江南雨季地理区域及起止时间的客观确定
2015-06-24詹丰兴何金海章毅之朱志伟
詹丰兴,何金海,章毅之,朱志伟
(1. 南京信息工程大学 气象灾害省部共建教育部重点实验室 大气科学学院,江苏 南京 210044;2. 江西省气象局,江西 南昌 330046;3. 江西省气候中心,江西 南昌 330046)
江南雨季地理区域及起止时间的客观确定
詹丰兴1,2,何金海1*,章毅之3,朱志伟1
(1. 南京信息工程大学 气象灾害省部共建教育部重点实验室 大气科学学院,江苏 南京 210044;2. 江西省气象局,江西 南昌 330046;3. 江西省气候中心,江西 南昌 330046)
本文基于国家气象信息中心整编的全国1 675个台站观测资料以及NCEP/NCAR的再分析资料,定义了候降水指数,利用旋转正交经验函数分解(REOF)法对全国候降水的季节进程进行了诊断分析,得到了表征气候态降水逐候进程的南、北方模态及各自的时间系数,发现REOF第二模态对应降水季节进程中的江南雨季。综合考虑我国南方(31°N以南、110°E以东区域)气候态降水的候进程、降水季节进程(4-6月降水指数减去6-8月降水指数)年际变率以及雨季(4-6月降水指数)降水年际变率的一致性,客观定义了江南雨季的地理范围。利用客观划定区域内的降水指数、925 hPa经向风以及西北太平洋副热带高压500 hPa脊线位置3个指标,制定了判定江南雨季起止时间的方法,进而对1961-2012年江南雨季起止时间进行了客观确定,给出了江南雨季起止时间序列。本文旨在为规范江南雨季的监测提供参考和借鉴,并为其预测提供科学基础。
江南雨季;地理区域客观界定;降水季节进程;起止时间
1 引言
江南地区人口稠密、资源丰富、生态良好、社会发达,是我国经济、文化、生态和社会建设的重要区域。然而,受东亚热带季风及副热带季风系统的共同影响[1—2],江南地区旱涝等气象灾害频发、重发。东亚季风异常危及该区域人民生命财产及生态环境的安全,严重制约经济社会可持续发展,因此对江南地区降水进行深入研究,进一步提高监测预测能力非常必要。由冬至夏的季节转换过程中(3-6月),我国南方存在一段持续显著的降水期,这段降水期属于东亚副热带季风进程的初期,为东亚副热带季风孕育阶段。本文将此段降水期称之为“江南雨季”。但迄今为止,对江南雨季的研究中,地理区域和雨季起止时间没有客观、统一的确定方法,影响了对江南雨季的研究和监测、预测。作为东亚季风降水季节进程的一个重要环节[3],江南雨季是海陆气相互作用的产物,它既受热带、副热带地区下垫面影响,又受中高纬度天气系统作用。热带低纬度地区下垫面强迫通过遥相关作用影响江南雨季的降水,如西太平洋暖池热状况通过北传的EAP/PJ波列和改变局地经圈环流影响江南地区降水[4—7],中东太平洋和印度洋海表温度分别通过Gill响应激发西传的Rossby波和东传的Kelvin波影响江南地区降水[8—13];同时,中高纬度因子也影响江南地区降水:青藏高原感热加热作用通过在其东侧对流层低层激发气旋性涡度影响江南雨季[14—15],东亚副热带西风急流等对江南雨季也起到不同程度的作用[16]。不同时间尺度上诸多影响因子的共同作用,又使得江南雨季具有多时间尺度的变率特征。因此,对江南雨季时空分布及其变化规律的研究不仅具有巨大的现实意义,同时也具有十分重要的理论价值。江南雨季的研究受到专家学者的广泛关注和极大重视。
在已有研究中,江南雨季常被纳入华南前汛期[17]或长江以南梅雨期[18—19],但也有不少研究指出,江南雨季的季节内—季节以及年际变化有显著的特殊性,降水时段集中在4-6月,与华南南部和长江流域有着明显的不同。万日金和吴国雄[20]依据高原感热和江南地区西南风速的气候态特征,将13-27候的降水定义为江南春雨期。陈菊英[21]将持续接近或超过“年平均日降水量的旬累计值”1.5倍的时段定义为雨季,并指出江南区域平均雨季从4月上旬开始,到6月下旬结束,是我国雨季开始最早也结束最早的区域,雨季集中期存在两个峰值。高波等[22]认为江南地区汛期集中于每年的3-6月,其中4-6月的降水量为717 mm,约占全年降水量的46%,且旱涝频发,因此应将4-6月作为江南地区的主要雨季进行研究。陈绍东等[23]发现江南地区雨量集中于春末夏初(4-6月),该区域内雨季开始于4月。如江西省的雨季为4月到7月上旬[24]。
可见,在冬夏转换期内存在的江南地区持续降水期已被作为一段具有特殊性的独立雨季来分析。然而,由于各研究中对江南地区的区域划定差异较大,得到的江南雨季变率特征也就不尽相同,这给正确认识江南雨季变化规律,提高江南雨季的监测和预测水平带来较大困难。例如,陈菊英[21]利用浙江、江西、湖南、福建4省的16个观测站作为江南地区代表站;陈绍东等[23]利用聚类分析方法从长江下游和华南北部挑选14个站点构成江南地区代表站;Tian和Yasunari[25]在研究春季持续降水(即江南春雨)时,将我国东部地区25°~30°N确定为江南地区;朱志伟和何金海[26]在研究东亚副热带季风降水(江南春雨)时将东亚副热带季风关键区定义为20°~35°N,110°~120°E;尚可等[27]将气候平均的春季持续连阴雨期(SPR)降水的峰值区(大于等于5 mm/d)定义为江南春雨区(20°~30°N,110°~122°E);万日金和吴国雄[20]甚至认为江南雨季范围的南界位置应该划至雷州半岛。