歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征及與大氣環(huán)流的聯(lián)系

吳曉娜,孫照渤

(氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

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歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征及與大氣環(huán)流的聯(lián)系

吳曉娜,孫照渤

(氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

采用1960—2010年NCEP/NCAR逐月再分析資料,利用經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)展開方法等,分析了歐亞大陸夏季地表溫度變化特征及其與大氣環(huán)流的關(guān)系。結(jié)果表明:歐亞大陸夏季地表溫度的均方差在高緯度地區(qū)大于在低緯度地區(qū)。歐亞大陸夏季地表溫度最主要的特征是全區(qū)一致變化,除了青藏高原東側(cè)為降溫趨勢外,其他地區(qū)為變暖趨勢,其中40～65°N增溫明顯;其次,高緯度地區(qū)表現(xiàn)出“-+-”變化特征。西風(fēng)環(huán)流指數(shù)的變化與地表溫度的增溫密切相關(guān),而EU指數(shù)與中高緯度地區(qū)地表溫度異常的分布類型密切相關(guān)。根據(jù)歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征和時空變化特征,確定了5個關(guān)鍵區(qū)。各關(guān)鍵區(qū)指數(shù)都有增溫趨勢,但是變化特征不同。不同關(guān)鍵區(qū)指數(shù)的異常所對應(yīng)的環(huán)流形勢異常均不相同,與不同關(guān)鍵區(qū)地表溫度密切聯(lián)系的環(huán)流因子也不相同。

歐亞大陸;夏季地表溫度;大氣環(huán)流

0 引言

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)陸續(xù)出版了4次評估報告和1次補充報告,指出全球氣溫明顯升高,且IPCC第4次報告(2007)指出最近50 a氣溫增長率是過去100 a的2倍。王紹武和葉瑾琳(1995)通過對比Vinnikov et al.(1990)、Jones(1988)及Hansen and Lebedeff(1987)與IPCC中Houghton and Callander(1992)的資料,說明近百年來氣溫確實有所升高,速率平均為0.5 ℃/(100 a)。王紹武(2001)認(rèn)為,自1976年以來北半球中高緯度大陸地區(qū)冬、春季有強烈的增暖趨勢。那濟海和張耀存(2000)指出北半球夏季中高緯溫度變率比冬季小。很多氣象學(xué)者(Klein Tank et al.,2002;晏紅明等,2005;Miyazaki and Yasunari,2008;金燕等,2012;朱春子等,2013)分別對歐洲、亞洲地區(qū)溫度的時空特征進(jìn)行研究,指出:歐洲大部分地區(qū)地表溫度的增長率在20世紀(jì)最后25 a內(nèi)達(dá)到最大;歐亞大陸的地面溫度存在非常顯著的區(qū)域差異性。歐亞大陸的冬季氣溫得到較多研究,那么歐亞大陸夏季的熱力特征如何?目前這方面的研究還較少。歐亞大陸地域遼闊,地形復(fù)雜,其夏季地表溫度的區(qū)域差異性也是值得研究的問題。本文擬找出能代表歐亞大陸夏季地表溫度區(qū)域差異性的關(guān)鍵區(qū)來進(jìn)行研究。NCEP/NCAR再分析資料為研究提供了可信的地表溫度資料(沈?qū)W順和木本昌秀,2007;鄭旭成和陳海山,2012)。

