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我院师生在广东降水日变化研究方面取得新进展

点击数:324 来源:本院 文章录入:luying 更新时间:2018-02-14

    受到海陆、地形、季风活动等影响,降水日变化现象呈现非常复杂的特征,在亚洲季风区海岸尤为显著。研究季风海岸的降水日变化是认识降水系统和区域气候的关键,对天气气候预测、防灾减灾、水资源管理和农业生产等有重要意义(图1)。我院陈桂兴副教授、本科生蓝若瑜、博士生曾文馨、硕士生潘鹤和黎伟标教授利用地面站点和卫星观测资料,深入分析了广东(典型季风海岸)降水日变化的精细空间分布、季节变化、年际/年代际变化和物理机制。研究成果近日发表于气候学国际顶尖期刊《Journal of Climate》。

    该研究表明,广东降水日变化主要由三种模态组成:南部海岸早晨降水、陆地午后局地降水、北部内陆夜间移动性降水。与地面站点观测相比,卫星资料系统性地低估早晨降水,特别是低估沿海地区的强降水。卫星资料还趋于高估陆地降水午后峰值,无法捕捉夜间降水谷值(图2a-c)。这些误差与卫星传感器对不同类型降水的敏感性有关。为此,论文作者提出采用剔除系统误差的标准化降水日变化,对卫星资料结果进行校正应用。经过校正,卫星资料能忠实地捕捉广东降水日变化的复杂时空变化,与地面站点观测的相关系数可达0.93以上(图2d-f)。该方法为卫星降水应用、日变化分析和区域气候研究等提供重要参考。

    研究还指出,早晨降水呈现从海岸向内陆的线性衰减,逐渐转为午后降水主导(图3)。内陆地区的夜间降水在5-6月(前汛期)较为明显,但在7-8月(后汛期)则几乎消失,与西风带天气系统的季节减弱有关。迎风山麓的早晨降水明显于背风地形。因此,三种降水模态之间的竞争共同决定降水日变化的时空分布。研究还发现,三种降水模态均呈现明显的年际变动和年代际变化(图4),并在迎风海岸/山麓出现具有显著年际变化的暴雨热点(hot spots)。海岸早晨降水的长期变动主要受到西南季风气流切变和辐合的影响,部分年际变动由海陆风贡献(图4a,b和图5a,b)。陆地午后降水的长期变动主要与中国东南部(南海地区)对流层中层的异常气旋性(反气旋性)环流和热力状况密切相关(图4c,d和图5c)。粤北地区夜间降水的气候变动则与低空锋面或切变线造成的东移性降水系统有关(图4e,f和图5d)。

   该研究工作从多个层面为广东地区的降水活动和气候变动提供了新颖见解,并可广泛应用到全球季风的其它海岸地区。

   参考论文:Chen, G.*, R. Lan, W. Zeng, H. Pan, and W. Li, 2018: Diurnal variations of rainfall in surface and satellite observations at the monsoon coast (South China). Journal of Climate, 31 (5), 1703-1724. doi: http://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0373.1

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1. (a)夏季降水分布和低空风场;(b)广东地形和降水观测站点;(c)CMORPH卫星降水峰值时间;(d)TRMM卫星降水峰值时间。(c)-(d)的箭头标注位相传播方向。

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2. 前汛期广东86站点的降水日变化。上排为降水量,下排为校正后的标准化日变化。Y轴的三角符标注迎风山麓站点,也对应于地形暴雨热点。

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3. 早晨降水率随海岸距离的变化。虚线为海岸到内陆的线性衰减。A为背风区域B为迎风山麓区,C为北部山区。

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4. 三种降水模态(左列)和相关大气条件(右列)的长期变化趋势。(a)-(b)为海岸早晨降水、季风和海陆风引起的水平辐合;(c)-(d)为内陆午后降水和上升运动;(e)-(f)为北部山区夜间降水和锋面活动。

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5. 三种降水模态显著年份的大气环流异常条件。(a)-(b)海岸早晨降水偏强情况;(c)内陆午后降水偏强情况;(d)北部山区夜间降水偏强情况。