长江中下游地区夏季降水主要以10~20天准双周尺度和30~60天季节内尺度为主,灾害性天气则易发生于其振荡的活跃位相。在强降水年,降水的低频振荡强度更强。如在2020年破纪录超长梅雨过程中,江淮流域降水和降水天气系统均经历了数次10~20天的准双周振荡,从而导致强致灾暴雨频频发生。因此,研究该区域降水低频振荡的传播、演变特征和机理具有重要的科学意义。
在国家自然科学基金基础科学中心项目“气候系统预测研究中心”项目支持下,我院姚素香教授团队研究发现,长江中下游地区夏季降水10~20 天准双周振荡特征明显,平均每年发生 3~4 次准双周降水振荡事件,呈现周期13 天左右的波动。从传播特征看,准双周降水事件可分为从南向北、从北向南和局地振荡特征三类,其中从北向南传播的振荡事件发生频次最多。

图1 准双周降水对不同传播特征事件合成的纬度-时间剖面图(a.向南传播,b.向北传播,c.局地振荡特征,110°E-123°E 纬向平均,阴影区域通过95%显著性检验,单位:mm)
在向南传播的事件中,在中高纬度可见明显的波列,在东亚东岸向南传播。在向北传播和局地振荡特征的事件中,主要受低纬度西北太平洋的准双周振荡西北传/西传的影响,准双周降水的峰值通常出现于BSISO2的第6、7位相。进一步诊断了各类传播事件中低层涡度变化发现,由于准双周散度中心通常位于准双周涡旋偏南一侧,因此散度与地转涡度相互作用,引导准双周涡旋向南移动;在偏南季风基本气流下,准双周涡旋北部通常为正相对涡度平流,从而引导准双周涡旋向北移动。因此,准双周尺度散度在涡度两侧的不对称性以及背景风场的差异,是其传播多样性的成因。源自长江以北的准双周扰动,偏南的背景气流弱,主要受到散度影响向南移动;而出现在低纬度的准双周扰动,在强烈的偏南风作用下,受相对涡度平流引导向北移动;源于长江中下游地区的扰动,则在准双周相对涡度平流和散度项的共同作用下,呈现局地振荡特征。

图2 源自弱的(a)和强的(b)基本气流中的准双周扰动传播示意图
论文信息:
Yao, S., Y. Liu, and Q. Huang, 2023: Propagation Diversity of Quasi-Biweekly Oscillation of Summer Precipitation in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River. J. Climate, 36, 4815–4833, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0643.1.