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  暴雨灾害   2017, Vol. 36 Issue (4): 348-356.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-9045.2017.04.007

论文

DOI

10.3969/j.issn.1004-9045.2017.04.007

资助项目

贵州省科技厅科技基金(黔科合基础[2016]1138);国家自然科学基金(41365008);黔科合院士站(2014)4010号,黔气科合ZD[2016]01号; 中国气象局预报员专项(CMAYBY2017-065);贵州省气象科技开放基金(黔气科合KF[2016] 10号);财政部公益性行业(气象)科研重大专项(GYHY201406001)

第一作者

王芬,主要从事短期气候预测研究。E-mail:1043006358@qq.com

文章历史

收稿日期:2016-12-21
定稿日期:2017-03-20
西太平洋副热带高压不同特征指数与贵州夏季降水的关系
王芬 1,2, 张娇艳 3, 谷晓平 2, 杜小玲 4, 吴古会 4    
1. 贵州省黔西南州气象局,兴义 562400;
2. 贵州省山地气候与资源重点实验室,贵阳 550002;
3. 贵州省气候中心,贵阳 550002;
4. 贵州省气象台,贵阳 550002
摘要:利用贵州85个气象观测站1979—2015年6—8月逐月降水资料、2011—2015逐日降水资料、国家气候中心副高指数及NCEP第二套再分析资料对西太平洋副热带高压与贵州夏季降水的关系进行了分析,并对副高位置发生变化时贵州暴雨带的变化进行了对比,结果表明:(1)贵州夏季大部分区域的降水与副高面积指数、强度指数为正相关, 与脊线位置、西伸脊点为负相关;当副高面积增大或强度增强时,对应贵州夏季降水偏多; 降水偏多时, 6—8月副高的位置偏西或接近平均年份; 降水偏少年,副高位置偏东或接近平均年份,且无论偏多(少)年均具有逐步北推东退的趋势。(2)面积指数、强度指数与降水在2~4 a较为显著的凝聚共振关系,二者基本为同位相变化; 副高脊线位置、西伸脊点与降水具有2 a的凝聚共振关系,二者与降水均呈反位相变化,脊线位置(西伸脊点)的变化明显超前于降水的变化。(3)贵州6—8月出现暴雨天气时, 副高脊线的平均位置具有逐步北推的趋势,且贵州暴雨日数先增加后减少,西伸脊点具有逐步西进的趋势, 且贵州暴雨日数逐步增加;当脊线位置位于25°—29°N或西伸脊点位于90°—100°E时贵州暴雨日数最多。
关键词副高指数    贵州夏季降水    凝聚小波分析    t检验    
Relationship between the western Pacific subtropical high′s characteristic index and summer precipitation over Guizhou
WANG Fen1,2, ZHANG Jiaoyan3, GU Xiaoping2, DU Xiaoling4, WU Guhui4    
1. Meteorological Office of Southwestern Guizhou, Xingyi 562400;
2. The Mountainous Climate and Resource Key Laboratories of Guizhou Province, Guiyang 550002;
3. Climate center of Guizhou Province, Guiyang 550002;
4. Guizhou Meteorological Observatory, Guiyang 550002
Abstract: Based on the summer daily and monthly precipitation data in Guizhou province from 1979 to 2015, the subtropical high index provided by National Climate Center and the re-analysis data from NCEP/NCAR, the relationship between the summer precipitation and the western Pacific subtropical high was analyzed, and the rain storms´ position was analyzed when the subtropical high position changed. The results are as follows: (1) The summer precipitation and the subtropical high intensity/area index are positively correlated, and the summer precipitation and ridge line/west ridge point are negatively correlated. When the size and strength of the subtropical high are enhanced, rainfall is increased. In positive precipitation anomaly years, the position of subtropical high is either to the west or closed to the average. In negative precipitation anomaly years, the position of subtropical high is either to east or closed to the average. In either cases, it tends to gradually be pushed back to northeast. (2) Area index, intensity index and precipitation have condensed resonance relations in 2-4 years, and the change of the subtropical high area (intensity) is behind the change of precipitation. The subtropical high ridge line and west ridge point with precipitation have 2 years of coherence resonance, and the ridge line stretch (west ridge point) of changes is significantly ahead of the change of precipitation. (3) The average location of subtropical high ridge line is gradually pushed to the north, and so is the Guizhou rain belt. Heavy rain days first increases then decreases. West ridge point is pushed to the west gradually. Guizhou storm days is reduced gradually, when the ridge line is located in 25°-29°N. When the west ridge point is located in 90°-100°E, Guizhou heavy rain days are the most.
Key words: subtropical high index    the summer precipitation over Guizhou    coherent wavelet analysis    T-test    
引言

