中國華北地區(qū)冬季異常冷暖的變化特征及影響因子分析

李培 ，任廣成，蔡開華

(1.中國人民解放軍海軍海洋水文氣象中心，北京100161 2.中國人民解放軍96631部隊(duì)，北京 102208)

1 引言

近代氣候變化最突出的特征是氣候變暖。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告[1]明確指出：近100年(1906－2005年)地球表面平均溫度上升了0.74℃,近50年的線性增溫為0.13℃/10年，1850年以來最暖的12個(gè)年份中有11個(gè)出現(xiàn)在近期的1995－2006年，全球變暖毋庸置疑。由于全球氣候變化對全球許多地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)部門已經(jīng)產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生重大影響，涉及水資源、農(nóng)業(yè)、陸地生態(tài)系統(tǒng)、海岸帶和近海生態(tài)系統(tǒng)，以及人類社會(huì)的生產(chǎn)、消費(fèi)和生活方式等經(jīng)濟(jì)社會(huì)的諸多領(lǐng)域，甚至對國家和國防安全也構(gòu)成極大威脅[2-3]。因此，氣候變化問題，已成為當(dāng)今國際社會(huì)普遍關(guān)注的重大全球性問題，也已不再僅僅是一個(gè)科學(xué)問題，而是演化成為一個(gè)長期性的重大國際政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、外交和軍事問題。眾多的研究表明[4-8]，我國的溫度變化與全球溫度變化有較好的一致性，趨于變暖。20世紀(jì)90年代以來，在全球氣候變暖的背景下，我國的氣象災(zāi)害明顯增多，對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響日益加劇。減輕氣象災(zāi)害的危害，應(yīng)對氣候變化的威脅，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，是國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的重要課題。對于氣候變暖，不同地區(qū)不同季節(jié)其氣候變暖的幅度有所不同。陳隆勛等[9]曾經(jīng)把我國溫度變化與全球溫度變化做過比較分析，發(fā)現(xiàn)我國北方地區(qū)，主要是東北、西北和華北地區(qū)溫度變化與全球溫度變化一致性較好。華北地區(qū)系北亞熱帶和中溫帶的過渡帶[10]，又是氣候變暖最顯著的地區(qū)之一，且華北地區(qū)人口眾多，大都市集中，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，研究其冬季異常冷暖變化規(guī)律并實(shí)施有效預(yù)測，對于充分開發(fā)利用氣候資源及其它自然資源，減少和預(yù)防氣候?yàn)?zāi)害，增強(qiáng)人們應(yīng)對氣候變化意識(shí)，提高全球環(huán)境意識(shí)和減緩氣候變化行動(dòng)參與意識(shí)都具有較大的實(shí)際意義。關(guān)于華北地區(qū)的氣候變化也有一些相關(guān)研究[11-13]，但多是從某一個(gè)側(cè)面進(jìn)行分析，且未過多涉及具體影響因子問題。許多研究表明[14-18]，東亞冬季風(fēng)、西伯利亞高壓、北半球極渦、烏拉爾山阻塞高壓、蒙古高壓和西太平洋副熱帶高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)，均對我國,尤其是華北地區(qū)冬季氣溫具有較大影響。任廣成等[19]還就影響我國冬季氣溫的主要環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)西伯利亞高壓強(qiáng)度變化及西太平洋副熱帶高壓東西位置和強(qiáng)度變化，對華北地區(qū)冬季氣溫影響最為顯著。沈愛華等[20]還曾經(jīng)對北京冷暖冬年與前期北太平洋海溫的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)北京暖冬年其前期春季北太平洋海溫距平場呈現(xiàn)厄爾尼諾分布型，冷冬年則呈現(xiàn)拉尼娜分布型。申紅艷等[21]就低空風(fēng)場及北極濤動(dòng)對華北冬季氣溫的影響進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)華北冬季偏冷期中、高緯緯向環(huán)流偏弱，經(jīng)向環(huán)流明顯增強(qiáng)，主要盛行偏北風(fēng)。華北冬季氣溫異常變化與北極濤動(dòng)的年代際變化有著密切的關(guān)系。本文試圖利用北半球海平面氣壓場、500 hPa 高度場和北太平洋海溫場資料及相關(guān)環(huán)流特征指數(shù)資料，就華北地區(qū)冬季異常冷暖的變化特征及影響因子進(jìn)行分析，為氣候預(yù)測提供物理依據(jù)。