地表溫度和大氣環(huán)流是相互作用、相互影響的(孫照渤和曾煜,1995;施寧和張樂英,2013)。近年來西太平洋副熱帶高壓和極渦強度都在加強,緯向環(huán)流趨于加強,經(jīng)向環(huán)流則趨于減弱,這種環(huán)流的長期趨勢變化是氣溫長期趨勢變化的一個直接原因(施能和朱乾根,1996)。有學(xué)者(Hurrell,1996;Hurrell and Van Loon,1997;龔道溢和王紹武,1999;Thompson and Wallace,2000)指出,近年來北半球氣溫的變化趨勢的大部分變率可以由北半球中高緯度環(huán)流的變化來解釋,大氣環(huán)流的變化對全球氣候變化有著重要作用。20世紀(jì)30年代后期Rossby(1939)最早提出了西風(fēng)指數(shù)的概念,即用35°N和55°N緯圈平均的海平面氣壓的差反映北半球溫帶地區(qū)(35～55°N)西風(fēng)的強弱,以此來作為定量描述大氣運動基本狀態(tài)的一個參數(shù),本文采用此定義計算西風(fēng)指數(shù)。當(dāng)指數(shù)偏高時,強西風(fēng)偏北,而當(dāng)指數(shù)偏低時,強西風(fēng)偏南(Namias,1950)。對西風(fēng)帶的研究有助于了解北大西洋地區(qū)與東亞氣候相互作用的機制和全球氣候變化機制(屈文軍等,2004)。歐亞遙相關(guān)型呈現(xiàn)出緯向分布的環(huán)流異常結(jié)構(gòu),反映了北半球歐亞中高緯大氣環(huán)流的異常變化。朱乾根和施能(1993)、施能等(1994)、楊修群和黃士松(1992)認(rèn)為北半球500 hPa遙相關(guān)型在夏季也存在,并指出EU型與我國夏季氣候關(guān)系密切。本文將采用Wallace and Gutzlerl(1981)提出的方法計算歐亞遙相關(guān)型(EU)指數(shù)。通過研究歐亞大陸夏季地表溫度的變化特征及其與大氣環(huán)流的關(guān)系,更加深入地了解歐亞大陸夏季氣候異常。

1 資料與方法

1.1 資料

1)歐亞地表溫度再分析資料為美國國家環(huán)境預(yù)測中心(NCEP)和國家大氣研究中心(NCAR)發(fā)布的1960—2010年NCEP/NCAR月平均全球地表(海表)溫度再分析資料,范圍為0°～360°E、88.542°S～88.542°N,它是T62模式的高斯格點數(shù)據(jù)集,本文只取歐亞大陸上的格點。2)1960—2010年NCEP/NCAR全球再分析月平均海平面氣壓場、高度場和風(fēng)場資料,空間分辨率為2.5°×2.5°。3)中國國家氣候中心提供的74項環(huán)流因子。文中夏季指6—8月。

1.2 方法

采用經(jīng)驗正交函數(shù)展開(EOF)、相關(guān)分析等統(tǒng)計方法。文中運用t檢驗方法對相關(guān)場變量進(jìn)行顯著性檢驗。

圖1 1960—2010年多年平均的夏季歐亞大陸地表溫度(單位:℃)Fig.1 Distribution of mean summer land surface temperature in Eurasia from1960 to 2001(units:℃)

2 歐亞大陸夏季地表溫度的時空特征分析

2.1 氣候特征

夏季是歐亞大陸全年地表溫度最高的季節(jié)。通過計算得到歐亞大陸51 a夏季的平均溫度為17.6 ℃。由圖1可見,由于受到太陽輻射的影響,除了海拔較高的區(qū)域外,等溫線基本與緯線平行,地表溫度隨著緯度的增加而降低。由于地表溫度會隨海拔高度的增加而降低,青藏高原、蒙古高原的地表溫度較低,等溫線比平原地區(qū)密集。青藏高原以西地區(qū)的地表溫度明顯高于其以東地區(qū),阿拉伯半島的溫度比中國東部的溫度高5～10 ℃。從歐亞大陸的全區(qū)來看:高溫中心位于阿拉伯半島的東部,最高達(dá)到36 ℃以上;低溫中心位于青藏高原和70°N以北的地區(qū),最低溫度低于6 ℃。

圖2 1960—2010年歐亞大陸夏季地表溫度的均方差分布(單位:℃)Fig.2 Distribution of standard deviation of summer land surface temperature in Eurasia from 1960 to 2010(units:℃)

由圖2可見,高緯度地區(qū)的均方差大于低緯度地區(qū)的均方差,大于1.2 ℃的區(qū)域有:東歐平原和西西伯利亞平原西部;中西伯利亞高原及其以東地區(qū);伊朗高原和青藏高原的交界處;蒙古高原—中國東北地區(qū)。其中,伊朗高原和青藏高原交界處的均方差最大,達(dá)3 ℃以上。

