東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱年際變化與夏季降水的關(guān)系

[摘要]文章利用海陸熱力差指數(shù)(LSTD)，來討論東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)弱年際變化及其與夏季降水的關(guān)系。結(jié)果表明：該海陸熱力差指數(shù)不僅能夠很好地反映出夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化，而且較好地反映了我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)夏季降水的異常變化特征。強(qiáng)夏季風(fēng)年，雨帶偏北，華北、華南降水偏多，長(zhǎng)江、淮河流域明顯干旱；弱夏季風(fēng)年，雨帶偏南，華北、華南降水偏少。長(zhǎng)江、淮河流域降水異常偏多。區(qū)域性降水特征鮮明。東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱年時(shí)，夏季北半球500百帕具有截然不同的環(huán)流異常分布，尤其在東亞地區(qū)。這一環(huán)流分布形勢(shì)可以較好地解釋東部季風(fēng)區(qū)夏季降水的異常變化特征。

[關(guān)鍵詞]東亞夏季風(fēng)；年際變化；中國(guó)夏季降水

[作者簡(jiǎn)介]符世越，海南省定安縣氣象局，海南定安,571200

[中圖分類號(hào)]P434

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-7723(2009)09-0016-0006

一、引言

我國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū)，每年的天氣氣候，尤其是在夏季汛期，我國(guó)東部地區(qū)的降水分布、降水帶移動(dòng)以及旱澇災(zāi)害在很大程度上受夏季風(fēng)的控制。平均而言，我國(guó)每年因受旱澇災(zāi)害少收糧食約2000萬噸。眾所周知，我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食生產(chǎn)直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，搞清楚東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化規(guī)律，改進(jìn)和提高季風(fēng)期降水和旱澇預(yù)報(bào)，具有特別重要的經(jīng)濟(jì)意義。目前，在東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱年際變化及其對(duì)夏季降水和旱澇影響方面進(jìn)行了一系列研究工作，取得了一定的成果。但是，目前所定義的各種季風(fēng)指數(shù)，得出的強(qiáng)弱季風(fēng)年的結(jié)果出入很大，而且在反映降水方面都不甚理想。我們認(rèn)為，決定東部季風(fēng)區(qū)季風(fēng)降水的天氣系統(tǒng)主要是：(1)副熱帶高壓南北位置變化，它們可能與東西、南北向海陸熱力差異有關(guān)；(2)北方冷空氣強(qiáng)弱，它們可能仍和海陸熱力差異有關(guān)。目前的季風(fēng)指數(shù)若要反映夏季降水分布就需要考慮這一點(diǎn)。根據(jù)季風(fēng)主要是季節(jié)性海陸熱力差異導(dǎo)致的大氣環(huán)流現(xiàn)象，海陸分布的經(jīng)、緯向非對(duì)稱導(dǎo)致的太陽輻射對(duì)海陸加熱的非對(duì)稱性結(jié)果是季風(fēng)地理分布和差異的主要原因，采用海陸熱力差來研究季風(fēng)的強(qiáng)弱變化是合理的。文獻(xiàn)用東亞季風(fēng)區(qū)(27°N～35°N，105°E以東的大陸)范圍內(nèi)的氣溫和副熱帶西北太平洋(15°N～30°N，120°E～150°E)的海表溫度之差表示東西向熱力差異，用華南地區(qū)(27°N以南，105°E以東的大陸)的氣溫和南海(5° N～18°N，105°E～120°E)海表溫度之差表示南北向海陸熱力差，定義了一個(gè)東亞海陸熱力差指數(shù)(LSTD)，來表示決定東亞季風(fēng)環(huán)流的海陸熱力差異的年際變化強(qiáng)度。研究表明，該指數(shù)能較好地反映夏季風(fēng)的強(qiáng)弱年際變化，指數(shù)愈大，夏季風(fēng)愈強(qiáng)；反之，指數(shù)愈小，夏季風(fēng)愈弱。本文直接采用該指數(shù)，來研究夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化與我國(guó)夏季降水的關(guān)系。