2 資料和方法

采用1951—2009年華北地區(qū)北京、天津、石家莊、邢臺(tái)、承德、張家口、太原、長治和臨汾9個(gè)代表站溫度資料，歷年逐月北半球海平面氣壓場(網(wǎng)格：5°×10°)、北半球500 hPa高度場（網(wǎng)格：5°×10°）和北太平洋海溫場（網(wǎng)格：5°×5°）資料及相關(guān)環(huán)流特征指數(shù)資料。資料均由中國氣象局國家氣候中心提供。

計(jì)算華北地區(qū)9個(gè)代表站冬季（12—2月）平均溫度距平和并進(jìn)行逐年代累積，分析其氣候變化。依據(jù)9個(gè)代表站冬季平均溫度距平和之大小，確定華北地區(qū)冬季異常冷暖年份，對異常年份進(jìn)行北半球海平面氣壓場和北半球500 hPa高度場及北太平洋海溫場合成與對比分析，并結(jié)合相關(guān)分析方法，找出華北地區(qū)冬季異常冷暖年份北半球海平面氣壓場、北半球500 hPa 高度場及北太平洋海溫場的主要特征和對華北地區(qū)冬季溫度變化趨勢具有顯著影響的海氣因子。

3 華北冬季異常冷暖的氣候變化

采取過去的做法[21]，依據(jù)華北地區(qū)9個(gè)代表站冬季（12—2月）平均溫度距平和之大小，確定冬季異常冷暖年份?？紤]到異常年份的氣候概率不易過大，也不易太小。故規(guī)定凡9個(gè)代表站冬季平均溫度距平和≤-3.5℃，定為異常冷冬年；凡冬季平均溫度距平和≥3.5℃，定為異常暖冬年。按此標(biāo)準(zhǔn)，自1951—2009年的59年中，華北地區(qū)異常冷冬年共出現(xiàn)10年。分別是1952、1954、1956、1957、1963、1966、1967、1968、1971和1976年。異常暖冬年也出現(xiàn)10年。分別是1988、1990、1994、1996、1997、1998、2001、2003、2006和2008年。圖1給出華北地區(qū)9個(gè)代表站冬季（12—2月）平均溫度距平和的逐年變化，可看出其異常年份分布及其年代際變化情況。上世紀(jì)50年代共出現(xiàn)4個(gè)異常冷冬年，沒有出現(xiàn)異常暖冬年，溫度距平累積值為-25.3℃，顯然是華北地區(qū)冬季低溫時(shí)期。60年代也出現(xiàn)4個(gè)異常冷冬年，沒有出現(xiàn)異常暖冬年，溫度距平累積值低達(dá)-29.1℃，是華北地區(qū)冬季溫度的最低時(shí)期。70年代共出現(xiàn)2個(gè)異常冷冬年，仍沒有出現(xiàn)異常暖冬年，溫度距平累積值為-8.6℃，較60年代溫度有所回升。進(jìn)入80年代，又有明顯回升，并出現(xiàn)了2個(gè)異常暖冬年而無異常冷冬年，溫度距平累積值已由負(fù)值上升為6.8℃。90年代溫度再度升高，竟出現(xiàn)4個(gè)異常暖冬年而無異常冷冬年，溫度距平累積值高達(dá)29.6℃，是華北地區(qū)冬季顯著高溫時(shí)期。進(jìn)入本世紀(jì)后的9年中，又曾出現(xiàn)4個(gè)異常暖冬年，無異常冷冬年，9年溫度距平累積值為26.5℃，顯然目前華北地區(qū)冬季仍處在高溫時(shí)期。特別需要提及的是，10個(gè)異常冷冬年均出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代之前，10個(gè)異常暖冬年則均出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代之后，尤其是集中出現(xiàn)在80年代后期之后，每隔1—2年，最多隔3年就出現(xiàn)1個(gè)異常暖冬年，甚至?xí)B續(xù)發(fā)生。華北地區(qū)冬季溫度的這種異常變化，除人為原因外，還可能與近些年海溫異常導(dǎo)致全球大氣環(huán)流異常頻繁發(fā)生有關(guān)[22-25]。

