大尺度水汽輸送對流域旱澇影響研究

大尺度水汽輸送對流域旱澇影響研究2012年第十屆水論壇（武漢）

張增信南京林業大學森林資源與環境學院2012年8月26日

匯報內容：研究背景介紹主要研究內容結論與討論地球的水科學框圖（摘自“大氣水文學初探”，張學文，2004）一、研究背景介紹水汽概念：水汽壓、飽和水汽壓、相對濕度、絕對濕度、飽和差、露點溫度等

水汽循環內容水汽收支水汽含量水汽通量水汽再循環水汽輸送軌跡水汽輔合水汽輔散水汽計算數據及方法：計算數據采用美國NCEP/NCAR再分析格點資料，時間長度為1948~2010年，空間分辨率為2.5o×2.5o。水汽通量的計算方法：西南季風東南季風塔河流域水汽通量長江流域

水汽收支

塔河流域南邊界

北邊界西邊界東邊界長江流域南邊界

北邊界西邊界東邊界式中,QW,QE,QS,QN分別為長江流域西、東、南、北4個邊界水汽收支;QT為區域邊界總體水汽收支;λ1,

λ2,φ1,φ2分別為各邊界對應的緯度和經度.研究區域

長江、塔里木河、中國東部、非洲

暖池區西南季風東南季風東亞季風塔里木河流域SudanNileRiverSaharathebiggestdesertthelongestriverAridclimate非洲薩赫勒地區ThesouthernSudanwassplitfromthenorthandcreatedtheworld’snewestnationin2011.Therearemanyreasonsfortheseparation,however,thecontinuousdroughtsmaybeoneofthemajorcause.ThisstudywascompletedbeforetheseparationoftheSudanandourstudyareacoversSudanandSouthernSudan,sowecallthestudyareaasSudanforshort.蘇丹和南蘇丹二、主要研究內容

水汽輸送與降水的關系水汽輸送與流域旱澇異常影響水汽輸送的大氣環流異常分析水汽含量時空變化1961-2005年長江流域不同年代水汽含量距平分布（相對于1961-1990年平均）2.1水汽輸送與降水的關系1961-2005年長江流域空中水汽含量的線性趨勢系數分布圖春季夏季秋季冬季年平均空中水汽含量時空變化1961-2005年長江上游(a)和中下游(b)水汽輸送區域邊界整層水汽收支逐月線性趨勢(虛線表示通過0.05的顯著性檢驗)上游：6月中下游：7月長江流域水汽收支時空變化長江流域水汽收支、徑流和降水的演變趨勢徑流水汽收支降水長江流域收支與降水和徑流關系（1961-2005）1961-2005年長江中下游地區水汽凈輸入量(Fin)、水汽凈流出量(Fout)、水汽收支（QT）和降水(P)的季節及年際變化（陰影區面積為水汽收支量）水汽收支與降水2.2水汽輸送與流域旱澇異常

Zhangetal.StatisticalpropertiesofmoisturetransportinEastAsia

andtheirimpactsonwetness/drynessvariationsinNorthChina.Theor.Appl.Climatol.,2011Zhangetal.UnderstandingtheChangingCharacteristicsofDroughtsinSudanandtheCorrespondingComponentsoftheHydrologicCycle.JournalofHydrometeorology,2012.基于SPI指數的1961-2005中國區域旱澇異常分析southChinanorthChinaTheSPIat24monthshasbeencalculatedinthispaperandfoundnorthChinaexperiencedadriersituationinrecenttwodecades長江流域1961-2005年整層大氣邊界逐月水汽輸送量的小波周期分析（a南邊界，b北邊界，c西邊界，d東邊界）長江流域水汽輸送與中國北方旱澇異常關系沿不同緯度(20oN,25oN,30oN,35oN,40oand45oN)平均的水汽輸送所對應周期分析20oN25oN30oN35oN40o45oNThestandardizedprecipitationindex(SPI)seriesfor24monthsindifferentregionsofSudanandSouthernSudan非洲Sahel地區干旱WetnessDroughtsIn1984,cropfailureandthespreadofwaterdiseasescausedbydroughttookthelivesof55,000peopleofSudan(Osman,2002).

soilmoisturePrecipitationMoisturecontentPrecipitationrateEvaporationrateTime-latitudecrosssection(averagedover22.5-37.5oE)ofhydrologicalcomponentsanomaliesinSudan+_TheMKZvaluesoftheatmosphericbranchinthehydrologicalcycleThecorrelationsbetweenthearealannualmeanhydrological

variablesoverthewholeSudan[temperature(TMP),

potentialevapotranspiration(PET),actualevapotranspiration(AET),

andsoilmoisture(SM);boldfaceindicatessignificantat0.05level].Zhangetal.,JournalofHydrometeorology,2012.水汽收支長期變化的原因－水汽通量夏季整層大氣水汽緯向輸送與經向輸送線性趨勢

緯向輸送（陰影區表示西風水汽輸送）；b.經向輸送（陰影區表示南風水汽輸送）2.3影響旱澇的大氣環流異常分析

東亞地區1991-2005年相對于1961-1990年的夏季整層大氣水汽通量的距平分布（陰影區表示>100100kg/m?s）

水汽收支長期變化的原因－水汽通量水汽收支長期變化的原因－水汽通量長江流域典型多雨年與典型少雨年水汽通量差值場a.長江上游b.長江中下游(g·m-1·s-1)1961-2005年夏季(a)500hPa和(b)850hPa高度場線性趨勢系數(陰影區表示通過95%的顯著性檢驗)水汽輸送長期變化的原因－位勢高度變化1961-2005年東亞-太平洋地區850hPa高度場線性趨勢系數的季節分布(a.春季,b.夏季,c.秋季,d.冬季,陰影區表示通過95%的顯著性檢驗)

水汽輸送長期變化的原因－位勢高度變化夏季東亞地區1991-2005年相對于1961-1990年的500hPa高度場和風場距平

水汽輸送長期變化的原因－位勢高度和風場的變化thecontoursindicatethecorrelationcoefficientbetweentimeandthemoistureflux,forwhichvalueslargethan±0.3isstatisticallysignificantatthe95%confidencelevel)Spatialdistributionoflong-termtrendsinwholelayermoisturefluxinsummer(JJA)during1948–2005zonalmoisturefluxmeridionalmoisturefluxSpatialdistributionofthesummer(JJA)atmosphericmoisturefluxanomaliesbetween1970-2005and1948-1969IndianOceanMoistureflux非洲蘇丹地區