二、資料和方法

1、資料

(1)國(guó)家氣象中心整編的1951～1996年中國(guó)160站月降水資料；

(2)北半球月平均高度場(chǎng)資料，網(wǎng)格距10°×5°，范圍為10°N～85°N。

2、方法

(1)相關(guān)分析；

(2)合成分析。

三、夏季風(fēng)強(qiáng)弱年際變化與夏季降水的關(guān)系

表1是1951～1994年各年夏季的海陸熱力差指數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[棚，把海陸熱力差指數(shù)分作強(qiáng)、正常、弱等三種情況，規(guī)定：LSTD≥0.5為強(qiáng)夏季風(fēng)年；－0.5

由此可見，無論是從LSTD指數(shù)與夏季降水的相關(guān)分布，還是從夏季風(fēng)異常年份降水距平合成場(chǎng)中都可以看到，強(qiáng)夏季風(fēng)年，雨帶偏北，長(zhǎng)江、淮河流域明顯干旱，華南、華北降水偏多。弱夏季風(fēng)年，雨帶偏南，長(zhǎng)江、淮河流域降水明顯偏多，華南、華北、東北大部降水偏少。夏季風(fēng)的強(qiáng)弱年際變化對(duì)東部季風(fēng)區(qū)的降水雨帶和旱澇的分布有重要影響。如果我們預(yù)先能對(duì)夏季風(fēng)的強(qiáng)弱年際變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，這對(duì)改進(jìn)和提高夏季降水預(yù)報(bào)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

四、東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱年際變化與高度場(chǎng)的關(guān)系

圖3是1951～1994年夏季LSTD指數(shù)與同期500百帕高度場(chǎng)之間有顯著相關(guān)。在東亞地區(qū)，顯著正負(fù)相關(guān)中心由北向南呈緯向分布，其中40°N以南的東亞副熱帶地區(qū)和高緯度地帶為正相關(guān)，顯著相關(guān)中心值為0.6，超過了0.001的顯著相關(guān)信度檢驗(yàn)；20°N以南的低緯度地區(qū)和歐亞中高緯地區(qū)為負(fù)相關(guān)，相關(guān)中心值也達(dá)到或超過0.001的信度檢驗(yàn)。這種相關(guān)場(chǎng)表明，夏季風(fēng)的強(qiáng)弱年際變化是與中、低緯，中、高緯環(huán)流的相互作用分不開的。同時(shí)，還反映了夏季雨季中出現(xiàn)的幾個(gè)定常環(huán)流系統(tǒng)強(qiáng)度變化的相互配置和相互制約的關(guān)系，即菲律賓北部的西太平洋副高的增強(qiáng)(減弱)—東亞沿海北部低槽加深和高度降低(升高)—鄂霍茨克海西部阻塞高壓增強(qiáng)(減弱)—極渦加深和高度降低(升高)，則意味著長(zhǎng)江、淮河流域降水偏多(少)，出現(xiàn)異常洪澇(干旱)。