2.2 歐亞大陸夏季地表溫度的EOF分析

對歐亞大陸夏季地表溫度的標(biāo)準(zhǔn)化距平場進(jìn)行EOF分解。表1給出了EOF前10個特征向量的方差貢獻(xiàn)率及其累積方差貢獻(xiàn)率,前10個模態(tài)的累積方差貢獻(xiàn)率為72.97%。僅前兩個模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率超過10%,能反映歐亞大陸夏季地表溫度的總體特征,第三及以后的模態(tài)則不能夠顯著地分離開來,因此本文選取前2個模態(tài)進(jìn)行分析。

表1 歐亞大陸夏季地表溫度EOF模態(tài)前10個特征向量的方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率

Table 1 Variance contribution ratio and cumulative variance contribution ratio of the leading 10 eigenvectors of EOF modes of summer land surface temperature in Eurasia %

特征向量方差貢獻(xiàn)累積方差貢獻(xiàn)EOF121.9121.91EOF210.7132.62EOF38.2640.88EOF46.1847.06EOF55.8552.90EOF65.2658.17EOF74.6362.80EOF83.8066.61EOF93.3269.93EOF103.0472.97

由圖3a可見,除了青藏高原東部的四川盆地和黃土高原是負(fù)值外,全區(qū)符號一致為正,較大值主要分布在中高緯度地區(qū)和30°N以南地區(qū),大值中心位于西西伯利亞、黑海附近、阿拉伯半島西南部以及中南半島南部。其時間系數(shù)變化表明,1985年之前以負(fù)值為主,1985年之后以正值為主,總體呈增加趨勢(圖3b)。說明除青藏高原東側(cè)有較小的降溫趨勢外,其他地區(qū)均呈現(xiàn)增溫趨勢,其中40～65°N區(qū)域及中南半島的增溫現(xiàn)象最明顯。

由圖4a可見,40°N以北的歐亞大陸中高緯地區(qū)的地表溫度異常表現(xiàn)為“-+-”的變化特征,東歐平原中西部及中西伯利亞高原—蒙古高原地區(qū)為負(fù)值,東歐平原東部—西西伯利亞平原為正值。30～40°N范圍內(nèi)表現(xiàn)為西東反位相分布,零線位于70°E附近。低緯度地區(qū)阿拉伯半島中部有較小的負(fù)值分布,其余地區(qū)為較小的正值分布。正值中心位于西西伯利亞平原,負(fù)值中心位于蒙古高原。從時間系數(shù)的9 a滑動平均(圖4b)來看,第二模態(tài)時間系數(shù)主要表現(xiàn)出地表溫度在1985年之前逐漸升高、之后逐漸降低的變化趨勢。

3 關(guān)鍵區(qū)的定義及其夏季地表溫度演變特征

歐亞大陸幅員遼闊,地形復(fù)雜多樣,從熱帶氣候到寒帶氣候,有多種氣候帶,歐亞大陸夏季地表溫度存在著顯著的差異。為了具體了解歐亞大陸夏季地表溫度的狀況和差異,有必要綜合歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征和時空變化特征,來確定歐亞大陸的關(guān)鍵區(qū)。由圖1可見,50°N以南區(qū)域在緯向上存在明顯差異:南亞地區(qū)是平均地表溫度大值中心,超過30 ℃;青藏高原是低值中心,低于15 ℃;東亞南部地區(qū)的平均溫度分布均勻,空間上溫差不超過3 ℃。由圖2可見,東歐平原—西西伯利亞平原地區(qū),中西伯利亞高原及以西地區(qū),以及青藏高原地區(qū)的夏季地表溫度的均方差較大,表明這些區(qū)域夏季地表溫度的年際變化較大。由圖4a可見,東歐平原東部—西西伯利亞平原西部與西伯利亞高原地區(qū)存在反位相的變化特征,有必要分別對這兩個區(qū)域進(jìn)行單獨分析。

圖3 1960—2010歐亞大陸夏季地表溫度EOF第一模態(tài)的空間分布(a)和時間系數(shù)(b)Fig.3 (a)Spatial distribution and (b)time coefficients of the first EOF mode of summer land surface temperature over Eurasia from 1960 to 2010