西太平洋副热带高压是环绕北半球副热带地区的三大高压单体之一[1],它是制约大气环流变化的重要因素之一,与我国天气气候变化有非常密切的关系,是控制热带、副热带地区持久大型天气系统之一。诸多研究表明,近年来西太平洋副热带高压(以下简称副高)的强度及其位置也发生了较为明显的变化[2]。国内许多气象工作者针对副高与降水开展了很多工作:赵振国等[3]的研究表明,在诸多影响长江流域夏季降雨的主要因子中,副高与降雨的关系最好,作用最显著; 姚愚等[4]发现副高加强西伸对我国大部分地区降雨有利,而面积指数和强度指数主要与局部地区降雨的丰欠有关,和我国大部地区主汛期旱涝有密切关系;高由禧[5]指出由春人夏,东亚夏季风雨带随副高北进而北推的事实。

贵州省位于我国低纬高原地区东南侧,各地旱涝灾害严重,降水的异常对经济建设及工农业生产有非常大的影响,因此深人系统的研究影响贵州降水异常的气象因子,进一步提高旱涝气候、天气预报预测水平,是一个非常有意义的研究课题[6]。近年来贵州的气象工作者也对贵州夏季降水或副高作了-些研究工作:徐亚敏[7]认为冬、夏季风同位相增加阶段夏季西太平洋副高位置容易偏北,贵州降水偏少,同位相减弱阶段夏季西太副高易偏南,贵州降水偏多; 王芬等[8]认为影响贵州夏季降水的海温关键区,从上年夏季至同期春季逐步由北太平洋的加利福尼亚冷流区过渡到黑潮区,北太平洋海温异常升高可引起向中纬度西太平洋传播的波列,通过加强西风,造成西太平洋副高西伸、偏强,有利于贵州降水异常偏多; 许炳南[9-10]对贵州夏季旱涝短期气候预测进行了初步探索,分析研究了贵州夏季严重旱涝的异常环流特征,指出严重旱涝的形成受500 hPa环流系统制约,另外还利用东亚大槽和北美东岸大槽异常配置建立了夏季旱涝预测信号等5个预测因子,并依据这些预测建立了贵州旱涝短期气候预测模型。前人对贵州夏季降水从天气及气候上均做了一些研究,但是针对副高与降水系统性的研究尚不够深人,特别是副高在哪个月份对哪些区域的影响更大,副高与贵州夏季降水有无凝聚共振关系,副高位置变动时,贵州暴雨带如何发生变化,这些问题的研究尚未开展。本文尝试利用副高南北进退和东西伸缩的月平均位置、日平均位置、面积指数、强度指数及贵州县级台站逐月、逐日降雨量数据,揭示副高四个特征指数与贵州夏季降水的关系,并就副高位置变动与贵州暴雨带的关系进行了分析。

1 资料与方法 1.1 资料来源

(1) 1979—2015年NCEP/NCAR的第二套月平均500 hPa高度场再分析资料,空间分辨率2.5°x2.5°;国家气候中心提供的1951—2015年6—8月副热带高压指数资料、2011—2015年6—8月逐日副热带高压指数资料。

(2) 贵州省县级台站1979—2015年6—8月的月平均降水资料,其中85个站中汇川、白云两站缺测值太多,舍弃,选取其中的83站资料进行分析。图 1给出了贵州省83个台站位置分布示意图。

图 1 贵州83个台站(黑点所示)位置分布示意图 Fig. 1 Location of the 83 rain gauge stations used over Guizhou province.

