近百年?yáng)|亞冬季氣溫及其大氣環(huán)流變化型態(tài)

范可 劉輝

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)院東亞區(qū)域氣候—環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029

3中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049

1 引言

溫度變化是全球氣候變化中重要的基礎(chǔ)性的問(wèn)題。我國(guó)科學(xué)家利用近 50年的大氣資料開(kāi)展我國(guó)氣溫變化的氣候成因研究，取得很多研究成果，如研究北太平洋濤動(dòng)（NPO）（Li and Li, 2000；郭冬和孫趙渤，2004；李勇等，2007；周波濤等，2008；王林等，2011）、北極濤動(dòng)（AO）（龔道溢和王紹武，1999；任菊章等，2003; Wang and Sun, 2009）、北大西洋濤動(dòng)（NAO）（武炳義和黃榮輝，1999；Sun et al., 2008）、南極濤動(dòng)（AAO）（Fan and Wang, 2004;Wang and Fan, 2005; 范可和王會(huì)軍, 2006），亞洲太平洋濤動(dòng)（APO）（趙平等，2008）以及ENSO（龔道溢和王紹武，1999；王會(huì)軍和賀圣平，2012）等對(duì)我國(guó)氣溫變化影響。但是，這些基于 50年資料的研究結(jié)果有很大的不確定性，特別是在近百年內(nèi)變化規(guī)律并不清楚。近幾十年來(lái)，我國(guó)科學(xué)家分別采用不同的資料、站點(diǎn)和方法分別建立近百年的中國(guó)氣溫序列，為氣候變化研究提供非常重要依據(jù)和基礎(chǔ)（林學(xué)椿等, 1995；王紹武等, 1998；唐國(guó)利等,2009；等等）?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)近百年地面平均氣溫的變化與全球和北半球變化很相似（Wang et al.,2012）。唐國(guó)利等（2009）系統(tǒng)地對(duì)比分析了多條中國(guó)近百年溫度曲線，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)曲線顯示近百年氣溫變暖的趨勢(shì)和20世紀(jì)20～40年代和80年代以來(lái)的增暖，但在 1950以前各條氣溫曲線具有非常大差異。

20世紀(jì)中國(guó)變暖趨勢(shì)的檢測(cè)和歸因研究表明（江志紅等，1997；趙宗慈等，2005；姜大膀和王會(huì)軍, 2005），導(dǎo)致20世紀(jì)后50年的變暖可能與太陽(yáng)活動(dòng)、火山活動(dòng)、人類(lèi)活動(dòng)以及自然變率有關(guān)，但是目前氣候模式及各種可能因子的分析仍然具有很大不確定性。大氣環(huán)流是天氣和氣候形成和演變的基本原因之一。龔道溢和王紹武（1999）利用近百年海平面氣壓資料，給出了近百年NAO、NPO及ENSO對(duì)北半球影響的空間分布特征，他們研究表明這些大氣濤動(dòng)可以解釋 70年代后期加速增暖的很大一部分方差，研究還表明北半球冬季氣溫及我國(guó)冬季氣溫的長(zhǎng)期變化與北半球海平面的基本態(tài)的變化有關(guān)（施能等，2000）。這些研究都是針對(duì)海平面氣壓研究而高空的大氣遙相關(guān)對(duì)近百年氣溫影響如何，至今并不清楚。

近年，美國(guó)國(guó)家大氣海洋局（NOAA）為了從歷史的角度考察長(zhǎng)期的大氣環(huán)流模式變化，利用最先進(jìn)的同化資料并結(jié)合觀測(cè)資料，提供了一套從地面到高空20世紀(jì)大氣再分析資料，彌補(bǔ)20世紀(jì)前50年資料的不足。本文中，我們利用這套資料研究我國(guó)近百年氣溫變化型及其相關(guān)的海平面和 500 hPa大氣環(huán)流型態(tài)，為東亞氣候近百年變暖成因的認(rèn)識(shí)提供基礎(chǔ)。

