基于SOM的长江流域持续性强降水过程典型环流的客观分型

作     者：杨雅涵 翟盘茂 周佰铨 YANG Yahan;ZHAI Panmao;ZHOU Baiquan

作者机构：中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 

出 版 物：《气象学报》 (Acta Meteorologica Sinica)

年 卷 期：2024年第82卷第5期

页      面：632-644页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U2142205) 中国气象科学研究院科技发展基金项目(2024KJ036) 中国气象科学研究院基本科研业务费专项基金项目(2023Z025) 

主　　题：长江流域持续性强降水 逐日环流型 异常环流的稳定性 自组织特征映射网络 

摘      要：利用1961—2021年逐日降水格点化观测资料和ERA5再分析资料,基于无监督深度学习的自组织特征映射神经网络(SOM)方法,将与中国长江流域夏季持续性强降水过程对应的大尺度环流客观划分成4种典型环流型(P1—P4)。各环流型呈现出的关键环流系统配置影响异常雨带的形成及落区。P1和P3中、高纬度分别为典型的单阻型和双阻型环流形势,且西太平洋副热带高压(简称副高)显著偏强并向西延伸。P2和P4表现出较为明显的低压异常,P2中的巴尔喀什湖到贝加尔湖以西为宽广低槽,贝加尔湖以东为脊区,形成入梅期间的稳定环流形势,长江流域受到低值系统的控制,副高位置靠南。P4在巴尔喀什湖以西和以东分别表现出位势高度异常偏低和偏高,长江流域表现为气旋性环流异常,同时副高位置偏北。P1、P2有来自高纬度冷空气的影响,P3和P4的冷空气较弱。以副高北跳为主要特征的东亚夏季风向北推进与4种环流型的出现以及相应的雨带位置有紧密联系,P1、P2主要对应6月至7月上旬持续性强降水,P3、P4则主要对应7月上旬至8月持续性强降水,导致P1和P2降水异常中心位于长江中下游的江南地区,P3和P4的降水异常中心分别位于长江流域和长江以北地区。P1、P3的水汽输送相比另外两类明显偏强,造成的降水强度也更强。此外,对典型环流型的稳定性分析表明,长江流域持续性强降水过程与上述4种典型环流型的稳定维持密不可分。持续性强降水过程中93.2%的环流表现出持续性的特征,P1和P2、P3和P4持续天数分别主要集中在5和3 d。从长期趋势来看,P1和P3环流型出现频次增多,P2和P4趋于减少。这意味着从有利环流的角度来说,持续性强降水倾向于在长江以南和长江中下游地区发生。