除此之外,还有一些研究将江南雨季范围分成两部分,其南部划归为华南地区,而北部则纳入长江中下游地区。如池艳珍等[17]在研究华南前汛期降水时将华南区域定义为20°~27.5°N,106°~121°E;王遵娅和丁一汇[29]在研究我国雨季气候特征时,将我国南方的广大地区定义为华南区(20°~28°N,110°~122°E);蔡学湛[28]从福建、广东、广西及江西南部、湖南南部选取了25个站点作为华南代表站,上述定义的华南区域北部与江南南部区域大部分重合;王永等[30]将我国东部4-9月的降水做旋转经验正交函数(REOF)展开,定义南方的两个高荷载区分别为长江中下游地区(26°~31°N,106°~121°E)和华南区(20°~25°N,106°~120°E),这正好将江南雨季范围分隔开来,分别列入以上两个区域。
综上所述,华南北部与江南南部降水特征相似,最大降水期发生在4-6月,而华南南部连续3个月最大降水量出现在5-7月,与华南北部和江南地区降水特征有明显差异[21],而长江中下游地区的主要降水出现在6-8月。因此江南雨季是一个有别于华南南部和长江流域而独立存在的雨季,雨季起止时间等特征和其他地区有较大区别。江南地区气候平均的雨季为4-6月,与我国现行气象业务中的主汛期(6-8月)、江淮梅雨期(6-7月)以及华北—东北雨季(7-8月)在时间上有较大差异,是我国雨季开始最早、结束最早的区域。目前大多数研究将江南雨季泛称为华南前汛期。而即使将江南地区作为独立区域进行研究时,其具体区域的划分也往往根据简单的行政区划或工作经验来选取江南地区代表站,缺乏客观划分江南雨季具体区域范围的方法。对于江南雨季的开始期也仅仅从气候态出发,仅考虑降水变化,将江南雨季开始期定义在4月初,这显然带有相当的主观性和经验性。何金海等[31—32]在研究东亚副热带季风时指出,3月底4月初,以对流层低层偏南风的建立为标志,江南地区出现了较大范围、强度较强的降水,此降水属于东亚副热带季风降水性质。受此启发,我们认为,在考虑江南雨季开始期指标时,有必要结合降水形成的机制,如同时考虑对流层低层偏南风的建立来制定相应的雨季开始期指标,这样才能较为合理地确定江南雨季的起止时间。
如果一个区域的降水期能够称为独立雨季,那么该区域各个站点的降水多时间尺度特征应该有许多相似性,如气候态降水逐候进程(下称候进程)存在一致性,降水季节进程的年际变率存在一致性,雨季降水的年际变率存在一致性。因此,本文将通过诊断我国气象台站日降水观测资料,从上述3个降水特征的相似性标准出发,客观划定江南雨季的具体地理范围。在此基础上分析区域内降水和风场变化特征,确定江南雨季起止时间,为规范江南雨季的监测提供指导和参考,为江南雨季的预测提供科学基础。
2 资料及方法
文中使用了我国气象台站逐日降水资料,资料时段为1961-2012年。降水资料来自国家气象信息中心。为保证资料的完整性,选取了我国1 675个无降水缺测的气象台站降水记录。研究中还使用了NCEP/NCAR再分析资料的925 hPa风场、500 hPa高度场等环流资料。
文中研究的时间尺度为候。为消除各候天数不同的影响,定义候降水指数作为研究对象,其定义如下:
(1)
图1 我国东部气候态(110°E以东)经向逐候日平均降水量(a)和逐候降水指数候进程演变图(b)Fig.1 The evolution of the pentad average daily precipitation(a) and the pentad rainfall index process (b) in eastern China (east of 110°E)
本文采用REOF方法分析降水指数的时空变化。首先对降水指数场标准化,进行EOF分析,截取累计方差贡献达90%的前K个空间型进行几何旋转,REOF分析得到的前K个空间型累计方差解释原场总方差的百分率保持不变,而得到的单个空间型能够尽量反映各模态的局部相关结构。在绘制REOF空间特征场时,我们将得到的第k个特征场Vjk按下式进行了变换:
(2)
式中,Vjk、λk分别为REOF得到的第k个特征场和第k个特征值。通过变换得到的ajk为各站点降水指数和第k个特征场对应的时间系数之间的相关系数,反映了区域内站点降水场和模态特征场的联系程度,也可理解为站点降水之间的联系程度,并且特征场空间结构不会发生改变[34]。
此外,文中通过分析我国气象站气候态逐候降水指数,研究各台站气候态降水候进程的一致性;将各站4-6月降水指数与6-8月降水指数的差值作为降水的季节进程,进而研究各台站降水季节进程年际变率的一致性;对4-6月的降水指数进行EOF分析,研究雨季降水年际变率的一致性,进而根据上述3种一致性去客观确定江南雨季的地理范围。
3 江南雨季区域的客观确定
3.1 我国气候态降水的候进程分析
利用所选我国1 675个气象台站逐候降水指数的气候平均值,构建我国逐候降水指数气候平均场(见下式):
(3)
式中,m=1 675,n=72。
对X标准化后进行EOF分解,前7个特征场共解释了90%以上的方差,将EOF得到的前7个特征场再进行旋转,得到了REOF分析的7个特征场。REOF得到的前2个特征场的方差贡献分别为51.89%、21.8%,均远大于其他特征场的方差贡献,因此我们重点对这两个特征场进行分析。