2 資料和方法

本文中所用的地表面氣溫、高度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)均取自 NOAA提供 20世紀(jì)大氣再分析資料，時(shí)間長(zhǎng)度 1890～2010年。采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（EOF）、奇異值分解（SVD）方法研究近百年氣溫和大氣主要模態(tài)的時(shí)空特征及二者關(guān)系。EOF方法目的是要揭示單獨(dú)場(chǎng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)，其功能是從氣象變量場(chǎng)的資料中識(shí)別出主要的相互正交的空間分布型，尋找空間型的原則是使得這些空間型為基向量展開(kāi)該場(chǎng)時(shí)，場(chǎng)的總誤差方差達(dá)到最小，或使得空間型和時(shí)間系數(shù)表示出的場(chǎng)的方差達(dá)到最大。SVD是用來(lái)尋找兩個(gè)場(chǎng)之間的相互聯(lián)系。它以最大協(xié)方差為基礎(chǔ)展開(kāi)，模態(tài)異性相關(guān)系數(shù)分布型表示左（右）場(chǎng)的展開(kāi)系數(shù)所反映的右（左）場(chǎng)時(shí)間變化程度大小的分布，顯著相關(guān)區(qū)則代表了兩氣候場(chǎng)相互影響的關(guān)鍵區(qū)。

近百年（1890～2010 年）東亞（15°N～55°N,70°E～140°E）冬季（12月至次年2月）陸表面氣溫 EOF第一模態(tài)顯示青藏高原和東亞其他區(qū)域變化相反（圖略），因此，去除青藏高原區(qū)域（25°N～38°N, 80°E～130°E）及海洋格點(diǎn)，選取東亞其他區(qū)域平均冬季氣溫繪制東亞陸表面氣溫標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)序列（圖 1）。圖中可見(jiàn)，近百年?yáng)|亞區(qū)域氣溫呈現(xiàn)年際和年代際變化，總體表現(xiàn)上升的趨勢(shì)，尤其是 80年代后氣溫變暖更為顯著，這與前人的研究一致。唐國(guó)利等（2009）研究表明在 20世紀(jì)20～40年代不同資料得到中國(guó)氣溫的結(jié)果差異比較大。因此，我們拋開(kāi)20世紀(jì)20～40年代，選取以下三個(gè)時(shí)段開(kāi)展研究，第一時(shí)段 1890～1920年為冷期，定義第二時(shí)段1948～1983年為次暖期，第三時(shí)段 1984～2010年為暖期，這三段標(biāo)準(zhǔn)化氣溫平均值分別是-0.278, 0.101, 0.841。大氣模態(tài)的型態(tài)用大氣模態(tài)顯著相關(guān)的范圍和中心強(qiáng)度表示。

首先，我們揭示近百年內(nèi)與東亞氣溫變化耦合的大氣模態(tài)特征；其次，揭示分別與三個(gè)關(guān)鍵時(shí)期內(nèi)與氣溫耦合的大氣模態(tài)及型態(tài)；最后，通過(guò)三個(gè)關(guān)鍵時(shí)段內(nèi)東亞氣溫年際變化合成分析，揭示其年際變化的大氣模態(tài)及型態(tài)，進(jìn)而揭示近百年?yáng)|亞氣溫變化的大氣環(huán)流成因。

3 近百年內(nèi)與東亞氣溫耦合的大氣模態(tài)

我們以東亞區(qū)域的表面氣溫為左場(chǎng)，分別以冬季北半球20°N以北海平面氣壓（簡(jiǎn)稱(chēng)SLP）場(chǎng)和500 hPa高度場(chǎng)為右場(chǎng)，時(shí)間長(zhǎng)度 1890～2010年（121年），開(kāi)展氣溫—SLP 及氣溫—500 hPa高度場(chǎng)的SVD分析，由于前兩個(gè)SVD的模態(tài)累計(jì)方差達(dá)到了80%以上，因此我們選取前兩個(gè)模態(tài)分析結(jié)果。

