20世紀(jì)末新疆區(qū)域氣候轉(zhuǎn)型分析及數(shù)值模擬研究

20世紀(jì)末新疆區(qū)域氣候轉(zhuǎn)型分析及數(shù)值模擬研究問(wèn)題的提出我國(guó)氣候從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始增暖，90年代急劇增暖期。這種全球性的氣候變化導(dǎo)致大氣環(huán)流年代際異常，改變了氣候系統(tǒng)的能量過(guò)程，加快水循環(huán)，使得受之影響的區(qū)域性氣候也經(jīng)歷著深刻變化（魏鳳英，1995；王紹武，2002）。近20年來(lái)，我國(guó)西北地區(qū)的增溫幅度明顯高于全國(guó)平均水平（張存杰等，2003）。西北地區(qū)西部降水有明顯上升趨勢(shì)（宋連春等，2003）。西北氣候轉(zhuǎn)型首先出現(xiàn)在西風(fēng)環(huán)流降水區(qū)，新疆天山地區(qū)的降水徑流有顯著增加（施雅風(fēng)，2002，2003）。新疆地區(qū)降水以天山地區(qū)最顯著，并以1987年為界，這種氣候轉(zhuǎn)型強(qiáng)勁信號(hào)在全疆均有反映，且南疆強(qiáng)于北疆，西部多于東部（俞亞勛等，2003；韓萍等，2003）當(dāng)前工作主要集中于對(duì)臺(tái)站或再分析資料的分析。而臺(tái)站資料分布不均，沙漠高山區(qū)缺測(cè)，不利于分析水汽來(lái)源路徑。再分析資料分辨率較粗，對(duì)于地形復(fù)雜的新疆地區(qū)不能準(zhǔn)確刻劃，不能描述區(qū)域性氣候變化細(xì)節(jié)，有可能忽略了某些重要事實(shí)。數(shù)值模擬可彌補(bǔ)上述不足。觀測(cè)事實(shí)新疆85個(gè)臺(tái)站40a年降水(mm)

線性趨勢(shì)系數(shù)分布RegCM3模式試驗(yàn)設(shè)計(jì)中心格點(diǎn)：86oE41oN模擬區(qū)域：100*100*18格點(diǎn)間距：60km頂層氣壓：10hPa大氣資料：ERA40SST資料：NOAAExtendedReconstructedSST(1854-present)時(shí)間步長(zhǎng)：200s邊界條件：6h，指數(shù)松馳邊界條件側(cè)邊界數(shù)：12層對(duì)流參數(shù)化方案：Anthes-Kou方案大尺度降水參數(shù)化方案：SUBEX方案行星邊界層參數(shù)化方案：Holtslag方案模擬時(shí)長(zhǎng)：25a（1974-1998）水汽收支計(jì)算區(qū)域I、邊界以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较?，中界向東為正。II、邊界通量以向內(nèi)為負(fù)，為外為正；中界通量以向北為負(fù)，向南為正。新疆干濕極值年份模擬結(jié)果的合成分析干年：1975，1977，1982，1985濕年：1987，1992，1993，1998濕年水汽徑流濕年－干年Unit:7月7月1月1月大氣可降水量濕年減干年差值

Unit:7月1月DryyearWetyearPrecipitation()0.881.02Evaporation()0.810.92Precipitablewater()18.0018.83Netwatervaporflux()1.111.02DryyearWetyearPrecipitation()0.460.47Evaporation()0.170.19Precipitablewater()4.224.27Netwatervaporflux()-0.04-0.107月1月1月濕年－干年通量變幅邊界1邊界6中界87月濕年－干年通量變幅邊界1邊界6中界8年代際情形（7月1975-1986;1987-1998）水汽徑流可降水量差值降水量差值年代際情形（7月）1975-19861987-1998Precipitation()0.8650.9810.116Evaporation()0.8740.8940.020Precipitablewater()18.27219.2440.972Netwatervaporflux()4.2194.3070.088ERA40大氣環(huán)流年代際分析（7月）突變前后500hPa高度場(chǎng)差值場(chǎng)突變前后500hPa風(fēng)場(chǎng)差值場(chǎng)ERA40大氣環(huán)流年代際分析（1月）突變前后500hPa高度場(chǎng)差值場(chǎng)突變前后500hPa風(fēng)場(chǎng)差值場(chǎng)初步結(jié)論RegCM3區(qū)域氣候模式對(duì)新疆的干旱半干旱氣候具有較好的模擬能力，能較好地再現(xiàn)降水雨帶和地表溫度分布。模擬要素的時(shí)間演變上也與臺(tái)站觀測(cè)變化趨勢(shì)較為接近。存在的問(wèn)題是夏季局部模擬雨量偏高，溫度偏低，而冬季模擬雨量、溫度均偏高。由ERA40驅(qū)動(dòng)的模擬結(jié)果做干濕年合成分析表明，新疆冬夏季大氣增濕相當(dāng)程度上源于北疆東西兩側(cè)水汽通道的通量變幅。7月東側(cè)邊界流出通量減幅大于西側(cè)流入通量減幅，而1月東側(cè)流出通量增幅小于西側(cè)流入通量增幅，結(jié)果一致導(dǎo)致北疆增濕。同時(shí)東天山低層由北向南的水汽通量對(duì)于南疆盆地增濕具有重要意義。7月北疆水汽由此分出一支流入塔里木盆地，而1月這支低空急流的消失則是南疆增濕不明顯，甚至轉(zhuǎn)干的重要原因。以1986年為界分析新疆年代際變化表明，年代際變化的水汽徑流變化與干濕年水汽徑流變化相似，說(shuō)明新疆區(qū)域氣候確朝暖濕型氣候轉(zhuǎn)變。模擬的降水增減區(qū)域與臺(tái)站觀測(cè)基本吻合，特別是天山南麓的降水增減中心偶極型的再現(xiàn)，說(shuō)明7月灌輸南疆的低空急流加強(qiáng)，塔里木盆地內(nèi)反氣旋性環(huán)流增強(qiáng)，有利于急流左側(cè)，即盆地西緣形成氣流輻合對(duì)流，增加降水。這也是新疆氣候轉(zhuǎn)為暖濕的一個(gè)重要標(biāo)志。ERA40資料分析表明，年代際突變前后歐亞大陸上空出現(xiàn)由西向東的正-負(fù)-正距平波列，中亞里咸海地區(qū)氣壓降低，新疆處于東高西低的變壓場(chǎng)中是造成上述模擬結(jié)果的原因。而差異在于：7月烏拉爾山脊增強(qiáng)，形成南北向變壓場(chǎng)偶極型分布是導(dǎo)致北疆流入水汽能量減少的主要原因；1月中亞與阿拉伯半島的負(fù)變壓中心，有利于阿拉伯海水汽北上及里咸海水汽東進(jìn)，增強(qiáng)西風(fēng)急流，增濕北疆。謝謝年代際情形（1月）1975-19861987-1998Precipitation()0.4940.4990.005Evaporation()0.1820.1960.014Precipitablewater()4.2664.082-0.184Netwatervaporflux()0.6800.6860.006NNRP2模擬結(jié)果RegCM32004年11月版本模擬時(shí)段：1983-1992以1987年為界，前后5a比較濕年7月濕－干7月差值濕年12月濕－干12月差值NNRP2模擬：新疆干、濕年7、12月水汽通量矢量比較Uni