東亞—西北太平洋地區(qū)初夏副熱帶季風(fēng)季內(nèi)緯向變化的主要特征分析

蘇麗欣 廉 毅 高樅亭 沈柏竹

（1.吉林省氣象科學(xué)研究所，吉林長(zhǎng)春 130062；2.中高緯度環(huán)流系統(tǒng)與東亞季風(fēng)研究開放實(shí)驗(yàn)室，吉林長(zhǎng)春 130062；3.長(zhǎng)白山氣象與氣候變化吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長(zhǎng)春 130062）

1 引言

季風(fēng)是由于海陸熱力特征差異引起的，干旱、洪澇等災(zāi)害天氣與季風(fēng)活動(dòng)有著密切的聯(lián)系。我國(guó)屬于季風(fēng)氣候，因此對(duì)我國(guó)的旱澇影響也有所不同[1-3]。關(guān)于東亞夏季副熱帶季風(fēng)的研究已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，尤其是東亞夏季副熱帶季風(fēng)的季內(nèi)變化。陳隆勛等[4]發(fā)現(xiàn)東亞季風(fēng)系統(tǒng)在整個(gè)亞洲季風(fēng)區(qū)爆發(fā)最早，它有自己獨(dú)立的冷熱源驅(qū)動(dòng)，并產(chǎn)生獨(dú)特的降水型；丁一匯等[5]指出東亞夏季風(fēng)的活動(dòng)邊界反映了夏季風(fēng)的年際和年代際變化，它與東亞主要雨帶的季節(jié)進(jìn)程及旱澇密切相關(guān)；何金海等[6]定義了一個(gè)東亞海陸熱力差指數(shù)，指出東亞副熱帶季風(fēng)雨季的建立早于熱帶季風(fēng)雨季；吳國(guó)雄等[7-8]解釋了青藏高原加熱如何影響亞洲夏季的氣候格局；張慶云等[9]分析了東亞夏季風(fēng)指數(shù)的年際變化與東亞大氣環(huán)流的關(guān)系，同時(shí)找出東亞夏季風(fēng)指數(shù)變化的先兆信號(hào)。

東北地區(qū)雖然位于東亞夏季副熱帶季風(fēng)影響的北部邊界，但對(duì)其夏季降水和氣溫的異常有著重要的影響[10-11]，東北學(xué)者自20世紀(jì)90年代以來相繼進(jìn)行了有關(guān)的研究。廉毅等[12-14]用假相當(dāng)位溫和南風(fēng)風(fēng)速的候平均域值，定義了東亞夏季風(fēng)在我國(guó)東北區(qū)建立與撤退的標(biāo)準(zhǔn)和日期，嘗試對(duì)東亞夏季副熱帶季風(fēng)的季內(nèi)變化進(jìn)行研究；也給出了東亞—西北太平洋地區(qū)夏季副熱帶季風(fēng)的建立及其活動(dòng)范圍，即東亞—西北太平洋地區(qū)夏季副熱帶季風(fēng)先在我國(guó)大陸建立，并以候平均的建立向北突起的舌狀分布。劉剛等[15]指出東亞夏季副熱帶季風(fēng)活動(dòng)路徑分為偏西類、中間類和偏東類，850hPa南風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的特征與東亞夏季副熱帶季風(fēng)向北躍進(jìn)具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

以往的研究主要分析東亞夏季副熱帶季風(fēng)在徑向上的分布特點(diǎn)，本文在前面已有的研究基礎(chǔ)上[16]，針對(duì)3類活動(dòng)路徑的東亞夏季副熱帶季風(fēng)在緯向上的分布，分別分析其相應(yīng)的大氣環(huán)流演變特征，以便進(jìn)一步揭示東亞夏季副熱帶季風(fēng)與我國(guó)天氣氣候變化之間的聯(lián)系。

2 資料和方法

本文利用1961—2014年美國(guó)NCEP/NCAR提供的全球逐日再分析資料，國(guó)家氣候中心提供的全國(guó)160個(gè)站逐日降水量資料。按照廉毅[12]曾定義的方法：取850hPa高度上的候平均資料，當(dāng)假相當(dāng)位溫θse的336K等值線和南風(fēng)≥4m/s等值線同時(shí)越過某一緯度時(shí)，定義為該緯度東亞副熱帶夏季風(fēng)建立的日期，持續(xù)或累積的候數(shù)為影響時(shí)間。根據(jù)劉剛[15]對(duì)東亞夏季副熱帶季風(fēng)活動(dòng)路徑的分類標(biāo)準(zhǔn)：季風(fēng)活動(dòng)的等時(shí)線向北突出的舌狀位于110°E以西的為偏西類；110°E—115°E的為中間類；115°E以東的為偏東類。將1961—2014年東亞夏季副熱帶季風(fēng)的活動(dòng)路徑類型分成偏西類、中間類和偏東類，并且在各特征類中分別選取9個(gè)較為顯著的典型年作為研究樣本（表1），考慮到東亞夏季副熱帶季風(fēng)在20°N及以北地區(qū)建立日期在5月下旬左右[12]，選取典型年的5月下旬—6月下旬為研究時(shí)段。本文主要應(yīng)用數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析的方法，對(duì)3類路徑典型年的合成進(jìn)行分析研究。

表1 3類活動(dòng)路徑的典型年

3 初夏東亞夏季副熱帶季風(fēng)的環(huán)流背景分析

3.1 850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平

從東亞夏季副熱帶季風(fēng)3種路徑典型年5—6月逐旬850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平合成分布圖（圖1）可知：偏西路徑的東亞夏季副熱帶季風(fēng)在6月中旬850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平上，東北地區(qū)西部有強(qiáng)低空急流，在東部沿海地區(qū)位置；中間路徑的東亞夏季副熱帶季風(fēng)在6月中旬850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平上反映的是氣候態(tài)，并且在東北—華北一帶有一股急流；偏東路徑的東亞夏季副熱帶季風(fēng)在6月中旬850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平上表現(xiàn)為風(fēng)速弱區(qū)，并且位置偏于海上，在鄂霍次克海的波列比較清晰。

