東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)及其表達(dá)的東亞冬季風(fēng)年際變化特征

賀圣平 王會(huì)軍

1 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所竺可楨—南森國(guó)際研究中心，北京100029

2 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049

3 中國(guó)科學(xué)院氣候變化研究中心，北京100029

東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)及其表達(dá)的東亞冬季風(fēng)年際變化特征

賀圣平1，2，3王會(huì)軍1，3

1 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所竺可楨—南森國(guó)際研究中心，北京100029

2 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049

3 中國(guó)科學(xué)院氣候變化研究中心，北京100029

本文通過多變量經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)展開 （multivariate EOF，簡(jiǎn)稱 MV－EOF）研究了東亞冬季風(fēng)各系統(tǒng)成員的協(xié)同關(guān)系，再運(yùn)用單變量EOF定義單個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)度系數(shù)。從而給出能夠反映東亞冬季風(fēng)各主要特征及其年際變化、同時(shí)包含西伯利亞高壓、東亞大槽和緯向風(fēng)經(jīng)向切變信息的強(qiáng)度指數(shù) （EAWMII）。分析表明，這個(gè)新指數(shù)EAWMII能夠很好地反映東亞冬季風(fēng)在20世紀(jì)80年代中期的減弱信號(hào)，并且與大氣環(huán)流場(chǎng)以及東亞冬季表面溫度的變化均顯著相關(guān)，能夠在很大程度上表征東亞冬季風(fēng)的綜合特征。此外，EAWMII與北極濤動(dòng) （Arctic Oscillation，簡(jiǎn)稱AO）指數(shù)、北太平洋濤動(dòng) （North Pacific Oscillation，簡(jiǎn)稱NPO）指數(shù)和Ni~no3.4指數(shù)相關(guān)顯著。分析還表明AO和NPO影響東亞冬季氣候的區(qū)域有所不同：AO主要影響歐亞大陸中、高緯、我國(guó)東北以及日本北部等地區(qū)，NPO則主要影響華南、華東、朝鮮、韓國(guó)以及日本中南部及其附近海域。并且，AO很可能可以通過影響NPO進(jìn)而影響東亞冬季風(fēng)。

東亞冬季風(fēng) 大氣環(huán)流 北太平洋濤動(dòng) 北極濤動(dòng)

1 引言

東亞地處歐亞大陸，北望北冰洋，南倚孟加拉灣、南海，東臨太平洋。特殊的地理?xiàng)l件造就其獨(dú)特的氣候特征——季風(fēng)氣候。東亞季風(fēng)是全球大尺度環(huán)流系統(tǒng)的重要組成部分。作為東亞季風(fēng)的重要成員，東亞冬季風(fēng)是北半球冬季最為活躍的環(huán)流系統(tǒng)之一 （陳雋和孫淑清，1999；Huang et al.，2003）。強(qiáng)東亞冬季風(fēng)不僅給東亞帶來寒潮低溫冷害、冰凍雨雪等災(zāi)害性天氣，也與中國(guó)北方春季沙塵天氣、夏季的洪澇災(zāi)害天氣存在一定關(guān)系，甚至?xí)?duì)全球氣候造成重要影響。例如，郎咸梅等（2003）和王會(huì)軍等 （2003）研究發(fā)現(xiàn)，東亞地區(qū)冬季氣候異常與中國(guó)北方冬春沙塵天氣有關(guān)，并根據(jù)冬季氣候特征在2002、2003年成功地預(yù)測(cè)了2003年和2004年春季華北沙塵暴氣候形勢(shì)。Liu et al.（1994）研究發(fā)現(xiàn)，冬季特定的環(huán)流型與中國(guó)東部來年春季降水之間有很好的相關(guān)。另有學(xué)者也指出冬季大氣環(huán)流的異常形勢(shì)與來年夏季江淮流域的旱澇天氣存在一定的聯(lián)系，同時(shí)認(rèn)為東亞冬季風(fēng)的異常能引起全球特別是中低緯度大氣環(huán)流的變化，并可以影響未來的環(huán)流和天氣 （Sun and Sun，1994；孫淑清和孫柏民，1995）。Ji et al.（1997）用數(shù)值試驗(yàn)證實(shí)強(qiáng)東亞冬季風(fēng)年西太平洋出現(xiàn)氣旋式環(huán)流異常，同時(shí)沃克環(huán)流也增強(qiáng)。所有的研究成果均一致性地支持東亞冬季風(fēng)的研究的重要性。而在季風(fēng)研究中，不可避免地涉及怎樣合理地定性和定量描述季風(fēng)的強(qiáng)弱。

然而，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)并非易事，因?yàn)闁|亞冬季風(fēng)有其特殊而復(fù)雜的特征。從其環(huán)流場(chǎng)看，低層北部有一個(gè)異常強(qiáng)大的西伯利亞冷高壓，東部北太平洋洋面為暖性阿留申低壓；亞洲東岸有引導(dǎo)極地冷空氣南下的強(qiáng)勁西北氣流；中國(guó)大陸東岸至日本500hPa上空為一強(qiáng)大的東亞大槽。另外，日本南部的對(duì)流層高層為強(qiáng)盛的東亞急流控制。相關(guān)研究表明，作為東亞冬季風(fēng)的主要系統(tǒng)成員，上述五個(gè)系統(tǒng)都能從一定程度上影響東亞地區(qū)的天氣和氣候。眾多學(xué)者也正是圍繞上述系統(tǒng)來定義東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù) （王寧，2007；Wang and Chen，2010）。但絕大部分指數(shù)的定義都是基于單個(gè)變量的變化，如西伯利亞高壓 （郭其蘊(yùn)，1994；Gong et al.，2001）、海陸氣壓差 （徐淑英和季勁鈞，1965；郭其蘊(yùn)，1994；施能，1996；Wu and Wang，2002；Chan and Li，2004；Wang et al.，2009b）、低層風(fēng)場(chǎng) （Ji et al.，1997；Lu and Chan，1999；陳雋和孫淑清，1999；Chen et al.，2000；Hu et al.，2000；Yang et al.，2002；王會(huì)軍和姜大膀，2004）、東亞大槽 （孫柏民和李崇銀，1997；崔曉鵬和孫照渤，1999；Wang et al.，2009a）或高空急流 （Jhun and Lee，2004；Li and Yang，2010）的變化。王寧 （2007）和Wang and Chen（2010）根據(jù)指數(shù)定義的要素將現(xiàn)有的東亞冬季風(fēng)指數(shù)分為5類和4類。分析結(jié)果表明，各指數(shù)在描述冬季風(fēng)的過程中，既存在普遍相似性，也存在差異局限性。目前突出的問題是各指數(shù)對(duì)強(qiáng)弱冬季風(fēng)年的指示并不十分一致，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)完全相反的結(jié)果，而且對(duì)東亞冬季表面溫度變化的反映效果也有所差異。鑒于此以及東亞冬季風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，本文探討如何建立一個(gè)能夠系統(tǒng)表現(xiàn)其綜合特征及其年際變化的指數(shù)。

