大尺度水汽輸送對(duì)流域旱澇影響研究

大尺度水汽輸送對(duì)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?jī)?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(duì)濕度、絕對(duì)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(guó)NCEP/NCAR再分析格點(diǎn)資料，時(shí)間長(zhǎng)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(zhǎng)江流域

水汽收支

塔河流域南邊界

北邊界西邊界東邊界長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)的緯度和經(jīng)度.研究區(qū)域

長(zhǎng)江、塔里木河、中國(guó)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?jī)?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(zhǎng)江流域不同年代水汽含量距平分布（相對(duì)于1961-1990年平均）2.1水汽輸送與降水的關(guān)系1961-2005年長(zhǎng)江流域空中水汽含量的線性趨勢(shì)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(zhǎng)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(shì)(虛線表示通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn))上游：6月中下游：7月長(zhǎng)江流域水汽收支時(shí)空變化長(zhǎng)江流域水汽收支、徑流和降水的演變趨勢(shì)徑流水汽收支降水長(zhǎng)江流域收支與降水和徑流關(guān)系（1961-2005）1961-2005年長(zhǎng)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(guó)區(qū)域旱澇異常分析southChinanorthChinaTheSPIat24monthshasbeencalculatedinthispaperandfoundnorthChinaexperiencedadriersituationinrecenttwodecades長(zhǎng)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(zhǎng)江流域水汽輸送與中國(guó)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(duì)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(zhǎng)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(shì)

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(duì)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(zhǎng)期變化的原因－水汽通量水汽收支長(zhǎng)期變化的原因－水汽通量長(zhǎng)江流域典型多雨年與典型少雨年水汽通量差值場(chǎng)a.長(zhǎng)江上游b.長(zhǎng)江中下游(g·m-1·s-1)1961-2005年夏季(a)500hPa和(b)850hPa高度場(chǎng)線性趨勢(shì)系數(shù)(陰影區(qū)表示通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn))水汽輸送長(zhǎng)期變化的原因－位勢(shì)高度變化1961-2005年?yáng)|亞-太平洋地區(qū)850hPa高度場(chǎng)線性趨勢(shì)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(guò)95%的顯著性檢驗(yàn))

水汽輸送長(zhǎng)期變化的原因－位勢(shì)高度變化夏季東亞地區(qū)1991-2005年相對(duì)于1961-1990年的500hPa高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)距平

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