海温关键区 ( 图 5d) 为日本海域 (30 40 N, E) 考虑到大气振荡周期及海气耦合关系, 前冬日本海域海温异常对大连春季降 [19] 水异常既透雨出现日期的贡献是最主要的因此, 前冬日本海偏冷则大连春季透雨出现日期偏晚, 而前冬日本海偏暖则大连春季透雨出现日期偏早日本海域海温异常影响大连春季首场透雨出现日期的可能机制是 : 由于海温异常, 激发大气环流和风场异常, 大气环流异常通过遥相关影响大连地区春季降水 ; 风场异常又导致水气输送异常, 从而影响大连春季降水关于影响因子及机制的研究将在今后的工作中进一步展开 5 结论与讨论 (1) 年, 大连地区春季首场透雨出现日期具有明显的年 ( 代 ) 际特征 : 偏早年份 9 年偏晚年份 0 年正常及无透雨年份 7 年 ;0 世纪 50 年代末至 60 年代末偏早 ;70 年代初至 90 年代末明显偏晚 ;000 年后以偏早为主春季首场透雨出现日期无明显周期变化 () 透雨偏早降水偏多年与偏晚偏少年 500 hpa 高度距平场分布基本相反偏早偏多年大连地区处在日本海正距平中心的西侧, 受异常偏多的偏南气流影响, 春季降水易异常偏多 ; 透雨偏晚降水偏少年, 大连地区受异常偏多西北气流影响, 导致春季降水异常偏少

不利于水汽输送至大连地区, 春季降水异常偏少 (4) 大连春季首场透雨出现日期和前冬日本海域海温异常存在很好的负相关 ; 前冬日本海偏冷则透雨出现日期偏晚, 前冬日本海偏暖则透雨出现日期偏早参考文献 [1] 郭江勇, 叶燕华, 董安详. 甘肃黄土高原春季第一场透雨的时空分布特征 [J]. 甘肃气象,003,1(1):8-10. [] 林纾, 倪荣环, 郭江勇.

5 50 中国农学通报 (a) 前春 ;(b) 前夏 ;(c) 前秋 ;(d) 前冬图 5 大连春季首场透雨出现日期与前期海温的相关分布 (3) 透雨偏早降水偏多年与偏晚偏少年整层水汽通量距平场分布基本相反偏早偏多年, 在西太平洋至日本海区域存在着异常反气旋环流, 导致输送至大连地区的水汽异常偏多, 春季降水异常偏多 ; 透雨偏晚降水偏少年, 在西太平洋至日本海区域存在着异常气旋性环流, 不利于水汽输送至大连地区, 春季降水异常偏少 (4) 大连春季首场透雨出现日期和前冬日本海域海温异常存在很好的负相关 ; 前冬日本海偏冷则透雨出现日期偏晚, 前冬日本海偏暖则透雨出现日期偏早参考文献 [1] 郭江勇, 叶燕华, 董安详. 甘肃黄土高原春季第一场透雨的时空分布特征 [J]. 甘肃气象,003,1(1):8-10. [] 林纾, 倪荣环, 郭江勇. 甘肃河东春季第一场区域性透雨日期的气候特征 [J]. 成都信息工程学院学报,005,0(3): [3] 程红军, 蒲小明. 吉林省中西部地区春季第一场透雨气候预测方法初探 [J]. 吉林气象,007(1): [4] 曹玲, 刘明春, 郭小芹, 等. 河西走廊春季透雨日期的变化特征 [J]. 干旱区地理,011,4(3): [5] 郭江勇, 李耀辉, 林纾. 甘肃黄土高原春季透雨日期的气候特征 [J]. 中国沙漠,007,7(4): [6] 苏正军, 刘卫国, 王广河, 等. 青海一次春季透雨降水过程的云物理结构分析 [J]. 应用气象学报,003,14(S1):7-35. [7] 王荷秀, 慕建利, 宁志谦. 春季透雨能量分析 [J]. 陕西气象,000(1): 6-7. [8] 陈楠, 陈豫英, 沈跃琴. 宁夏第一场透雨中期预报方法 [J]. 气象,00, 8(6):39-4. [9] 李艳春, 梁旭, 纳丽, 等. 宁夏春季首场透雨的气候预测探索 [J]. 干旱气象,005,3(4): [10] 郑小阳, 李冬娟, 苏长年. 延安春季第一场透雨分析与预报 [J]. 陕西气象,1997(3): [11] 张强, 王有民, 姚佩珍. 中国三北地区春季第一场透雨指标的确定 [J]. 中国农业气象,003,4():8-30. [1] 李正明, 杨先荣, 李世龙. 临夏州第一场透雨预测及对农业生产的利弊分析 [J]. 甘肃农业,003(9):40-4. [13] 周小珊, 陈力强, 李辑, 等. 全球气候变暖条件下沈阳若干气候特征的变化 [J]. 高原气象,005,4(5): [14] 黄菲, 李栋梁, 汤旭, 等. 用过程透雨量确定的东亚夏季风北边缘特征 [J]. 应用气象学报,009,0(5): [15] 隋东, 陆慧红, 张雪松. 沈阳地区春季第一场透雨的气候特征分析与预测 [J]. 辽宁气象,004(1):19-0. [16] 李辑, 胡春丽, 王艳, 等. 辽宁春播期第一场透雨的气候特征及其变化规律 [J]. 气象与环境学报,008,4(6):1-6. [17] 纳丽, 沈跃群, 丁永红, 等. 宁夏春季首场透雨出现日期及环流背景分析 [J]. 干旱区研究,007,4(3): [18] 沈玉敏, 胡春丽, 李菲, 等. 辽宁春季透雨的环流背景及与海温相关分析 [J]. 气象与环境学报,01,8(4):8-3. [19] 左志燕, 张人禾. 中国春季降水异常及其与热带太平洋海面温度和欧亚大陆积雪的联系 [J]. 大气科学,01,36(1):

南京气象学院学报第卷

南京气象学院学报第卷 Ò Ò 潘敖大孙照渤在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系并采用大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验结果表明赤道东太平洋区域的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响海温正异常时南支雨带旱北支雨带不明显海温负异常时南支雨带涝北支雨带旱前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布