近百年內(nèi)氣溫—500 hPa高度場(chǎng)的SVD第一模態(tài)（圖2a, b），能夠解釋61.6%協(xié)方差，在氣溫場(chǎng)SVD1中（圖2a），我國(guó)大部分地區(qū)是顯著正相關(guān)，而青藏高原，西南和華南沿海是顯著負(fù)相關(guān)，500 hPa高度場(chǎng)上西歐為顯著正相關(guān)，烏拉爾山是顯著正相關(guān)，從巴爾喀什湖、貝加爾湖一直到東北亞是顯著正相關(guān)，歐亞中高緯呈現(xiàn)顯著正、負(fù)、正相關(guān)中心的負(fù) EU型的遙相關(guān)（圖 2b）。說(shuō)明 500 hPa高度場(chǎng)EU遙相關(guān)是影響近百年內(nèi)中國(guó)氣溫變化的主要大氣模態(tài)，當(dāng)EU負(fù)位相時(shí)，西歐槽變淺，烏拉爾山脊減弱，東亞大槽較淺，將不利于極地冷空氣南下入侵到105°E以東的地區(qū)，東亞40°N以北及105°E以東氣溫增加，而青藏高原和西南氣溫降低。中國(guó)氣溫場(chǎng)和 500 hPa高度場(chǎng)時(shí)間系數(shù)在1890～2010年相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.77，反映兩個(gè)場(chǎng)高度的耦合性。500 hPa高度場(chǎng)SVD時(shí)間系數(shù)顯示（圖2c），第一時(shí)段冷期（1890～1920年）期間 EU遙相關(guān)主要以負(fù)位相為主（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.198），第二時(shí)段次暖期（1948～1983年）期間主要以正位相為主（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值 0.08），第三時(shí)段暖期（1984～2010年）期間EU平均為負(fù)位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值 0.214），由此可見(jiàn)，第三階段暖期 EU強(qiáng)度最強(qiáng)。

圖1 1890～2010年?yáng)|亞（不包含青藏高原）標(biāo)準(zhǔn)化冬季陸表面氣溫序列（藍(lán)線）、9年低通濾波（紅線）以及1890～1920年、1948～1983年、1984～2010年的標(biāo)準(zhǔn)化平均值（三條黑色線）Fig.1 Time series of normalized winter land surface temperature index over East Asia (excluding the Tibetan Plateau), 9-year running temperature index(red curve), period averaged values (black solid) of this temperature index for 1890–1920, 1948–1983, 1984–2010, respectively

圖2 （a, b, c）1890～2010年氣溫與500 hPa 高度場(chǎng)SVD的第一模態(tài)（SVD1）：（a）左異類(lèi)與（b）右異類(lèi)相關(guān)系數(shù)，（c）右奇異向量對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)（紅色）和9年低通濾波（藍(lán)色）；（d, e, f）同（a, b, c），但為氣溫與海平面氣壓（SLP）的SVD1。陰影區(qū)表示通過(guò)95%信度檢驗(yàn)區(qū)域Fig.2 The spatial and temporal patterns of SVD1 (first SVD mode) (a, b, c) between temperature and geopotential height at 500 hPa (T–H500), and (d, e, f)between temperature and sea level pressure (SLP) (T–SLP) during 1890–2010, respectively: (a, d) The left heterogeneous correlations; (b, e) the right heterogeneous correlations; (c, f) series of time coefficients of right components of singular vector SVD1 (blue) and their 9-year running curves (red).Shadings indicate statistical significance at 95% level