REOF分析得到的时间系数反映了气候态降水候进程,特征场(已经过前述变换)代表的是各站点候降水时间序列与该模态时间系数的相关系数。图2为REOF分析得到的前2个特征场空间分布及其相应的时间系数。由于江南地区地处我国东部,文中对两个特征场中的我国东部地区进行分析。REOF得到的第一特征场解释方差为51.89%,对应的时间系数在34-54候为正值,7-8月为最大区间。第一特征场中0.8以上的高值区(红色区域)分布在我国东北、华北一带,这说明我国东北、华北地区降水与这一降水候进程模态的相关性较好,34-54候为雨季;而0.3以下的低值区(绿色区域)分布在江南地区,说明该区域降水与该模态相关性较差,其时间系数也不能反映江南地区主要雨季的时段。REOF得到的第二特征场解释方差为21.8%,对应的时间系数在15-37候为正值,在24候左右出现一个相对低谷,最大值出现在6月,4月中有一个次大值。第二特征场中0.7以上载荷高值区主要分布在江南地区,而东北、华北地区为低值区,数值在0.2以下。这表明江南地区降水和降水候进程第二模态的相关系数在0.7以上,15-37候对应着江南雨季的主要时段。
为了更进一步进行深入分析,关注图2中REOF分析得到的第一、二特征场中分别大于0.6的红色区域。在第一特征场中大于0.6的大值区主要分布在31°N以北,而在第二特征场大于0.6的大值区主要分布在31°N以南。因此根据气候态降水候进程可以将我国东部划分为两个区域:31°N以北区域划分成一类,这个区域内气候态降水候进程呈现REOF得到的第一特征场时间系数的特点,雨季出现在34-54候;而31°N以南区域划分为另一类,这个区域气候态降水候进程表现为REOF得到的第二特征场的时间系数特征,15-37候为雨季的主要时段。可见,我国东部31°N以南和以北的雨季发生时段呈现出显著的不同特征。
3.2 区域降水季节进程的年际变率分析
根据我国气候态降水的候进程特点,以31°N为界,我国东部可以划分为两个区域,31°N以北雨季出现在6-8月,31°N以南雨季主要出现在4-6月。为分析降水季节进程的一致性,将各站4-6月降水与6-8月降水的差值(等同4-5月与7-8月的差值)作为降水季节进程,并且聚焦31°N以南区域。通过对区域内各站1961-2012年降水季节进程进行EOF分析,我们得到了EOF分解的第一特征场(见图3),该模态解释了25.8%的方差。空间载荷分布的高值区(0.6以上)位于江西、湖南、福建西部的大部分区域以及广东西北部,高值中心在江西中部。该模态有较明显的年代际特征,20世纪90年代以前,时间系数以正值为主,而90年代以后的时间系数负值出现更多,尤其在1990-2002年时间系数一直为负值。
图2 我国逐候气候态降水指数场EOF分解的前7个特征向量进行旋转得到的第一特征场(a)和第二特征场(b)及其时间系数图(c,d)Fig.2 The figure of first (a),second (b) feature and its time coefficient (c,d) that rotated by the former seven feature vector of the pentadmean precipitation index field decomposed by EOF in China
图3 1961-2012年区域降水季节进程EOF分析第一特征场空间分布(a)及其时间系数图(b)Fig.3 The first characteristic spatial distribution of the regional rainfall season march analyzed by EOF (a) and its time coefficient (b)during 1961-2012
3.3 区域雨季降水的年际变率分析
由于31°N以南的雨季主要出现在4-6月,因此对31°N以南区域内1961-2012年4-6月总降水进行EOF分解,以分析区域内雨季各站点4-6月总降水年际变率的一致性。图4给出了EOF分析的第一特征场空间分布图。第一特征场解释了26.8%的方差,高载荷区(大于0.6)在江西、湖南、福建大部以及广东的西北部,高值中心在江西中部到福建北部28°N左右的狭窄区域,模态系数的年际变化波动性较大。
图4 1961-2012年区域雨季降水EOF分析第一特征场空间分布(a)及其时间系数图(b)Fig.4 The first characteristic spatial distribution of the regional rainy season rainfall analyzed by EOF (a) and its time coefficient (b) during 1961-2012
综合考虑气候态降水候进程、降水季节进程年际变化以及雨季降水年际变化的空间一致性,对以上3个特征场进行叠加(图5),选取0.6为阈值,将三者均大于0.6的重叠区域作为客观划定的江南雨季范围,可见该区域位于110°E以东、25°~28°N之间,包括江西、湖南大部、浙江西南部、福建西北部、广东北部、广西东北部,即南岭以北、28°N以南,110°E以东的我国东部地区。以下研究中,选取定义区域内的112个气象台站作为代表站,对江南雨季的起止时间进行分析和划定。
