摘 要 南海夏季風(fēng)的爆發(fā)和推進(jìn)影響著中國夏季雨帶的進(jìn)程。采用美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析資料分析全球變暖前、后南海夏季風(fēng)的演變特征。研究結(jié)果表明,全球變暖導(dǎo)致南海夏季風(fēng)減弱,主要出現(xiàn)以下特征:(1)南海夏季風(fēng)的平均建立時(shí)間提早,平均撤退時(shí)間推遲,歷時(shí)長度更長,持續(xù)時(shí)間有上升趨勢(shì)。(2)南海夏季風(fēng)爆發(fā)后(6—9月),南海西北部對(duì)流層低層(700 hPa以下)由海陸熱力差異導(dǎo)致的局地環(huán)流在全球變暖后有減弱趨勢(shì),進(jìn)入中國華南和西南地區(qū)的西南夏季風(fēng)有所減弱。(3)夏季風(fēng)盛行期間,西南風(fēng)攜孟加拉灣水汽經(jīng)過中南半島進(jìn)入中國南海的水汽呈減少趨勢(shì),且從南海輸入華南的水汽減少,導(dǎo)致中國東部降水變化趨勢(shì)存在空間差異。(4)南海夏季風(fēng)指數(shù)表明,南海夏季風(fēng)對(duì)南海中南部以及華南東部的影響加強(qiáng),而對(duì)南海北部和西南地區(qū)的影響強(qiáng)度明顯減弱。
關(guān)鍵詞 全球變暖;南海夏季風(fēng);水汽通量;降水
中圖分類號(hào): P466" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A" 文章編號(hào): 2096-3599(2024)03-0060-08
DOI:10.19513/j.cnki.hyqxxb.20220629001
Characteristics of the South China Sea summer monsoon under global warming
ZHU Yinlin1, YANG Xihao1, WENG Qiaochu1, CHU Zihe1, FAN Lingli1,2,3
(1. College of Ocean and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; 2. Guangdong Key Laboratory of Climate, Resource and Environment in Continental Shelf Sea and Deep Sea, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; 3. CMA-GDOU Joint Laboratory for Marine meteorology, Zhanjiang 524088, China)
Abstract The onset and advance of the South China Sea summer monsoon affect the process of the summer rain belt in China. The NCEP (National Centers for Environmental Prediction)/NCAR (National Center for Atmospheric Research) reanalysis data are used to analyze the characteristics of changes in the South China Sea summer monsoon before/after global warming. The results show that the South China Sea summer monsoon is weakened after global warming, and the main features are as follows. (1) The average establishment time of the South China Sea summer monsoon is earlier, the average retreat time is delayed, the duration is longer, and the duration has an upward trend. (2) After the onset of the South China Sea summer monsoon (between June and September), the local circulation in the lower troposphere (below 700 hPa) in the northwest of the South China Sea caused by the thermal difference between land and sea tends to weaken after global warming, and the southwest summer monsoon entering South China and Southwest China tends to weaken. (3) During the prevailing summer monsoon, the southwest wind carrying water vapor from the Bay of Bengal into the South China Sea through the Indo-China Peninsula shows a decreasing trend, and the decrease in water vapor entering South China from the South China Sea leads to spatial differences in precipitation trends in eastern China. (4) The South China Sea summer monsoon index shows that the influence of the South China Sea summer monsoon on the south-central part of the South China Sea and the east of South China is strengthened, while the influence on the north of the South China Sea and Southwest China is weakened.