(3) 贵州省85个县级台站2011—2015年6—8月逐日降水资料。

其中资料(3)逐日副高指数资料只能获取到2011年至今的,故其对应的研究仅为2011年以来的逐日降水资料。根据中国气象局业务标准,某站出现一次24 h降水量≧50 mm时定义该站为一个暴雨日,这里的24 h指的是前日20时至当日20时,如2015年7月14日20时至7月15日20时出现的暴雨定义为2015年7月15日暴雨。国家气候中心提供的副高资料包括:副高面积指数、副高强度指数、脊线位置、西伸脊点,4个指标取值说明如下:

面积指数:10°N以北110°—180°E范围内,平均位势高度大于588 dagpm网格点数。

强度指数:对平均位势高度大于588 dagpm网格点的位势高度值与587 dagpm之差进行累计(即588为1,589为2),累计值为副高的强度指数。

脊线位置:取110°—150°E范围内副高体脊线位置与9条经线交点的纬度的平均值为副高的脊线位置位置。

西伸脊点:取90°—180°E范围内588 dagpm等值线最西位置所在的经度定义为副高的西脊点。

另外,本文就全省性大范围的暴雨与副高的关系作了分析,因为一站或几站的小范围的暴雨并不一定与副高有紧密的关系,而副高的位置、强度与大范围的全省性暴雨之间的关系则更有研究的实际意义。根据贵州省气象局业务规定,定义当日暴雨站数大于或等于10个县站为-次全省性暴雨天气过程。

1.2 方法

本文对副高夏季四个指数与贵州夏季降水求相关,并进行了t检验,找出二者相关系数的空间分布;对夏季降水异常年份对应的副高指数进行合成分析,使用t检验方法对距平变量场进行显著性检验,找出了降水异常年份副高有无异常变化及其平均位置; 凝聚小波分析是传统小波分析的拓展,用来分析两个时间序列的共振周期及其位相关系[11-13],本文利用凝聚小波分析找出副高指数与降水有无凝聚共振关系; 并就副高位置变化与贵州夏季暴雨的关系进行了分析。

2 副高指数与贵州夏季降水的关系 2.1 副高指数与降水的相关系数

图 2给出了1979—2015年夏季副高四个指数与降水的相关系数空间分布图,其中阴影区为通过0.1显著性检验的区域。分析图 2a2b可知,贵州大部分区域夏季降水与副高面积指数、强度指数的相关系数为正值,但是相关不紧密,仅有东北部的部分区域通过了显著性检验。副高脊线位置与贵州大部分区域的降水为负相关,通过显著性检验的区域主要集中在遵义市东北部、毕节市及黔南州至黔东南州交界(图 2c)。副高西伸脊点与降水基本为负相关(图 2d),且除贵州南部外,大部分区域都未能通过显著性检验。

图 2 副高四个指数 (a.面积指数,b.强度指数,c.脊线位置,d.西伸脊点)与贵州夏季降水的相关系数空间分布(阴影区为通过0.1显著性水平检验的区域) Fig. 2 Spatial distributions of correlation coefficients between western pacific subtropical high and precipitation over Guizhou. (a) Area index, (b) intensity index, (c) ridge line, and (d) west ridge point. The areas passing 10% significance test are shaded.

分析6、7、8月副高面积指数、强度指数和降水量的空间相关系数可知(图略),6月、7月,整个贵州的夏季降水与面积指数基本为正相关,但通过显著性检验的面积小; 8月二者的相关性发生了明显的变化,贵州中南部为负相关,而北部为正相关。6月、7月贵州中东部的降水与副高强度指数呈正相关,西部为负相关; 8月二者的相关性发生了明显的变化,贵州中南部为负相关,而北部为正相关,在西南部及黔南州的东北部有小部分区域通过了显著性检验。

图 3分别给出6、7、8月副高脊线位置和降水量的相关系数空间分布,其中阴影区为通过0.1显著性检验的区域。分析图 3a可知,6月,贵州大部降水与副高脊线位置为负相关,其中在贵州南部有小部分区域二者的关系紧密,通过了显著性检验。7月(图 3b),整个贵州的夏季降水与脊线位置均为负相关,且贵州西部及东北大部分区域相关性均通过了显著性检验。8月(图 3c),整个贵州的夏季降水与脊线位置仍为负相关,且贵州大部分区域都通过了显著性检验,仅在贵州西南边缘、北部边缘有小部分区域未能通过显著性检验。大量研究表明,在副热带高压带控制下盛行下沉气流,下沉气流增温, 水汽不易凝结,因而形成干燥少雨的天气,而在副热带高压脊的北侧与西风带副热带锋区相邻,多气旋和锋面活动,且副高脊线西北侧的西南气流是向暴雨区输送水汽的重要通道,伴随着上升运动,多为阴雨天气[14]。随着夏季的来临,副高不断的西伸北推,其对贵州降水的影响日益明显。从图 4可知,副高脊线位置与贵州夏季降水的相关性从6月至8月逐步升高,6月最低,此时副高位置偏南,7月中旬脊线位置第二次北跳越过25°N,对应贵州降水与其相关性明显提高,副高在7月底或8月初达到-'年中的最北位置,而8月贵州降水与脊线位置相关性也是最高的。