图5 我国逐候气候态降水指数场EOF第二特征载荷向量大于0.6区域(阴影区),区域降水季节进程EOF第一特征载荷向量大于0.6区域(红色等值线)以及区域雨季降水EOF第一特征载荷向量大于0.6区域(蓝色等值线)Fig.5 The second load vector region (>0.6,shaded area) of the pentad mean precipitation index field by EOF,the first load vector region (>0.6,red contour line) of the regional rainfall season march by EOF and the first load vector region (>0.6,blue contour line) of the regional rainy season rain-fall by EOF in China
为验证江南雨季地理区域划定的合理性,我们绘制了我国华南地区、江南地区、长江中下游地区区域平均气候态降水的候进程变化曲线(见图6)。其中,华南地区、长江中下游地区参考陈菊英[21]的划分,利用20°~24.5°N,110°E以东气象观测站计算了华南区域平均降水,利用28°~31°N,115°E以东气象台站的资料计算了长江中下游区域平均降水。江南区域平均降水的计算则利用了文中定义的112个台站资料。从图6可以看出这3个区域降水最大值分别出现在32、34、36候,呈现出由南向北推进的特点,这是因为南海季风爆发后,副热带高压由南向北推进,从而导致我国雨季由南向北推进,这正是众所周知的我国东部主雨带的推进特征。然而值得指出的是,江南地区降水逐候演变呈现出显著的不同特征。不难看出,江南地区的雨季开始最早,并呈双峰型特征,即在16候左右江南地区显著降水开始,并逐渐增强,到20候左右出现第一个峰值,然后降水略有下降,在24候左右出现低值,随后降水再逐渐增强,到34候左右出现第二个峰值,36候降水迅速减少,随后江南雨季结束。在江南地区出现第一个降水峰值时,华南、长江中下游地区的降水均较江南地区明显偏少,而华南地区在25候左右降水才明显增强,长江中下游地区大约在30候降水明显增强。因此,江南地区雨季出现的时间较其他两个地区都早。37候以后江南地区受副热带高压控制,降水明显减少,而华南、长江中下游地区的降水还在维持,可见江南地区的雨季结束也早于其他两个地区。因此,本文定义的江南雨季降水和毗邻的华南、长江中下游地区的气候态降水候进程有明显的不同,呈现出一定的特殊性,表明江南雨季地理范围的划分是合理而有意义的。
图6 长江中下游、江南地区、华南地区区域的平均气候态降水指数候进程,图中虚线为降水指数参考阈值(0.35)Fig.6 The pentad process of mean precipitation index in middle and lower reaches of the Yangtze River,Jiangnan region and south China,dotted line: the reference threshold value of precipitation index(0.35)
4 江南雨季起止时间的客观确定
我们客观划分了江南雨季的地理区域,那么江南雨季的起止时间又该如何确定?何金海等[31]及朱志伟和何金海[26]指出伴随着东亚纬向海陆热力差异的季节反转,对流层低层(925 hPa)风场也由偏北风转为偏南风,降水明显增强,东亚副热带季风雨季于3月底4月初首先在江南开始。为此,我们重点分析江南地区降水和经向风逐候演变特点。为了考虑江南降水和低层经向风的关系,文中将江南区域平均1961-2012年逐候降水指数RI和925 hPa经向风V构建双时间序列矩阵X(式4),并进行多变量EOF分析,这样可以得到降水和经向风候进程的主要模态。
(4)
多变量(降水指数和经向风)EOF分析的第一模态能解释47.04%的方差,其降水指数和925 hPa经向风候进程曲线如图7a所示。由图可以看出,降水指数和经向风在36候之前均以波动形式不断增强,特别是在3月底4月初(18候前后),降水和经向风有一个迅速增强的过程,这对应江南雨季的建立,体现了“季风”的建立既是“风”又是“雨”,风雨交加的特点。然而在36候以后,降水迅速下降,但经向风却迅速增强并维持高值,这体现了“风”和“雨”的分离。由图7b可以看出,对应降水的迅速下降,西北太平洋副高脊线表现为迅速北抬。正是副高的迅速北抬导致了江南雨季的结束,这是符合广大天气气候工作者的预报实践的。因此我们选用降水和经向风的结合来确定江南雨季的起始日期,用降水和500 hPa副高脊线位置的结合来确定雨季结束日期。副高脊线位置的确定采用刘芸芸等[35]研究的客观方法。
为了确定雨季起止日期,选择降水指数的阈值为0.35%,其在多变量EOF第一模态中对应的经向风大于0.5 m/s。在区域内所选台站中,候降水指数大于0.35%相当于候内平均日降水量在4.5~7.4 mm/d之间,区域平均为5.9 mm/d。该阈值反映的日降水量与王遵娅和丁一汇[29]制定的主雨季标准—逐候降雨量标准化值超过0.5[在东部季风区主雨季阈值30~40 mm/(5 d)],Lau和Yang[36]及Qian等[37]制定的深对流降水标准——6 mm/d较一致,而与Wang[38]采用相对候平均降水率超过5 mm/d的标准定义季风雨季的标准也十分接近。