Keywords global warming; the South China Sea summer monsoon; water vapor flux; precipitation
引言
中國東部屬季風(fēng)氣候區(qū),南海夏季風(fēng)(又稱“南海季風(fēng)”)作為東亞夏季風(fēng)的重要組成部分,是東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的聯(lián)系橋梁。南海夏季風(fēng)的強(qiáng)弱與中國主雨帶推進(jìn)、旱澇災(zāi)害及其衍生災(zāi)害的發(fā)生有密切聯(lián)系,是每年雨季氣象部門和應(yīng)急減災(zāi)部門重點(diǎn)關(guān)注的氣候事件。
聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告(Sixth Assessment Report,AR6)指出,氣候變暖是毋庸置疑的,并預(yù)測(cè)當(dāng)全球平均升溫2 ℃時(shí),季風(fēng)降水會(huì)進(jìn)一步減弱[1]。南海夏季風(fēng)一直是研究熱點(diǎn),20世紀(jì)末就已經(jīng)對(duì)南海夏季風(fēng)的爆發(fā)給出了多種角度的判定方法,對(duì)爆發(fā)前后的機(jī)制特征、水汽輸送等有了初步的認(rèn)識(shí)[2-4]。自南海季風(fēng)試驗(yàn)(South China Sea Monsoon Experiment, SCSMEX)以來,有關(guān)南海夏季風(fēng)的爆發(fā)、活躍和間歇循環(huán),以及季風(fēng)的維持與變化都有了較為深刻的認(rèn)識(shí),后續(xù)關(guān)于南海夏季風(fēng)的各種研究也推進(jìn)迅速[5-6]。近十年有許多工作都指出,南海夏季風(fēng)爆發(fā)日期在20世紀(jì)90年代中期經(jīng)歷了顯著的年代際變化,南海夏季風(fēng)的爆發(fā)時(shí)間由偏晚轉(zhuǎn)為偏早[7-11];胡鵬等[10]對(duì)南海夏季風(fēng)撤退的氣候?qū)W特征及年際、年代際變化進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)南海夏季風(fēng)撤退在21世紀(jì)初期之后也經(jīng)歷了顯著的年代際變化。實(shí)際上,研究[11]發(fā)現(xiàn)整個(gè)亞洲地區(qū)的夏季風(fēng)爆發(fā),包括阿拉伯海、孟加拉灣、南海、菲律賓海,都在20世紀(jì)90年代中后期經(jīng)歷了顯著的年代際提前,只是阿拉伯海和孟加拉灣夏季風(fēng)爆發(fā)的年代際提前發(fā)生晚于南海夏季風(fēng)爆發(fā)的年代際提前。對(duì)于南海夏季風(fēng)年代際提前發(fā)生的機(jī)制,這些年來許多研究工作者從不同角度進(jìn)行了分析。黃菲等[12-13]應(yīng)用多變量聯(lián)合季節(jié)經(jīng)驗(yàn)正交分解(Multivariate Season-reliant Empirical Orthogonal Function,MV-SEOF)方法,研究了南海季風(fēng)系統(tǒng)的前兩個(gè)主模態(tài)特征,發(fā)現(xiàn)一個(gè)模態(tài)是厄爾尼諾Symbolm@@南方濤動(dòng)(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)模態(tài),另一個(gè)是在1990年代中期的年代際轉(zhuǎn)型模態(tài)。季風(fēng)的爆發(fā)推進(jìn)依賴著海洋-大氣耦合作用,并且南海局地的海洋-大氣耦合作用起到“放大器”的作用,使南海中北部海面溫度(sea surface temperature,SST)的年代際信號(hào)強(qiáng)化并影響到整個(gè)季風(fēng)系統(tǒng)中[13-14]。