水汽通量特征分析

康瀠文 蘆濤 劉青 李昱銳 丁敏

摘要 分析了2018年8月NCEP/NCAR逐日再分析資料中的比濕場資料和經(jīng)向風(fēng)場資料發(fā)現(xiàn)：（1）緯向水汽水平通量在中緯為正值，赤道附近為負(fù)值，極大值中心不連續(xù);（2）經(jīng)向水汽水平通量在赤道附近為正值，中緯度地區(qū)為負(fù)值，最強中心位于海洋和大陸的邊緣，且總的經(jīng)向水汽水平通量的值比總的緯向水汽水平通量的值小2～3倍;（3）定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）對水汽輸送作用在中低緯地區(qū)最為明顯，體現(xiàn)出哈德來環(huán)流將水汽向低緯度地區(qū)輸送和費雷爾環(huán)流將水汽向高緯地區(qū)輸送;而瞬變部分輸送（TE）和定常波輸送（SE）主要將水汽向高緯地區(qū)輸送，它們的量級遠(yuǎn)小于定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）對水汽輸送的作用，但是瞬變部分輸送（TE）作用略小于定常波輸送（SE）的作用。

關(guān)鍵詞 緯向水汽水平通量;經(jīng)向水汽水平通量;水汽輸送

中圖分類號：P426.61+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）09–0029–02

水汽通量的輸送特征是氣象學(xué)界研究的熱點問題之一，李永華等[1]研究指出：大氣環(huán)流中的水汽輸送特征對全球水汽的分布有至關(guān)重要的影響。黃玉霞等[2]研究表明：整層水汽通量在青藏高原地區(qū)夏季呈現(xiàn)自西向東的增加趨勢。齊慶華[3]研究發(fā)現(xiàn)：西北太平洋水汽輸送通量場具有3個主要的空間型，分別為經(jīng)向型、輻散型和緯向型。楊瑋等[4]研究表明：我國水汽通量的高值區(qū)位于南方地區(qū)，來源于南海和孟加拉灣的西南風(fēng)水汽輸送異常增強，在我國川、滇、黔交界處及粵、閩、贛一帶輻合時，長江以南大部分地區(qū)多雨;我國大陸東部有來源于西太平洋的水汽輸送異常增強，在廣西—浙江沿線區(qū)域輻合時，長江中下游流域多雨，但廣西、廣東和福建三省少雨。

1 資料和方法

1.1 資料選取

選取2018年8月NCEP/NCAR逐日再分析資料中的比濕場資料和經(jīng)向風(fēng)場資料，分辨率為2.5°×2.5°。

1.2 研究方法

主要研究了總的水汽水平通量的經(jīng)緯向特征，其中，Ps、Pt分別是地面和大氣柱頂層氣壓。

2 研究內(nèi)容

圖1為總的水汽水平通量，可以明顯看出在赤道附近為正值，中緯度地區(qū)為負(fù)值，最強中心位于海洋和大陸的邊緣，反映了對流層下部大氣環(huán)流的主要特征，也反映了地表面不均勻性的影響;在中緯為正值，赤道附近為負(fù)值，極大值中心不連續(xù)，這與平均緯向氣流的分布，即中緯西風(fēng)帶和熱帶東風(fēng)帶是一致的;并且值比值小2～3倍。

TOTAL為總輸送;MMC為定常經(jīng)向環(huán)流輸送;SE為定常波輸送;TE為瞬變部分輸送，包含瞬變經(jīng)向環(huán)流與瞬變渦動輸送兩部分。計算總的經(jīng)向輸送（TOATAL）、定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）以及定常波輸送（SE），利用算式：TOTAL=MMC+SE+TE，得到瞬變環(huán)流經(jīng)向輸送與瞬變渦動之和（TE）。各項的垂直剖面圖見圖2，由圖2（TOTAL）可以發(fā)現(xiàn)，水汽主要集中在850 hPa以下的低層大氣，常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）的垂直剖面圖可以看出水汽的定常經(jīng)向環(huán)流輸送量級最大，接近總的水汽輸送（TOTAL）。水汽的定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）主要作用范圍在低緯地區(qū)，北半球赤道到30°N附近是一個強的負(fù)值區(qū)，南半球赤道到30°S附近存在一個強的正值區(qū)，這些區(qū)域正是哈德來環(huán)流所在區(qū)。因此，水汽定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）主要是哈德來環(huán)流將赤道暖濕空氣向低緯地區(qū)輸送，此外，還有中緯度的費雷爾環(huán)流將中緯度的水汽向高緯度地區(qū)輸送，進(jìn)而維持全球的水汽平衡。

定常波輸送（SE）的作用與水汽的定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）相比，相對較小。在南半球赤道附近和中低緯地區(qū)為負(fù)值中心，而北半球中緯地區(qū)尤其在北緯30°N附近為一個正值中心，因此南、北半球定常波輸送（SE）都起到了向極地的輸送水汽的作用。

瞬變部分輸送（TE）主要表現(xiàn)在中高緯地區(qū)，它的值略小于定常波輸送（SE），輸送主要來自中低緯向極地移動的暖空氣和極地地區(qū)向中低緯輸送的冷空氣，其中北半球高緯地區(qū)為一個正值中心，南半球高緯地區(qū)為一個負(fù)值中心，表明南、北半球都存在向極地輸送的水汽。

3 結(jié)論

（1）使用2018年8月NCEP/NCAR逐日分析資料，計算了總的緯向水汽水平通量、經(jīng)向水汽水平通量、總的經(jīng)向輸送（TOTAL）、定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）、定常波輸送（SE）以及瞬變部分輸送（TE）。

（2）通過分析發(fā)現(xiàn)緯向水汽水平通量在中緯為正值，赤道附近為負(fù)值，極大值中心不連續(xù);經(jīng)向水汽水平通量在赤道附近為正值，中緯度地區(qū)為負(fù)值，最強中心位于海洋和大陸的邊緣，且總的經(jīng)向水汽水平通量的值比總的緯向水汽水平通量的值小2～3倍。

（3）定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）對水汽輸送作用在中低緯地區(qū)最為明顯，體現(xiàn)出哈德來環(huán)流將水汽向低緯度地區(qū)輸送和費雷爾環(huán)流將水汽向高緯地區(qū)輸送;而瞬變部分輸送（TE）和定常波輸送（SE）主要將水汽向高緯地區(qū)輸送，它們的量級遠(yuǎn)小于定常經(jīng)向環(huán)流輸送（MMC）對水汽輸送的作用，但是瞬變部分輸送（TE）作用略小于定常波輸送（SE）的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李永華，徐海明，高陽華，等.西南地區(qū)東部夏季旱澇的水汽輸送特征[J].氣象學(xué)報，2010，68（6）：932-943.

[2] 黃玉霞，王寶鑒，王鵬祥.青海高原夏季降水異常及其水汽輸送特征分析[J].氣象， 2006（1）：18-23.

[3] 齊慶華.西北太平洋水汽輸送異常及其與中國夏季降水的耦合模態(tài)[J].海洋科學(xué)，2009，33（9）：35-41.

[4] 楊瑋，何金海，王佳，等.“0801南方雪災(zāi)”水汽通量與降水關(guān)系的SVD分析[J].熱帶氣象學(xué)報，2011，27（5）：697-702.

責(zé)任編輯：黃艷飛