氣溫—SLP SVD 的第一模態(tài)（圖 2d），解釋72%協(xié)方差。第一模態(tài)顯示了我國(guó)北方和東部地區(qū)大范圍的氣溫上升，與之耦合的SLP場(chǎng)上30°N以北的歐亞大陸及格陵蘭島、巴倫支海地區(qū)氣壓顯著負(fù)相關(guān)，而 30°N以南北大西洋、南亞及西太平洋為顯著的正相關(guān)，體現(xiàn)正位相的北大西洋濤動(dòng)（NAO）以及減弱西伯利亞高壓（圖 2e）。氣溫—SLP SVD的第一模態(tài)之間時(shí)間相關(guān)系數(shù)是 0.74。SLP的 SVD第一模態(tài)近百年的時(shí)間系數(shù)顯示（圖2f），第一階段冷期是NAO正位相及西伯利亞高壓減弱（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.272），第二時(shí)段是NAO負(fù)位相及西伯利亞高壓加強(qiáng)（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.252），第三階段是正 NAO 及西伯利亞高壓減弱（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值 0.324），NAO及西伯利亞高壓強(qiáng)度在第三階段最強(qiáng)。

在氣溫—500 hPa高度場(chǎng)SVD第二模態(tài)的氣溫場(chǎng)中（圖3a）解釋20%協(xié)方差，40°N以南為負(fù)相關(guān)。高度場(chǎng)中（圖3b），北半球從低緯到高緯呈現(xiàn)負(fù)、正、負(fù)遙相關(guān)型，太平洋地區(qū)呈現(xiàn)顯著太平洋西部型遙相關(guān)（WP）負(fù)位相，表現(xiàn)為鄂霍次克海地區(qū)顯著的正相關(guān)和南部太平洋西岸的負(fù)相關(guān)的蹺蹺板結(jié)構(gòu)（北正南負(fù)），近百年內(nèi)SVD第二模態(tài)氣溫—高度場(chǎng)之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.73，兩者高度耦合。近百年內(nèi)，第一階段主要是WP正位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.073），第二階段主要WP負(fù)位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值是0.276），第三階段WP正位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值是0.18）（圖3c）。WP型的遙相關(guān)強(qiáng)度在第二階段次暖期中最強(qiáng)。當(dāng)WP型呈現(xiàn)北正南負(fù)時(shí)（負(fù)位相），北太平洋中緯度西風(fēng)減弱，由于東亞大槽南部為負(fù)高度異常，大槽容易伸展至較低緯度，同時(shí)西太平洋氣旋性環(huán)流西邊的偏北氣流加強(qiáng)東亞沿岸的偏北風(fēng)。與此同時(shí)，東亞大陸是冷性的高壓異常，加強(qiáng)冷空氣南下影響我國(guó)40°N以南區(qū)域。當(dāng)WP型呈現(xiàn)北負(fù)南正時(shí)（正位相）時(shí)，反之。

圖3 同圖2，但為第二模態(tài)（SVD2）Fig.3 Same as Fig.2, but for SVD2 (second SVD mode)

氣溫—SLP SVD的第二模態(tài)，解釋12.4%協(xié)方差（圖3d）。SLP場(chǎng)上，歐亞大陸大范圍及太平洋高緯是顯著的正相關(guān)，北太平洋中低緯度是顯著正相關(guān)，這樣的氣壓場(chǎng)的異常配置反映西伯利亞高壓加強(qiáng)和負(fù)位相的北太平洋濤動(dòng)NPO（北正南負(fù)）會(huì)導(dǎo)致我國(guó) 40°N 以南區(qū)域氣溫降低（圖 3e）。氣溫—SLP SVD的第二模態(tài)之間時(shí)間相關(guān)系數(shù)是0.78，二者高度耦合。耦合大氣模態(tài)近百年的時(shí)間系數(shù)顯示（圖3f），第一階段NPO負(fù)位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.012），第二階段是NPO正位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均絕對(duì)值0.151），第三階段是NPO負(fù)位相（標(biāo)準(zhǔn)化平均值0.091）。顯然，第二階段大氣模態(tài)強(qiáng)度最強(qiáng)。

