青藏高原與北太平洋大氣熱源的關(guān)系研究

張 慧

（乳山市氣象局，山東乳山 264500）

0 引言

青藏高原平均海拔在4000～5000 m，有“世界屋脊”和“第三極”之稱，太平洋是地球第一大洋。青藏高原、北太平洋都是顯著熱源，亞洲季風(fēng)區(qū)作為顯著的季風(fēng)區(qū)，與二者皆有著密不可分的聯(lián)系。20世紀(jì)50年代，葉篤正[1]和Flohn[2]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)青藏高原是大氣運(yùn)動熱源，此后，葉篤正等[3]、陳隆勛等[4]、陳萬隆和翁篤鳴等[5]用不同的資料和方法研究過青藏高原上大氣熱源的分布和變化特征。本文利用1981～2010年NCEP/NCAR逐日再分析資料，用倒算法計算1981年到2010年逐月和逐年的青藏高原（25 °N～ 40 °N，75 °E～105 °E）大氣熱源匯和北太平洋（35 °N～ 60 °N，150 °E～ 160 °E）大氣熱源匯，研究兩者大氣熱源的年代際變化特征并分析結(jié)果，進(jìn)一步使用數(shù)理統(tǒng)計方法對兩者大氣熱源的氣候特征和變化特征進(jìn)行了探討。

1 青藏高原及北太平洋大氣熱源的月際變化特征

用Q1表示單位質(zhì)量大氣的熱源匯，單位為W/m2，通過計算得到：

從圖1（a），看出青藏高原〈Q1〉夏季最大，冬季最?。槐碧窖蟆碤1〉夏季最小，冬季最大，二者呈現(xiàn)反位相變化。青藏高原〈Q1〉最大值為154 W/m2，最小值為 -106 W/m2，北太平洋〈Q1〉最大值為138 W/m2，最小值在 -15 W/m2左右。由此可見，青藏高原相位差比北太平洋大得多，這是由于海洋和陸地之間的比熱容不同導(dǎo)致的差異。將二者的〈Q1〉做差值，得出圖1（b）與青藏高原的30年的月份變化曲線十分相似，但差值的位相差明顯比二者都大。

圖1 青藏高原及北太平洋地區(qū)1981—2010年平均〈Q1〉及二者〈Q1〉差值的月平均變化特征（a.30年平均的月平均變化；b.〈Q1〉差值的月平均變化）

總的來說，青藏高原與北太平洋大氣熱源的月變化明顯是反位相的，二者之間的差值最大值出現(xiàn)在1月份、12月份，也就是冬季，此時北太平洋為非常強(qiáng)的熱源區(qū)，青藏高原為非常強(qiáng)的熱匯區(qū)，其次是在7月有較大的差值，此時青藏高原為非常強(qiáng)的熱源區(qū)，北太平洋為非常弱的熱匯區(qū)。

2 青藏高原及北太平洋大氣熱源的年際變化特征

30年逐年平均的大氣熱源圖2（a）顯示，2005年以前北太平洋〈Q1〉值一直明顯高于青藏高原，2005年以后二者〈Q1〉值接近，北太平洋自1993年起呈下降趨勢直到2010年，〈Q1〉最大值出現(xiàn)在1991年、1993年，達(dá)78 W/m2，〈Q1〉最小值出現(xiàn)在2006、2008年，為11 W/m2。青藏高原1982～ 2010年不斷出現(xiàn)上升下降趨勢，1988年達(dá)到最大，為41 W/m2。從線性趨勢來看，北太平洋與青藏高原〈Q1〉的斜率均為負(fù)，說明二者都呈現(xiàn)減小的趨勢，但北太平洋的〈Q1〉下降趨勢更加顯著。

從2（b）來看，在1981—2006年間，北太平洋的〈Q1〉值均大于青藏高原，最大差值出現(xiàn)在1993年，差值為63 W/m2，但2001年開始至2010年，兩者〈Q1〉值的差值開始減小，并且在2006年和2008年，青藏高原的〈Q1〉值超過了北太平洋，在2008年超過了18 W/m2。從趨勢曲線看出二者的差值在30年間由負(fù)差值轉(zhuǎn)變?yōu)檎钪?，整體來看青藏高原與北太平洋間的差值在減小，而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是近10年，北太平洋的熱源強(qiáng)度在減弱，而青藏高原的大氣熱源強(qiáng)度在加強(qiáng)，二者之間的〈Q1〉差值處于減弱的趨勢。

3 青藏高原與北太平洋大氣熱源的線性相關(guān)分析

3.1 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均的相關(guān)性

從圖1（a）中可看出，青藏高原與北太平洋大氣熱源具有十分明顯的反相相關(guān)性，經(jīng)計算，二者間的相關(guān)系數(shù)為 -0.83，通過了99%的顯著性檢驗，因此，可以充分認(rèn)為青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均變化具有反向相關(guān)性。

3.2 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年平均的相關(guān)性

從圖2（a）上來看，青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年變化趨勢仍有一定的反相相關(guān)性，且二者之間的關(guān)系可能存在一定的滯后相關(guān)性。分別計算二者對應(yīng)年份的相關(guān)系數(shù)、滯后一年的相關(guān)系數(shù)，得出二者年代際變化對應(yīng)年的相關(guān)系數(shù)為 -0.04，青藏高原相對于北太平洋滯后一年的相關(guān)系數(shù)是 -0.12，從中看出青藏高原與北太平洋大氣熱源的逐年變化的反相關(guān)關(guān)系并不顯著。

圖2 1981～2010年青藏高原及北太平洋逐年平均的〈Q1〉及二者〈Q1〉差值年際變化圖（a年平均；b〈Q1〉差值）。

4 結(jié)論

1）從30年平均的大氣熱源逐月變化來看，青藏高原與北太平洋具有明顯的反相關(guān)性。

2）從大氣熱源的年平均變化上來看，這30年間，北太平洋的熱源強(qiáng)度在大幅度減弱，而青藏高原的大氣熱源強(qiáng)度卻是趨于平穩(wěn)稍有減弱，二者之間的〈Q1〉差值處于明顯減小的趨勢，這一趨勢在2000—2010年間表現(xiàn)尤為顯著。

3）從相關(guān)性分析來看，青藏高原與北太平洋大氣熱源之間存在一定相關(guān)關(guān)系，30年平均的大氣熱源逐月變化是通過了99%的信度檢驗。