2 數(shù)據(jù)資料

本文使用的資料包括：（1）1948～2008年NCEP／NCAR的全球再分析月平均海平面氣壓、緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)、位勢(shì)高度和表面溫度資料 （Kalnay et al.，1996）；（2）1948～2008年 NOAA擴(kuò)展重建的 V3b版本海表溫度資料 （Smith et al.，2008），水平分辨率為2°×2°，用于計(jì)算Ni~no3.4指數(shù)，即 （5°S～5°N，120°W～170°W）中海溫異常的區(qū)域平均值；（3）中國(guó)氣象局提供的1950～2008年間160個(gè)站點(diǎn)的月平均溫度資料。太平洋年代際振蕩 （Pacific Decadal Oscillation，簡(jiǎn)稱PDO）指數(shù)取自 http：∥www.jisao.washington.edu／pdo／PDO.latest［2011－06－21］。北 極 濤 動(dòng) （Arctic Oscillation，簡(jiǎn)稱AO）指數(shù)定義為20°N以北700hPa位勢(shì)高度場(chǎng)異常場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)展開的第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù) （http：∥www.cpc.ncep.noaa.gov／products／precip／CWlink／daily＿ao＿index／history／method.shtml［2011－06－21］）。北 太 平 洋 濤 動(dòng) （North Pacific Oscillation，簡(jiǎn)稱NPO）指數(shù)則定義為北太平洋區(qū)域海平面氣壓場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解的第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù) （Yeh and Kirtman，2004）。本文所指的1948年冬季系1948年12月、1949年1月和2月，其他類同。

3 東亞冬季風(fēng)基本特征及其強(qiáng)度綜合指數(shù)

東亞冬季風(fēng)的系統(tǒng)成員彼此之間相互聯(lián)系、相互影響。Wang（1992）和 Wang et al.（2008）指出，多變量經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（Multivariate EOF，簡(jiǎn)稱MV－EOF）在同時(shí)表現(xiàn)要素的空間分布以及各要素之間的空間聯(lián)系方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，為了更好地體現(xiàn)東亞冬季風(fēng)系統(tǒng)成員的協(xié)同變化關(guān)系，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的6個(gè)要素場(chǎng) （表面溫度Ts、海平面氣壓ps、850hPa經(jīng)向風(fēng)v850、500hPa位勢(shì)高度h500、300hPa緯向風(fēng)和經(jīng)向風(fēng)u300，v300）作 MV－EOF展開，得到第一空間模態(tài) ［方差貢獻(xiàn)率為18.86%，圖1（見文后彩圖）］。可以看出，東亞冬季風(fēng)系統(tǒng)的6個(gè)要素場(chǎng)空間型配合非常緊密。當(dāng)西伯利亞高壓增強(qiáng)時(shí)，東亞表面溫度降低，且降溫幅度最大區(qū)位于東北地區(qū) （圖1a）；東亞高空 （300hPa）急流為氣旋式異常，并導(dǎo)致東亞大槽加深，850hPa北風(fēng)增強(qiáng)（圖1b）。既然如此，那么，上述系統(tǒng)成員是否都能對(duì)東亞冬季的天氣和氣候產(chǎn)生顯著影響？

事實(shí)上，不管上述哪個(gè)環(huán)流系統(tǒng)發(fā)生變化，都會(huì)對(duì)南下的冷空氣造成影響，最終將會(huì)通過東亞冬季表面溫度的變化反映出來。因而，為了回答上述問題，可以先通過單變量EOF定義單個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)度系數(shù)，分別考察其與東亞冬季同期表面溫度的關(guān)系，再確定作用更為顯著的系統(tǒng)。

3.1 西伯利亞高壓、阿留申低壓、東亞850hPa經(jīng)向風(fēng)、東亞大槽和東亞急流切變的基本特征及其表征

3.1.1 西伯利亞高壓與阿留申低壓

竺可楨先生 （1934）很早就指出，季風(fēng)是由于大陸與海洋對(duì)于熱量吸收和放射緩急不同造成。從該層面上講，西伯利亞高壓 （Siberian High，簡(jiǎn)稱SH）和阿留申低壓（Aleutian Low，簡(jiǎn)稱AL）必然會(huì)對(duì)東亞冬季風(fēng)的活動(dòng)產(chǎn)生一定影響。郭其蘊(yùn)（1994）認(rèn)為，東亞冬季風(fēng)活動(dòng)向南擴(kuò)展程度主要受海陸氣壓差影響，而其強(qiáng)弱則主要受西伯利亞高壓強(qiáng)弱所控制。武炳義和黃榮輝 （1999）研究發(fā)現(xiàn)，其定義的西伯利亞高壓范圍指數(shù)與施能等（1996）定義的東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)之間存在非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。龔道溢等 （2002）指出，西伯利亞高壓是冬季影響亞洲大陸地區(qū)的重要環(huán)流因子，對(duì)中高緯亞洲大陸冬季平均溫度和降水都有顯著影響，而且其強(qiáng)度變化能較好地解釋我國(guó)冬季氣溫變化的特征 （龔道溢和王紹武，1999）。此外，有研究表明蒙古地區(qū)和北太平洋的氣壓變化與東亞的天氣和氣候緊密相關(guān) （趙平和周自江，2005；趙平和張人禾，2006；Zhao et al.，2011）。陳文和康麗華（2006）從波動(dòng)的意義上強(qiáng)調(diào)了阿留申低壓對(duì)東亞冬季風(fēng)的重要性。為了定量表示這兩個(gè)系統(tǒng)，對(duì)東亞 （10°N～80°N，70°E～140°E）和北太平洋 （10°N～70°N，130°E～130°W）的海平面氣壓場(chǎng)作EOF展開，得到相應(yīng)空間模態(tài)，相關(guān)信息如表1所示（PC1和PC2分別代表第一、第二空間模態(tài)）。結(jié)果顯示，各自的第二模態(tài)和第一模態(tài)與原始場(chǎng)的空間分布型極為相似 （圖2a、b）。從而選定區(qū)域 （40°N～60°N，80°E～125°E）、（30°N～70°N，155°E～130°W）分別作為西伯利亞高壓和阿留申低壓關(guān)鍵區(qū)。并將上述兩個(gè)區(qū)域海平面氣壓的區(qū)域加權(quán)平均值標(biāo)準(zhǔn)化后作為相應(yīng)的強(qiáng)度指數(shù)，分別記為I1、I2。