蔡榕碩等[15]也指出了海氣界面熱通量對(duì)季風(fēng)產(chǎn)生作用,南海區(qū)域是中國近海SST與東亞季風(fēng)年際變異的主要相關(guān)區(qū)域。顯然,SST的影響對(duì)南海夏季風(fēng)的作用是舉足輕重的,熱帶西南印度洋和熱帶西北太平洋是影響南海夏季風(fēng)爆發(fā)的關(guān)鍵海區(qū)[16-17];在年代際尺度上,影響南海夏季風(fēng)爆發(fā)日期的還有西南印度洋、東南印度洋、北太平洋、熱帶東南太平洋和東南太平洋5個(gè)顯著不同的相關(guān)區(qū)[18-19]。另外,還有學(xué)者[20-21]指出南海夏季風(fēng)爆發(fā)的年代際提前和南海季風(fēng)區(qū)對(duì)流層經(jīng)向溫度梯度季節(jié)性逆轉(zhuǎn)的年代際提前以及南海Symbolm@@西太平洋春季對(duì)流10~30 d振蕩強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱“SCSWPSISO”)也有關(guān)。
南海夏季風(fēng)活動(dòng)主導(dǎo)著水汽的輸送,僅南海就提供了東亞地區(qū)45%左右的水汽,全球氣候變化必然導(dǎo)致季風(fēng)活動(dòng)的異常,進(jìn)而影響中國夏季旱澇災(zāi)害的發(fā)生[3,22],特別是會(huì)對(duì)華南前汛期的降水產(chǎn)生重大影響[23-28],給人們的生產(chǎn)生活帶來諸多不便,如2022年5月華南出現(xiàn)長達(dá)5 d的密集降雨期[29]。
已有大量研究[30-35]證明,20世紀(jì)70年代以來,全球氣候快速增暖,升溫趨勢(shì)十分明顯,全球變暖進(jìn)程比以往任何時(shí)期都要迅速。在全球變暖背景下南海夏季風(fēng)的許多特征發(fā)生了明顯變化。前人的研究多為全球變暖后南海夏季風(fēng)爆發(fā)有關(guān)機(jī)理的研究,而南海夏季風(fēng)在全球變暖前、后年代際特征對(duì)比的研究尚不多見。因此本文基于多要素的綜合表現(xiàn),從短期氣候的角度分析全球變暖前、后南海夏季風(fēng)特征變化,以期提高汛期降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。
1 資料和方法
1.1 資料
選用1948—2018年美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析日平均數(shù)據(jù)資料,含850 hPa緯向風(fēng)、溫度場(chǎng)、比濕場(chǎng)等要素,空間分辨率為2.5°×2.5°[36]。1948—2018年NCEP/NCAR再分析月平均資料共17層,包括緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)、垂直速度、溫度、濕度等要素,空間分辨率為2.5°×2.5°[36]。1901—2013年NCEP/NCAR第七版全球降水氣候中心(Global Precipitation Climatology Centre,GPCC)再分析月總降水資料,分辨率為0.5°×0.5°[37]。
1.2 方法
南海夏季風(fēng)建立與結(jié)束候的確定:根據(jù)中國氣象局現(xiàn)行南海夏季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn),選取南海區(qū)域(110°~120°E,10°~20°N),當(dāng)850 hPa平均緯向風(fēng)穩(wěn)定地由東(西)風(fēng)轉(zhuǎn)為西(東)風(fēng)時(shí),且在同一等壓面上穩(wěn)定地有假相當(dāng)位溫θse≥335 K(θselt;335 K)時(shí)定義為南海夏季風(fēng)建立(結(jié)束)候。由此指標(biāo)計(jì)算出每年南海夏季風(fēng)建立、結(jié)束候數(shù)及南海夏季風(fēng)的持續(xù)時(shí)間。
假相當(dāng)位溫θse(或稱絕熱相當(dāng)位溫)計(jì)算公式[38-39]為:
