北半球夏季亞洲—北太平洋間大氣質量遷移規(guī)律及其與氣候異常的聯系

尹旸艷 管兆勇 張茜 周游

摘要 通過構建海陸間大氣質量遷移（MAMLO，Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans）指數，對北半球夏季亞洲—北太平洋上空大氣質量的遷移規(guī)律及其與氣候異常的聯系進行了研究。結果表明：在北半球中高緯亞洲大陸和中低緯北太平洋上空異常大氣質量呈現反相變化。夏季MAMLO指數總體呈緩慢下降的趨勢，同時還具有準3 a振蕩周期以及顯著的年代際變化特征。亞洲大陸中高緯地表氣壓變化與北太平洋低緯氣壓變化的反相關關系主要歸因于：異常大氣質量環(huán)流；海陸異常加熱對比；Rossby波能傳播。MAMLO與歐亞、太平洋地區(qū)夏季氣候異常關系密切，尤其在中國地區(qū)。MAMLO為正（負）時，中國大體呈現出北方降水偏多（偏少）南方降水偏少（偏多）、北方偏冷（偏暖）南方偏暖（偏冷）的空間分布。

關鍵詞夏季；大氣質量遷移；氣候異常；亞洲；北太平洋；中國

大氣質量是大氣環(huán)流變化的重要表征量，其空間分布及異常變化對大氣環(huán)流、氣候的變化有著重要影響（Lorenz，1951；Christy et al.，1989）。而地表氣壓的自身演變實際上反映了大氣質量的分布以及大氣環(huán)流的變化。海陸熱力差異可直接影響低層的海陸地表氣壓的變化，進而產生氣壓梯度驅動大氣運動。一般而論，在北半球自冬到夏陸面上的大氣質量逐漸減少，而海洋上的大氣質量逐漸增加；自夏到冬則相反，即海洋上的大氣質量減少而陸面上增加。該變化將導致海陸間大氣質量的重新分布，進而驅動大氣環(huán)流重新調整，影響氣候和季風的變率。因此，認識北半球海陸間大氣質量的異常變化以及理解其中的大氣質量輸送過程是非常必要的。

Trenberth（1981）通過研究地表氣壓及海平面氣壓（SLP，Sea Level Pressure），發(fā)現由于水汽質量的季節(jié)變化，全球大氣質量存在變程為0.5 hPa的年循環(huán)，并在8月達到最大。盧楚翰等（2008）利用NCEP/NCAR再分析資料進一步研究發(fā)現全球平均大氣質量季節(jié)循環(huán)明顯，其值在夏季達到最大，冬季為最小，它主要由全球水汽變化引起，這從另一側面支持全球干空氣質量守恒這一假設。由于全球不同緯度的大氣接受的太陽短波輻射不同，且全球地表性狀不均勻，不同下墊面熱容量存在較大差異，因此大氣質量將在南北半球間（Guan and Yamagata，2001）以及海陸間發(fā)生顯著的遷移（Guan et al.，2015）。通過分析地表氣壓場時間序列，Guan and Yamagata（2001）揭示了南北半球之間大氣質量年際異常的反位相分布特征，簡稱為“南北濤動”（IHO，Interhemispheric Oscillations，）。IHO體現著大氣質量在南北半球間的重新分布，其時間尺度包括月季至年代際。盧楚翰等（2008）研究了IHO的季節(jié)變化特征，其主要與中緯度大氣質量變動有關。從長時間平均來看，兩半球的大氣質量交換基本上是平衡的，其季節(jié)變化表現為明顯的半年周期，冬、夏季節(jié)變化顯著，特別是夏季，和兩半球季風有很大的關系（張燕等，2008）。分析不同季節(jié)的IHO年際變化特征，盧楚翰和管兆勇（2009）指出春季IHO作為地表氣壓EOF分析的第一模態(tài)，呈現出明顯的兩半球中高緯地區(qū)大氣質量間的“蹺蹺板”分布，其信號強于北極濤動（AO）及南極濤動（AAO）；盧楚翰等（2010）發(fā)現夏季IHO對30°S～60°N緯帶以及南極地區(qū)的大氣異常質量分布有著較大的方差貢獻，并與這些區(qū)域的海平面氣壓場變化顯著相關。