圖4 1960—2010年歐亞大陸夏季地表溫度EOF第二模態(tài)的空間分布(a)和時間系數(shù)(b)Fig.4 (a)Spatial distribution and (b)time coefficients of the second EOF mode of summer land surface temperature over Eurasia from 1960 to 2010

為此,確定均方差大于1.2 ℃且在EOF2空間特征中表現(xiàn)為反位相變化的東歐平原東部—西西伯利亞平原西部和西伯利亞高原地區(qū)、溫度小于15 ℃且均方差大于1.2 ℃的青藏高原地區(qū)、溫度高于30 ℃的南亞地區(qū)、溫度為24～27 ℃的東亞南部地區(qū)為5個關(guān)鍵區(qū)(圖5)。表2給出了5個關(guān)鍵區(qū)的區(qū)域范圍和經(jīng)緯度范圍。由于各關(guān)鍵區(qū)地表溫度的平均值和均方差不同,為了能在同一水平上比較它們變化特征的差異性,定義能表征各關(guān)鍵區(qū)夏季地表溫度變化特征的指數(shù),為各關(guān)鍵區(qū)內(nèi)夏季地表溫度標(biāo)準(zhǔn)化距平,借此來描述各關(guān)鍵區(qū)的夏季地表溫度特征。圖6a—e為表征歐亞大陸關(guān)鍵區(qū)夏季地表溫度特征的指數(shù)隨時間的演變。

表2 歐亞大陸夏季地表溫度的5個關(guān)鍵區(qū)及其經(jīng)緯度范圍

Table 2 The five key regions of summer land surface temperature in Eurasia and their latitude and longitude ranges

關(guān)鍵區(qū)區(qū)域范圍經(jīng)緯度范圍1東歐平原東部和西西伯利亞平原西部45～75°E,50～70°N2西伯利亞高原95～130°E,60°N以北3南亞45～70°E,15～35°N4高原地區(qū)70～95°E,30～40°N5東亞南部110°E以東,20～40°N

圖5 歐亞大陸夏季地表溫度的關(guān)鍵區(qū)分布Fig.5 Distribution of key areas of summer land surface temperature in Eurasia

圖6 5個關(guān)鍵區(qū)地表溫度標(biāo)準(zhǔn)化距平的時間序列(虛線為9 a滑動平均) a.指數(shù)1;b.指數(shù)2;c.指數(shù)3;d.指數(shù)4;e.指數(shù)5Fig.6 Time series of standardized land surface temperature anomaly in the five key areas(dashed lines show the 9-yr moving average) a.Index 1;b.Index 2;c.Index 3;d.Index 4;e.Index 5

由圖6可見,各關(guān)鍵區(qū)指數(shù)隨時間的演變特征各不相同。由圖6a可見,指數(shù)1隨時間緩慢增加至1985年前后,之后基本維持不變,1993年后略下降,1998年后為增加趨勢。由圖6b可見,指數(shù)2隨時間增加至1970年前后,之后略有降低,1975年后有增加趨勢,至1985年后略有減小趨勢,1995年之后為增加趨勢;總體而言,略有增加趨勢,振蕩現(xiàn)象較明顯。由圖6c可見,指數(shù)3先隨時間減小至1975年,之后一直為增加趨勢。由圖6d可見,指數(shù)4在1960—1976年為減小階段,1977—1988年為增加階段,1989—2003年為減小階段,之后為增加階段。由圖6e可見,指數(shù)5整體呈上升趨勢?？傮w而言,近51 a中5個關(guān)鍵區(qū)的指數(shù)都表現(xiàn)為增暖趨勢,表明歐亞大陸夏季地表溫度呈整體上升趨勢,但是變暖的時間點各不相同,而且在變暖過程中均表現(xiàn)出振蕩特征,表明5個關(guān)鍵區(qū)夏季地表溫度的變化特征是不同的。