圖1 華北地區(qū)9個(gè)代表站冬季（12—2月）平均溫度距平和演變曲線（溫度距平值擴(kuò)大10倍）

4 華北冬季異常冷暖的環(huán)流場分析

4.1 北半球海平面氣壓場分析

制作華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年和10個(gè)異常暖冬年北半球海平面氣壓累積距平合成圖(見圖2)。對比分析發(fā)現(xiàn)，北半球多個(gè)大氣活動(dòng)中心在強(qiáng)度上表現(xiàn)出明顯的差異。異常冷冬年，自我國北部往北至蒙古到西伯利亞高緯度地區(qū)為正距平控制，正距平中心位于西伯利亞，強(qiáng)度為32 hPa。阿留申地區(qū)和冰島地區(qū)也為正距平區(qū)，正距平中心強(qiáng)度分別為26 hPa和29 hPa。在北太平洋的夏威夷地區(qū)和北大西洋的亞速爾地區(qū)均為負(fù)距平控制，其中亞速爾地區(qū)負(fù)距平中心強(qiáng)度較強(qiáng)為-18 hPa，夏威夷地區(qū)負(fù)距平中心強(qiáng)度較弱僅為-4 hPa。異常暖冬年情況恰恰相反，我國北部至蒙古到西伯利亞為大范圍的負(fù)距平區(qū)，負(fù)距平中心強(qiáng)度達(dá)-43 hPa,位于西伯利亞。阿留申地區(qū)和冰島地區(qū)也均為負(fù)距平區(qū)，負(fù)距平中心強(qiáng)度分別為-17 hPa和-42 hPa。而在北太平洋的夏威夷地區(qū)和北大西洋的亞速爾地區(qū)則均為正距平控制，正距平中心強(qiáng)度分別為19 hPa和27 hPa。這種距平場的分布表明，華北地區(qū)異常冷冬年，蒙古高壓和西伯利亞高壓，尤其是西伯利亞高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)；阿留申低壓和冰島低壓強(qiáng)度偏弱；夏威夷高壓和亞速爾高壓強(qiáng)度也均偏弱。華北地區(qū)異常暖冬年，這些大氣活動(dòng)中心其強(qiáng)度變化與異常冷冬年相反。在華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與北半球海平面氣壓的相關(guān)分布（圖略）上，這些大氣活動(dòng)中心均有很好的反映，蒙古至西伯利亞為大范圍的高負(fù)相關(guān)區(qū)，負(fù)相關(guān)中心相關(guān)系數(shù)竟達(dá)-0.79，遠(yuǎn)超過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。在阿留申地區(qū)和冰島地區(qū)也均為負(fù)相關(guān)區(qū)，中心相關(guān)系數(shù)分別為-0.36和-0.31,前者通過0.01顯著性水平檢驗(yàn),后者接近0.01 顯著性水平檢驗(yàn)。而在夏威夷和亞速爾地區(qū)則均為正相關(guān)區(qū)，正相關(guān)中心相關(guān)系數(shù)分別為0.46和0.51，均通過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。為較客觀的說明問題，分別定義這些大氣活動(dòng)中心的強(qiáng)度指數(shù)。具體做法是，在西伯利亞高壓活動(dòng)區(qū)域，選擇(55o—65oN、80o—110oE)范圍共10格點(diǎn),用其海平面氣壓距平和作為西伯利亞高壓強(qiáng)度指數(shù)。用(40o—50oN、100o—120oE)范圍共8 格點(diǎn)海平面氣壓距平和，作為蒙古高壓強(qiáng)度指數(shù)。用(25o—30oN、175oE—165oW)范圍共5格點(diǎn)海平面氣壓距平和，作為夏威夷高壓強(qiáng)度指數(shù)。用(55o—60oN、155o—175oE)范圍共5 格點(diǎn)海平面氣壓距平和，作為阿留申低壓強(qiáng)度指數(shù)。用（20o—30oN、0o—30oW）范圍共11格點(diǎn)海平面氣壓距平和，作為亞速爾高壓強(qiáng)度指數(shù)。用(65o—70oN、0o—30oW)范圍共7 格點(diǎn)海平面氣壓距平和，作為冰島低壓強(qiáng)度指數(shù)。表1 給出華北地區(qū)9站冬季溫度距平和與這些大氣活動(dòng)中心的強(qiáng)度指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)。可以看出，除與冰島低壓和阿留申低壓相關(guān)略差外，其余關(guān)系均很好，尤其是與西伯利亞高壓和蒙古高壓關(guān)系更好，相關(guān)系數(shù)分別為-0.71和-0.61,均遠(yuǎn)超過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。就是說華北地區(qū)冬季溫度變化與北半球多個(gè)大氣活動(dòng)中心相聯(lián)系，但對華北地區(qū)冬季溫度變化影響最直接最顯著的還是西伯利亞高壓和蒙古高壓兩大環(huán)流系統(tǒng)，這與龔道溢等[15]的研究是一致的。眾所周知，北太平洋濤動(dòng)是指夏威夷高壓與阿留申低壓兩個(gè)大氣活動(dòng)中心海平面氣壓反位相振動(dòng)現(xiàn)象，用夏威夷高壓與阿留申低壓強(qiáng)度指數(shù)之差，作為北太平洋濤動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)。北大西洋濤動(dòng)是指亞速爾高壓與冰島低壓兩個(gè)大氣活動(dòng)中心海平面氣壓反位相振動(dòng)現(xiàn)象，用亞速爾高壓與冰島低壓強(qiáng)度指數(shù)之差，作為北大西洋濤動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)。兩大濤動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)與華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.45和0.41,均達(dá)到0.001顯著性水平檢驗(yàn)。