圖1 東亞夏季副熱帶季風(fēng)3種路徑典型年5—6月逐旬850hPa的V風(fēng)場(chǎng)距平合成分布（a：偏西路徑5月下旬；b：偏西路徑6月中旬；c：偏西路徑6月下旬；d：中間路徑5月下旬；e：中間路徑6月中旬；f：中間路徑6月下旬；g：偏東路徑5月下旬；h：偏東路徑6月中旬；i：偏東路徑6月下旬）

3.2 500hPa高度距平場(chǎng)

從5月下旬和6月下旬典型年的東亞夏季副熱帶季風(fēng)500hPa高度距平場(chǎng)（圖2）可以看出，偏西路徑表現(xiàn)為波列偏西偏北，是東北—西南向兩脊一槽的斜脊斜槽型；中間路徑呈現(xiàn)出負(fù)、正、負(fù)、正的波列交替，并且大槽的位置偏東；偏東路徑在120°E—180°E和20°N—70°N的區(qū)域呈現(xiàn)北負(fù)南正的波列。

圖2 東亞夏季副熱帶季風(fēng)3種路徑典型年5—6月逐旬500hPa高度距平合成分布（a：偏西路徑5月下旬；b：偏西路徑6月下旬；c：中間路徑5月下旬；d：中間路徑6月下旬；e：偏東路徑5月下旬；f：偏東路徑6月下旬）

3.3 3—5月海溫距平分布

從3種活動(dòng)路徑東亞夏季副熱帶季風(fēng)典型年3—5月海溫距平合成圖（圖3）可以看出，偏西和偏東路徑典型年在印度洋地區(qū)以正位相為主，而中間路徑在此區(qū)域?yàn)樨?fù)位相；在太平洋區(qū)域偏西路徑和偏東路徑表現(xiàn)為拉尼娜，中間路徑表現(xiàn)為厄爾尼諾；在偏東路徑北太平洋區(qū)域的北負(fù)南正的位相表現(xiàn)得很明顯。

圖3 3種路徑東亞夏季副熱帶季風(fēng)典型年3—5月海溫距平合成分布（a：偏西路徑；b：中間路徑；c：偏東路徑）

3.4 全國(guó)5—6月降水距平分布

由于季風(fēng)區(qū)是全球大氣運(yùn)動(dòng)能量和水汽的主要供應(yīng)區(qū)，東亞夏季副熱帶季風(fēng)在我國(guó)華南地區(qū)爆發(fā)的時(shí)間一般在5月下旬，故選取5—6月的全國(guó)降水量進(jìn)行研究。從圖4中可以看出：偏西路徑典型年的降水主要分布在我國(guó)的西南地區(qū)；中間路徑典型年降水主要集中在我國(guó)的華南地區(qū)；偏東路徑典型年降水主要分布在我國(guó)東南沿海一帶。該分布與東亞夏季副熱帶季風(fēng)的路徑分布是一致的，這表明東亞夏季副熱帶季風(fēng)的活動(dòng)路徑與我國(guó)夏季降水的分布具有較好的一致性。

圖4 東亞夏季副熱帶季風(fēng)3種路徑典型年5—6月全國(guó)降水距平合成分布（a：偏西路徑；b：中間路徑；c：偏東路徑）

3.5 統(tǒng)計(jì)分析檢驗(yàn)

對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)5—6月降水距平的空間分布進(jìn)行分析，正相關(guān)區(qū)域在我國(guó)新疆和蒙古國(guó)附近，負(fù)相關(guān)區(qū)域在西伯利亞地區(qū)，為正負(fù)交替的分布；在35°N以北500hPa高度場(chǎng)的SVD第一模態(tài)異性相關(guān)分析中，空間分布型為東西向的徑向分布，偏西路徑、中間路徑、偏東路徑的相關(guān)顯著區(qū)分別在110°E以西、110°E—115°E、115°E以東區(qū)域，當(dāng)貝加爾湖和巴爾喀什湖的高度場(chǎng)為正距平時(shí)，我國(guó)東部降水呈現(xiàn)“南少北多”的分布特征，反映出偏東路徑的東亞副熱帶季風(fēng)與降水和高度場(chǎng)的關(guān)系。

4 結(jié)語

（1）東亞夏季副熱帶季風(fēng)3種路徑典型年5—6月逐旬的環(huán)流背景中，中間類反映的是氣候態(tài)；偏東路徑在120°E—180°E和20°N—70°N的區(qū)域呈現(xiàn)北負(fù)南正的波列；偏西類的槽位置偏西偏北。850hPa風(fēng)場(chǎng)距平偏東類為弱區(qū)，并且偏于海上；偏西類則在東北西部有強(qiáng)的低空急流。

（2）3種活動(dòng)路徑東亞夏季副熱帶季風(fēng)典型年3—5月海溫距平上表現(xiàn)的各不相同，即在太平洋區(qū)域偏西路徑和偏東路徑表現(xiàn)為拉尼娜，中間路徑表現(xiàn)為厄爾尼諾。熱帶季風(fēng)的活動(dòng)路徑與我國(guó)夏季降水的分布具有較好的一致性。

（3）中國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)5—6月降水量與35°N以北500hPa高度場(chǎng)空間分布具有很好的相關(guān)性，此分布反應(yīng)了偏東路徑的東亞副熱帶季風(fēng)與降水和高度場(chǎng)的關(guān)聯(lián)性。