4 歐亞大陸夏季地表溫度與大氣環(huán)流的關(guān)系

4.1 地表溫度指數(shù)與海平面氣壓場的相關(guān)關(guān)系

由圖7a可見:指數(shù)1與海平面氣壓場的顯著正相關(guān)區(qū)位于西西伯利亞平原、阿留申群島、青藏高原南部以及太平洋中部20°N以南地區(qū);顯著負(fù)相關(guān)區(qū)位于北大西洋中部和歐洲西北部。當(dāng)指數(shù)1偏高時,850 hPa風(fēng)場在西西伯利亞平原存在反氣旋式異常,在東歐平原西部存在氣旋式異常;反之亦然。由圖7b可見:當(dāng)指數(shù)2偏高時,西太平洋副高略減弱,沿著歐亞大陸東岸的東西伯利亞地區(qū)—青藏高原北側(cè)貝加爾湖以南地區(qū)—南亞地區(qū)一帶氣壓偏高,中西伯利亞高原地區(qū)氣壓偏低;850 hPa風(fēng)場在東歐平原和西西伯利亞地區(qū)為反氣旋式異常,在中西伯利亞高原為氣旋式異常;反之亦然。由圖7c可見:指數(shù)3與海平面氣壓場的顯著正相關(guān)區(qū)位于歐亞大陸東南部、北太平洋中部及非洲地區(qū);顯著負(fù)相關(guān)區(qū)位于北美洲東岸和歐洲北部西海岸附近。當(dāng)指數(shù)3偏強時,北非副高和西太平洋副高偏強,850 hPa風(fēng)場在歐亞大陸東部為反氣旋式異常,在阿拉伯半島和地中海以南的非洲地區(qū)為氣旋式異常;反之亦然。由圖7d可見:當(dāng)指數(shù)4偏高時,青藏高原及其以北地區(qū)氣壓偏低;850 hPa風(fēng)場在印度半島—中南半島地區(qū)為反氣旋式異常,在青藏高原及其以北地區(qū)為氣旋式異常,青藏高原西部由偏西南風(fēng)異常環(huán)流控制,青藏高原東部由偏南風(fēng)異常環(huán)流控制;反之亦然。由圖7e可見:當(dāng)指數(shù)5偏高時,西太平洋地區(qū)氣壓偏低,東亞地區(qū)、北非地區(qū)氣壓偏高,對應(yīng)西太平洋副高偏西、北非副高偏強;850 hPa風(fēng)場在貝加爾湖附近有顯著的反氣旋式異常,在東亞沿岸有較弱的反氣旋式異常;反之亦然。這種指數(shù)與大尺度環(huán)流相關(guān)系數(shù)分布的物理意義體現(xiàn)在:當(dāng)?shù)蛯佑信搅鹘?jīng)過時,改變了大氣溫度,繼而改變下墊面溫度。在歐亞地區(qū),各指數(shù)與滯后一季(秋季)的海平面氣壓場相關(guān)不明顯(圖略),表明在地氣相互作用中,地表溫度處在相對被動的位置,主要原因在于地表沒有流動性,這是與海氣相互作用不同的地方(吳洪寶和龐昕,2001)。

4.2 歐亞大陸夏季地表溫度與西風(fēng)帶和EU遙相關(guān)型的同期相關(guān)關(guān)系

西風(fēng)指數(shù)的強弱,反映了中高緯大氣環(huán)流的基本狀態(tài),這種狀態(tài)對高緯與中低緯之間大氣質(zhì)量、動量及熱量的交換非常重要,與半球及全球氣候異常均有密切的聯(lián)系。從歐亞大陸夏季地表溫度EOF第1模態(tài)的空間分布(圖3a)可以看出,增溫帶大致位于40～65°N之間,這種分布型與西風(fēng)帶的關(guān)系值得關(guān)注。潘守文(1994)指出,在異常發(fā)展的緯向型環(huán)流控制時期,西風(fēng)帶波動振幅不大且快速東移,高空西風(fēng)氣流強盛,氣流北側(cè)靠近高緯度地面氣壓為負(fù)距平,在氣流南側(cè)氣壓為正距平。距平場的上述特征抑制了冷暖氣團的經(jīng)向交換,加上高緯度空氣持續(xù)冷卻,中緯度增溫穩(wěn)定維持,最終在高緯度出現(xiàn)氣溫負(fù)距平,在中緯度出現(xiàn)氣溫正距平。由圖8可見,西風(fēng)指數(shù)與夏季地表溫度EOF第一模態(tài)時間系數(shù)呈反位相變化,相關(guān)系數(shù)為-0.54,通過了0.01信度的顯著性檢驗,即它們呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)西風(fēng)指數(shù)偏弱時,西風(fēng)急流向極地地區(qū)移動,急流南側(cè)氣壓為正距平,抑制極地冷空氣向南擴散,因此歐亞大陸中高緯地區(qū)地表溫度偏高;反之亦然。西風(fēng)指數(shù)與關(guān)鍵區(qū)1指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.44,通過了0.01信度的顯著性檢驗,與關(guān)鍵區(qū)2指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.19,與關(guān)鍵區(qū)3—5指數(shù)的相關(guān)系數(shù)均較小。