圖2 北半球華北地區(qū)海平面氣壓累積距平合成圖

表1 華北地區(qū)9站冬季溫度距平和與北半球大氣活動(dòng)中心相關(guān)統(tǒng)計(jì)

4.2 北半球500 hPa高度場分析

制作并分析華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年和10個(gè)異常暖冬年北半球500 hPa 高度累積距平合成圖（見圖3）。發(fā)現(xiàn)距平分布差異最顯著的有3個(gè)地區(qū)。一是本區(qū)即華北地區(qū)，異常冷冬年為較強(qiáng)的負(fù)距平控制，負(fù)距平中心強(qiáng)度為-24 dagpm。異常暖冬年則為較強(qiáng)的正距平控制，正距平中心強(qiáng)度為32 dagpm；二是太平洋較低緯度地區(qū)，異常冷冬年也為負(fù)距平控制，但強(qiáng)度較弱，僅為-7 dagpm。異常暖冬年為正距平控制，且強(qiáng)度較強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)30 dagpm；三是烏拉爾山地區(qū)，異常冷冬年為正距平控制，中心強(qiáng)度為24 dagpm。異常暖冬年為負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度為-24 dagpm。表明華北地區(qū)異常冷冬年，本區(qū)高度場偏低，西太平洋副高偏弱，烏拉爾山阻高偏強(qiáng)。異常暖冬年情況相反，本區(qū)高度場偏高，西太平洋副高偏強(qiáng)，烏拉爾山阻高偏弱。在華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和與北半球500 hPa 高度的相關(guān)分布（圖略）上，本區(qū)和西太平洋地區(qū)為兩個(gè)高正相關(guān)中心區(qū)，最大相關(guān)系數(shù)竟分別高達(dá)0.81和0.60，均遠(yuǎn)超過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)。烏拉爾山則為高負(fù)相關(guān)中心區(qū)，最高負(fù)相關(guān)系數(shù)為-0.47,通過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)。選擇（35o—40oN、110o—120oE）范圍共3 格點(diǎn)500 hPa 高度距平和，來反映本區(qū)高度場變化。用（60o—70oN、155o—175oE）范圍共8格點(diǎn)500 hPa高度距平和，作為烏拉爾山阻高強(qiáng)度指數(shù)。表2給出華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與本區(qū)高度場、西太平洋副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)及烏拉爾山阻高強(qiáng)度指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)?？梢钥闯觯溟g均存在著很好的相關(guān)關(guān)系。需要說明的是，華北地區(qū)冬季溫度不僅與西太平洋副高強(qiáng)度關(guān)系密切，而且與西太平洋副高西伸脊點(diǎn)關(guān)系也十分密切，相關(guān)系數(shù)竟達(dá)-0.60,遠(yuǎn)超過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)。就是說，本區(qū)500 hPa 高度場越低，西太平洋副高強(qiáng)度越弱，位置越偏東，烏拉爾山阻高強(qiáng)度越強(qiáng)，華北地區(qū)冬季溫度越低。反之，本區(qū)500 hPa高度場越高，西太平洋副高強(qiáng)度越強(qiáng)，位置越偏西，烏拉爾山阻高強(qiáng)度越弱，華北地區(qū)冬季溫度越高。這與過去的研究[16-17]是一致的。

