东亚季风

东亚季风（通用4篇）

东亚季风 篇1

摘要：文章利用海陆热力差指数(LSTD),来讨论东亚夏季风的强弱年际变化及其与夏季降水的关系。结果表明:该海陆热力差指数不仅能够很好地反映出夏季风的强弱变化,而且较好地反映了我国东部季风区夏季降水的异常变化特征。强夏季风年,雨带偏北,华北、华南降水偏多,长江、淮河流域明显干旱;弱夏季风年,雨带偏南,华北、华南降水偏少,长江、淮河流域降水异常偏多。区域性降水特征鲜明。东亚夏季风强弱年时,夏季北半球500百帕具有截然不同的环流异常分布,尤其在东亚地区。这一环流分布形势可以较好地解释东部季风区夏季降水的异常变化特征。

关键词：东亚夏季风,年际变化,中国夏季降水

一、引言

我国地处东亚季风区,每年的天气气候,尤其是在夏季汛期,我国东部地区的降水分布、降水带移动以及旱涝灾害在很大程度上受夏季风的控制。平均而言,我国每年因受旱涝灾害少收粮食约2000万吨。众所周知,我国是一个农业大国,粮食生产直接影响着国民经济的发展。因此,搞清楚东亚夏季风的强弱变化规律,改进和提高季风期降水和旱涝预报,具有特别重要的经济意义。目前,在东亚夏季风强弱年际变化及其对夏季降水和旱涝影响方面进行了一系列研究工作[1,2],取得了一定的成果。但是,目前所定义的各种季风指数,得出的强弱季风年的结果出入很大,而且在反映降水方面都不甚理想。我们认为,决定东部季风区季风降水的天气系统主要是:(1)副热带高压南北位置变化,它们可能与东西、南北向海陆热力差异有关;(2)北方冷空气强弱,它们可能仍和海陆热力差异有关。目前的季风指数若要反映夏季降水分布就需要考虑这一点。根据季风主要是季节性海陆热力差异导致的大气环流现象,海陆分布的经、纬向非对称导致的太阳辐射对海陆加热的非对称性结果是季风地理分布和差异的主要原因[3],采用海陆热力差来研究季风的强弱变化是合理的。文献[4]用东亚季风区(27°N~35°N,105°E以东的大陆)范围内的气温和副热带西北太平洋(15°N~30°N,120°E~150°E)的海表温度之差表示东西向热力差异,用华南地区(27°N以南,105°E以东的大陆)的气温和南海(5°N~18°N,105°E~120°E)海表温度之差表示南北向海陆热力差,定义了一个东亚海陆热力差指数(LSTD),来表示决定东亚季风环流的海陆热力差异的年际变化强度。研究表明,该指数能较好地反映夏季风的强弱年际变化,指数愈大,夏季风愈强;反之,指数愈小,夏季风愈弱。本文直接采用该指数,来研究夏季风的强弱变化与我国夏季降水的关系。

二、资料和方法

1.资料

(1)国家气象中心整编的1951~1996年中国160站月降水资料;

(2)北半球月平均高度场资料,网格距10°×5°,范围为10°N~85°N。

2.方法

(1)相关分析;

(2)合成分析。

三、夏季风强弱年际变化与夏季降水的关系

表1是1951~1994年各年夏季的海陆热力差指数,根据文献[4],把海陆热力差指数分作强、正常、弱等三种情况,规定:

LSTD≥0.5为强夏季风年;