θse=θdexp (rsLvcpdt),(1)
θd=t(P00Pd)Rd/cpd。(2)
式中:θd為空氣中所含干空氣的位溫,rs為混合比,Lv為潛熱,cpd為干空氣定壓比熱,P00為標(biāo)準(zhǔn)氣壓(常取1 000 hPa),t、Pd為環(huán)境大氣的溫度和氣壓,Rd為干空氣的比氣體常數(shù)。
2 全球變暖前、后時(shí)間劃分及南海夏季風(fēng)建立、撤退的變化
近一個(gè)世紀(jì)以來,人類活動(dòng)影響全球氣候變暖毋庸置疑,尤其是1970年代之后,氣候變暖更劇烈,冰山消融、海平面上升,大氣環(huán)流也隨之調(diào)整[32-35]。為計(jì)算方便,將1948—2018年劃分為全球變暖前(1948—1977年,共30 a)和全球變暖后(1978—2018年,共41 a)2個(gè)時(shí)段。
基于南海夏季風(fēng)建立的標(biāo)準(zhǔn),可確定南海夏季風(fēng)的建立和結(jié)束候數(shù),建立候到結(jié)束候之間的時(shí)段即為南海夏季風(fēng)的歷時(shí)長度。利用1948—2018年NCEP/NCAR再分析日平均數(shù)據(jù)資料可計(jì)算出1948—2018年南海夏季風(fēng)爆發(fā)(圖1a)及結(jié)束(圖1b)的時(shí)間及每一年南海夏季風(fēng)的歷時(shí)長度(圖2)。按照全球變暖前、后時(shí)間段劃分可看出,在全球變暖前南海夏季風(fēng)的平均建立時(shí)間為29.1候,平均撤退時(shí)間為54.6候,南海夏季風(fēng)平均歷時(shí)25.5候;而在全球變暖后南海夏季風(fēng)平均建立時(shí)間為28.8候,平均撤退時(shí)間為54.7候,南海夏季風(fēng)平均歷時(shí)26.0候??梢?,在全球變暖背景下南海夏季風(fēng)的平均建立時(shí)間提前,平均撤退時(shí)間比變暖前推后,此結(jié)論與張莉萍等[40]的研究結(jié)果一致,并且通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn)。進(jìn)一步對(duì)全球變暖前后南海夏季風(fēng)的歷時(shí)長度進(jìn)行分析,兩個(gè)階段有不同的變化趨勢(shì):全球變暖前(1948—1977年)存在一定的下降趨勢(shì),線性擬合方程為y=-0.050 1x+26.276,未通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn);而全球變暖后(1978—2018年)存在上升趨勢(shì),線性擬合方程為y=0.034 1x+25.21,未通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn),即南海夏季風(fēng)在全球變暖后歷時(shí)長度變長。
3 南海夏季風(fēng)環(huán)流變化特征分析
3.1 南海夏季風(fēng)850 hPa特征
季風(fēng)的形成是行星風(fēng)帶移動(dòng)和海陸熱力差異的共同結(jié)果,季風(fēng)環(huán)流的變化只出現(xiàn)在季風(fēng)區(qū)的對(duì)流層低層,南海夏季風(fēng)是一個(gè)淺薄的環(huán)流系統(tǒng),故選取850 hPa等壓面進(jìn)行其空間特征分析。通過計(jì)算,南海夏季風(fēng)多年平均建立時(shí)間為5月第5候,與已有研究結(jié)論一致,平均撤退時(shí)間為10月第1候,因此選用6—9月對(duì)南海夏季風(fēng)爆發(fā)后的環(huán)流和水汽輸送特征(圖3)進(jìn)行描述。
全球變暖后與全球變暖前的差值可以更清晰地表現(xiàn)全球變暖前、后南海夏季風(fēng)爆發(fā)后風(fēng)場(chǎng)特征的變化。南海夏季風(fēng)盛行的是西南風(fēng),而圖3中除了南海的東南部和菲律賓群島的北部是西南風(fēng)異常,其余受南海夏季風(fēng)影響的區(qū)域均出現(xiàn)東北風(fēng)異常,可推斷在全球變暖后,南海夏季風(fēng)爆發(fā)后的西南風(fēng)有所減弱,并且中國西南地區(qū)盛行的西南風(fēng)削弱最為明顯。
