西南澳類季風(fēng)環(huán)流及其與西南澳洲降水的關(guān)系.pdf

1、伴隨著20世紀(jì)下半葉的持續(xù)增暖，全球陸地大部分地區(qū)存在著干旱化的趨勢(shì)。干旱氣候變化引起的沙漠化和生態(tài)退化及其對(duì)自然環(huán)境和人類社會(huì)產(chǎn)生的影響等重大科學(xué)問(wèn)題已日益引起國(guó)際社會(huì)的高度重視和社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注。對(duì)于干旱的現(xiàn)狀分析、成因探討以及未來(lái)趨勢(shì)預(yù)測(cè)成了許多研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。由于干旱趨勢(shì)的加劇，對(duì)于典型區(qū)域的研究不僅可以深入理解區(qū)域的干旱成因，并且也將有利于幫助認(rèn)識(shí)其它區(qū)域的氣候變化。澳大利亞西南部(SWWA)處于印度洋的東海岸，是西澳政治、

2、經(jīng)濟(jì)、文化、教育和旅游中心的所在地，同時(shí)也是西澳農(nóng)業(yè)的主產(chǎn)區(qū)。自上世紀(jì)70年代中期以來(lái)，澳洲西南部的雨季降水減少了15-20％，降水的減少使得內(nèi)陸徑流量驟減了將近50％。SWWA地區(qū)降水的減少受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，一時(shí)成為了許多計(jì)劃和研究的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 本文利用近60年的觀測(cè)、再分析、以及模式資料，以澳大利亞西南部雨季降水的持續(xù)減少為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)西南澳洲大尺度大氣環(huán)流的動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)，環(huán)流季節(jié)演化特征，和澳洲西南

3、部降水分布的研究，首次提出了西南澳類季風(fēng)環(huán)流(SWAC)的概念。討論了此環(huán)流的季節(jié)、年際、年代際變化特征及其對(duì)SWWA地區(qū)冬季降水的影響，探討了此環(huán)流的外部驅(qū)動(dòng)因子，建立了SWWA地區(qū)季節(jié)降水經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停治隽薙WAC的可預(yù)報(bào)性，比較了此環(huán)流與經(jīng)典副熱帶季風(fēng)系統(tǒng)一東亞夏季風(fēng)的異同之處。主要結(jié)論如下：
　　 (1)SWWA冬季降水與已知的影響澳洲降水的氣候系統(tǒng)之間的關(guān)系
　　 系統(tǒng)分析了已知影響澳洲降水的氣候系統(tǒng)，如厄爾尼諾

4、-南方濤動(dòng)(ENSO)、ENSO Modoki(EM)、印度洋偶極子(IOD)以及南半球環(huán)狀模(SAM)對(duì)SWWA地區(qū)冬季降水的影響。結(jié)果表明，這些氣候模態(tài)均不能解釋SWWA地區(qū)雨季降水的長(zhǎng)期變化。特別的，本文的研究表明前人工作中指出的SAM與SWWA地區(qū)冬季降水之間的顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系是由于極端事件造成的。
　　 (2)西南澳類季風(fēng)發(fā)環(huán)流-SWAC概念的提出
　　 通過(guò)對(duì)西南澳洲氣候背景下的降水、環(huán)流的季節(jié)循環(huán)、動(dòng)力、熱力

5、結(jié)構(gòu)以及海陸熱力差異的分析，發(fā)現(xiàn)SWWA地區(qū)的環(huán)流表現(xiàn)出類似季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的特征，也即干濕季節(jié)的交替出現(xiàn)、風(fēng)向的季節(jié)性反轉(zhuǎn)、強(qiáng)的海陸熱力差異以及海陸熱力梯度方向的季節(jié)性反轉(zhuǎn)?；诖耍状翁岢隽宋髂习念惣撅L(fēng)環(huán)流-SWAC的概念。
　　 (3)SWAC的季節(jié)、年際、年代際變化及其與SWWA冬季降水的關(guān)系
　　 基于結(jié)論(2)，分析了西南澳類季風(fēng)環(huán)流的季節(jié)、年際、年代際變化特征，定義了表征SWAC爆發(fā)早晚、強(qiáng)度的氣候指標(biāo)；研究了