3.1.2 東亞冬季經(jīng)向風(fēng)

到目前為止，許多學(xué)者利用東亞低層風(fēng)的強(qiáng)度反映東亞冬季風(fēng)強(qiáng)弱，只是選取層次范圍略有不同，或1000hPa（Ji et al.，1997；Lu and Chan，1999；陳雋和孫淑清，1999），或850hPa（王會(huì)軍和姜大膀，2004），抑或10m （Chen et al.，2000；Hu et al.，2000）。而 Yang et al.（2002）認(rèn)為，利用東亞低層850hPa經(jīng)向風(fēng) （v850over East Asian，簡(jiǎn)稱EAv850）強(qiáng)度描述東亞冬季風(fēng)較為恰當(dāng)。從氣候平均態(tài)看，冬季亞洲東部低層基本為一致的偏北風(fēng)。因此，對(duì)東亞冬季850hPa經(jīng)向風(fēng)做EOF展開，相關(guān)信息列于表1中。比較分析之后發(fā)現(xiàn)，第一空間模態(tài)能夠從較大程度上反映經(jīng)向風(fēng)的空間分布特征 （圖2c），從而將圖中區(qū)域 （30°N～60°N，105°E～150°E）的經(jīng)向風(fēng)求區(qū)域加權(quán)平均，再標(biāo)準(zhǔn)化后作為850hPa經(jīng)向風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)，記為I3。

表1 5個(gè)系統(tǒng)EOF展開的第一、第二空間模態(tài)的方差貢獻(xiàn)、系統(tǒng)強(qiáng)度指數(shù)定義及其與相應(yīng)系統(tǒng)EOF展開的第一、第二空間模態(tài)時(shí)間系數(shù)的相關(guān)系數(shù)Table 1 The variance contributions of the leading EOF modes for five circulations systems and their intensity indices as well as the correlation coefficients between the first two principal components and the indices of corresponding systems

3.1.3 東亞大槽

與東亞冬季風(fēng)的變化相對(duì)應(yīng)，北半球中層環(huán)流場(chǎng)的配置同樣有相應(yīng)的變化。孫柏民和李崇銀（1997）研究發(fā)現(xiàn)，東亞大槽 （East Asian Trough，簡(jiǎn)稱EAT）的擾動(dòng)能顯著加強(qiáng)赤道以北、110°E～150°E以及澳大利亞東北150°E附近的熱帶西太平洋地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)。在大槽擾動(dòng)強(qiáng)的冬季，東亞上下游的阻塞形勢(shì)穩(wěn)定少變，歐亞太平洋地區(qū)經(jīng)向環(huán)流發(fā)展，東亞沿岸冷空氣活動(dòng)劇烈。Wang et al.（2009a）認(rèn)為，當(dāng)東亞大槽槽線傾斜率大時(shí)，東亞冬季風(fēng)表現(xiàn)為偏東路徑，有利于冷空氣輸送。崔曉鵬和孫照渤 （1999）也認(rèn)為，如果東亞大槽向南推進(jìn)，則槽后西北氣流加強(qiáng)，將有利于引導(dǎo)極地冷空氣向南爆發(fā)。鑒于此，為確定東亞大槽變動(dòng)最為強(qiáng)烈的位置，對(duì)其做EOF展開，相關(guān)信息如表1所示。參照東亞大槽的平均位置，最終選定第一空間模態(tài) （圖2d）中變化最大的區(qū)域 （25°N～45°N，110°E～145°E）作為東亞大槽關(guān)鍵區(qū)。并將該區(qū)域位勢(shì)高度的區(qū)域加權(quán)平均值標(biāo)準(zhǔn)化后代表東亞大槽強(qiáng)度，記為I4。

3.1.4 300hPa東亞急流經(jīng)向切變

研究表明，東亞急流 （East Asian jet stream，簡(jiǎn)稱EAJ）的變化伴隨有許多地區(qū)的氣候異常信號(hào)出現(xiàn)，尤其是東亞國(guó)家的季風(fēng)異常信號(hào) （Tao and Chen，1987；Lau et al.，1988）。Yang et al.（2002）指出，當(dāng)東亞急流增強(qiáng)時(shí)，東亞大槽加深、阿留申低壓增強(qiáng)，引起東亞及太平洋地區(qū)氣候異常，同時(shí)認(rèn)為東亞及太平洋地區(qū)200hPa緯向風(fēng)EOF的第二模態(tài)能夠反映東亞急流的變化。Jhun and Lee（2004）研究發(fā)現(xiàn)，西伯利亞高壓強(qiáng)度與朝鮮以北、韓國(guó)和日本南部300hPa高空緯向風(fēng) （u300）分別呈顯著的負(fù)相關(guān)和正相關(guān)。此外，Li and Yang（2010）研究指出冬季東亞急流的經(jīng)向切變與低層經(jīng)向風(fēng)的變化顯著相關(guān)，并將200hPa緯向風(fēng)的經(jīng)向切變定義為東亞冬季風(fēng)的動(dòng)力指數(shù)。本文將u300做EOF展開也發(fā)現(xiàn)，其第二空間模態(tài)顯示東亞上空存在兩個(gè)截然相反的正負(fù)異常區(qū)，能夠很好地反映上述結(jié)論 （圖2e）。因此，將300hPa的緯向西風(fēng)在正負(fù)異常區(qū)的區(qū)域平均值差異標(biāo)準(zhǔn)化后定義為東亞急流經(jīng)向切變強(qiáng)度指數(shù)，記為I5：