图 3 副高脊线位置与贵州夏季6月(a)、月(b)、月(c)各月降水的相关系数空间分布 (阴影区为通过0.1显著性检验的区域) Fig. 3 Spatial distributions of correlation coefficients between ridge line and precipitation of Guizhou province of (a) June, (b) July, and (c) August (shadow represents the areas passing 10% significance test).

同理,分析了6、7、8月副高西伸脊点和降水的空间相关系数(图略),可知6月、7月,贵州大部分区域的降水与西伸脊点呈负相关,8月发生了较为明显的变化,贵州大部分区域的夏季降水与西伸脊点变为正相关,贵州东南部、西北部有小部分区域为负相关。

图 4 贵州6月(a)、月(b)、8月(c)降水异常偏多年500hPa高度场距平合成 (蓝点线为副高588线常年平均位置,蓝实线为降水偏多年副高588线位置,阴影区为通过0.1显著性检验的区域,红色填色区表示显著偏多,蓝色表示显著偏少,单位:dagpm) Fig. 4 The anomaly composite 500 geopotential heights in positive precipitation years of (a) June, (b) July, and (c) August The blue dot line is the 588 dagpm's average location. The blue line is the location of 588 dagpm in the positive abnormal years. The areas passing 10% significance test are shaded. Red shaded area accounts for significantly more, and the blue for significantly less. Units: dagpm.
2.2 降水异常发生时副高指数的变化

把贵州夏季1979—2015年降水量数据标准化处理,定义正负-个标准差为降水异常年,分别得到降水偏多年7 a、偏少年6 a (表 1)。

表 1 1979—2015年间贵州夏季降水异常年份 Table 1 The positive and negative abnormal years of summer preparations over Guizhou province from 1979 to 2015.

图 4图 5为降水偏多(少)年夏季各月500 hPa高度场的合成分析,在降水偏多年的6月(图 4a),副高位置位于117°E、14°-30°N附近,比常年相比,位置明显偏西,整个贵州位势高度为正距平,表明500 hPa等压面上升,空气柱厚度增加,低层存在暖湿气流。7月(图 4b),副高东退北推,位置位于120°E、18°—30°N附近,且与常年平均位置接近,贵州大部分区域500 hPa高度场为负距平,仅在南部为正距平。8月(图 4c)副高明显东退至135°E附近,其位置与常年平均位置接近,整个贵州500 hPa高度为负距平,表明500 hPa等压面下降,空气柱厚度减少,低层存在干冷气流。另外,在降水偏多年,500 hPa中高纬有大槽东移,其底部南伸到贵州,低层850 hPa北方有冷空气补充,其南侧的西南气流带来充沛水汽,动力、水汽条件有利于降水的发生(图略)。

图 5图 4, 但为降水偏少年 Fig. 5 Same as Fig. 4, but for negative precipitation year.

分析图 5可知,在降水偏少年的6月(图 5a),副高位置位于122°E、14°-30°N附近,与常年相比,位置无明显变化,但是和降水偏多年相比,位置明显偏东; 贵州大部分区域位势高度为负距平,表明500 hPa等压面下降,空气柱厚度减少,低层存在干冷空气,不利于降水的发生。7月(图 5b)副高明显东退北推,位置位于124°E、20°—35°N附近,且与常年平均位置相比略偏东,贵州北部为正负距平,南部为负距平。8月(图 5c),副高明显东退至145°E附近,贵州大部500 hPa位势高度为负距平,表明500 hPa等压面下降,空气柱厚度减少,低层存在干冷气流,仅在东北部边缘为正距平。另外,在降水偏少年,500 hPa中高纬东亚大槽稳定存在,但是位置偏东,且低层850 hPa北方无明显冷空气影响,动力条件不利于降水的发生(图略)。