以上分析表明近百年與我國(guó)冬季氣溫耦合的SLP和500 hPa高度場(chǎng)具有兩種大氣環(huán)流模態(tài)，一種是以高空EU型遙相關(guān)以及海平面西伯利亞高壓和北大西洋濤動(dòng)NAO為主，對(duì)應(yīng)東亞西南—東北呈相反變化的氣溫型；另一種是以高空WP遙相關(guān)、NPO以及東亞大陸和太平洋間的緯向氣壓梯度為主，對(duì)應(yīng)東亞 40°N以南地區(qū)氣溫型。第一種耦合大氣模態(tài)的解釋方差和影響范圍都遠(yuǎn)大于第二種大氣環(huán)流耦合模態(tài)。

4 三個(gè)關(guān)鍵時(shí)段內(nèi)的耦合大氣模態(tài)的型態(tài)

去除近百年氣溫變暖的趨勢(shì)后，我們進(jìn)一步比較這三個(gè)關(guān)鍵時(shí)段內(nèi)耦合的大氣模態(tài)的型態(tài)。第一時(shí)段內(nèi)（圖4），氣溫—500 hPa高度場(chǎng) SVD第一模態(tài)（圖4a, b），解釋60%方差。當(dāng)500 hPa高度場(chǎng)呈現(xiàn)負(fù)EU型遙相關(guān)，蒙古及我國(guó)大部分地區(qū)增暖，相對(duì)于近百年耦合模態(tài)而言（圖 2b），負(fù) EU型型態(tài)弱，其相關(guān)范圍小，強(qiáng)度弱。相應(yīng)地，氣溫—SLP的SVD第一模態(tài)（圖4e, f），解釋62%的方差，較近百年相應(yīng)耦合模態(tài)而言（圖 2d），西伯利亞高壓型態(tài)弱，顯著負(fù)相關(guān)范圍減小。氣溫—500 hPa高度場(chǎng) SVD第二模態(tài)（圖4c, d），解釋16%方差，對(duì)應(yīng)40°N以南降溫，亞洲中低緯500 hPa高度場(chǎng)是顯著負(fù)異常。同時(shí)，氣溫—SLP SVD第二模態(tài)顯示（圖4g, h），東亞大陸是正氣壓異常和太平洋氣壓負(fù)異常，NPO模態(tài)不顯著。以上表明，EU型的遙相關(guān)和西伯利亞高壓的型態(tài)在第一時(shí)段最弱。

在第二階段（1948～1983年）（圖5），氣溫—500 hPa高度場(chǎng) SVD第一模態(tài)解釋43%方差，對(duì)應(yīng)第一種氣溫變化型，500 hPa高度場(chǎng)依然是負(fù)EU型遙相關(guān)（圖5a, b），其型態(tài)較第一階段加強(qiáng)。相應(yīng)的氣溫—SLP的SVD第一模態(tài)，解釋51%方差，表明西伯利亞高壓減弱和北太平洋中緯度氣壓加強(qiáng)，西伯利亞高壓的型態(tài)較第一階段加強(qiáng)（范圍明顯東擴(kuò)），但較近百年相應(yīng)耦合模態(tài)而言（圖2e），歐亞及北大西洋中低緯地區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)大范圍氣壓加強(qiáng)，表明NAO型態(tài)較弱。

在氣溫—500 hPa高度場(chǎng)SVD第二模態(tài)，解釋18%方差，與我國(guó)南方地區(qū)氣溫變冷的500 hPa高度場(chǎng)形勢(shì)負(fù)位相WP型遙相關(guān)顯著（圖5d）；同時(shí)SLP上呈現(xiàn)西伯利亞高壓加強(qiáng)和NPO負(fù)位相（圖5h）。WP型及NPO的型態(tài)在第二階段加強(qiáng)。