圖3 北半球華北地區(qū)500 hPa高度累積距平合成圖

表2 華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與本區(qū)高度場、西太平洋副高強(qiáng)度、西伸脊點(diǎn)及烏拉爾山阻高強(qiáng)度指數(shù)之間的相關(guān)統(tǒng)計(jì)

5 華北冬季異常冷暖與前期環(huán)流場的遙相關(guān)分析

5.1 前期北半球海平面氣壓場的遙相關(guān)分析

圖4 華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年前期春(a1)夏(b1)秋(c1)季和10個(gè)異常暖冬年前期春(a2)夏(b2)秋(c2)季北半球海平面氣壓累積距平合成圖

從短期氣候預(yù)測的角度講，我們最為關(guān)心的是華北地區(qū)冬季異常冷暖其前期大氣環(huán)流有何異常特征,以找出具有指示性好的因子用于實(shí)際預(yù)測。制作華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年和10個(gè)異常暖冬年前期各季北半球海平面氣壓累積距平合成圖（見圖4）。對比分析發(fā)現(xiàn)，前期春季在蒙古地區(qū)海平面氣壓差異最大。異常冷冬年，蒙古地區(qū)為較強(qiáng)的正距平控制，中心強(qiáng)度為17 hPa。而異常暖冬年，蒙古地區(qū)則為較強(qiáng)的負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度為-20 hPa。對于前期夏季，海平面氣壓差異最大的地區(qū)，位于北太平洋中部地區(qū)，異常冷冬年，北太平洋中部地區(qū)為負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度為-16 hPa。異常暖冬年為正距平控制，中心強(qiáng)度達(dá)24 hPa。前期秋季，海平面氣壓差異較大的地區(qū)有兩個(gè)，一個(gè)位于蒙古地區(qū)，另一個(gè)位于北太平洋中部地區(qū)。異常冷冬年，蒙古地區(qū)為正距平控制，中心強(qiáng)度為20 hPa；北太平洋中部地區(qū)為負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度為-19 hPa。異常暖冬年情況相反，蒙古地區(qū)為負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度為-18 hPa；北太平洋中部地區(qū)則為正距平控制，中心強(qiáng)度為29 hPa。在相應(yīng)的華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和與前期春、夏、秋季北半球海平面氣壓的相關(guān)分布上，可以發(fā)現(xiàn)，前期春季和秋季具有較好的相似性，表現(xiàn)出在亞洲大陸均為較好的負(fù)相關(guān)分布，高負(fù)相關(guān)區(qū)均集中在蒙古地區(qū)，只是在北太平洋中部地區(qū)秋季為較好的正相關(guān)區(qū)，而春節(jié)則不存在。眾所周知，春季和秋季均為大氣環(huán)流的轉(zhuǎn)折季節(jié)。春季是亞洲大陸熱低壓逐漸建立，而蒙古高壓逐漸消退的過程；秋季則是亞洲大陸熱低壓逐漸消退，而蒙古高壓逐漸建立的過程。就是說蒙古高壓強(qiáng)弱變化不僅對華北地區(qū)同期冬季溫度變化具有顯著影響，而且在其前期春、秋季的消退和建立過程中，其強(qiáng)弱變化對華北地區(qū)冬季溫度變化還具有很好的預(yù)測指示意義。計(jì)算表明，前期春、秋季蒙古高壓強(qiáng)度指數(shù)與華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.47和-0.50,均通過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)。在夏季相關(guān)分布上，北太平洋中部地區(qū)為較好的正相關(guān)區(qū)。為較客觀的說明問題，用（25o—35oN、165oE—175oW）范圍共8格點(diǎn)海平面氣壓距平和作為夏、秋季北太平洋中部高壓強(qiáng)度指數(shù)。該指數(shù)與華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.51、0.49,均通過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。

