洞庭湖流域夏季极端降水事件成因诊断分析

作     者：龙浠玉 

作者单位：湖南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张新主

授予年度：2020年

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

主      题：极端降水 外强迫 SFA SOM-k聚类 环流演变形势 

摘      要：基于洞庭湖流域85个气象站点1961016年日降水数据和美国NCEP逐日再分析数据,对洞庭湖流域1961016年夏季(6月)极端降水事件的成因进行诊断分析。首先,分析夏季极端降水的趋势变化特征,其次,利用慢特征方法(Slow Feature Analysis,SFA)分析在长时间尺度上影响夏季极端降水的外强迫因子,最后,基于区域性极端降水数据SOM-k(Self-Organizing Map and k-means)聚类分型,从不同时滞条件下(极端降水前3天、前2天、前1天、当天)分析极端降水短期环流形势,结论如下:(1)洞庭湖流域夏季极端降水指数R90p、Rx5day、R90n、R25mm、EPI、EPE基本呈上升趋势,波动明显,极端降水事件的突变时间主要分布在20世纪60年代至70年代中期、20世纪90年代。六项极端降水指数呈现由西北地区向东南地区递减的空间分布特征,中部27°N8°N地区增加趋势最显著。(2)R90n、EPI、EPE三项指数较好的反映了洞庭湖流域夏季极端降水特征,利用SFA方法从R90n、EPI、EPE指数时间序列中提取外强迫信息,结合Morlet小波变换技术分析外强迫信息的时频特征及其对极端降水趋势变化的影响。结果表明,洞庭湖流域夏季极端降水指数主要受太阳活动和西太平洋副热带高压震荡(主要表现为西太平洋副热带高压的位置、形状和强度变化)的影响。R90n、EPI、EPE三项极端降水指数在不同时段的驱动力有所差异。在1961016年期间,相较于西太平洋副热带高压,太阳活动对洞庭湖流域夏季极端降水指数的影响更大。(3)受西太平洋副热带高压季节变化的影响,洞庭湖流域夏季极端降水指数R90n、EPI、EPE 6月最强,由西北向东南递减,7月增加趋势最明显,27°N以北地区上升趋势较南部明显。(4)高空(500hPa)低压槽的加强与南下、低对流层(850h Pa)气旋性涡旋的发展、辐合上升运动区的增强与北移及西太平洋副热带高压外围西南气流的增强是洞庭湖流域夏季区域性极端降水发生的重要原因。(5)受西太平洋副热带高压及环流形势差异的影响,各类别区域性极端降水的异常水汽输送通道有所差异,但异常水汽都主要来源于南海经东海至黄海一带海域。西太平洋副热带高压的季节变化配合大气环流形势差异,导致动力上升条件不同,造成了洞庭湖流域区域性极端降水事件的时空差异:class1型约分布在26°N7°N,class2型约分布在东南部,class3型约分布在27°N8°N,class4型约分布在26°N8°N;class1、class3和class4型区域性极端降水事件6月最多,7月次之,8月最少,class2型,8月最多,6月最少。