在第三階段（1984～2010年）（圖6），氣溫—500 hPa高度場(chǎng)SVD第一模態(tài)，解釋69%方差，對(duì)應(yīng)與我國(guó)大部分氣溫增暖，500 hPa高度場(chǎng)是負(fù)EU型遙相關(guān)型態(tài)非常顯著，表現(xiàn)在各相關(guān)中心的范圍顯著增大（圖6a, b）。相應(yīng)地，氣溫—SLP的SVD第一模態(tài)，解釋76%方差，顯示西伯利亞及北大西洋極地是顯著負(fù)相關(guān)，歐亞大陸中低緯至西太平洋地區(qū)氣壓顯著正相關(guān)區(qū)域，歐亞大陸及太平洋地區(qū)中高緯間南北向氣壓梯度加強(qiáng)，緯向環(huán)流加強(qiáng)，NAO的型態(tài)顯著（圖6, f）。氣溫—500 hPa SVD第二模態(tài)（協(xié)方差平方和比是19%），對(duì)應(yīng)著我國(guó)40°N以南氣溫增暖，亞洲及太平洋地區(qū)是顯著的正相關(guān)，WP遙相關(guān)不顯著（圖6c, d）。同時(shí)SLP上呈現(xiàn)西伯利亞高壓減弱和北太平洋高壓加強(qiáng)，NPO不顯著（圖6g, h）。

以上分析表明，耦合大氣模態(tài)的型態(tài)在三個(gè)階段具有差異。與第一種氣溫變化型相關(guān)的EU型遙相關(guān)及NAO型態(tài)在第三階段最顯著，各顯著相關(guān)中心范圍最大，但在第一階段型態(tài)最弱。與第二種氣溫變化型相關(guān)的WP型遙相關(guān)及NPO在第二階段型態(tài)最顯著。西伯利亞高壓位置和影響范圍在三個(gè)階段發(fā)生變化，第一階段主體位置在貝加爾湖以西，自第二階段起向東和向極擴(kuò)展，并與極地環(huán)流聯(lián)系密切。

5 三個(gè)關(guān)鍵時(shí)段內(nèi)氣溫年際變化的成因

為了進(jìn)一步揭示典型時(shí)段影響氣溫年際變化的大氣環(huán)流成因，我們分別挑選三個(gè)階段東亞氣溫正異常年（大于0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差）和負(fù)異常年（小于－0.5標(biāo)準(zhǔn)差）作組合分析（圖 1）。第一階段1890～1920年，氣溫正異常年份，500 hPa上的高度場(chǎng)呈現(xiàn)顯著負(fù)EU型的遙相關(guān)（圖略）。相應(yīng)地，850 hPa風(fēng)場(chǎng)在 45°N～90°N，30°E～90°E 是顯著氣旋性環(huán)流異?？刂?，它將極地冷空氣阻隔在 45°N以北區(qū)域及90°E以西區(qū)域，這個(gè)氣旋性環(huán)流東側(cè)到東北亞是反氣旋性環(huán)流異常，我國(guó)華北到東北被反氣旋性環(huán)流控制（圖7a），氣溫上升。同時(shí)SLP上西伯利亞高壓顯著減弱，其主體位置在貝加爾湖以西，冷空氣主體偏西（圖 6c）。以上環(huán)流形勢(shì)有利與極地冷空氣偏北（45°N以北）且偏西（貝加爾湖以西）活動(dòng)，我國(guó)105°E大部地區(qū)為反氣旋性環(huán)流異?？刂?，氣溫增暖。