水汽通量等值線是變暖前、后水汽通量的差值,在全球變暖背景下南海夏季風(fēng)爆發(fā)后孟加拉灣—南海西部—華南地區(qū)850 hPa的水汽通量差值都為負(fù)值,并且越深入內(nèi)陸水汽通量差值的絕對(duì)值越大,其中104°~110°E、20°~30°N的850 hPa水汽通量在全球變暖后比之前減小了30 g·(s·hPa·cm)-1以上,表明孟加拉灣進(jìn)入中國華南的水汽通量在不同地區(qū)有不同程度的減少。與此同時(shí),南海東南部和菲律賓群島北部情況相反,水汽通量在全球變暖后增加,15°N附近水汽通量增加值超過5 g·(s·hPa·cm)-1,與850 hPa環(huán)流場(chǎng)變化表現(xiàn)一致。
水汽通量散度差值為正對(duì)應(yīng)輻散異常,是異常的水汽源。全球變暖背景下受南海夏季風(fēng)影響的區(qū)域內(nèi),南海西北部到華南中部以及臺(tái)灣島東部洋面的水汽通量散度出現(xiàn)正異常,該區(qū)域850 hPa水汽輻散將比變暖前更大;而菲律賓群島以及中南半島北部至30°N區(qū)域的水汽通量散度則為負(fù)異常,是異常的水汽匯區(qū)域。風(fēng)速、水汽通量下降明顯的區(qū)域,對(duì)應(yīng)水汽通量散度的變化,在圖3中的96°~120°E、15°~30°N區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)最為明顯。
綜上所得,在850 hPa上除南海東部外,南海夏季風(fēng)爆發(fā)后(6—9月)的西南風(fēng)強(qiáng)度在全球變暖背景下都有所減弱;西南夏季風(fēng)攜孟加拉灣水汽經(jīng)過中南半島后到達(dá)中國南海西北部和中國西南地區(qū)的水汽減少,進(jìn)而從南海進(jìn)入華南的水汽通量有所減少,輸送到中國內(nèi)陸的水汽也會(huì)減少。
3.2 南海夏季風(fēng)經(jīng)向及緯向剖面速度
雖然南海位于熱帶輻合上升氣流區(qū),但受海陸熱力性質(zhì)差異影響,夏季,陸地升溫相對(duì)較快,而海洋升溫相對(duì)較慢,地面就會(huì)出現(xiàn)從海洋吹向陸地的夏季風(fēng),因此海洋上表現(xiàn)為下沉氣流,該下沉氣流在NCEP/NCAR再分析資料中為正值。但這層下沉氣流是淺薄的,僅會(huì)出現(xiàn)在對(duì)流層低層,850 hPa高度上轉(zhuǎn)變成由行星風(fēng)帶控制的上升氣流,因此僅對(duì)對(duì)流層中層(500 hPa)以下的垂直速度變化進(jìn)行分析。由經(jīng)向(圖4)和緯向(圖5)垂直剖面的差值可看出全球變暖前、后垂直速度隨高度的異常變化。
由經(jīng)向115°E剖面的差值(圖4)可見,南海區(qū)域(10°~20°N)南部海平面附近的垂直速度在全球變暖前、后相差并不大,變化在0.004 Pa·s-1以內(nèi),但10°N、15°N和20°N附近的垂直速度差值通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn),說明全球變暖前、后垂直速度的變化是顯著的。南海北部海平面、整個(gè)南海區(qū)域和華南區(qū)域(20°N以北)的對(duì)流層低層(700 hPa以下)都出現(xiàn)負(fù)速度異常,并且27°N的850 hPa附近出現(xiàn)負(fù)速度異常最大值,差值超過0.02 Pa·s-1。南海區(qū)域850~600 hPa高度上的差值也表現(xiàn)為負(fù)速度異常,其中15°N負(fù)速度異常高度超過500 hPa,并且在850~700 hPa高度上達(dá)到負(fù)速度異常最大值-0.008 Pa·s-1。