圖7 5個指數(shù)與同期海平面氣壓場和850 hPa風(fēng)場的相關(guān)系數(shù)(陰影和粗箭矢表示通過0.05信度的顯著性檢驗) a.指數(shù)1;b.指數(shù)2;c.指數(shù)3;d.指數(shù)4;e.指數(shù)5Fig.7 Simultaneous correlation coefficients of each index in the five key areas with sea level pressure field and 850 hPa wind field,respectively(shadings and bold arrows passed the significance test at 95% confidence level) a.Index 1;b.Index 2;c.Index 3;d.Index 4;e.Index 5

圖8 西風(fēng)指數(shù)(實線)與EOF第一模態(tài)時間系數(shù)(虛線)的年際變化Fig.8 Interannual variations of westerly index(solid line) and time coefficients of the first EOF mode(dashed line)

圖9 EU指數(shù)(實線)與EOF第二模態(tài)時間系數(shù)(虛線)的年際變化Fig.9 Interannual variations of EU index(solid line) and the time coefficients of the second EOF mode(dashed line)

歐亞大陸夏季地表溫度EOF的空間分布(圖4a)類似于EU型,說明歐亞大陸夏季地表溫度的異常狀況與EU型有密切的聯(lián)系。圖9給出了EU指數(shù)與夏季地表溫度EOF第二模態(tài)時間系數(shù)的年際變化,二者的相關(guān)系數(shù)為0.75,通過了0.001信度的顯著性檢驗。當(dāng)EU處于正位相階段時,夏季地表溫度較易出現(xiàn)歐亞大陸夏季地表溫度EOF第二模態(tài)(圖3a)的空間分布特征,在EOF第二模態(tài)中關(guān)鍵區(qū)1和關(guān)鍵區(qū)2表現(xiàn)出的反位相的變化特征與EU型有密切聯(lián)系。EU指數(shù)與關(guān)鍵區(qū)1指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.62,通過了0.01信度的顯著性檢驗,與關(guān)鍵區(qū)2指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.19,與關(guān)鍵區(qū)3—5指數(shù)的相關(guān)系數(shù)較小。

4.3 地表溫度指數(shù)與環(huán)流指數(shù)的同期相關(guān)關(guān)系

由表3可知:指數(shù)1與北半球副高脊線、北非副高脊線、北非大西洋北美副高脊線的相關(guān)性較強;指數(shù)2與北非副高強度、大西洋歐洲區(qū)極渦面積、北半球極渦面積、大西洋歐洲環(huán)流的相關(guān)性較強;指數(shù)3與北半球副高脊線、北非副高強度、北非大西洋北美副高脊線、亞洲區(qū)極渦面積、北半球極渦強度的相關(guān)性較強;指數(shù)4與北半球極渦中心位置的相關(guān)性最強;指數(shù)5與亞洲區(qū)極渦面積、北半球極渦強度、北半球副高強度、西太平洋副高強度的相關(guān)性較強。北半球的極渦和副高與歐亞大陸夏季地表溫度緊密聯(lián)系。

5 結(jié)論

1)歐亞大陸夏季地表溫度的均方差在高緯度地區(qū)大于在低緯度地區(qū),均方差大值區(qū)位于伊朗高原和青藏高原交界處、東歐平原東部—西西伯利亞平原西部和中西伯利亞高原及以東地區(qū)。