图7 1961-2012年江南区域逐候降水指数和925 hPa经向风多变量EOF分析第一模态(a),降水指数第一模态和气候态副高脊线位置候进程图(b),图中实线为降水指数,左图虚线为925 hPa经向风、右图虚线为副高脊线,水平虚实线代表各指标阈值Fig.7 The first mode of pentad precipitation index and 925 hPa meridional wind multivariate by EOF (a),the pentad process of precipitation index first mode and subtropical high ridge line position (b) during 1961-2012. Left dotted line: 925hPa me-ridional wind,right dotted line: subtropical high ridge line,horizontal line: corresponding threshold of index
因此,根据以上分析,给出江南雨季起止时间客观确定指标:从3月份开始,当连续两候925 hPa经向风为南风,风速大于0.5 m/s,且降水指数之和大于等于0.7%,则将该时段的第一候作为江南雨季的开始期;在江南雨季开始以后,当出现连续两候降水指数之和小于0.7%,且副热带高压脊线位置在25°N以北时,则该时段的第一候为江南雨季的结束期。
表1为根据上述3个指标客观确定的1961-2012年江南雨季的起止时间。从表中可以看出,江南雨季开始期多在3月下旬到4月上旬,最早的年份是1980年,13候江南雨季开始,而2007年的江南雨季开始期为30候,是雨季开始最晚的年份。可见江南雨季开始日期的年际变率较大,最早最晚年相差17候;江南雨季大多在6月下旬到7月上旬结束,最早结束期为33候,分别出现在1963、1971、1979、1997年,而1973年雨季结束最晚,为43候。江南雨季结束日期存在明显的年际变率,但其年际变率不如开始日期显著。
表1 1961-2012年江南雨季开始和结束日期(单位:候)
5 总结与讨论
本文采用国家气象信息中心整编的1 675个台站资料以及NCEP/NCAR再分析资料,定义了能消除地区差异的候平均降水指数,综合考虑我国南方气候态降水的候进程、降水季节进程的年际变率以及雨季降水的年际变率的一致性,客观划定了江南雨季的地理区域,制定了判定江南雨季起止时间的方法,确定了1961-2012年江南雨季起止时间。得到的主要结论如下:
(1)我国东部地区气候态降水逐候进程存在两个主模态,分别为北方模态和南方模态。北方模态高载荷区位于31°N以北,这个区域内显著降水主要出现在34-54候,对应东亚季风主汛期降水;而南方模态高载荷区位于31°N以南,区域内降水主要时段集中在15-37候,对应江南雨季。
(2)综合我国南方(31°N以南、110°E以东区域)的气候态降水逐候进程、降水季节进程的年际变率以及雨季降水年际变率的一致性特征,客观划定了江南雨季的地域范围,该区域位于25°~28°N,110°E以东,主要包括江西、湖南大部,浙江西南部,福建西北部,广东北部以及广西东北部,亦即南岭以北、28°N以南,110°E以东的江南地区。
(3)考虑江南地区对流层低层925 hPa经向风,西北太平洋副热带高压500 hPa脊线和江南地区降水指数之间的关系,用降水指数和经向风的结合来确定雨季起始期,用降水指数和副高脊线位置的结合来确定雨季结束期。对1961-2012年江南雨季的起止时间进行了确定,给出了江南雨季起止时间序列。江南雨季的起始期大多在3月底和4月初,而结束期主要集中在6月底和7月初。
值得指出的是,本文仅解决了江南雨季区域的客观划分以及江南雨季起止时间客观判定的相关问题。限于篇幅,没有直接给出与江南雨季起止时间相联系的海气背景。本文注意到江南雨季的气候态季节进程存在双峰型特征:第一个峰值出现在21候左右,第二个峰值出现在34候,第二峰值为江南雨季的主峰值。这种双峰型特征的成因是什么?此外,江南雨季的起止时间和降雨量之间是否存在相关关系?其物理过程如何?这些问题还有待进一步研究。江南雨季作为东亚副热带季风雨季的一个阶段,其形成是海陆气相互作用的产物,特别是西太平洋暖池热含量以及中东太平洋和印度洋海表温度异常等都是影响江南雨季建立及其降水量的重要因子,但如何影响,其物理过程是什么?都是我们将要继续深入探究的科学问题。
致谢:感谢国家气象信息中心提供的1 675个台站资料以及NCEP/NCAR提供的再分析资料。本文所有图型为NCL软件所绘制。
[1] Zhu Qiangen,He Jinhai,Wang Panxing. A study of circulation differences between East-Asian and Indian Summer Monsoons with their interaction[J]. Advances in Atmospheric Sciences,1986,3(4): 466-477.