代表300hPa緯向風(fēng)的區(qū)域平均值，Norm表示標(biāo)準(zhǔn)化。

為表述方便，將I2、I3、I4都乘以－1，從而高指數(shù)與強(qiáng)度偏強(qiáng)對(duì)應(yīng)，分別記為

圖2 冬季各要素場(chǎng)EOF展開的 （a、e）第二空間模態(tài)和 （b－d）第一空間模態(tài)：（a）東亞海平面氣壓場(chǎng)ps；（b）北太平洋地區(qū)海平面氣壓場(chǎng)ps；（c）東亞850hPa經(jīng)向風(fēng)v850；（d）東亞500hPa位勢(shì)高度h500；（e）東亞300hPa緯向風(fēng)u300Fig.2 Spatial patterns of（a，e）the second leading mode of（a）sea level pressure and（e）300－h(huán)Pa zonal wind over East Asia，and（b－d）the first leading mode of（b）sea level pressure over the North Pacific，（c）850－h(huán)Pa meridional wind and（d）500－h(huán)Pa geopotential height over East Asia

3.2 各系統(tǒng)強(qiáng)度指數(shù)（I1、I＊2、I＊3、I＊4、I5）與同期表面溫度的關(guān)系

為了考察上述各系統(tǒng)對(duì)東亞冬季天氣和氣候的影響，將相應(yīng)強(qiáng)度指數(shù)與東亞同期表面溫度求相關(guān)［圖3（見文后彩圖），陰影區(qū)域通過了95%的信度檢驗(yàn)，隱去了未通過檢驗(yàn)的區(qū)域］。除阿留申低壓外（圖略），各系統(tǒng)強(qiáng)度指數(shù)與東亞表面溫度呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，但顯著相關(guān)區(qū)有所不同。西伯利亞高壓與長(zhǎng)江以北地區(qū)的表面溫度變化相對(duì)更為緊密，相關(guān)系數(shù)均在－0.6左右。而在河套、內(nèi)蒙古西部地區(qū)，相關(guān)系數(shù)則達(dá)－0.7（圖3a）。低層經(jīng)向風(fēng)主要影響河套、甘肅、內(nèi)蒙古西部以及日本南部等地，相關(guān)系數(shù)均在－0.5左右，局部能達(dá)－0.6（圖3b）。相對(duì)于西伯利亞高壓，其表征冬季風(fēng)的能力稍遜一籌。東亞大槽與表面溫度顯著相關(guān)的中心區(qū)域位于韓國(guó)南部、日本南部以及東海和黃海等區(qū)域，相關(guān)系數(shù)在－0.8以下。其影響范圍以此為中心可以向內(nèi)陸延伸到華南、華東、河套及其以東地區(qū)，大部分地區(qū)相關(guān)系數(shù)在－0.6左右（圖3c）。與西伯利亞高壓相比，其影響范圍偏東偏南。東亞急流經(jīng)向切變的影響范圍與東亞大槽較為類似。其與韓國(guó)、日本中南部表面溫度的相關(guān)系數(shù)在－0.8以下，影響范圍也能向西延伸到內(nèi)陸地區(qū) （圖3d）。但相對(duì)而言，它更能表征朝鮮、韓國(guó)和日本冬季表面溫度對(duì)東亞冬季風(fēng)強(qiáng)弱變化的響應(yīng)。

單要素指數(shù)對(duì)東亞冬季風(fēng)的反映能力不僅表現(xiàn)出區(qū)域局限性，而且對(duì)強(qiáng)弱東亞冬季風(fēng)年的指示也存在一定差異 （圖4），進(jìn)一步說明了定義綜合指數(shù)的必要性。鑒于西伯利亞高壓、東亞大槽和東亞高空急流切變均能較好地表征東亞冬季風(fēng)特征，且有各自的優(yōu)勢(shì)表征區(qū)域。因此本文定義了一個(gè)新的東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù) （integrated index of East Asian winter monsoon，EAWMII）：

圖4 1948～2008年冬季標(biāo)準(zhǔn)化I1、I＊3、I＊4和I5的逐年變化Fig.4 Variations of the normalized I1，I＊3，I＊4，and I5for 1948－2008winters

EAWMII與各系統(tǒng)強(qiáng)度指數(shù)I1、I＊2、I＊3、I＊4、I5的相關(guān)系數(shù)分別為0.76、0.32、0.83、0.74、0.89，均通過了95%的信度檢驗(yàn)。表明新指數(shù)可以在較大程度上反映東亞冬季風(fēng)活動(dòng)各個(gè)方面，初步說明新指數(shù)較為合理。

3.3 EAWMII與現(xiàn)有東亞冬季風(fēng)指數(shù)的關(guān)系

到目前為止，描述東亞冬季風(fēng)強(qiáng)弱的指數(shù)至少有21個(gè)，通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，除3個(gè)指數(shù)外，其他18個(gè)指數(shù)都能通過EAWMII得到很好地體現(xiàn)，最低相關(guān)系數(shù)也能達(dá)到0.57（如表2所示）。所有相關(guān)系數(shù)都能通過99%的信度檢驗(yàn)。EAWMII對(duì)I＊ZLK反映能力最差，究其原因可能與兩者的定義初衷有關(guān)。Zhu et al.（2005）當(dāng)初定義該指數(shù)時(shí)同時(shí)考慮了東亞冬季風(fēng)和夏季風(fēng)的熱力特征，而EAWMII針對(duì)的只是冬季風(fēng)。值得一提的是，EAWMII與晏紅明等 （2009）定義的綜合指數(shù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.92。因此，EAWMII能夠較為全面地表征東亞冬季的綜合特征。