计算了降水在偏多(少)年时对应的副高指数(表 2),可知,降水异常偏多时,副高面积指数为69, 强度指数为142.4, 较之偏少年的57.1、115明显偏大,说明副高面积与强度指数与降水呈正相关,当面积增大或强度增强时,对应整个贵州的降水是偏多的。降水偏多时副高脊点位置位于25.1°N,较之降水偏少年的26.4°N位置明显偏南;降水偏多年时平均西伸脊点位于126°E,偏少年时副高东退至128.6°E。该结果与本文2.1的结论-致,即降水与面积、强度指数为正相关,而与脊线位置、西伸脊点为负相关。

表 2 贵州夏季降水异常时的副高指数 Table 2 Subtropical high index in abnormal years of summer preparations over Guizhou province.
2.3 副高指数与降水的凝聚小波分析

图 6给出了夏季副高指数与夏季降水总量的凝聚小波分析,实线为通过0.05显著性水平的白噪声检验的临界值,细实线为小波变换的数据边缘效应影响较大区域,箭头由左指向右表示二者同位相变化,箭头竖直向上表示前-个变量变化超前于后-个90°。分析图 6a可知,副高面积指数与降水在1979—1989、1992—1998年这两个时间段具有2 ~ 4 a较为显著的凝聚共振关系,其中在1979—1989年间二者有3 ~ 4 a的凝聚共振关系,且二者基本为同位相变化;在1992—1998年间二者有2 a的凝聚共振关系,其余时间段二者的凝聚共振关系不好,没有通过显著性检验。畐搞强度与降水在1979—1989年间具有2 ~ 4 a的凝聚共振关系(图 6b),且二者基本为同位相变化,其余时间段的凝聚共振关系不好。副高脊线位置与降水在1990—1998年间具有2 a的凝聚共振关系(图 6c),其相关系数达到了0.8以上,且脊线位置与降水呈反位相变化,脊线位置的变化明显超前于降水的变化,其余时间段凝聚共振关系不好。副高西伸脊点与降水在2 ~ 4 a上具有较为显著的凝聚共振关系(图 6d),特别是在1990—2000年期间,其2 ~ 3 a的凝聚共振关系显著,相关系数达到了0.8以上,且西伸脊点与降水呈反位相变化,前者超前于后者。总结图 8可知,副高的四个指数与降水在2 ~ 4 a上均具有较好的凝聚共振关系,其中副高面积、强度分别与降水基本呈正位相变化,而副高脊线位置、西伸脊点分别与降水呈反位相变化,脊线位置和西伸脊点的变化均超前于降水的变化。

图 6 副高指数与贵州夏季降水量的凝聚小波分析 (a.面积指数,b.强度指数,c.脊线位置,d.西伸脊点) Fig. 6 The coherent wavelet of western Pacific subtropical high and summer preparations over Guizhou province. (a) Area index, (b) intensity index, (c) ridge line, and (d) west ridge point.

图 8 6月(a)、月(b)、月(c)副高西伸脊点与当日暴雨站数的散点图 Fig. 8 The scatterplot of the west ridge point of (a) June, (b) July, and (c) August and the numbers of heavy rain station.
3 副高变化与贵州夏季暴雨的关系 3.1 贵州暴雨发生时副高的位置

利用2011—2015年逐日降水资料及逐日副高指数资料,对二者的关系进行了分析。图 7给出了暴雨站数与对应当日脊线位置的散点图,分析图 7a可知,近5年6月贵州共出现过63次暴雨,暴雨发生时,脊线位置位于15°-20°N的有12次,20.1°-25°N的44次,25.1°-30°N的7次,脊线位置约15°—27°N,平均位置21.9°N。分析图 7b可知,近5 a的7月贵州共出现50次暴雨过程,脊线位置位于22° —29°N的有32次,29.1°—35°N的18次,脊线位置在22°—35°N之间,平均位置27.6°N。分析图 7c可知,近5 a贵州8月共出现40次暴雨过程,脊线位置位于20°N以下的有1次,22°—26°N的12次,26.1°—30°N的10次,30°N以上的17次,脊线位置约在20°—36°N之间,平均位置28.6°N。

图 7 6月(a)、7月(b)、8月(c)副高脊线位置与当日暴雨站数的散点图 Fig. 7 The scatterplot of the ridge line position of (a) June, (b) July, and (c) August and the numbers of heavy rain station.