除了南北半球間的大氣質量交換，在海洋與大陸間亦存在明顯的大氣質量遷移。楊鑑初（1956）就曾發(fā)現太平洋與亞洲兩個區(qū)域間大氣質量的月際變化大多呈現相反現象，并指出海陸熱力差異引起的海陸間大氣質量的輸送隨季節(jié)發(fā)生轉變。大氣質量流隨季節(jié)的變化與地表氣壓的季節(jié)差異密切相關。在北半球中緯度地區(qū)，大氣質量流隨季節(jié)變化最為顯著（Chen et al.，1997）。胡潮等（2014，2015）利用NCEP/NCAR再分析資料和CMIP5模式資料的研究表明，北半球海陸間大氣質量存在明顯的季節(jié)變化，冬、夏季大氣質量在海陸間分布差異顯著。

我國地處歐亞大陸東部，東南兩面瀕臨海洋，幅員遼闊，受到低緯和中高緯乃至南半球環(huán)流的共同影響，大氣質量的遷移和重新分布將對我國天氣及氣候變化產生影響。雖然有不少工作從各種不同的角度觸及到大氣質量的局部乃至全球的再分布，但專門研究北半球夏季海洋—大陸間大氣質量遷移的工作非常之少。為此，本文將選取亞洲大陸和北太平洋區(qū)域作為研究的關鍵區(qū)，利用再分析資料重點討論北半球夏季亞洲—北太平洋上空大氣質量遷移規(guī)律及其與氣候異常（結合我國的降水和氣溫）的聯系，這對于揭示大氣環(huán)流的變化規(guī)律具有非常重要的現實價值和科學意義。

1 資料及計算方法

1.1 資料

資料包括：1）NCEP/NCAR提供的再分析數據集（Kalnay et al.，1996）。所用變量包括月平均地表氣壓（Ps）、地表和高空風場（u，v）、輻射、感熱、潛熱通量、位勢高度（h）、垂直速度（ω）、比濕（q）、溫度（T）等。資料的水平網格分辨率為2.5°×2.5°，垂直方向1 000～10 hPa共17層，時間跨度為1979—2014年夏季。2）NOAA研究中心的CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation）逐月平均降水資料，覆蓋時段為1979—2013年夏季。3）國家氣候中心提供的160站1979—2014年夏季逐月平均降水、溫度資料。4）英國哈德萊中心的HaDISST（the Hadley Centres Sea Ice and SST）海表溫度月平均資料（Rayner et al.，2003），水平網格分辨率為1.0°×1.0°，時間為1979—2014年夏季。5）英國East Anglia大學Climate Research Unit（CRU）高分辨率地面溫度格點資料（Jones and Moberg，2003），選取1979—2013年夏季，水平分辨率為0.5°×0.5°。

文中夏季是指6—8月的平均。使用的方法主要有相關分析、線性回歸、Morlet小波分析、功率譜分析、合成分析、差值t檢驗等氣候統計診斷方法。

1.2 主要診斷量

地表氣壓（Ps）是描述氣候變化的重要參數（Toumi et al.，1999），其自身演變反映著大氣質量的分布以及大氣環(huán)流的變化。本文選用地表氣壓Ps，先求得各個格點夏季的距平值Psd，得到36 a夏季距平場的時間序列。后采用一元線性回歸的方法來濾除大氣質量的南北交換部分，用p′s來表征北半球海陸上空大氣質量的異常演變。通過相關分析和EOF分解，分析顯著遷移區(qū)域并尋找陸地和海洋上的關鍵區(qū)，分別記為LandK和OceanK（或關鍵區(qū)A和關鍵區(qū)B），計算陸地和海洋上空關鍵區(qū)域面積權重平均的地表氣壓擾動，將兩者之差定義為可描述夏季海陸間大氣質量遷移的指數IMAMLO（MAMLO，Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans）。當IMAMLO大于0時，表示大氣質量在陸地上空異常堆積，而在海洋上空異常虧損，大氣質量可能由海洋向陸地輸送，反之則相反。