4 東亞冬季風(fēng)在過去幾十年的變化特征

圖5為1948～2008年間東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)EAWMII的變化情況，正值和負(fù)值分別表示冬季風(fēng)偏強(qiáng)和偏弱。顯然，冬季風(fēng)的年際差異較大。若以正 （負(fù)）指數(shù)絕對(duì)值大于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差代表強(qiáng) （弱）冬季風(fēng)，則強(qiáng)冬季風(fēng)年有 （10年）1954、1956、1960、1961、1962、1967、1976、1980、1983、1985；弱冬季風(fēng)年有 （12年）1948、1971、1972、1978、1986、1988、1989、1991、1992、1997、2006、2008。強(qiáng)弱冬季風(fēng)年在頻次上旗鼓相當(dāng)。但細(xì)心比較后可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)冬季風(fēng)年均出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代中期以前，而弱冬季風(fēng)主要集中在80年代中期以后。此外，東亞冬季風(fēng)還存在明顯的年代際變化，如9點(diǎn)滑動(dòng)平均曲線 （虛曲線）所示。在過去幾十年間，東亞冬季風(fēng)存在幾個(gè)顯著的偏強(qiáng)期和偏弱期。20世紀(jì)50年代至60年代中期和70年代末至80年代中期，冬季風(fēng)顯著偏強(qiáng)；60年代末至70年代中期以及80年代中期至90年代初，冬季風(fēng)顯著偏弱。自20世紀(jì)80年代中期減弱以來，東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度一直偏弱。EAWMII的線性趨勢(shì) （虛直線）也表明，1948－2008年間東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度呈減弱趨勢(shì)。

圖5 1948～2008年冬季EAWMII的年際變化 （實(shí)線）、線性變化趨勢(shì) （虛斜線）以及9點(diǎn)滑動(dòng)平均 （虛曲線）Fig.5 Interannual variation of EAWMII（solid line）from 1948winter to 2008winter and its linear trend（dashed line），and 9－year running mean（dashed curve）

5 EAWMII與東亞氣溫場(chǎng)以及大氣環(huán)流的關(guān)系

EAWMII在反映東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度方面集合了上述三個(gè)系統(tǒng)指數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能更好地體現(xiàn)東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)弱及其變化情況。這一點(diǎn)在其與東亞表面溫度相關(guān)系數(shù)圖上得到了很好的體現(xiàn) （圖6，陰影區(qū)通過了95%的信度檢驗(yàn)）。該指數(shù)與華南、華東、華北、河套、吉林省、遼寧省、朝鮮、韓國(guó)、日本等地以及東海、黃海和渤海等海域的表面氣溫變化顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均在－0.6以下。相關(guān)系數(shù)為－0.7的區(qū)域包括河套、內(nèi)蒙古西部、朝鮮、韓國(guó)和日本北部等地區(qū)；在韓國(guó)南部、日本南部的相關(guān)系數(shù)甚至達(dá)到了－0.8（圖6a）。同時(shí)，該指數(shù)與中國(guó)站點(diǎn)溫度的變化也存在顯著相關(guān) （圖6b）。分析表明，EAWMII能夠很好地反映東亞冬季風(fēng)與東亞冬季表面溫度的關(guān)系：當(dāng)冬季風(fēng)加強(qiáng)時(shí)，東亞地區(qū)溫度普遍降低；反之，則溫度升高。

分析完EAWMII與表面溫度的關(guān)系后，有必要再考察其與環(huán)流場(chǎng)的關(guān)系。因?yàn)樽鳛楸碚鳀|亞冬季風(fēng)強(qiáng)度的指數(shù)，從邏輯上講EAWMII應(yīng)該能夠較好地反映伴隨冬季風(fēng)變化而出現(xiàn)的環(huán)流場(chǎng)變化。圖7a－d分別為EAWMII與東亞冬季海平面氣壓場(chǎng)（ps）、500hPa高 度 場(chǎng) （h500）、1000hPa經(jīng) 向 風(fēng)（v1000）以及300hPa緯向風(fēng) （u300）的相關(guān)系數(shù)分布圖，陰影區(qū)通過了95%的信度檢驗(yàn)?？梢钥闯?，當(dāng)EAWMII增強(qiáng)時(shí)，西伯利亞、蒙古地區(qū)的氣壓增強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)在貝加爾湖附近最大能達(dá)到0.7，正是西伯利亞高壓的平均位置。同時(shí)，西太平洋海域的海平面氣壓則顯著降低，最強(qiáng)相關(guān)為－0.7，位于160°E附近，恰好是前人定義海陸氣壓差指數(shù)時(shí)選取的代表性位置 （圖7a）。EAWMII與500hPa位勢(shì)高度也存在兩個(gè)明顯的 “＋”、“－”相關(guān)區(qū)，分別位于歐亞大陸中高緯和東亞地區(qū) （圖7b）。最強(qiáng)負(fù)相關(guān)系數(shù)可達(dá)－0.8，位于日本、朝鮮、韓國(guó)上空，即東亞大槽關(guān)鍵區(qū)所在區(qū)域。此外，EAWMII與我國(guó)華北、東北至日本、渤海和黃海一帶低層盛行西北風(fēng)以及華東、華南至東海、南海一帶盛行北風(fēng)和東北風(fēng)也存在顯著的負(fù)相關(guān) （圖7c）。EAWMII與300hPa緯向風(fēng)的相關(guān)系數(shù)分布圖呈現(xiàn)出三個(gè) “－”、“＋”、“－”的狹長(zhǎng)帶；分別位于日本以北、日本南部和印度尼西亞至澳大利亞以東（圖7d）。該分布型與u300EOF第二空間模態(tài) （圖2e）非常相似。說明當(dāng)東亞急流增強(qiáng)時(shí)，其北側(cè)的緯向風(fēng)相對(duì)減弱，將產(chǎn)生氣旋式環(huán)流異常，進(jìn)而導(dǎo)致東亞大槽加深，同時(shí)南側(cè)緯向風(fēng)也相對(duì)減弱，從而產(chǎn)生反氣旋式環(huán)流異常。上述的綜合結(jié)果很可能導(dǎo)致東西向海陸差異增強(qiáng)，最終導(dǎo)致東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)。