[2] 张庆云,陶诗言. 夏季东亚热带和副热带季风与中国东部汛期降水[J]. 应用气象学报,1998(8): 17-23.
Zhang Qingyun,Tao Shiyan. Tropical and subtropical monsoon over East Asia and its influence on the rainfall over eastern China in summer[J]. Journal of Applied Meteorological Science,1998(8): 17-23.
[3] Wang B,Lin H. Rainy season of the Asian-Pacific summer monsoon[J]. Journal of Climate,2002,15(4): 386-398.
[4] Huang R H,Sun F Y. Impacts of the tropical western Pacific on the East Asian summer monsoon[J]. Journal of the Meteorological Society of Japan,1992,70(1B): 243-256.
[5] Nitta T. Convective activities in the tropical western Pacific and their impact on the Northern Hemisphere summer circulation[J]. Journal of the Meteorological Society of Japan,1987,65(3): 373-390.
[6] 尚可,詹丰兴,何金海,等.前期夏季西太平洋暖池热含量对江南春雨的影响及其可能机理[J].海洋学报,2014,36(1):86-97.
Shang Ke,Zhan Fengxing,He Jinhai,et al. Impact of the preceding-summer heat content over western Pacific warm pool on Spring Persistent Rain and its possible mechanism[J]. Haiyang Xuebao,2014,36(1): 86-97.
[7] 任雪娟,钱永甫.南海地区潜热输送与我国东南部夏季降水的遥相关分析[J].海洋学报,2000,22(2):25-34.
Ren Xuejuan,QianYongfu. Teleconnection between latent heat flux over the South China Sea and precipitation of Southeast China in summer[J]. Haiyang Xuebao,2000,22(2): 25-34.
[8] 王磊,张文君,祁莉,等.两类La Nia季节演变过程的海气耦合特征对比[J].海洋学报,2014,36(1):72-85.
Wang Lei,Zhang Wenjun,Qi Li,et al. Contrasting air-sea features associated with two types of La Nia during the seasonal evolution[J]. Haiyang Xuebao,2014,36(1): 72-85.
[9] 陈迪,陈锦年,左涛.西太平洋副热带高压变化与赤道太平洋海温场的联系[J].海洋学报,2013,35(6):21-30.
Chen Di,Chen Jinnian,ZuoTao. Variation of western Pacific subtropical high and its relationship with the sea surface temperature over equatorial Pacific[J]. Haiyang Xuebao,2013,35(6): 21-30.
[10] Wang B,Wu R,Fu X. Pacific-East Asia teleconnection: how does ENSO affect East Asian climate?[J].Journal of Climate,2000,13(9): 1517-1536.
[11] Xie S P,Hu K,Hafner J,et al. Indian Ocean Capacitor Effect on Indo-Western Pacific Climate during the Summer following El Nio[J]. Journal of Climate,2009,22(3): 730-747.
[12] Zhang R,Sumi A,Kimoto M. A diagnostic study of the impact of El Nio on the precipitation in China[J]. Advances in Atmospheric Sciences,1999,16(2): 229-241.
[13] Zhang R,Sumi A,Kimoto M. Moisture circulation over East Asia during El Nio episode in northern winter,spring and autumn[J]. Journal Meteorological Society of Japan Series 2,2002,80(2): 213-227.
[14] Wan R J,Wu G X. Mechanism of the spring persistent rains over southeastern China[J]. Science in China Series D: Earth Sciences,2007,50(1): 130-144.
[15] Wu G,Liu Y,Zhang Q,et al. The influence of mechanical and thermal forcing by the Tibetan Plateau on Asian climate[J].Journal of Hydrometeorology,2007,8(4): 770-789.