參照相關文獻（Luo and Yanai，1984a，1984b；Takaya and Nakamura，1997，2001；胡潮等，2014），分別計算出大氣視熱源Q1、視水汽匯Q2、TN通量、大氣質量流等診斷量用于進一步分析。

2 夏季亞洲—北太平洋間大氣質量遷移年際變化特征

2.1 夏季亞洲—北太平洋間大氣質量遷移指數的定義

式中：Lmask表示陸地在積分計算時的MASK（陸地格點取1，海洋為缺省）。求取了MLand與p′s的相關系數，結果如圖1a所示。可以看出，北半球夏季MLand與陸地大部分地區(qū)p′s呈現出正相關關系，其中在亞洲大陸西伯利亞地區(qū)以及北美的西北部大部分地區(qū)均存在一個通過0.05信度的水平顯著性檢驗的正相關區(qū)域，而在北太平洋上存在與p′s呈顯著負相關的區(qū)域，最大值中心位于夏威夷群島附近的洋面上，相關系數超過-0.60，表明地表氣壓異常降低（升高）時，大氣質量在海洋上空異常堆積（虧損）。由此看到，夏季北半球大陸與海洋的地表氣壓變化主要表現為亞洲—北美大陸與北太平洋間的反相變化，顯示出夏季北半球大氣質量的海陸間顯著的遷移。

考慮本文的研究對象，選取了兩個相關系數大值區(qū)表示p′s變化的關鍵區(qū)（如圖1a紅框所示），一是亞洲大陸，簡稱AC區(qū)域，范圍為[80～120°E，55～70°N]，記作關鍵區(qū)A，求取其上p′s的夏季面積權重平均氣壓擾動IAC與p′s的相關，發(fā)現其結果與圖1a所示分布相似；另一個是北太平洋，簡稱NP區(qū)域，范圍為[180°E～140°W，7.5～25°N]，記作關鍵區(qū)B，同樣，求得其上的面積權重平均的地表氣壓INP與p′s的相關分布亦與圖1a結果接近。由此，將LandK和OceanK分別取為關鍵區(qū)A和關鍵區(qū)B時，可定義亞洲大陸與北太平洋上的氣壓擾動差為MAMLO指數，記為IMAMLO，亦即：

式中IAC和INP分別表示兩個關鍵區(qū)面積權重平均的地表氣壓異常。這里將經過標準化后的IMAMLO指數記為I*MAMLO，用于描述夏季北半球大氣質量在亞洲—太平洋區(qū)域之間的遷移。當I*MAMLO大于0時，大氣質量在亞洲大陸上空堆積，而在北太平洋上空虧損；相反，當I*MAMLO小于0時，表示大氣質量在亞洲大陸上空虧損，在北太平洋上空堆積。

有許多學者對冬、春季節(jié)的海平面氣壓SLP作了EOF分析發(fā)現其主要模態(tài)主要描述了北極濤動（AO，Arctic Oscillation）和南極濤動（AAO，Antarctic Oscillation）等（Thompson and Wallace，1998；Kidson，1999；Gong et al.，2001；Thompson，2001）。盡管夏季風時期的SLP異常變化的主要特征與冬季相比有所不同，但其EOF的第一模態(tài)仍與AO密切相關（鄧偉濤等，2009）。大氣中的這些低頻變化均明顯體現了局部大氣質量的重新分布。通過對地表氣壓擾動p′s的EOF分析（圖略），發(fā)現其第一模態(tài)能夠表征北極濤動AO的空間分布，而第二模態(tài)的空間結構則與亞洲—太平洋區(qū)域MAMLO的空間特征相似，顯示出亞洲大陸與北太平洋間氣壓異常的反相變化，其時間序列與I*MAMLO的相關系數為0.53。