由緯向15°N剖面的差值(圖5)可見,850 hPa高度以下110°~115°E的垂直速度表現(xiàn)出較大的負(fù)速度異常,且南海區(qū)域在115°E附近700 hPa以下垂直速度差值通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn),說明下沉氣流的速度在全球變暖后比全球變暖前要小。115°~120°E全球變暖前、后差值并不明顯,但是在120°E以西出現(xiàn)0.002~0.004 Pa·s-1的正速度異常,可推斷該經(jīng)度上的下沉氣流強(qiáng)度在全球變暖后略有增加,與圖3中850 hPa的分析一致。
南海夏季風(fēng)的西南風(fēng)僅出現(xiàn)在對(duì)流層低層,500 hPa高度西南風(fēng)已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北風(fēng),因此南海夏季風(fēng)全球變暖前、后的變化僅關(guān)注高度在700 hPa以下風(fēng)場(chǎng)。由圖4可見,5°~15°N的850 hPa高度及17°~24°N的700 hPa高度以下的緯向風(fēng)差值均為負(fù)值,并且7°~13°N和20°N附近850 hPa高度以下西風(fēng)在全球變暖后減小0.5 m·s-1以上;而南海中部在全球變暖前、后并未出現(xiàn)明顯變化。根據(jù)南海區(qū)域內(nèi)115°E附近低層的經(jīng)向風(fēng)0 m·s-1等值線可判斷,西部為負(fù)值,東部為正值;且南海西部的南風(fēng)風(fēng)速減小較大,最大值達(dá)1 m·s-1,相較之下,東部南風(fēng)風(fēng)速增大則并不明顯(圖5)。綜上,進(jìn)一步說明南海西部和北部海陸熱力差異形成的局地環(huán)流在全球變暖后減弱,進(jìn)而使南海夏季風(fēng)有所減弱。
3.3 中國東部季風(fēng)區(qū)降水及南海夏季風(fēng)指數(shù)分析
南海夏季風(fēng)最直接的影響就是給華南地區(qū)帶來豐沛的降水,這使得華南地區(qū)雖位于副熱帶地區(qū),卻能有雨熱同期的氣候特征。6—8月是南海夏季風(fēng)的盛期,中國的降水也達(dá)到盛期,9月開始雨帶自北向南迅速撤退,降水量顯著減小。因此,分析全球變暖前、后中國東南部降水特征是研究南海夏季風(fēng)不可缺少的一部分,同時(shí)也可以根據(jù)降水在全球變暖前、后的不同特征提高短期氣候預(yù)測(cè)的精度。
南海夏季風(fēng)爆發(fā)后(6—9月)平均總降水量分布的差值場(chǎng)(圖6),反映出西南、華南和華北地區(qū)在全球變暖后降水量都出現(xiàn)不同程度的減少。華南地區(qū)是南海夏季風(fēng)影響最為顯著的關(guān)鍵區(qū)[41],大部分地區(qū)降水量減少超過10 mm,局部地區(qū)降水量減少超過25 mm。但是有些局部地區(qū)與整體降水量減少的趨勢(shì)相反,表現(xiàn)為增加,例如112°~120°E、26°~34°N的江淮地區(qū)在全球變暖后降水增加超過10 mm。已有研究[42-44]表明,華南和華北少雨而江淮流域多雨的年份都是南海夏季風(fēng)偏弱的年份,由氣候平均總降水來看,全球變暖后華南和華北降水量減少,因此可推測(cè)在變暖后南海夏季風(fēng)是減弱的。
為進(jìn)一步揭示南海夏季風(fēng)變化特征,根據(jù)李崇銀等[3]的研究,用對(duì)流層高層(200 hPa)與低層(850 hPa)的散度差定義南海夏季風(fēng)指數(shù)Id,能較好地描寫南海夏季風(fēng)的活動(dòng),指數(shù)為負(fù)值則代表南海夏季風(fēng)的爆發(fā),南海夏季風(fēng)指數(shù)Id負(fù)值的絕對(duì)值越大,則表明南海夏季風(fēng)越強(qiáng)。由南海夏季風(fēng)指數(shù)Id(圖7)