[16] 张耀存,郭兰丽. 东亚副热带西风急流偏差与中国东部雨带季节变化的模拟[J].科学通报,2005,50(13):1394-1399.
Zhang Yaocun,Guo Lanli. The simulation of the deviation of East Asian subtropical westerly jet and rainfall seasonal variation in eastern China[J]. Chinese Science Bulletin,2005,50(13): 1394-1399.
[17] 池艳珍,何金海,吴志伟. 华南前汛期不同降水时段的特征分析[J]. 南京气象学院学报,2005,28(2):163-171.
Chi Yanzhen,He Jinhai,Wu Zhiwei. Features analysis of the different precipitation periods in the pre-flood season in South China[J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology,2005,28(2):163-171.
[18] 陈科艺,王谦谦,胡娟,等. 江南北部地区梅雨期降水与海温的SVD分析[J]. 南京气象学院学报,2006,29(2): 258-263.
Chen Keyi,Wang Qianqian,Hu Juan,et al.SVD analysis of the relationship between northern JiangnanMeiyu precipitation and SST in the tropical oceans[J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology,2006,29(2): 258-263.
[19] 黄琰,张人禾,龚志强,等.中国雨季的一种客观定量划分[J]. 气象学报,2014,72(6): 1186-1204.
Huang Yan,ZhangRenhe,GongZhiqiang,et al. An objectively quantitative division for rainy seasons in China[J]. Acta Meteorologica Sinica,2014,72(6): 1186-1204.
[20] 万日金,吴国雄. 江南春雨的时空分布[J].气象学报,2008,66(3):310-319.
Wan Rijin,Wu Guoxiong. Temporal and spatial distribution of the spring persistent rains over southeastern China[J]. Acta Meteorologica Sinica,2008,66(3): 310-319.
[21] 陈菊英.中国旱涝的分析和长期预报研究[M]. 北京: 气象出版社,1991: 15-28.
Chen Juying. The analysis and long-term forecasting research of drought and flood in China[M]. Beijing: Meteorological Press,1991: 15-28.
[22] 高波,陈乾金,任殿东.江南南部-华南北部前汛期严重旱涝诊断分析[J]. 应用气象学报,1999,10(2):219-226.
Gao Bo,Chen Qianjin,RenDiandong. Diagnostic analysis on the severe drought/flood for the beginning of flood season in southern part of the south of Yangtze River Valley and northern south China[J]. Journal of Applied Meteorological Science,1999,10(2):219-226.
[23] 陈绍东,王谦谦,钱永甫.江南汛期降水基本气候特征及其与海温异常关系初探[J].热带气象学报,2003,19(3):260-268.
Chen Shaodong,Wang Qianqian,QianYongfu. Preliminary discussions of basic climatic characteristics of precipitation during raining seasons in regions south of Changjiang River and its relationship with SST anomalies[J]. Journal of Tropical Meteorology,2003,19(3):260-268.
[24] 陈双溪. 气象与领导[M].北京: 气象出版社,1999.
Chen Shuangxi. Meteorology and Leader[M]. Beijing: Meteorological Press,1999.
[25] Tian S F,Yasunari T. Climatological aspects and mechanism of Spring Persistent Rains over central China[J]. Journal Meteorological Society of Japan Series 2,1998,76(1):57-71.
[26] 朱志伟,何金海.东亚副热带季风的季节转变特征及其可能机理[J].热带气象学报,2013,29(2):245-254.
Zhu Zhiwei,He Jinhai. Seasonal transition of east Asian subtropical monsoon and its possible mechanism[J]. Journal of Tropical Meteorology,2013,29(2): 245-254.
[27] 尚可,何金海,朱志伟,等.西太平洋暖池区热含量和海表温度与江南春雨的相关性对比研究[J]. 地理科学,2013,33(8): 987-992.
Shang Ke,He Jinhai,Zhu Zhiwei,et al. Between correlations of heat content and sea surface temperature over western pacific warm pool with Spring Persistent Rains[J]. Scientia Geographica Sinica,2013,33(8): 987-992.
[28] 蔡学湛. 青藏高原雪盖与东亚季风异常对华南前汛期降水的影响[J]. 应用气象学报,2001,12: 358-367.
CaiXuezhan. The influence of abnormal snow cover over Qinghai-Xizang Plateau and east Asian Monsoon on early rainy season rainfall over South China[J]. Journal of Applied Meteorological Science,2001,12: 358-367.
[29] 王遵娅,丁一汇. 中国雨季的气候学特征[J]. 大气科学,2008,32(1):1-13.
Wang Zunya,Ding Yihui. Climatic characteristics of rainy seasons in China[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences,2008,32(1):1-13.
[30] 王永,陆维松,龚龑.近53a中国东部雨季降水的区域特征[J]. 南京气象学院学报,2005,28(5):609-616.