進一步對I*MAMLO和p′s作相關分析（圖1b）可得，亞洲大陸與北太平洋呈現更明顯的反位相分布，且高、低值中心分別在選定的關鍵區(qū)A和B內，相關系數分別達到了0.8和-0.6以上（通過0.05信度的顯著性檢驗）。

2.2 指數的年際變化特征與典型年份的選取

為了分析關鍵區(qū)A和B上空大氣質量的遷移與長期演變特征，根據以上定義，計算出1979—2014年夏季MAMLO指數（IMAMLO），同時給出其9 a滑動平均值和一元線性回歸趨勢（圖2a）。由圖2a可見，北半球夏季IMAMLO時間序列在1979—2014年總體呈緩慢下降的趨勢，其回歸系數為-0.24 （10 a）-1，表明亞洲大陸上空大氣質量有緩慢減少而北太平洋上空大氣質量有緩慢增加的趨勢。由其9 a滑動平均值還可以看出近幾十年來MAMLO存在較為顯著的年代際變化。濾除線性趨勢后對時間序列做標準化（圖2b），發(fā)現該時間序列表現出明顯的年際變率。結合小波和功率譜分析（圖3）表明，I*MAMLO在90年代中后期至20世紀初存在顯著的10～12 a左右的周期，2005—2014年之間則以3 a周期變化為主。

本文從濾除了線性趨勢且經過標準化后的IMAMLO時間序列中，挑選出超過正1、低于負1個標準差的年份為高、低指數年，這樣得到的正、負異常指數年分別為6 a和8 a，如表1所示。文中根據挑選出來的這些I*MAMLO典型正、負異常年，對相應年份的環(huán)流場、加熱場、水汽輸送等進行合成差值分析（典型正異常年的平均減去典型負異常年的平均），討論它們的異常特征，并分析與北半球夏季降水及氣溫的聯系。需要說明的是，在對任一變量進行合成前，均濾除了其長期趨勢。

3 北半球夏季亞洲—太平洋間大氣質量交換

3.1 大氣質量流

北半球夏季海陸間大氣質量存在較為顯著的交換。大氣質量流不僅可直觀地呈現大氣質量的源與匯及遷移方向，還決定了地表氣壓的變化傾向。大氣質量虧損和堆積的維持與大氣質量通量散度有關。大氣質量通量散度為正值時，即質量流輻散，有利于維持局部地區(qū)上空大氣質量的虧損，使得地表氣壓降低，相反，大氣質量通量散度為負值時，即質量流輻合，則有利于維持局部地區(qū)上空大氣質量的堆積，引起地表氣壓升高。故而，通過計算大氣質量流的旋轉分量和輻散分量以及大氣質量通量散度，并作其合成差值分析，來進一步研究亞洲大陸與北太平洋間大氣質量的交換特征及其空間分布。

在對流層中低層（圖4a，地表積分到500 hPa）大氣質量流在亞洲大陸輻散，異常輻散中心位于西伯利亞地區(qū)附近（關鍵區(qū)A所在位置附近），北太平洋上出現異常輻合中心，位置剛好與關鍵區(qū)B相吻合。在緯向方向上，散度場自西向東呈現輻散—輻合交替分布的特征。與輻散場相對應，亞洲大陸上輻散中心西北側生成異常的反氣旋式環(huán)流，北太平洋上輻合中心的西北側產生異常的氣旋式環(huán)流，這些與自由大氣中旋轉運動和輻散運動基本關系的理論分析相一致（Sardeshmukh and Hoskins，1988）。

