對(duì)流層上層副熱帶西風(fēng)急流與東亞冬季風(fēng)的關(guān)系研究

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1、對(duì)流層上層副熱帶西風(fēng)急流與東亞冬季風(fēng)的關(guān)系研究況雪源1,2基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：40333026)作者簡(jiǎn)介況雪源，女，1971年11月，高級(jí)工程師，從事氣候變化及模擬研究工作。Email：xykuang@21cn.com，張耀存1(1.南京大學(xué)大氣科學(xué)系，南京，210093;2.廣西氣候中心，南寧，530022)摘要利用NCEP/NCAR月平均再分析資料研究冬季對(duì)流層上層西風(fēng)急流的時(shí)空變化特征，提出表征急流強(qiáng)度和位置變化的指數(shù)，進(jìn)而探討西風(fēng)急流與東亞冬季風(fēng)的關(guān)系。結(jié)果表明：冬季西風(fēng)急流強(qiáng)度

2、指數(shù)體現(xiàn)了西太平洋與高緯大陸的熱力對(duì)比，較好地反映了西伯利亞高壓與阿留申低壓的強(qiáng)度變化，可作為表征冬季風(fēng)強(qiáng)弱變化的一個(gè)定量指標(biāo)，急流增強(qiáng)（減弱）對(duì)應(yīng)西伯利亞冷高壓和阿留申低壓加強(qiáng)（減弱），東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）。急流強(qiáng)度指數(shù)與不同高度冬季風(fēng)子系統(tǒng)的顯著相關(guān)表明，東亞冬季風(fēng)活動(dòng)異常不只是對(duì)流層中低層的現(xiàn)象，而在整個(gè)對(duì)流層都有明顯反映，低層的西伯利亞高壓和阿留申低壓、中層的歐亞脊、東亞大槽及西太平洋副高與高層的西風(fēng)急流是同相變化的。在此基礎(chǔ)上還比較了急流強(qiáng)度指數(shù)和北極濤動(dòng)指數(shù)（AO）與東亞冬季風(fēng)的關(guān)系，急流強(qiáng)度變化

3、體現(xiàn)了歐亞大陸與西太平洋的熱力差異，而AO則主要反映極地與中緯度環(huán)狀模的反相變化，所以急流強(qiáng)度變化與東亞冬季風(fēng)的關(guān)系更為密切。關(guān)鍵詞：對(duì)流層上層西風(fēng)急流；東亞冬季風(fēng)；北極濤動(dòng)1引言東亞冬季風(fēng)是北半球冬季最活躍的環(huán)流系統(tǒng)，其活動(dòng)異常可以影響全球范圍大氣環(huán)流的變化，不僅造成中高緯度強(qiáng)烈降溫、降雪、大風(fēng)、霜凍等災(zāi)害性天氣，還會(huì)引起低緯地區(qū)的環(huán)流及天氣異常。東亞冬季風(fēng)不僅是海洋與大氣之間，而且是南北半球及熱帶與熱帶外地區(qū)相互作用的重要媒介，這種作用是通過(guò)“冷涌”的間歇性爆發(fā)作為紐帶而實(shí)現(xiàn)的[1-2]，所以人們對(duì)東亞冬

4、季風(fēng)爆發(fā)的大尺度條件及“冷涌”引起的中低緯及海氣相互作用方面作了大量的研究。例如，Chang和Lau[3-4]的研究表明“冷涌”對(duì)哈德萊環(huán)流、沃克環(huán)流、西風(fēng)急流及赤道西太平洋地區(qū)的深對(duì)流有明顯影響，并且冬季風(fēng)及冷涌的年際變化與ENSO及熱帶季風(fēng)低頻振蕩有關(guān)。Ding等[5-6]計(jì)算了西伯利亞高壓及冬季風(fēng)的熱量收支情況，還對(duì)東亞冬季風(fēng)和冷涌的演變特征進(jìn)行了分析，指出冷涌主要是700hPa以下的現(xiàn)象。為了進(jìn)一步從氣候?qū)W意義上研究冬季風(fēng)的變化特征及影響，人們分別從不同角度定義了東亞冬季風(fēng)指數(shù)，以研究其多時(shí)間尺度變化