2)歐亞大陸夏季地表溫度最主要的特征是全區(qū)一致變化,除了青藏高原東側(cè)為降溫趨勢外,其他地區(qū)為變暖趨勢,其中40～65°N增溫明顯;其次,高緯度地區(qū)表現(xiàn)出“-+-”變化特征。西風(fēng)環(huán)流指數(shù)的變化與地表溫度的增溫密切相關(guān),而EU指數(shù)與中高緯度地區(qū)地表溫度異常的分布類型密切相關(guān)。

3)根據(jù)歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征和時空變化特征,確定了5個關(guān)鍵區(qū),并定義各關(guān)鍵區(qū)地表溫度標(biāo)準(zhǔn)化距平的時間序列為相應(yīng)指數(shù)。各關(guān)鍵區(qū)指數(shù)都有增溫趨勢,但是變化特征不同。不同指數(shù)的異常所對應(yīng)的環(huán)流形勢異常均不相同,且與不同關(guān)鍵區(qū)地表溫度密切聯(lián)系的環(huán)流因子也不相同。

表3 5關(guān)鍵區(qū)指數(shù)與不同環(huán)流指數(shù)的同期相關(guān)系數(shù)

Table 3 Simultaneous correlation coefficients between each index in the five key areas and different circulation indices

關(guān)鍵區(qū)環(huán)流指數(shù)相關(guān)系數(shù)北半球副高脊線0.341北非副高脊線0.33北非大西洋北美副高脊線0.362北非副高強度指數(shù)0.31大西洋歐洲區(qū)極渦面積指數(shù)-0.41北半球極渦面積指數(shù)-0.31大西洋歐洲環(huán)流型指數(shù)0.33北半球副高脊線指數(shù)0.49北非副高脊線指數(shù)0.533北非大西洋北美副高脊線指數(shù)0.54亞洲區(qū)極渦面積指數(shù)-0.41北半球極渦強度指數(shù)-0.424北半球極渦中心位置-0.315亞洲區(qū)極渦面積指數(shù)-0.54北半球極渦強度指數(shù)-0.53北半球副高強度指數(shù)0.46西太平洋副高強度指數(shù)0.41

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(責(zé)任編輯：倪東鴻)

Climatic features of summer land surface temperature in Eurasian continent and its relationship with atmospheric circulation

WU Xiao-na,SUN Zhao-bo

(Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China)

Based on the NCEP/NCAR monthly reanalysis data from 1960 to 2010,this paper analyzed the variation characteristics of summer land surface temperature in Eurasian continent and its relationship with atmospheric circulation by using the empirical orthogonal function(EOF) method.Results show that mean square deviation of Eurasian summer land surface temperature in high latitudes is greater than that in low latitudes.The main feature of summer land surface temperature in Eurasian continent is the consistent variation pattern in the whole region.Except for cooling trend on the east side of Tibetan Plateau,warming trend exists in other areas of Eurasian continent,especially in 40—65°N.Secondly,summer land surface temperature shows “-+-” anomalous pattern in high latitudes.Westerly circulation index closely relates to the warming temperature,while the EU index closely relates to the anomalous pattern of summer land surface temperature in middle and high latitudes.Based on the climate features and spatial-temporal features of summer land surface temperature in Eurasian continent,five key areas have been identified.The indices in the five key areas have warming trend,but their change features are different.The different abnormal circulation patterns correspond to the different indices in the five key areas,and the circulation factors which closely relate to land surface temperature in the five key areas are different.

Eurasian continent;summer land surface temperature;atmospheric circulation

2013-05-25；改回日期：2014-07-05

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2013CB430202)；江蘇省自然科學(xué)基金資助項目(BK20131431);公益性行業(yè)(氣象)科研專項(GYHY201306028);國家自然科學(xué)基金資助項目(41075070);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)

孫照渤,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為短期氣候預(yù)測,sunzb@nuist.edu.cn.

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130525001.

1674-7097(2015)02-0195-10

P423.2

A

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130525001

吳曉娜,孫照渤.2015.歐亞大陸夏季地表溫度的氣候特征及與大氣環(huán)流的聯(lián)系[J].大氣科學(xué)學(xué)報,38(2):195-204.

Wu Xiao-na,Sun Zhao-bo.2015.Climatic features of summer land surface temperature in Eurasian continent and its relationship with atmospheric circulation[J].Trans Atmos Sci,38(2):195-204.(in Chinese).