由于輻散分量比無輻散分量更能反映大氣質量輸送對地表氣壓的影響，如此，亞洲大陸上的異常大氣質量向東輸送與北太平洋上的異常大氣質量的流入相聯系，從而對關鍵區(qū)域A和B地區(qū)的異常氣壓維持起到了重要作用。

在500 hPa以上，圖4b所示分布情況與對流層中低層相反，關鍵區(qū)A亞洲大陸上存在異常輻合中心，關鍵區(qū)B北太平洋上存在異常輻散中心，緯向上自東向西呈現大氣質量由大洋異常流向大陸的特征。

注意到除了在亞洲大陸中高緯度與副熱帶北太平洋間存在顯著的大氣質量輻散流的異常之外，在青藏高原及以南地區(qū)也觀察到由質量流輻散分量建立的聯系，這種聯系可能與APO現象有關（Zhao et al.，2007）。

3.2 垂直環(huán)流

除了水平面上的大氣質量流之外，垂直環(huán)流亦可以反映出海陸之間大氣運動的聯系。使用NCEP/NCAR資料，圖5分析了夏季垂直環(huán)流和位勢高度的合成差值剖面。從圖5可以看出，夏季亞洲大陸與西太平洋上空存在異常逆時針環(huán)流，而在北美大陸上空與東太平洋則存在異常順時針環(huán)流。在關鍵區(qū)A有較強烈的異常下沉氣流，而在關鍵區(qū)B處則存在深厚的異常上升氣流。在位勢高度場上，亞洲大陸西部和太平洋上空的異常低壓系統一直伸展至對流層整層。大氣質量在亞洲大陸高層異常輻合，低層異常輻散，其上空異常的高壓系統產生強烈的下沉氣流，補償了低層大氣的異常輻散，構成緯向垂直環(huán)流的下沉支；大氣質量在北太平洋高層異常輻散，低層異常輻合，其上空的異常低壓系統使得其西側產生強烈的上升氣流，補償了高層的異常輻散，構成緯向垂直環(huán)流的上升支。輻散風場通過垂直運動在對流層高、低層對大氣質量進行了補償。注意到，由于對輻散風和垂直速度在緯帶[7.5～70°N]上做了經向平均，圖5所顯示的垂直環(huán)流還包括了低緯度亞洲區(qū)域與北太平洋質量環(huán)流所建立的聯系的影響。

進一步結合圖4a和圖4b不難發(fā)現，在關鍵區(qū)A中的點（100°E，65°N）和關鍵區(qū)B中的點（160°W，15°N）的連線所在的斜向垂直平面內，在對流層低層，存在著自亞洲大陸向北太平洋熱帶地區(qū)的輻散氣流，而在對流層上層，這種輻散氣流方向存在反轉，由北太平洋地區(qū)向區(qū)域A輻合。這就構成了在區(qū)域A和區(qū)域B之間的異常質量環(huán)流，將亞洲大陸中高緯度與北太平洋中東部分的熱帶地區(qū)聯系了起來。由此可知，亞洲大陸與北太平洋上空大氣質量的異常虧損和堆積的維持與它們上空異常的垂直運動和垂直方向上的質量環(huán)流聯系密切。

4 北半球夏季MAMLO的可能成因

北半球夏季亞洲—太平洋間大氣質量的交換不僅受到熱力作用的影響，還與動力作用的影響有關。這里就這兩方面作簡單討論，分別選取海陸熱力差異和波作用通量為切入點。海陸熱力差異是北半球夏季亞洲—太平洋間大氣質量重新分布的主要驅動力（劉屹岷等，1999；Wu and Liu，2003；Liu et al.，2004；Wu et al.，2012）。它通過影響海陸間溫度梯度，進而推動海陸間大氣質量遷移。而波作用通量則用于描述定常Rossby波的能量頻散特征，在不同區(qū)域間通過能量頻散建立遙相關聯系。