若定义当日暴雨站次大于10站为-次全省性暴雨过程,可知6月出现的13次全省性暴雨过程中,脊线平均位置在22.2°N,其中在16°—21°N之间的有2次,21.1°-25°N之间的有10次,27°N以上的有1次。7月共出现10次全省性暴雨过程,脊线平均位置位于27.4°N,其中22°-25°N的2次,25.1°-27°N的4次,27.1°—30°N的2次,30°N以上的有2次。8月共出现26°—29°N的有3次,20°—22°N的有2次,30°N以上6次全省性暴雨过程,脊线平均位置为26.3°N,其中的有1次。

比较图 7abc可知,6月出现暴雨天气时脊线位置主要集中在21°—24°N之间,平均位置21.9°N,7、8月脊线位置明显北移,7月主要集中在22°- 35°N之间,平均位置27.6°N,8月继续北移,平均位置28.6°N。

图 8给出了暴雨站数与对应当日副高西伸脊点的散点图,由图 8a可知,近5 a贵州6月出现的63次暴雨过程中,西伸脊点在90°—110°E的有19次,在110.1°—125°E的有32次,125.1°E以东的有12次,西伸脊点在90°—142°E之间,平均西伸脊点115°E。分析图 8b可知,近5年贵州7月出现的50次暴雨过程中,西伸脊点在90°—110°E的有24次,在110.1°— 125°E的有22次,125.1°E以东的有4次,西伸脊点位置在90°—142.4°E之间,平均西伸脊点109.6°E,其中最西脊点位置90°E(近5 a共出现过10场暴雨,其中全省性暴雨有1次)。分析图 8c可知,近5年8月出现的这40次暴雨过程中,西伸脊点在90°—110°E的有22次,110.1°—125°E的有10次,125.1°E以东的有8次,西伸脊点位置在90°—141.8°E之间,主要集中位置有两个,一个在90°E,另一个在118°—130°E之间,平均西伸脊点107.1°E。

6月的全省性暴雨过程中,西伸脊点平均位置为112.7°E,其中在90°—100°E的有3次,100.1°—110°E的有2次,110.1—120°E的有5次,120°E以东有3次。7月全省性暴雨过程中,西伸脊点平均位置为109.6°E,其中在90°—100°E有2次,100.1°—110°E有3次,110.1°—120°E有3次,120°E以东的有2次。8月的6次全省性暴雨过程中,西伸脊点平均位置为100.9°E,其中在90°E有4次,另外两次分别为116.8°E、128.8°E。

比较图 8abc可知,6月出现暴雨天气时副高西伸脊点主要集中在108°—125°E之间,平均西伸脊点115°E,7月,西伸脊点明显西移,主要集中在110°— 128°E之间,平均西伸脊点109.6°E,8月继续西伸,位置集中在90°E及118°—130°E之间,平均西伸脊点107.1°E。

这些结论与2.2中得到的结论大致相同,但仍有出人,2.2中降水异常多时脊线位置、西伸脊点分别为25.1°NA26°E,而暴雨日副高平均位置为26°N/110.5°E,全省性暴雨为25.3°N/107.7°E。2.2中分析的对象为降水异常年时副高的平均位置,所用资料为逐月资料,且时间长度为37 a,而本节所用的资料为逐日资料,且时间长度只有5 a,另外,王芬[15]研究发现,降水偏多年时贵州暴雨日数并没有增加,只是大雨日和中雨日明显偏多,这些原因都有可能导致2.2与3.1结论有所出入。

3.2 副高位置变化时贵州暴雨带的变化

以上分析表明。7、8月副高脊线位置与贵州降水关系较为密切,但是脊线位置发生变化时,对应贵州的暴雨带发生了怎样的变化呢?图 9给出当7、月副高脊线位置分别在21°-25°N、25°-29°N、29°-33°N摆动时,该站近5 a累计暴雨日的空间分布。分析图 9a发现,当副高脊线位置位于21°—25°N时,贵州的暴雨主要有两个集中地带,一个以黔西南州兴义市为中心,另一个在黔南州东北部至黔东南州-带,其中黔西南州兴义市的暴雨日达到5 d,位于黔西南州东部的望谟县为4 d,而第二个暴雨中心黔东南州的天柱县、雷山县均为4 d。随着副高的北移至25°- 29°N(图 9b),暴雨带也明显北移,暴雨落区主要分布在贵州的中北部一带,且暴雨日数较之副高在21°- 25°N时明显增多,在0~7 d之间,主要有两个暴雨中心,一个以遵义市凤冈县为中心,最大值达到7 d,另一个位于毕节市、贵阳市交界,以毕节市织金县为最大,达到7 d。当副高再次北移至29°-33°N时(图 9c),整个贵州的暴雨日明显减少,在0~3 d之间,其暴雨中心主要位于安顺市至黔南州西北部-带,其中黔西南州兴义市、黔南州长顺县、安顺站、安顺市普定县均达到4 d。