-0.5

LSTD≤-0.5为弱夏季风年。

划分结果如表2所示。

下面来讨论东亚夏季风强弱年际变化与夏季降水的关系。图1是海陆热力差指数与同期降水的相关系数分布。由图可见,图中的相关系数分布具有明显的区域性分布特征:华南与东南沿海为正相关区,长江流域一带为负相关区,相关中心极大值为0.5,达到0.001的信度检验,河套、华北和东北南部地区也是正相关区。相关系数在中国东部季风区自南向北呈“+-+”分布,表明,夏季风强的年份,河套、华北、东北南部以及华南降水会偏多,而长江流域容易发生干旱。这可能是由于夏季风特别强时,梅雨锋偏北,停留在华北地区,长江流域受单一夏季风气流控制所导致。而华南地区则受热带辐合带影响降水偏多。弱夏季风年情况相反。进一步分析,由图可见,夏季风强度指数与各地降水相关程度大不相同,说明夏季风强弱变化与各地降水的关系十分复杂。但是,无论从图中的相关系数分布还是从相关数值大小也都说明该夏季风指数能够较好地反映几个关键季风降水区域内的降水异常变化。这也是我们关心的一点。因为这些关键区域是夏季旱涝发生频率极高的区域,也是经济十分发达的地区。

为了进一步弄清楚二者的关系,我们做了正常、强、弱夏季风年夏季(6~8月)平均降水距平合成分布,如图2所示。由图可见,正常夏季风年(图a),东部季风区降水趋于正常状态;强夏季风年(图b),长江、淮河流域明显干旱,华南大部分降水偏少;华北、东北南部、川西和东南沿海降水偏多。弱夏季风年(图c),长江、淮河流域降水明显偏多,华南、华北、东北大部降水偏少。这个结果与图1中的分析结果一致,进一步证实了这个结论:强(弱)夏季风年,雨带偏北(南),长江、淮河流域降水偏少(多),最大距平值达到50mm,对比气候平均降水状况,降水明显异常。

但是,在夏季各个时段降水区域是不同的。从气候场上看,在中国东部季风区降水雨带是随夏季风非匀速地向北推进而向北移动:6月中旬前后,雨带跳至江淮地区,7月上旬雨带前锋推进到黄淮地区,7月下旬至8月上旬雨带停留在华北地区及其以北。为此,我们做了强弱夏季风年夏季6~8月降水距平合成分布图,分析夏季各月降水在季风异常年份的变化特征。

我们通过分析发现:6月份,强夏季风年黄淮、四川和华南降水偏多,长江流域及其以南降水偏少;弱夏季风年,长江流域及其以南降水偏多。7月份,强夏季风年黄河流域以北、东北南部地区降水偏多,长江、淮河流域则明显干旱;弱夏季风年,长江、淮河流域降水异常偏多,最大距平值达到110mm,表明弱夏季风年,长江中下游一带容易引发洪涝,而华南、华北、东北大部分地区降水偏少。8月份与7月份相似,强夏季风年,华南、华北、河套、东北大部分地区降水偏多,长江、淮河流域降水偏少;弱夏季风年相反。

由此可见,无论是从LSTD指数与夏季降水的相关分布,还是从夏季风异常年份降水距平合成场中都可以看到,强夏季风年,雨带偏北,长江、淮河流域明显干旱,华南、华北降水偏多。弱夏季风年,雨带偏南,长江、淮河流域降水明显偏多,华南、华北、东北大部降水偏少。夏季风的强弱年际变化对东部季风区的降水雨带和旱涝的分布有重要影响。如果我们预先能对夏季风的强弱年际变化趋势进行预测,这对改进和提高夏季降水预报具有十分重要的现实意义。

四、东亚夏季风强弱年际变化与高度场的关系

图3是1951~1994年夏季LSTD指数与同期500百帕高度场之间有显著相关。在东亚地区,显著正负相关中心由北向南呈纬向分布,其中40°N以南的东亚副热带地区和高纬度地带为正相关,显著相关中心值为0.6,超过了0.001的显著相关信度检验;20°N以南的低纬度地区和欧亚中高纬地区为负相关,相关中心值也达到或超过0.001的信度检验。这种相关场表明,夏季风的强弱年际变化是与中、低纬,中、高纬环流的相互作用分不开的。同时,还反映了夏季雨季中出现的几个定常环流系统强度变化的相互配置和相互制约的关系,即菲律宾北部的西太平洋副高的增强(减弱)—东亚沿海北部低槽加深和高度降低(升高)—鄂霍茨克海西部阻塞高压增强(减弱)—极涡加深和高度降低(升高),则意味着长江、淮河流域降水偏多(少),出现异常洪涝(干旱)。