4.1 海陸熱力差異及驅動作用

地表與大氣、海表與大氣界面的熱量通量交換強烈影響大氣邊界層熱力和動力結構，進而影響大氣環(huán)流，造成大氣質量在海陸間發(fā)生遷移。熱量交換主要包括輻射、感熱和潛熱交換。從表2可見，I*MAMLO典型正、負異常年間AC和NP區(qū)域上空整層大氣長、短波凈輻射通量和凈地表感熱、潛熱通量存在顯著差別，大氣得到的凈長波輻射通量和地面感熱通量輸送異常使得大陸與大洋間形成強烈對比，從而驅動亞洲—太平洋間大氣質量發(fā)生重新分布。

地表感熱通量和輻射是大氣能量的主要來源，地表感熱輸送加強（減弱）和輻射加熱（冷卻）可使大氣溫度升高（降低），導致氣柱膨脹（收縮），進而強迫大氣質量海陸間交換。為進一步探究熱力作用對亞洲—太平洋間大氣質量遷移的影響，這里將分析北半球夏季大陸和海洋關鍵區(qū)上空的加熱場即大氣視熱源和視水汽匯

4.2 波作用量通量

北半球夏季海陸間大氣質量的交換受到動力作用的影響，但其作用機制較為復雜。這里根據Takaya and Nakamura（1997，2001）的方法計算了波作用通量矢量（簡稱TN通量）的水平分量，以簡單地討論波動對亞洲—太平洋間大氣質量遷移的影響。圖7給出了I*MAMLO高、低指數年差值合成環(huán)流的夏季波作用量通量及其散度異常分布，可見，在對流層高層（圖7a）和低層（圖7b）關鍵區(qū)A附近的波作用通量輻散，說明該地區(qū)是波源區(qū)。自此波源區(qū)存在向東并經過黑潮續(xù)流區(qū)向關鍵區(qū)B方向的波動能量傳播。這與西風帶Rossby波能量傳播的傾向性路徑基本一致（Hoskins and Karoly，1981）。能量的頻散可造成環(huán)流異常，并最終導致大氣質量流異常。

5 夏季氣候異常與MAMLO的聯系

大氣環(huán)流的異常是造成天氣氣候異常變化的直接原因。大氣質量遷移可通過引起大氣環(huán)流的異常而對天氣和氣候產生影響。可以預期，北半球夏季亞洲—太平洋間大氣質量的交換將對我國的氣候異常產生重要的影響。

5.1 夏季降水

夏季CMAP降水與I*MAMLO的相關分布顯示，二者存在較好的關系。在關鍵區(qū)A、B分別表現為顯著的負、正相關（均通過了0.05信度的顯著性檢驗）（圖8a）。I*MAMLO為正（負）時，對應著西伯利亞、歐洲南部和中國東部沿海地區(qū)降水減少（增多），夏威夷群島附近和阿拉斯加灣南部降水增加（減少）。這些與圖8b所示的水汽輸送和水汽壓的分析結果大致相符。圖8b顯示，水汽自區(qū)域A東部向四周尤其是向熱帶太平洋輻散，最終在區(qū)域B附近輻合。相應地，在100°E以東的廣大熱帶外地區(qū)，水汽壓異常偏低。但是，在區(qū)域B及其附近，水汽壓則異常升高，有利于降水異常偏多。

為分析夏季I*MAMLO與同期中國降水相互關系的區(qū)域特征，計算了1979—2014年夏季I*MAMLO與同期中國160站降水的相關系數（圖8c）?？梢?，中國北方大部分地區(qū)為顯著正相關區(qū)域，新疆吐魯番盆地附近、內蒙古高原東北部、黑龍江南部等地通過了0.10信度的顯著性檢驗。然而，在中國南部特別是東部沿海地區(qū)則表現為顯著的負相關，江蘇南部、安徽南部、浙江北部、福建北部、江西北部、湖南東北部、貴州東南部等地通過了0.10信度的顯著性檢驗。這些顯著相關區(qū)的相關系數絕對值均達到了0.30，某些地區(qū)則超過0.40。說明當I*MAMLO為正（負）時，對應著中國北方大部分地區(qū)降水增多（減少），中國南方大部分地區(qū)降水減少（增加），總體呈現出北澇（旱）南旱（澇）的空間型分布。以上分析表明，MAMLO的強度與中國同期夏季降水有密切的關系。