這些特征還可以在圖4和圖5中得到進(jìn)一步的證實(shí)。由圖可見：

1、在強(qiáng)夏季風(fēng)年，從北非經(jīng)南亞至西太平洋是負(fù)距平，亞洲大陸副熱帶至北太平洋是正距平，歐亞大陸中緯度是負(fù)距平，高緯度地區(qū)又是正距平，從而構(gòu)成(－+－+)的距平分布形式(見圖4a)。這種分布形勢(shì)減弱了鄂霍茨克海高壓，減弱了中高緯的經(jīng)向環(huán)流，而使西太平洋副高位置偏北，強(qiáng)度偏弱(面積偏小)，西風(fēng)帶北推，中高緯盛行緯向環(huán)流。這體現(xiàn)了強(qiáng)夏季風(fēng)最顯著的特征(見圖5a)。在這種形勢(shì)下，夏季風(fēng)偏北，西風(fēng)帶擾動(dòng)位置偏北，又由于冷空氣偏北，梅雨鋒位置偏北，華北地區(qū)可能降水偏多，而江淮流域和長(zhǎng)江中下游地區(qū)則在單一強(qiáng)勁的夏季風(fēng)氣流控制下容易發(fā)生干旱。2、在弱夏季風(fēng)年，正負(fù)距平場(chǎng)分布與上述情形相反(見圖4.2b、4.3b)。從北非經(jīng)南亞至西太平洋是正距平，亞洲大陸副熱帶至北太平洋是負(fù)距平，歐亞大陸中緯度是正距平，高緯度地區(qū)又是負(fù)距平，從而構(gòu)成(+－+－)的距平分布形式。這種結(jié)構(gòu)又會(huì)加強(qiáng)鄂霍茨克海高壓，加強(qiáng)中高緯的經(jīng)向環(huán)流，使西太平洋副高位置偏南，強(qiáng)度偏強(qiáng)(588線所圍面積偏大)。在這種情形下，西風(fēng)擾動(dòng)帶偏南，北方冷空氣偏南，梅雨鋒主要位于江淮流域。而且，鄂霍茨克海高壓和西太平洋副熱帶高壓處在上述狀態(tài)下，東亞環(huán)流形勢(shì)是較穩(wěn)定的。這樣一來，西南或偏南夏季風(fēng)氣流與北方冷空氣頻繁地交匯于江淮流域及長(zhǎng)江中下游，使江淮流域及長(zhǎng)江中下游降水偏多甚至發(fā)生洪澇。

由此司見：

(1)該東亞海陸溫差指數(shù)較好地反映了東亞夏季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)各成員在強(qiáng)弱夏季風(fēng)年的異常分布特征，說明了東亞夏季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)各成員的異常變化對(duì)東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱變化的影響。(2)強(qiáng)夏季風(fēng)年，對(duì)應(yīng)的500百帕環(huán)流形勢(shì)使華北地區(qū)降水偏多，江淮流域及長(zhǎng)江中下游容易發(fā)生干旱；弱夏季風(fēng)年，對(duì)應(yīng)的環(huán)流形勢(shì)有利于江淮流域及長(zhǎng)江中下游降水偏多。

(3)從中我們還可以看到比較有趣的一點(diǎn)是，在東亞地區(qū)，從我國(guó)華南經(jīng)江淮一日本到鄂霍茨克海，強(qiáng)弱夏季風(fēng)年高度距平場(chǎng)總是正負(fù)距平相間的分布形勢(shì)。這種分布型與黃榮輝等所指出的東亞一太平洋(EAP)遙相關(guān)型類似。而EAP遙相關(guān)型是我國(guó)江淮流域夏季旱澇的一個(gè)重要原因。這從一方面說明該海陸溫差指數(shù)能夠較好地反映我國(guó)江淮流域這個(gè)關(guān)鍵季風(fēng)性降水區(qū)域的降水異常狀況。

五、結(jié)論

1、該海陸熱力差指數(shù)不僅能夠很好地反映出夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化，而且較好地反映了我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)夏季降水的異常變化特征。強(qiáng)夏季風(fēng)年，雨帶偏北，華北、華南降水偏多，長(zhǎng)江、淮河流域明顯干旱；弱夏季風(fēng)年，雨帶偏南，華北、華南降水偏少，長(zhǎng)江、淮河流域降水異常偏多。區(qū)域性降水特征鮮明。2、東亞強(qiáng)弱夏季風(fēng)年時(shí)，夏季北半球500百帕具有截然不同的環(huán)流異常分布，尤其在東亞地區(qū)。這一環(huán)流分布形勢(shì)可以較好地解釋東部季風(fēng)區(qū)夏季降水的異常變化特征。

3、本文討論了東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化與北半球500百帕及我國(guó)降水異常有密切聯(lián)系。然而，除了季風(fēng)本身的強(qiáng)度以外，季風(fēng)爆發(fā)的遲早、進(jìn)退的異常變化是不可忽視的因素。這就需要做更仔細(xì)的研究。例如，計(jì)算出更早時(shí)間的季節(jié)強(qiáng)度或更短的時(shí)間尺度，如旬、候考慮變化異常?？傊芯肯募撅L(fēng)在各種時(shí)空尺度的變化特征、機(jī)理及預(yù)報(bào)方法，對(duì)我國(guó)夏季大尺度降水預(yù)報(bào)有重要意義。

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