6、SWAC與SWWA地區(qū)降水在年際、年代際時(shí)間尺度上的關(guān)系。結(jié)果表明：SWAC的季節(jié)推進(jìn)與SWWA地區(qū)的降水發(fā)展是緊密聯(lián)系在一起的。SWAC環(huán)流的強(qiáng)度不僅可以解釋SWWA地區(qū)前冬、后冬降水的年際變化，而且揭示了SWWA地區(qū)降水減少的長(zhǎng)期趨勢(shì)與SWAC環(huán)流的長(zhǎng)期減弱趨勢(shì)密切相關(guān)。
　　 (4)SWAC、SAM以及SWWA冬季降水之間的關(guān)系，SWAC環(huán)流外部驅(qū)動(dòng)因子探討
　　 通過(guò)將SWAC環(huán)流強(qiáng)度指數(shù)分解為與SAM變化相關(guān)的

7、部分和獨(dú)立于SAM變化的部分，發(fā)現(xiàn)SAM與SWAC環(huán)流之間的關(guān)系是與SWWA地區(qū)冬季降水線性獨(dú)立的部分決定的。而影響SWWA地區(qū)降水的SWAC環(huán)流部分是線性獨(dú)立于SAM的。關(guān)于SWAC環(huán)流的外部驅(qū)動(dòng)因子，本文指出行星尺度熱對(duì)流的季節(jié)性移動(dòng)使得副熱帶高壓的位置產(chǎn)生季節(jié)性變動(dòng)，導(dǎo)致SWWA地區(qū)對(duì)流層低層的盛行風(fēng)向發(fā)生季節(jié)性反轉(zhuǎn)，這是SWAC環(huán)流存在的“第一推動(dòng)力”。而SWWA地區(qū)以西的南印度洋海溫的變化為SWAC環(huán)流提供了“第二推動(dòng)力”。數(shù)

8、值試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)一步證明以上推論的正確性。
　　 (5)建立了SWWA地區(qū)季節(jié)降水經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>　　 鑒于SWAC環(huán)流與SWWA地區(qū)降水之間緊密的耦合關(guān)系，將SWAC環(huán)流作為影響因子，建立了SWWA地區(qū)前冬和后冬季節(jié)降水的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并進(jìn)行了“單點(diǎn)剔除”和“7點(diǎn)剔除”的59年(1948-2006年)后報(bào)試驗(yàn)。結(jié)果表明，引進(jìn)單一SWAC環(huán)流因子的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^引入其它氣候因子的要好。這為分析研究SWWA地區(qū)季節(jié)降水提供了新的途徑。對(duì)S

9、WAC環(huán)流的可預(yù)報(bào)期限分析表明，SWAC環(huán)流的最大可預(yù)報(bào)期限大致為6天。
　　 (6)IPCC AMIP大氣環(huán)流模式對(duì)于SWAC環(huán)流模擬的評(píng)估
　　 從SWAC環(huán)流的季節(jié)特征、年循環(huán)、對(duì)應(yīng)的環(huán)流異常以及年際變化的角度評(píng)估了國(guó)際現(xiàn)有的大氣環(huán)流模式對(duì)于SWAC環(huán)流的模擬能力。結(jié)果表明，除了NCAR的CCSM3模式以外，其余模式基本均能再現(xiàn)SWAC環(huán)流的季節(jié)特征、以及對(duì)應(yīng)的環(huán)流異常。但是對(duì)于SWAC環(huán)流的年際變化、季節(jié)演化的模

10、擬能力所有模式的結(jié)果均不盡人意，表現(xiàn)出較大差異，尚有不足，還需進(jìn)一步的完善。
　　 (7)SWAC環(huán)流與東亞夏季風(fēng)的類比分析
　　 從兩個(gè)季風(fēng)系統(tǒng)所處的地理位置，影響區(qū)域的降水變化等方面進(jìn)行了類比分析研究。首先兩個(gè)季風(fēng)系統(tǒng)的季節(jié)推進(jìn)及強(qiáng)度均與各自半球的副熱帶高壓的位置、移動(dòng)密切相關(guān)。并且發(fā)現(xiàn)SWWA地區(qū)前冬降水與華北盛夏降水表現(xiàn)出相似的年際、年代際變化。而SWWA地區(qū)的前冬降水提前了華北盛夏降水兩個(gè)月時(shí)間，這為預(yù)測(cè)華北盛