5.2 夏季氣溫

夏季I*MAMLO與地表、海表氣溫存在較好的關系，這可以從其與地表、海表氣溫的相關系數分布（圖9）上直觀地觀察到。圖9a顯示，當I*MAMLO為正（負）時，對應著西西伯利亞平原和中東太平洋氣溫升高（降低），歐亞大部分地區(qū)和西北太平洋氣溫降低（升高）。

I*MAMLO與中國160站夏季氣溫的相關關系由圖9b顯示。圖9b表明，中國北方大部分地區(qū)為顯著負相關區(qū)域（大多通過了0.10信度的顯著性檢驗），相關系數最高達到-0.60，而安徽南部、湖北東南和西南部、湖南東北部、江西北部、福建北部、浙江西部、廣東東北部、廣西中部等地區(qū)則表現為弱的正相關。這些說明，當I*MAMLO為正（負）時，對應著中國北方大部分地區(qū)氣溫降低（升高），中國南方部分地區(qū)氣溫升高（降低）。造成這一相關系數分布的原因主要有兩個：I*MAMLO為正時：1）在北方降水正異常（圖8c），地表蒸發(fā)和因云量增多而阻擋太陽輻射都利于地表氣溫降低；2）同時對流層低層異常反氣旋性環(huán)流（圖4a）東南側的偏北氣流利于造成異常平流降溫。南方情形與此相反。當I*MAMLO為負時，情形反之。

6 結論與討論

1）將夏季亞洲大陸（關鍵區(qū)A）與北太平洋（關鍵區(qū)B）區(qū)域平均的地表氣壓異常的差定義為海陸間大氣質量遷移指數I*MAMLO，其可描述中高緯亞洲大陸和中低緯北太平洋上空異常大氣質量的反相變化特征。分析表明，夏季I*MAMLO在時間變化上表現出明顯的年際變率，具有3 a的顯著周期，且1979—2014年總體呈緩慢下降的趨勢。在2005年之前還存在較為顯著的年代際變化。

2）將亞洲中高緯度地區(qū)氣壓變化與北太平洋熱帶—副熱帶地區(qū)氣壓反相變化聯系起來的成因主要有三個：質量環(huán)流特別是垂直環(huán)流；Rossby波動能量頻散；海陸間非絕熱加熱差異。差值合成的整層積分大氣質量流顯示亞洲大陸與北太平洋之間高低層的異常大氣質量存在顯著的交換。夏季對流層中低層大氣質量流在西伯利亞地區(qū)附近異常輻散，北太平洋上出現異常輻合中心。對流層中層以上大氣質量流輻散分量所示方向與對流層低層的方向相反，形成了亞洲大陸異常下沉，太平洋地區(qū)異常上升的異常垂直環(huán)流圈。這一環(huán)流圈將亞洲—太平洋間地表氣壓異常及其上大氣運動聯系了起來。亞洲大陸與北太平洋區(qū)域上空大氣受到不同加熱，是驅動大氣質量在海、陸間發(fā)生重新分布的主要熱力原因。大氣吸收的非絕熱加熱使得大陸與大洋間形成強烈的熱力對比，從而推動海陸間大氣質量進行交換。此外，準定常Rossby波的能量頻散也對大氣質量的異常虧損和堆積起著重要的作用。