图 9 7、8月副高脊线位置变化时贵州暴雨日的分布 (a. 21°—25°N,b. 25°—29°N,c. 29°—33°N) Fig. 9 The distribution of heavy rain days when the subtropical high ridge line is changed in July and August, a for 21°-25°N, b for 25°-29°N, and c for 29°-33°N.

分析7、8月西伸脊点分别位于90°- 100°E、100°-110°E、110°-120°E、大于120°E这四个位置时贵州暴雨的空间分布(图略)。分析发现,当西伸脊点位于90°-100°时,贵州暴雨主要有两个集中地带,一个是贵阳市至安顺市北部,另一个在铜仁市一带。随着副高的东退至100°-110°,暴雨日较之在90°-100°瓦时明显减少,暴雨中心位置北移至黔东北、黔西北一带,主要有两个暴雨中心,最主要的暴雨中心在遵义市、贵阳市北部至铜仁市北部一带。当副高再次东退至110°-120°,贵州暴雨日继续减少,其暴雨中心较多,但是其覆盖面积较小,分别位于黔西南州、毕节市北部、安顺市及遵义市东部一带。当副高继续东退至120°E以东时,整个贵州的暴雨中心位于贵州中西部的安顺市-带。即当副高脊线位置摆动时,对应的贵州暴雨带发生明显的变化,暴雨带主要位于副高的西北侧,当脊线位置位于25°-29°N时贵州暴雨最多,当脊线位置继续北跳越过贵州时,贵州暴雨明显减少。而西伸脊点变化时,对应的贵州暴雨带变化不明显,当西伸脊点位于90°-100°时,贵州暴雨日最多,随着副高的东退,暴雨减少。

3 结论

(1) 贵州6—8月大部分区域的夏季降水与副高面积指数、强度指数均为正相关,但是相关不紧密,与副高脊线位置、西伸脊点基本为负相关,其中贵州7、月的降水与脊线位置相关显著,大部分区域均通过了显著性检验。

(2) 降水异常偏多时副高脊线位置及西伸脊点分别为25.1°N、126°E,降水偏少年为26.4°N、128.6°E; 降水偏多年,6月副高位置与常年相比明显偏西,7月东退北推,与常年平均位置接近,8月明显东退至135°E附近,位置与常年平均位置接近; 降水偏少年,6月副高位置与常年相比无明显变化,但是和降水偏多年相比,位置明显偏东,7月副高明显东退北推,与常年平均位置相比略偏东,8月明显东退至145°E附近。

(3) 副高面积指数、强度指数与降水具有2~4 a较为显著的凝聚共振关系,且二者基本为同位相变化; 副高脊线位置、西伸脊点与降水具有2 a的凝聚共振关系,其相关系数达到了0.8以上,且脊线位置(西伸脊点)与降水呈反位相变化,脊线位置(西伸脊点)的变化明显超前于降水的变化。

(4) 6—8月贵州出现暴雨天气时,副高脊线平均位置具有逐步北推的趋势,6、7、8月副高脊线平均位置分别位于21.9°N、27.6°N、28.6°N其西伸脊点的平均位置具有逐步西进的趋势,6、7、8月的平均位置分别位于115°E、109.6°E、107.1°E。

(5) 随着副高的逐步北推,贵州7—8月暴雨日先增加后减少,当副高脊线位于25°—29°N时贵州暴雨带位于省中北部,且暴雨日数最多;随着副高的逐步西进,贵州暴雨日逐步增多,当位于西伸脊点位于90°—100°E时贵州暴雨日最多,集中在贵州中东部一线。

本文用上述研究方法虽然得到了西太副高与贵州夏季降水的关系,但是针对二者的关系尚有许多地方需深人探讨,一次暴雨天气过程影响因子复杂,不仅受副高的影响,还受西南季风、高空槽、地面系统、水汽条件、地形地貌、中小尺度系统等因素的影响,且它们之间的动力学机制复杂,因此,还有待今后全面细致的分析研究。

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