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?jiān)鲂拍暇┝謽I(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院2012年8月26日

匯報(bào)內(nèi)容：研究背景介紹主要研究內(nèi)容結(jié)論與討論地球的水科學(xué)框圖（摘自“大氣水文學(xué)初探”，張學(xué)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(diǎn)溫度等

水汽循環(huán)內(nèi)容水汽收支水汽含量水汽通量水汽再循環(huán)水汽輸送軌跡水汽輔合水汽輔散水汽計(jì)算數(shù)據(jù)及方法：計(jì)算數(shù)據(jù)采用美國NCEP/NCAR再分析格點(diǎn)資料，時(shí)間長度為1948~2010年，空間分辨率為2.5o×2.5o。水汽通量的計(jì)算方法：西南季風(fēng)東南季風(fēng)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(gè)邊界水汽收支;QT為區(qū)域邊界總體水汽收支;λ1,

λ2,φ1,φ2分別為各邊界對應(yīng)的緯度和經(jīng)度.研究區(qū)域

長江、塔里木河、中國東部、非洲

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

水汽輸送與降水的關(guān)系水汽輸送與流域旱澇異常影響水汽輸送的大氣環(huán)流異常分析水汽含量時(shí)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(guān)系1961-2005年長江流域空中水汽含量的線性趨勢系數(shù)分布圖春季夏季秋季冬季年平均空中水汽含量時(shí)空變化1961-2005年長江上游(a)和中下游(b)水汽輸送區(qū)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(yàn))上游：6月中下游：7月長江流域水汽收支時(shí)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(guān)系（1961-2005）1961-2005年長江中下游地區(qū)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(jié)及年際變化（陰影區(qū)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(shù)的1961-2005中國區(qū)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(guān)系沿不同緯度(20oN,25oN,30oN,35oN,40oand45oN)平均的水汽輸送所對應(yīng)周期分析20oN25oN30oN35oN40o45oNThestandardizedprecipitationindex(SPI)seriesfor24monthsindifferentregionsofSudanandSouthernSudan非洲Sahel地區(qū)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(jīng)向輸送線性趨勢

緯向輸送（陰影區(qū)表示西風(fēng)水汽輸送）；b.經(jīng)向輸送（陰影區(qū)表示南風(fēng)水汽輸送）2.3影響旱澇的大氣環(huán)流異常分析

東亞地區(qū)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(qū)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(shù)(陰影區(qū)表示通過95%的顯著性檢驗(yàn))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(qū)850hPa高度場線性趨勢系數(shù)的季節(jié)分布(a.春季,b.夏季,c.秋季,d.冬季,陰影區(qū)表示通過95%的顯著性檢驗(yàn))

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

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