5.2 前期北半球500 hPa高度場的遙相關(guān)分析

圖5 華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年前期春(a1)夏(b1)秋(c1)季和10個(gè)異常暖冬年前期春(a2)夏(b2)秋(c2)季北半球500 hPa高度累積距平合成圖

制作并分析華北地區(qū)10個(gè)異常冷冬年和10個(gè)異常暖冬年前期各季北半球500 hPa高度累積距平合成圖（見圖5）?？梢园l(fā)現(xiàn)，前期春季500 hPa高度距平差異較大的地區(qū)有兩個(gè)，一個(gè)位于貝加爾湖地區(qū)，另一個(gè)位于北太平洋夏威夷地區(qū)。異常冷冬年均為負(fù)距平控制，中心強(qiáng)度分別為-19、-17dagpm。異常暖冬年均為正距平控制，中心強(qiáng)度分別為21、16 dagpm。前期夏季500 hPa 高度距平差異較大的地區(qū)主要位于阿留申地區(qū)，異常冷冬年負(fù)距平中心強(qiáng)度為-24 dagpm，異常暖冬年正距平中心強(qiáng)度達(dá)41 dagpm。前期秋季500 hPa 高度距平差異較大的地區(qū)也有兩個(gè)，一個(gè)位于阿留申地區(qū)，另一個(gè)位于南海地區(qū)。異常冷冬年阿留申地區(qū)負(fù)距平中心強(qiáng)度為-25 dagpm，南海地區(qū)負(fù)距平中心強(qiáng)度為-10 dagpm。異常暖冬年阿留申地區(qū)正距平中心強(qiáng)度為36 dagpm，南海地區(qū)正距平中心強(qiáng)度為10 dagpm。一般而言，500 hPa高度距平差異大的地區(qū)，多對應(yīng)的是500 hPa 高度場與華北地區(qū)冬季溫度相關(guān)較好的地區(qū)，也是對華北地區(qū)冬季溫度變化指示性好的地區(qū)。為較客觀的說明問題，用(50o—60oN、95o—115oE)范圍共7格點(diǎn)500 hPa高度距平和與（20o—30oN、140o—170oW）范 圍 共11 格 點(diǎn)500 hPa 高度距平和分別反映春季貝加爾湖地區(qū)和夏威夷地區(qū)500 hPa 高度場變化，并分別與華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，相關(guān)系數(shù)分別為0.55、0.52，均通過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)。同理，用（45o—55oN、170oE—170oW）范圍共7格點(diǎn)500 hPa高度距平和來反映夏季阿留申地區(qū)500 hPa高度場變化，并計(jì)算與華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.58，通過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。對于前期秋季，分別用阿留申地區(qū)7 格點(diǎn)500 hPa高度距平和及南海副高強(qiáng)度指數(shù)，計(jì)算其與華北地區(qū)9 站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)，分別為0.49和0.47,也均通過0.001顯著性水平檢驗(yàn)。