圖4 1890～1920年氣溫場(chǎng)與500 hPa 高度場(chǎng)（左）和海平面氣壓SLP（右）的SVD的（a, b, e, f）第一（SVD1）及（c, d, g, h）第二（SVD2）模態(tài)空間分布：（a, c, e, g）左異類(lèi)相關(guān)系數(shù)；（b, d, f, h）右異類(lèi)相關(guān)系數(shù)。陰影區(qū)表示通過(guò)95%信度檢驗(yàn)區(qū)域Fig.4 The spatial patterns of (a, b, e, f) SVD1 and (c, d, g, h) SVD2 between temperature and geopotential height at 500 hPa (left), and between temperature and SLP (right) during 1890–1920: (a, c, e, g) left heterogeneous correlations; (b, d, f, h) right heterogeneous correlations.Shadings indicate statistical significance at 95% level

圖5 同圖4，但為1948～1983年Fig.5 Same as Fig.4, but for 1948–1983

圖6 同圖4，但為1984～2010年Fig.6 Same as Fig.4, but for 1984–2010

圖7 850 hPa風(fēng)差異場(chǎng)（高氣溫異常年－低氣溫異常年）：（a）1890～1920年；（b）1948～1983年；（c）1984～2010年。陰影表示通過(guò)95%信度檢驗(yàn)區(qū)域Fig.7 Differences in wind at 850 hPa between high temperature years and low temperature years (high minus low) during the periods (a) 1984–2010, (b)1948–1983, and (d) 1984–2010.Shadings indicate statistical significance at 95% level

第二階段次暖期 1948～1983年期間，氣溫正異常年份中，500 hPa上的高度場(chǎng)仍然呈現(xiàn)顯著的負(fù)EU型遙相關(guān)，較第一階段，烏拉爾山負(fù)距平范圍顯著擴(kuò)大，其負(fù)距平中心強(qiáng)度明顯加深。850 hPa風(fēng)場(chǎng)上烏拉爾山附近氣旋環(huán)流范圍較第一階段顯著向東擴(kuò)至北太平洋沿岸并與極地東風(fēng)異常聯(lián)系更為顯著，氣旋性環(huán)流范圍是 45°N～90°N，30°E～150°E（圖 7b）；對(duì)應(yīng)著 SLP上，整個(gè)西伯利亞地區(qū)和北冰洋地區(qū)呈現(xiàn)顯著的氣壓負(fù)異常。以上大氣環(huán)流形勢(shì)表明，第二階段影響我國(guó)冷空氣范圍東擴(kuò)并與極地環(huán)流聯(lián)系緊密。

第三階段1984～2010年，氣溫正異常年份，500 hPa上的高度場(chǎng)負(fù)EU型遙相關(guān)型態(tài)最顯著，相關(guān)中心范圍在三個(gè)階段最大和強(qiáng)度最強(qiáng)。850 hPa風(fēng)場(chǎng)，60°N歐亞緯向西風(fēng)加強(qiáng)，較前兩階段平直（圖7c）。對(duì)應(yīng)SLP氣壓場(chǎng)上，NAO的緯向模態(tài)顯著。

6 結(jié)論

近百年內(nèi)東亞冬季氣溫主要有兩種變化型，一種是西南—東北相反的變化型，第二種是 40°N以南一致的變化型。影響第一種變化氣溫型的大氣模態(tài)是EU、NAO及西伯利亞高壓；影響第二種變化氣溫型的大氣模態(tài)是WP和NPO及東亞大陸和太平洋緯向氣壓梯度。

以上耦合的大氣模態(tài)的型態(tài)在三個(gè)階段內(nèi)具有差異，影響各階段氣溫的年際變化。EU遙相關(guān)和NAO的型態(tài)在第三階段最顯著，可能是近百年20世紀(jì)80年代顯著增暖的原因之一。20世紀(jì)中期后，西伯利亞高壓范圍開(kāi)始東擴(kuò)并與極地環(huán)流聯(lián)系緊密，表明 20世紀(jì)中期后東亞氣溫的變化與極地環(huán)流的變化聯(lián)系更為密切，可能是 20世紀(jì)中期后東亞氣溫上升的一個(gè)原因。然而，大氣模態(tài)的型態(tài)變化成因及其與氣溫相互關(guān)系還需要深入研究。

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