5、特征及與中國(guó)氣候的關(guān)系，結(jié)果表明，東亞冬季風(fēng)的年際、年代際變化與我國(guó)冬季天氣氣候關(guān)系密切[7-11]。不僅如此，東亞冬季風(fēng)異常還會(huì)導(dǎo)致后期大氣環(huán)流異常[12-15]，孫淑清等[12]和陳雋等[13]的工作指出，對(duì)于夏季江淮流域旱澇天氣，其前冬大氣環(huán)流形勢(shì)已經(jīng)存在較大的差異，無(wú)論是中高緯的環(huán)流形勢(shì)，還是低緯地區(qū)的對(duì)流特征及海洋狀態(tài)等方面都迥然不同。李崇銀等[16]的研究亦表明，強(qiáng)冬季風(fēng)的爆發(fā)通過(guò)海氣相互作用對(duì)于ElNino現(xiàn)象有激發(fā)作用，楊輝等利用數(shù)值模式對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證[17]。因此，研究冬季風(fēng)的結(jié)構(gòu)變化及異常

6、機(jī)理有助于我們深入了解海洋與大氣、熱帶與熱帶外地區(qū)之間的相互作用及對(duì)后期氣候變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但以往人們對(duì)冬季風(fēng)的研究主要基于海陸熱力差異造成的氣壓差，著眼于500hPa以下對(duì)流層中低層，在時(shí)間尺度上以研究天氣尺度意義上的“冷涌”為主。而冬季風(fēng)的強(qiáng)度變化不單純受局地氣候系統(tǒng)的影響，還與北半球大尺度大氣環(huán)流有密切關(guān)系[18]，對(duì)流層高層的急流與東亞冬季風(fēng)變化是密不可分的[2，19]，但過(guò)去由于缺乏較長(zhǎng)時(shí)間的高空資料序列，限制了人們對(duì)急流與冬季風(fēng)關(guān)系的研究，對(duì)于二者的關(guān)系只是一些定性的描述，所以，本文利用NCEP

7、/NCAR再分析200hPa緯向風(fēng)場(chǎng)資料進(jìn)行EOF分解，研究東亞副熱帶西風(fēng)急流的時(shí)空變化特征，定義了表征冬季急流強(qiáng)度及位置變化的定量指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上對(duì)急流的年際異常及其與冬季風(fēng)的關(guān)系作了進(jìn)一步的探討。2資料本文所用資料為：（1）NCEP/NCAR再分析月平均資料，時(shí)間為1961—2000年，所選要素包括海平面氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、高度場(chǎng)、地面2m氣溫場(chǎng)，等壓面資料的水平分辨率為2.5o×2.5o，垂直方向?yàn)?7層，地面氣溫場(chǎng)的水平分辨率為T62的高斯網(wǎng)格；（2）同期中國(guó)714個(gè)站點(diǎn)的地面氣溫實(shí)測(cè)資料，并通過(guò)C

8、ressman方法插值到1o×1o的網(wǎng)格點(diǎn)上。3冬季200hPa緯向風(fēng)的時(shí)空變化特征在冬季（12—2月）200hPa緯向風(fēng)多年平均圖上（圖略），西風(fēng)風(fēng)速大于30m/s的急流位于30oN附近的副熱帶地區(qū)，急流中心位于日本南部的西太平洋上空，強(qiáng)度達(dá)70m/s。因此，我們選取區(qū)域（10oN—70oN，50oE—180oE）200hPa冬季標(biāo)準(zhǔn)化緯向風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行EOF分解，分析其時(shí)空變化特征。從分解結(jié)果來(lái)看，前