这些特征还可以在图4和图5中得到进一步的证实。由图可见:

1.在强夏季风年,从北非经南亚至西太平洋是负距平,亚洲大陆副热带至北太平洋是正距平,欧亚大陆中纬度是负距平,高纬度地区又是正距平,从而构成(-+-+)的距平分布形式(见图4a)。这种分布形势减弱了鄂霍茨克海高压,减弱了中高纬的经向环流,而使西太平洋副高位置偏北,强度偏弱(面积偏小),西风带北推,中高纬盛行纬向环流。这体现了强夏季风最显著的特征(见图5a)。在这种形势下,夏季风偏北,西风带扰动位置偏北,又由于冷空气偏北,梅雨锋位置偏北,华北地区可能降水偏多,而江淮流域和长江中下游地区则在单一强劲的夏季风气流控制下容易发生干旱。

2.在弱夏季风年,正负距平场分布与上述情形相反(见图4.2b、4.3b)。从北非经南亚至西太平洋是正距平,亚洲大陆副热带至北太平洋是负距平,欧亚大陆中纬度是正距平,高纬度地区又是负距平,从而构成(+-+-)的距平分布形式。这种结构又会加强鄂霍茨克海高压,加强中高纬的经向环流,使西太平洋副高位置偏南,强度偏强(588线所围面积偏大)。在这种情形下,西风扰动带偏南,北方冷空气偏南,梅雨锋主要位于江淮流域。而且,鄂霍茨克海高压和西太平洋副热带高压处在上述状态下,东亚环流形势是较稳定的。这样一来,西南或偏南夏季风气流与北方冷空气频繁地交汇于江淮流域及长江中下游,使江淮流域及长江中下游降水偏多甚至发生洪涝。

由此可见:

(1)该东亚海陆温差指数较好地反映了东亚夏季风环流系统各成员在强弱夏季风年的异常分布特征,说明了东亚夏季风环流系统各成员的异常变化对东亚夏季风强弱变化的影响。

(2)强夏季风年,对应的500百帕环流形势使华北地区降水偏多,江淮流域及长江中下游容易发生干旱;弱夏季风年,对应的环流形势有利于江淮流域及长江中下游降水偏多。

(3)从中我们还可以看到比较有趣的一点是,在东亚地区,从我国华南经江淮—日本到鄂霍茨克海,强弱夏季风年高度距平场总是正负距平相间的分布形势。这种分布型与黄荣辉等所指出的东亚-太平洋(EAP)遥相关型类似[5]。而EAP遥相关型是我国江淮流域夏季旱涝的一个重要原因。这从一方面说明该海陆温差指数能够较好地反映我国江淮流域这个关键季风性降水区域的降水异常状况。

五、结论

1.该海陆热力差指数不仅能够很好地反映出夏季风的强弱变化,而且较好地反映了我国东部季风区夏季降水的异常变化特征。强夏季风年,雨带偏北,华北、华南降水偏多,长江、淮河流域明显干旱;弱夏季风年,雨带偏南,华北、华南降水偏少,长江、淮河流域降水异常偏多。区域性降水特征鲜明。

2.东亚强弱夏季风年时,夏季北半球500百帕具有截然不同的环流异常分布,尤其在东亚地区。这一环流分布形势可以较好地解释东部季风区夏季降水的异常变化特征。(下转第15页)

3.本文讨论了东亚夏季风的强弱变化与北半球500百帕及我国降水异常有密切联系。然而,除了季风本身的强度以外,季风爆发的迟早、进退的异常变化是不可忽视的因素。这就需要做更仔细的研究。例如,计算出更早时间的季节强度或更短的时间尺度,如旬、候考虑变化异常。

总之,研究夏季风在各种时空尺度的变化特征、机理及预报方法,对我国夏季大尺度降水预报有重要意义。

参考文献

[1]郭其蕴.1983:东亚季风强度指数及其变化分析[J].地理学报,38(3).