可看出全球變暖后,南海中部和南部的南海夏季風(fēng)指數(shù)負(fù)值的絕對(duì)值增大,而南海北部和西南地區(qū),南海夏季風(fēng)指數(shù)負(fù)值的絕對(duì)值則是變小的。因此在全球變暖背景下,南海夏季風(fēng)對(duì)南海中南部、華南東部的影響有所加強(qiáng),而對(duì)南海北部和西南地區(qū)影響強(qiáng)度則減弱。同時(shí),華南中部到臺(tái)灣島地區(qū)南海夏季風(fēng)指數(shù)由原來的正值轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值,正值范圍明顯北抬,在圖7b中幾乎已經(jīng)看不到正值地區(qū),這些區(qū)域受南海夏季風(fēng)影響的程度有增大趨勢(shì)。
熱成風(fēng)是兩個(gè)氣層間溫度分布不均勻所導(dǎo)致的,熱成風(fēng)的方向與氣層間的平均等溫線平行,熱成風(fēng)越小則說明溫差越小,反之亦然。南海上空的熱成風(fēng)風(fēng)場(chǎng)在全球變暖前(圖7a)、后(圖7b)的風(fēng)向并無發(fā)生明顯變化,但是中南半島東部到南海西部的熱成風(fēng)風(fēng)速減??;南海北部到菲律賓群島也出現(xiàn)上述變化。同時(shí),在25°N附近以北的大陸上,熱成風(fēng)在全球變暖后的風(fēng)向出現(xiàn)向南偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,但風(fēng)速無明顯變化。故可以推測(cè),中南半島東部—南海西部和南海北部—菲律賓群島的溫度梯度變小;而華南地區(qū)溫度梯度方向由變暖前的東南—西北方向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|—西方向。南海夏季風(fēng)爆發(fā)與海陸溫差有關(guān)[44],全球變暖后海陸溫度梯度變小,導(dǎo)致南海夏季風(fēng)減弱。
4 結(jié)論和討論
南海夏季風(fēng)在全球變暖后出現(xiàn)以下特征:
(1)南海夏季風(fēng)的平均建立時(shí)間提早,平均撤退時(shí)間推遲;相應(yīng)的南海夏季風(fēng)歷時(shí)長度更長,持續(xù)時(shí)間有上升趨勢(shì)。
(2)南海夏季風(fēng)爆發(fā)后(6—9月),南海西北部對(duì)流層低層(700 hPa以下)由海陸熱力差異導(dǎo)致的局地環(huán)流在全球變暖后有減弱趨勢(shì),進(jìn)入中國華南和西南地區(qū)的西南夏季風(fēng)強(qiáng)度有所減弱。
(3)夏季風(fēng)盛行期間西南風(fēng)攜孟加拉灣水汽經(jīng)過中南半島進(jìn)入中國南海的水汽通量呈減少趨勢(shì),且從南海輸入華南的水汽通量也減少,導(dǎo)致中國東部降水變化趨勢(shì)存在空間差異。華南和華北大部分地區(qū)在夏季風(fēng)期間總降水呈下降趨勢(shì),而江淮地區(qū)在夏季風(fēng)期間總降水呈上升趨勢(shì)。
(4)南海夏季風(fēng)指數(shù)表明南海夏季風(fēng)對(duì)南海中南部以及華南東部的影響加強(qiáng),而對(duì)南海北部和西南地區(qū)的影響強(qiáng)度明顯減弱。
文中僅對(duì)南海夏季風(fēng)部分主要特征進(jìn)行全球變暖前、后簡(jiǎn)要的分析,其他要素變化尚需進(jìn)一步研究。另外,南海夏季風(fēng)對(duì)全球變暖的響應(yīng)和可預(yù)報(bào)性需要更深入的研究。為減輕日益增加的重大氣象災(zāi)害損失,中國對(duì)南海夏季風(fēng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警能力必須持續(xù)建設(shè)并提高。同時(shí),還需根據(jù)南海夏季風(fēng)在全球變暖背景下的變化規(guī)律采取工程性防御措施,以防范和應(yīng)對(duì)強(qiáng)降水引發(fā)的洪澇災(zāi)害和城市內(nèi)澇,以及與降水持續(xù)不足有關(guān)的重大干旱和高溫?zé)崂说葰庀鬄?zāi)害事件。
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