6 華北冬季異常冷暖與北太平洋海溫的遙相關(guān)聯(lián)系

對華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與北太平洋海溫進(jìn)行逐季遙相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)前期春季相關(guān)最好，夏季次之，秋季最差，故這里重點(diǎn)討論春季的情況。圖6為華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與前期春季北太平洋海溫的相關(guān)分布。從圖6 可看出，西風(fēng)漂流區(qū)為很好的負(fù)相關(guān)區(qū)，赤道東太平洋以正相關(guān)分布為主。就相關(guān)程度而言，西風(fēng)漂流區(qū)的負(fù)相關(guān)好于赤道東太平洋的正相關(guān)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)西風(fēng)漂流區(qū)（30o—35oN、175oE—165oW）范圍共16個(gè)格點(diǎn),通過0.001顯著性水平檢驗(yàn)的格點(diǎn)相關(guān)系數(shù)有13個(gè)，占總格點(diǎn)數(shù)的81%。赤道東太平洋（10oS—5oN、180—80oW）范圍共82個(gè)格點(diǎn),通過0.001 顯著性水平檢驗(yàn)的格點(diǎn)相關(guān)系數(shù)僅有10個(gè)，占總格點(diǎn)數(shù)的12%。計(jì)算表明,前期春季西風(fēng)漂流區(qū)海溫距平和與華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)為-0.59,超過0.001顯著性水平檢驗(yàn)，而赤道東太平洋海溫距平和與華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和之間的相關(guān)系數(shù)為0.33,僅達(dá)到0.01 顯著性水平檢驗(yàn)。說明前期春季西風(fēng)漂流區(qū)海溫變化對華北地區(qū)冬季溫度變化更具有指示性。這種相關(guān)分布還說明，華北地區(qū)異常暖冬年其前期春季北太平洋海溫距平場分布為厄爾尼諾分布型。即赤道東太平洋為正距平分布，西風(fēng)漂流區(qū)為負(fù)距平分布。而華北地區(qū)異常冷冬年其前期春季北太平洋海溫距平場分布則為拉尼娜分布型。也即赤道東太平洋為負(fù)距平分布，西風(fēng)漂流區(qū)為正距平分布，這與沈愛華等人[20]的分析是一致的。顯然，前期春季北太平洋海溫距平分布型，可以作為華北地區(qū)冬季溫度趨勢預(yù)測的前兆信號(hào)。

圖6 華北地區(qū)9站冬季平均溫度距平和與前期春季北太平洋海溫的相關(guān)分布（相關(guān)系數(shù)擴(kuò)大100倍）

7 結(jié)論

（1）上世紀(jì)50和60年代為華北地區(qū)冬季溫度明顯低溫時(shí)期，70和80年代為溫度回升時(shí)期，90年代進(jìn)入明顯高溫時(shí)期，目前仍處在明顯高溫時(shí)期；

（2）華北地區(qū)異常冷冬年，蒙古高壓和西伯利亞高壓，尤其是西伯利亞高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)；阿留申低壓和冰島低壓強(qiáng)度偏弱；夏威夷高壓和亞速爾高壓強(qiáng)度也均偏弱。異常暖冬年，與之相反；

（3）華北地區(qū)異常冷冬年，本區(qū)500 hPa高度場偏低，西太平洋副高偏弱，烏拉爾山阻高偏強(qiáng)。異常暖冬年，與之相反；

（4）前期春、秋季蒙古高壓強(qiáng)度與華北地區(qū)冬季溫度存在很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，夏、秋季北太平洋中部高壓強(qiáng)度則與華北地區(qū)冬季溫度存在很好的正相關(guān)關(guān)系。表明在前期春、秋季蒙古高壓的消退和建立過程中，其強(qiáng)度越強(qiáng)，夏、秋季北太平洋中部高壓強(qiáng)度越弱，華北地區(qū)冬季溫度易偏低。反之，華北地區(qū)冬季溫度易偏高；

（5）前期春季貝加爾湖地區(qū)和夏威夷地區(qū)500 hPa 高度場，夏季阿留申地區(qū)500 hPa 高度場，秋季阿留申地區(qū)500 hPa 高度場和南海副高強(qiáng)度，均與華北地區(qū)冬季溫度存在很好的正相關(guān)關(guān)系。說明前期春季貝加爾湖地區(qū)和夏威夷地區(qū)500 hPa高度場、夏季阿留申地區(qū)500 hPa高度場、秋季阿留申地區(qū)500 hPa 高度場越高且南海副高越強(qiáng)，華北地區(qū)冬季溫度易偏高。反之，華北地區(qū)冬季溫度易偏低；

（6）前期春季西風(fēng)漂流區(qū)海溫越低，赤道東太平洋海溫越高，北太平洋海溫距平場呈現(xiàn)厄爾尼諾分布型，華北地區(qū)冬季溫度易偏高。反之，西風(fēng)漂流區(qū)海溫越高，赤道東太平洋海溫越低，北太平洋海溫距平場出現(xiàn)拉尼娜分布型，華北地區(qū)冬季溫度易偏低。

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