6 強(qiáng)弱東亞冬季風(fēng)年大氣環(huán)流場(chǎng)異常對(duì)比分析

根據(jù)本文東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)的定義，上文指出在1948～2008年間強(qiáng)弱東亞東季風(fēng)分別有10年和12年。徐建軍等 （1999）分析了近百年?yáng)|亞冬季風(fēng)的突變性和周期性，得出的結(jié)論是強(qiáng)弱冬季風(fēng)的天氣和環(huán)流特點(diǎn)幾乎完全相反。王會(huì)軍和姜大膀（2004）研究表明，東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度變化不單純受局地氣候系統(tǒng)影響，而且與北半球半球尺度上的大氣環(huán)流異常緊密相連。此外，眾多研究也得出與之類似的結(jié)論 （施能，1996；Jhun and Lee，2004；晏紅明等，2009）。為了驗(yàn)證EAWMII是否能夠反映東亞冬季風(fēng)的上述特征，同時(shí)更直觀地表現(xiàn)強(qiáng)弱冬季風(fēng)年大氣環(huán)流的異常特征，采用合成分析方法考察各個(gè)要素場(chǎng)在強(qiáng)弱冬季風(fēng)年的差異 （如圖8所示，陰影部分通過了95%的信度檢驗(yàn)）。分析表明，強(qiáng)冬季風(fēng)年大氣環(huán)流異常場(chǎng)的特征為：西伯利亞高壓為正異常，太平洋海域的海平面氣壓為負(fù)異常，海陸差異明顯增加。日本南部300hPa的東亞急流增強(qiáng)，其北側(cè)的緯向風(fēng)減弱，呈明顯的氣旋性環(huán)流異常。歐亞大陸中高緯地區(qū)和東亞、太平洋地區(qū)的500hPa位勢(shì)高度分別升高和降低，綜合結(jié)果是東亞大槽加深增強(qiáng)。同時(shí)伴隨有我國(guó)東北、華北等地北風(fēng)增強(qiáng)；朝鮮、韓國(guó)、日本及其鄰近海域西北風(fēng)增強(qiáng)。風(fēng)場(chǎng)的增強(qiáng)將引導(dǎo)更多冷空氣南下，從而給中國(guó)大部、朝鮮、韓國(guó)、日本帶來明顯的降溫天氣。

弱冬季風(fēng)年各要素異常分布與上述形勢(shì)基本相反，且關(guān)鍵區(qū)域都通過了信度檢驗(yàn)。

7 EAWMII與北極濤動(dòng)、北太平洋濤動(dòng)、太平洋年代際振蕩和ENSO的關(guān)系

圖6 東亞季風(fēng)綜合指數(shù)EAWMII與 （a）東亞表面溫度以及 （b）中國(guó)站點(diǎn)氣溫相關(guān)系數(shù)分布圖 （陰影區(qū)通過了95%的信度檢驗(yàn)）Fig.6 Correlation coefficients between EAWMII and（a）East Asian surface temperature，（b）China stations'temperature.The areas exceeding the 95%confidence level are shaded

圖7 1948～2008東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)EAWMII與東亞冬季 （a）海平面氣壓場(chǎng)ps、（b）500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)h500、（c）1000hPa經(jīng)向風(fēng)v1000、（d）300hPa緯向風(fēng)u300的相關(guān)系數(shù)分布圖 （陰影區(qū)通過了95%的信度檢驗(yàn)）Fig.7 Correlation coefficients between EAWMII and（a）sea level pressure，（b）geopotential height at 500hPa，（c）meridional wind at 1000hPa，（d）zonal wind at 300hPa from 1948winter to 2008winter.The areas exceeding the 95%confidence level are shaded

圖8 強(qiáng) （a、c、e、g、i）、弱 （b、d、f、h、j）東亞冬季風(fēng)年冬季各要素的距平合成分析 （陰影：通過了95%的信度檢驗(yàn)）：（a、b）海平面氣壓場(chǎng)ps（單位：hPa）；（c、d）500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)h500（單位：gpm）；（e、f）850hPa矢量風(fēng)場(chǎng) （u850，v850）；（g、h）300hPa矢量風(fēng)場(chǎng)（u300，v300）；（i、j）表面溫度Ts（單位：℃）Fig.8 The composite maps for the strong（a，c，e，g，i）and weak（b，d，f，h，j）winter monsoon years（The areas exceeding 95%confidence level are shaded）：（a，b）Sea level pressure，ps（units：hPa）；（c，d）500－h(huán)Pa geopotential height，h500（units：gpm）；（e，f）850－h(huán)Pa wind，（u850，v850）；（g，h）300－h(huán)Pa wind，（u300，v300）；and（i，j）surface temperature，Ts（units：℃）

龔道溢等 （2004）和武炳義等 （2004）認(rèn)為，北極濤動(dòng)可以通過影響西伯利亞高壓強(qiáng)度的變化進(jìn)而影響東亞冬季風(fēng)。楊輝和李崇銀 （2008）研究得出結(jié)論，當(dāng)北極濤動(dòng) （Arctic Oscillation，簡(jiǎn)稱AO）處于正位相時(shí)，西伯利亞高壓和阿留申低壓偏弱，東亞冬季風(fēng)偏弱。但AO與我國(guó)南方氣候變化的聯(lián)系并不十分緊密 （Nan and Zhao，2011）。另外，有研究表明北太平洋濤動(dòng) （North Pacific Oscillation，簡(jiǎn)稱NPO）與我國(guó)冬季天氣和氣候關(guān)系密切。強(qiáng)濤動(dòng)年，東亞冬季風(fēng)偏弱，我國(guó)溫度普遍偏高 （郭冬和孫照渤，2004）。東亞冬季風(fēng)與ENSO也存在一定的聯(lián)系 （李崇銀和穆明權(quán)，2004；何溪澄等，2008）。通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，EAWMII與AO指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為－0.38，通過了99%的信度檢驗(yàn)。即當(dāng)AO處于負(fù)位相時(shí)，EAWMII偏強(qiáng)，與前人結(jié)果一致。從兩者的年際變化 （圖9）可以看出，AO與EAWMII在20世紀(jì)70年代初至70年代中、80年代末至90年代中有著很好的反位相對(duì)應(yīng)關(guān)系。尤其是在后一時(shí)期，AO異常偏強(qiáng)，而東亞冬季風(fēng)正是在該時(shí)期顯著減弱。因此可以初步推斷，20世紀(jì)80年代中期東亞冬季風(fēng)減弱可能是由于AO顯著增強(qiáng)造成。該結(jié)論與武炳義等 （2004）的研究結(jié)果相吻合。EAWMII與NPO也存在密切聯(lián)系，與NPO指數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)－0.66。即當(dāng)NPO處于正位相時(shí)，東亞冬季風(fēng)將偏弱，反之則偏強(qiáng)。兩者的年際變化顯示，NPO指數(shù)的正 （負(fù)）異常峰值與EAWMII的負(fù) （正）異常峰值基本對(duì)應(yīng)，并且在東亞冬季風(fēng)的顯著減弱時(shí)期得到了很好的體現(xiàn)。EAWMII與Ni~no3.4指數(shù)的相關(guān)為－0.30，通過95%的信度檢驗(yàn)。EAWMII與AO指數(shù)和Ni~no3.4的顯著相關(guān)不僅說明其定義的合理性，也從側(cè)面反映出EAWMII的潛在可預(yù)測(cè)性，為未來的氣候預(yù)測(cè)提供一定的參考依據(jù)。盡管北極濤動(dòng)和太平洋年代際振蕩 （Pacific Decadal Oscillation，簡(jiǎn)稱PDO）之間存在緊密聯(lián)系 （孫建奇和王會(huì)軍，2005），但PDO對(duì)東亞冬季風(fēng)的年際變化作用并不顯著 （Jhun and Lee，2004），PDO指數(shù)與EAWMII的相關(guān)系數(shù)只有0.07。從表3可以看出，AO和ENSO分別從年代際和年際尺度上影響東亞冬季風(fēng)的變化，而NPO的影響始終存在。