3）夏季降水和氣溫變化與I*MAMLO存在較好的關系。I*MAMLO為正（負）時，對應著西伯利亞、歐洲南部和中國東部沿海地區(qū)降水減少（增多），西西伯利亞平原和中東太平洋氣溫升高（降低），而中國北方、夏威夷群島附近和阿拉斯加灣南部降水增加（減少），歐亞大部分地區(qū)、中國北方以及西北太平洋氣溫降低（升高）。

需要說明的是，本文對北半球夏季亞洲大陸與北太平洋間大氣質量遷移的可能成因作了分析討論。但由于這一現象及其形成機制較為復雜，還需要通過數值模擬去進一步揭示。另外，MAMLO與夏季風活動、ENSO、AO、IHO、APO等現象的聯系如何以及這種聯系相關的影響如何，亦仍有待未來深入探究。

致謝：國家自然科學基金委地球科學部南京信息工程大學大氣資料服務中心提供了資料服務；NCEP/NCAR再分析資料取自NOAACIRES Climate Diagnostics Center（http：//www.cdc.noaa.gov）；文中諸圖繪制使用了NCL及GrADS軟件。

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Using the NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data for the period of 1979—2014，CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation） precipitation data，in situ observational data at 160 stations in China，SST（Sea Surface Temperature） data provided by British Hadley Centre as well as CRU highresolution surface temperature data by the University of East Anglia，this paper has investigated the migration of atmospheric mass over regions between Asia and North Pacific in boreal summer and its associations with climate anomalies by employing some statistical methods.

An index based on surface air pressure anomaly is defined to describe the Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans（MAMLO） on interannual timescale.It is found that an antiphase variation of anomalous atmospheric mass exists between midhigh latitudes in Asia and midlow latitudes in North Pacific.This antiphase relation can also be referred to AsiaNorth Pacific teleconnection pattern（ANPT）.The summer MAMLO index varies with a dominant period of three years，a slowly decreasing trend，and distinct interdecadal variations in the study period.The ANPT is formed due to three factors.Firstly，the atmospheric mass fluxes anomalously diverge in lower and converge in upper troposphere in Siberia，and in North Pacific the opposite situations are observed，forming the anomalous vertical circulation characterized by anomalous downward motion in Asia and upward motion in Pacific，which links surface pressure variations along with horizontal circulation changes between Asia and Pacific.Secondly，MAMLO is mainly dominated by the contrast of anomalous heating between lands and oceans.Water vapor content is higher over the subtropical Pacific than that over eastern Asia，facilitating the atmosphere to absorb surface long wave radiation and solar short wave radiation over oceans more than over Asia continent.The striking contrast of the anomalous atmospheric diabatic heating between Asia and North Pacific is in favor of driving atmospheric mass to exchange between them.Thirdly，the energy dispersion of quasistationary Rossby wave also plays an important role in the anomalous loss and accumulation of atmospheric mass.

MAMLO is closely related to the summer climate anomalies in Eurasia and Pacific.When the MAMLO index is positive，the precipitation decreases significantly in Siberia，the southern area of Europe and the east coast of China，as opposed to the increase over northern China，the Hawaiian Islands and the south of Gulf of Alaska.At the same time，the temperature increases obviously over the West Siberian Plain and the central and eastern Pacific，along with the anomalous decrease in much of Eurasia，northern China and Northwest Pacific.Further researches by use of observational data over Chinese 160 stations conclusively indicate that correlations of MAMLO with variations of anomalous precipitation and temperature are particularly significant in China.When the MAMLO index is positive（negative），precipitation increases（decreases） and surface temperature decreases（increases） prominently over northern China.Instead，there is a decrease（an increase） in precipitation and an increase（a decrease） in surface temperature over southern China.

All the results above are helpful for us to better understand the mechanisms behind circulation changes and the causes of climate anomalies in Eurasia and Pacific during boreal summer and to provide useful clues to prediction of the summer climate anomalies.

summer；migration of atmospheric mass；climate anomaly；Asia；North Pacific；China

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160419001

（責任編輯：張福穎）