Wang Yong,Lu Weisong,Gong Yan. Regional characteristics of precipitation in the rainy season over eastern China during last 53 years[J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology,2005,28(5):609-616.
[31] 何金海,祁莉,韦晋,等.关于东亚副热带季风和热带季风的再认识[J]. 大气科学,2007,31(6):1257-1265.
He Jinmei,Qi Li,Wei Jin,et al. Reinvestigations on the East Asian subtropical monsoon and tropical monsoon[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences,2007,31(6):1257-1265.
[32] 何金海,赵平,祝从文,等.关于东亚副热带季风若干问题的讨论[J].气象学报,2008,66(5):683-696.
He Jinhai,Zhao Ping,Zhu Congwen,et al. Discussions on the East Asian subtropical monsoon[J].Acta Meteorologica Sinica,2008,66(5): 683-696.
[33] Zhao P,Zhang R,Liu J,et al. Onset of southwesterly wind over eastern China and associated atmospheric circulation and rainfall[J]. Climate Dynamics,2007,28(7/8): 797-811.
[34] 吴洪宝,吴蕾.气候变率诊断和预测方法[M]. 北京: 气象出版社,2005: 33-44.
Wu Hongbao,Wu Lei. Diagnosis and prediction method of Climate variability[M]. Beijing: Meteorological Press,2005: 33-44.
[35] 刘芸芸,李维京,艾婉秀,等.月尺度西太平洋副热带高压指数的重建与应用[J].应用气象学报,2012,23(4):414-423.
Liu Yunyun,Li Weijing,Ai Wanxiu,et al. Reconstruction and application of the monthly Western Pacific Subtropical High indices[J].Journal of Applied Meteorological Science,2012,23(4):414-423.
[36] Lau K M,Yang S. Climatology and interannual variability of the Southeast Asian summer monsoon[J]. Advances in Atmospheric Sciences,1997,14(2): 141-162.
[37] Qian W,Kang H S,Lee D K. Distribution of seasonal rainfall in the East Asian monsoon region[J]. Theoretical and Applied Climatology,2002,73(3/4): 151-168.
[38] Wang B. Rainy season of the Asian-Pacific summer monsoon[J]. Journal of Climate,2002,15(4): 386-398.
The objective definition for the geographic region of Jiangnan Rainy Season and its onset and retreat date
Zhan Fengxing1,2,He Jinhai2,Zhang Yizhi3,Zhu Zhiwei1
(1.KeyLaboratoryofMeteorologicalDisasterofMinistryofEducation(KLME),CollegeofAtmosphericScience,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044,China; 2.JiangxiMeteorologicalBureau,Nanchang330046,China; 3.ClimateCenterofJiangxiMeteorologicalBureau,Nanchang330046,China)
Using the 1 675 gauge data from National Meteorological Information Center and the NCEP/NCAR reanalysis data,the pentad mean averaged precipitation index which can eliminate the regional differences between gauges is defined. The rotated empirical orthogonal function decomposition (REOF) is applied to investigate the seasonal march of the pentad mean precipitation over the entire China. We obtain two leading modes (e. g. the South and North mode) and their time coefficients. The second mode of REOF presents well the Jiangnan Rainy Season (JRS).Given the consistence of three independent criterion,e.g.,the seasonal process of pentad mean precipitation,the interannual variability of precipitation index seasonal variation (April-June mean minus June-August mean) and the interannual variability of mean state of rainy season (April-June) in south of China (south of 31°Nand east of 110°E),the overlap region of these three is objective defined as the geographic region of JRS. Using three variables in the defined geographic region of JRS,e.g.,the rainfall index,regional 925 hPa meridional wind and the western North Pacific subtropical high ridge line position at 500 hPa,the onset and retreat dates of JRS from 1961 to 2012 are determined objectively. The purposes of this paper are to provide reference for monitoring JRS and scientific basis for its prediction.
Jiangnan Rainy Season; objectively definition of geographic region; rainfall seasonal march; the onset and retreat date
10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.001
2015-01-13;
2015-04-21。
国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB430202);长江学者和创新团队发展计划(PCSIRT);公益性行业(气象)科研专项项目(GYHY201406018);江西省科技厅指导性科技计划(2013ZBBG70022);江苏省“青蓝工程”科技创新团队;江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
詹丰兴(1963—),男,江西省玉山县人,高级工程师,主要从事季风与旱涝研究。E-mail:zfx8@163.com
*通信作者:何金海,男,教授,主要从事季风及海气相互作用研究。E-mail:hejhnew@nuist.edu.cn
P466
A
0253-4193(2015)06-0001-11
詹丰兴,何金海,章毅之,等. 江南雨季地理区域及起止时间的客观确定[J]. 海洋学报,2015,37(6): 1-11,
Zhan Fengxing,He Jinhai,Zhang Yizhi,et al. The objective definitionfor thegeographic region of Jiangnan Rainy Season and its onset and retreat date[J]. Haiyang Xuebao,2015,37(6): 1-11,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.001