表3 EAMWII與4個(gè)系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度上的聯(lián)系Table 3 The correlation coefficients between EAWMII and several indices at different time scales

圖9 1948～2008年冬季標(biāo)準(zhǔn)化的東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)（柱狀圖）、北太平洋濤動(dòng)指數(shù)（實(shí)心圓）以及北極濤動(dòng)指數(shù)（空心圓）的年際變化Fig.9 The interannual variations of normalized EAWMII，NPO Index，and AO Index for 1948－2008winters

上述分析已表明，AO和NPO都能對(duì)東亞冬季的天氣和氣候產(chǎn)生重要影響，并且兩者與東亞冬季表面溫度的變化顯著相關(guān) （圖10a、b）。這自然就會(huì)產(chǎn)生疑問：兩者在影響過程中是否存在聯(lián)系或不同呢？為了消除NPO（AO）的可能影響，將原始表面溫度場(chǎng)減去利用NPO（AO）指數(shù)時(shí)間序列線性回歸得到表面溫度場(chǎng)，從而單獨(dú)考察AO（NPO）對(duì)東亞冬季表面溫度的作用 （圖10c、d）。結(jié)果表明，兩者影響的關(guān)鍵區(qū)域有所不同。AO主要影響歐亞大陸中高緯地區(qū)、我國(guó)東北和日本北部等地區(qū) （圖10c），而NPO則主要影響河套以東、華南和華東、朝鮮、韓國(guó)、日本南部及其鄰近海域（圖10d）。即AO的影響偏北，對(duì)我國(guó)南部的影響并不顯著，與Nan and Zhao（2011）的研究結(jié)果一致，而NPO的影響偏南。另外，兩者可能也存在一定的聯(lián)系。因?yàn)橛醒芯勘砻鳎珹O與北太平洋地區(qū)的大氣活動(dòng)確實(shí)存在一定的相關(guān)。例如，孫建奇和王會(huì)軍 （2005）研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)AO可以導(dǎo)致阿留申低壓加深，進(jìn)而通過北半球中緯度的海氣相互作用影響到太平洋年代際震蕩。而本文研究表明，AO指數(shù)與NPO指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.50，通過了99%的信度檢驗(yàn)。綜合上述分析做出推斷：AO不僅可以通過影響西伯利亞高壓來影響東亞冬季風(fēng)，而且有可能通過影響NPO來影響東亞冬季風(fēng)的變化。另外，ENSO主要與我國(guó)秦嶺、華南、華中、華東、日本等地冬季溫度的變化顯著相關(guān) （圖略）；但PDO對(duì)東亞冬季氣溫變化的影響并不顯著 （圖略）。

圖10 AO／NPO指數(shù)與 （a／b）原始表面溫度場(chǎng)以及 （c／d）去除NPO／AO線性趨勢(shì)的表面溫度場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布圖 （陰影區(qū)通過了95%的信度檢驗(yàn)）Fig.10 Correlation coefficients of AO／NPO index with（a／b）the original surface temperature and（c／d）the residual temperature after the NPO－related／AO－related variations are removed by means of a linear regression.The areas exceeding the 95%confidence level are shaded

8 結(jié)論與討論

基于MV－EOF和單變量EOF，本文重新定義了西伯利亞高壓 （SH）、阿留申低壓 （AL）、東亞850hPa經(jīng)向風(fēng) （EAv850）、東亞大槽 （EAT）以及東亞急流 （EAJ）經(jīng)向切變的強(qiáng)度指數(shù)，并逐一考察各指數(shù)表征東亞冬季風(fēng)的能力，以期定義一個(gè)更加合理的東亞冬季風(fēng)指數(shù)。分析結(jié)論如下：

（1）EAJ經(jīng)向切變、SH和EAT強(qiáng)度指數(shù)都能較好地表征東亞冬季表面溫度對(duì)東亞冬季風(fēng)強(qiáng)弱變化的響應(yīng)，但關(guān)鍵區(qū)略有不同。SH指數(shù)一般對(duì)河套、華北地區(qū)的表面溫度變化的反映能力最好；EAT指數(shù)能夠很好地描述華南、華東、韓國(guó)南部以及日本南部表面溫度的變化；而EAJ經(jīng)向切變強(qiáng)度指數(shù)相對(duì)而言更能反映朝鮮、韓國(guó)、日本地區(qū)表面溫度對(duì)東亞冬季風(fēng)變化的響應(yīng)。

（2）將上述三個(gè)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后求加權(quán)平均，得到一個(gè)新的東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù) （EAWMII）。相關(guān)分析表明，EAWMII與東亞環(huán)流場(chǎng) （500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)、1000hPa經(jīng)向風(fēng)和300hPa緯向風(fēng)）以及東亞表面溫度場(chǎng)同期相關(guān)顯著。相對(duì)于單一要素指數(shù)，EAWMII能夠更好地描述整個(gè)東亞地區(qū)冬季表面溫度的變化。這就說明，EAWMII能夠從很大程度上反映整個(gè)東亞冬季風(fēng)系統(tǒng)的變化情況。另外，在EAWMII與現(xiàn)有21個(gè)東亞冬季風(fēng)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)中，有18個(gè)相關(guān)系數(shù)能達(dá)到0.57以上，與其他綜合指數(shù)最高能達(dá)到0.92。這進(jìn)一步說明EAWMII能夠較好地表征東亞冬季風(fēng)的綜合特征。