[2]施能,朱乾根,吴彬贵.1996:近40年东亚夏季风及我国夏季大尺度天气气候异常[J].大气科学,20(5).

[3]Krishnamurti T.N.And H.N.Bhalme,1976:Oscillations of a monsoon system,Part1,observational aspects,J.A.S.,33.

[4]孙秀荣.1999:东亚海陆热力差指数的年际变化及其与环流和降水的关系[D].南京气象学院硕士论文,1999.

[5]黄荣辉,李维京.1988:夏季热带西太平洋上空的热源异常对东亚上空副热带高压的影响及其物理机制[J].大气科学(特刊).

东亚季风 篇2

简要回顾了东亚地区气候以及夏季风主要环流系统成员年代际变化的观测特征、数值模拟及其可能机理等方面的研究进展,并提出了东亚夏季风年代际变化数值模拟研究需进一步探讨的问题.

作 者：曾刚 倪东鸿 李忠贤 李春晖 Zeng Gang Ni Donghong Li Zhongxian Li Chunhui 作者单位：曾刚,Zeng Gang(南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏,南京,210044;中国气象局,气候研究开放实验室,北京,100081)

倪东鸿,李忠贤,Ni Donghong,Li Zhongxian(南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏,南京,210044)

李春晖,Li Chunhui(中国气象局,广州热带海洋气象研究所,广东,广州,510080)

东亚季风 篇3

关键词：东亚夏季风,模式,气温,相关

季风是一种盛行风向随季节变化的气候现象, 它的形成是由于海-陆热力差异导致的[1], 它也是全球大气环流中重要的一环。全球季风区主要有美洲季风区、亚洲-澳大利亚季风区和非洲季风区, 其中亚洲-澳大利亚季风区的范围最广。亚洲季风区是全球季风区风场年际变率最显著的地方, 特征主要表现为冬季盛行偏北季风, 夏季盛行偏南季风。众多学者研究证明了季风的重要性以及季风对气候产生的影响[2,3,4], 因此研究季风具有重要意义。文章将利用NCAR Cam3模式[5], 重点研究自然变率下东亚夏季风的特征及其与我国气温异常的关系。利用该模式, 可以消除人为因素等外强迫对大气环流造成的影响, 从而得到气候本身的自有的特点。

1 资料与方法

1.1 资料

资料来源于由气候的全球海表温度及海冰来驱动NCAR Cam3模式, 得到的200年控制试验结果。文章采用了夏季 (6-8月) 的500hpa位势高度场资料, 850hpa温度资料。空间分辨率为T42 (纬向128格点×经向64格点, 近似为2.8°lon×2.8°lat) 。

1.2 方法

(1) 相关系数[6]是描述两个组气象要素线性相关的统计量, 计算公式为:

是符合自由度为n-2的t分布。

(2) 功率谱分析[7]是以傅立叶变换为基础的频域分析方法, 其意义为将时间序列的总能量分解到不同频率上的分量, 根据不同频率的波的方差贡献诊断出序列的主要周期, 从而确定出周期的主要频率, 即序列隐含的显著周期。

2 自然变率下东亚夏季风特征

2.1 指数的定义

指数的定义是研究东亚夏季风特征所必需的。各个作者出于不同的研究目的而对季风指数进行了不同的定义。文章采用黄刚等[8]定义的指数, 并结合NCAR Cam3 T42精度特点进行了修正, 具体定义如下:

式中, (Z为某年夏季该点的500h Pa位势高度, 为气候平均态) , φ为网格点所在的纬度, Nor (X) 表示对X进行标准化处理。

2.2 自然变率下东亚夏季风的年际变化和年代际变化

图1给出控制试验模拟的200年东亚夏季风指数序列, 从图中可以看出, 该序列具有明显的年际变化。图中实线为11年滑动平均曲线, 可以看出, 从长时间看并非直线趋势, 而是一种长时间的波动, 说明在模拟的200年中, 东亚夏季风强、弱交替出现, 而且体现了年代际变化的特点。