（3）1948～2008年間EAWMII存在明顯的年際變化，并且表現(xiàn)為減弱的線性趨勢(shì)。同時(shí)也呈現(xiàn)出幾個(gè)明顯的強(qiáng)弱期：20世紀(jì)50年代至60年代中期和70年代末至80年代中期，冬季風(fēng)顯著偏強(qiáng)；60年代末至70年代中期以及80年代中期至今偏弱。此外，該指數(shù)很好地反映了20世紀(jì)80年代中期東亞冬季風(fēng)的減弱信號(hào)。

（4）合成分析表明，強(qiáng)弱冬季風(fēng)年的環(huán)流場(chǎng)和要素場(chǎng)不管是在強(qiáng)度方面還是在空間分布方面都呈現(xiàn)出完全相反的態(tài)勢(shì)，并且關(guān)鍵區(qū)都能通過信度檢驗(yàn)。說明EAWMII能夠較好地反映東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)弱。

（5）EAWMII與AO、NPO和Ni~no3.4指數(shù)呈顯著的負(fù)相關(guān)。尤其是在20世紀(jì)80年代中期，EAWMII與AO、NPO呈現(xiàn)非常一致的反位相，一定程度上揭示東亞冬季風(fēng)在該時(shí)期的減弱機(jī)制，與前人研究結(jié)果一致。EAWMII與AO、Ni~no3.4的顯著相關(guān)也從側(cè)面反映其潛在可預(yù)測(cè)性，為未來東亞冬季風(fēng)的預(yù)測(cè)提供一定的參考依據(jù)。但EAWMII與PDO的關(guān)系并不顯著。

（6）盡管AO、NPO和ENSO都能通過影響東亞冬季風(fēng)而影響東亞的天氣和氣候，但影響區(qū)域有所不同。NPO主要影響河套以東、華南和華東、朝鮮、韓國(guó)、日本南部及其鄰近海域，AO則主要影響歐亞大陸中高緯地區(qū)、東北和日本北部等地區(qū)，而ENSO則主要影響我國(guó)秦嶺、華南、華中、華東和日本等地。此外，AO很可能通過影響NPO從而引起東亞冬季風(fēng)的變化。

由于本文定義EAWMII時(shí)，在低層只選擇代表性系統(tǒng)——西伯利亞高壓，因此表征海陸熱力差異的效果不如同時(shí)考慮西伯利亞高壓、阿留申低壓的指數(shù)顯著。然而，東亞冬季風(fēng)的形成應(yīng)該是緯向和經(jīng)向熱力差異作用的綜合結(jié)果。近年來相關(guān)研究（趙平和周自江，2005；Zhao et al.，2011）也指出，在分析東亞氣候的工作中，還應(yīng)重視副熱帶海洋和中緯度大陸的熱力影響。因此，在強(qiáng)調(diào)緯向海陸熱力差異的同時(shí)，也應(yīng)該關(guān)注高緯與低緯的經(jīng)向熱力差異，EAWMII正好從一定程度上體現(xiàn)了這一點(diǎn)（如圖7a、b所示）。此外，本文定義EAWMII時(shí)，代表性系統(tǒng)分別取自對(duì)流層低層、中層和高層，基本涵蓋了整個(gè)東亞冬季風(fēng)系統(tǒng)，故而能夠較為全面地表征東亞冬季風(fēng)的變化。因此，恰當(dāng)?shù)剡x取系統(tǒng)或要素對(duì)于表征東亞冬季風(fēng)的綜合特征十分重要。

致謝感謝審稿專家和編輯耐心細(xì)致的點(diǎn)評(píng)及寶貴建議！

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圖1 各要素場(chǎng)MV－EOF展開的第一空間模態(tài)：（a）海平面氣壓場(chǎng)ps（等值線）和表面溫度Ts（陰影）；（b）850hPa經(jīng)向風(fēng)v850（等值線）、500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)h500（陰影）和300hPa矢量風(fēng)場(chǎng) （u300，v300）Fig.1 Spatial patterns of the first MV－EOF mode of（a）sea level pressure，ps（contour）and surface temperature，Ts（shaded），and（b）850－h(huán)Pa meridional wind，v850（contour），500－h(huán)Pa geopotential height，h500（shaded），and 300－h(huán)Pa vector wind，（u300，v300）

圖3 各系統(tǒng)強(qiáng)度指數(shù)與東亞表面溫度相關(guān)系數(shù)分布圖：Fig.3 Correlation coefficients between East Asian surface temperature andThe areas exceeding the 95%confidence level are shaded

An Integrated East Asian Winter Monsoon Index and Its Interannual Variability

HE Shengping1，2，3and WANG Huijun1，3

1Nansen－ZhuInternationalResearchCenter，InstituteofAtmosphericPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029
2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049
3ClimateChangeResearchCenter，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029

The collaborative relationship among members of the East Asian winter monsoon（EAWM）system is first examined through the multivariate EOF（MV－EOF）.Univariate EOF is then used to define the intensity index of each single system.Based on the above analyses，an integrated index of the East Asian winter monsoon（EAWMII）is defined.The new index exhibits distinct interannual variability and takes into account variations of Si－berian high，East Asian trough，and meridional shear of upper－tropospheric zonal wind.Results show that the EAWMII can capture well the continuous weakening of the EAWM since the mid－1980s.It is also statistically significantly correlated with variations of both atmospheric circulation fields and surface temperature during winter.In addition，the EAWMII is closely related to the Arctic Oscillation（AO）index，the Ni~no3.4sea surface temperature index，and the North Pacific Oscillation（NPO）index.The impact of AO on the East Asian surface temperature primarily occurs in the middle and high latitudes of Eurasia，Northeast China，and North Japan，etc.The influence of NPO is mainly registered in South China，East China，North Korea，South Korea，and South Japan.It is very likely that the AO affects the EAWM via the NPO.

East Asian winter monsoon，atmospheric circulation，North Pacific Oscillation，Arctic Oscillation

1006－9895（2012）03－0523－16

P462

A

10.3878／j.issn.1006－9895.2011.11083

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2011－04－26，2011－11－18收修定稿

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目2009CB421406，國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目40905041，中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目青年人才類KZCX2－YW－QN202，全球變化研究國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃2010CB950304

賀圣平，男，1985年出生，碩士研究生，主要從事東亞冬季風(fēng)、氣候預(yù)測(cè)等研究。E－mail：hshp＠m(xù)ail.iap.ac.cn