2.3 自然变率下东亚夏季风的周期特征

图2所给出的是功率谱分析。功率谱分析表明, EAP指数最主要的周期长度在2.4、2.6、3.9年左右, 通过90%的信度检验。

3 自然变率下东亚夏季风与我国气温异常的关系

3.1 自然变率下东亚夏季风与各季节温度关系

东亚夏季风EAP指数与春、秋、冬三个季节的温度场相关系数很小, 但与夏季 (同期) 的相关很好, 北半球中高纬大部分地区通过95%的信度检验。因为东亚夏季风EAP指数只与同期相关很好, 没有体现出与前期和后期的密切关系, 这也充分验证了该模式模拟的结果为自然变率下东亚夏季风与温度的异常关系。

3.2 自然变率下东亚夏季风与我国同期气温的关系

由于东亚夏季风对我国气候影响较大, 与我国气候的变化有密切关系, 文章将进一步探讨自然变率下东亚夏季风指数与我国同期气温的关系, 如图3。图中可以看出在我国东北、华北附近, EAP指数与850hpa上的同期温度正相关, 东北附近相关系数高达0.5。在华南附近表现为负相关, 相关系数为-0.3, 在中国大陆中部为正相关, 新疆以北为负相关。说明自然变率下东亚夏季风越强, 东北、华北附近温度较平均值偏高, 华南附近温度则较平均值偏低, 反之亦然。这个结果的天气气候意义是非常清楚的:强夏季风时, 西太平洋副热带高压位置偏北, 华北地区处于副热带高压直接控制之下, 高温少雨。此时华南处于副高南侧, 受热带季风影响, 降水偏多, 气温偏低。

4结束语

(1) 自然变率下东亚夏季风具有明显的年际和年代际变化特点。强、弱东亚夏季风交替出现。

(2) 自然变率下东亚夏季风存在2-4年左右周期。

(3) 自然变率下东亚夏季风与夏季温度相关性最密切。

(4) 自然变率下东亚夏季风越强, 东北、华北附近温度较平均值偏高, 华南附近温度则较平均值偏低, 反之亦然。

参考文献

[1]Krishnamurti T N, Ramanathan Y.Sensitivity of monsoon onset of differential heating.J Atmos Sci, 1982, 39:1290-1306.

[2]乔云亭, 陈烈庭, 张庆云.东亚季风指数的定义及其与中国气候的关系[J].大气科学, 2002, 26 (1) :69-82.

[3]张庆云, 陶诗言, 陈烈庭.东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流[J].气象学报, 2003, 61 (4) :559-568.

[4]陈隆勋, 张博, 张瑛.东亚季风研究的进展[J].应用气象学报, 2006, 17 (6) :711-724.

[5]任余龙, 王劲松, 石彦军, 等.NCAR Cam3全球气候模式对亚洲中部干旱区气候变化的模拟检验[J].干旱气象, 2013, 31 (2) :231-239.

[6]施能.气象科研与预报中的多元分析方法[M].北京:气象出版社, 2002.

[7]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].气象出版社, 1992.

东亚季风 篇4

东亚土地覆盖动态与季风气候年际变化的关系

以东亚地区1982～1989年时间序列降水资料及AVHRR 8 km NDVI数据为基本数据源,应用地理信息系统技术,分别研究了东亚地区夏季(5～9月)降水及土地覆盖的年际变化,并揭示了研究时间段内各自的`变化规律.进一步用奇异值分解(SVD)模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系.

作 者：香宝 刘纪远  作者单位：中国科学院地理科学与资源研究所,北京,100101 刊 名：地理学报  ISTIC PKU英文刊名：ACTA GEOGRAPHICA SINICA 年，卷(期)： 57(1) 分类号：F301.24 P467 X87 P208 关键词：东亚   土地覆盖动态   季风气候   年际变化   奇异值分解