东亚夏季风北界与我国夏季降水关系的研究

为了研究东亚夏季风北界与我国东部夏季降水异常的关系,本文利用夏季850 hPa上20°N以北105°～125°E之间平均南风风速2 m/s所在的纬度,定义了一个新的东亚夏季风北界指数。初步分析表明：东亚夏季风北界在1976年之前（含1976年）位置偏北,而1976年之后位置偏南,具有明显的年代际变化,较好地反映了我国东部夏季降水异常分布型的变化。对应于东亚夏季风北界的异常,东亚夏季风强度、西北太平洋副热带高压位置与面积、亚洲大陆热低压等也发生了相应的变化,它们之间的关系如下：东亚夏季风北界位置偏北（南）时,对流层低层亚洲大陆热低压偏强（弱）,东亚夏季风偏强（弱）,西北太平洋副热带高压位置偏北（南）、面积偏小（大）,南亚高压偏弱（强）,长江中下游地区气流以下沉（上升）为主,降水偏少（多）;华北地区气流以上升（下沉）为主,降水偏多（少）。

中国东部夏季风北界年际变化的东西差异及其影响因子

采用1958~2016年JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)月平均再分析资料,利用夏季平均的可降水量定义了东亚夏季风北界,通过谐波分解、回归分析、合成分析、波活动通量等分析方法,研究了东亚夏季风北界位置的年际变化特征和东西差异。根据各经度上夏季风活动北界位置年际变化的一致性可划分为华北区域(107.5°~115°E)和东北区域(122.5°~130°E)两个区域,两个区域夏季风北界位置的年际变化具有明显差别。两个区域的夏季风北界位置的异常偏北都与东侧的异常反气旋式水汽环流密切相关,与华北区域北界位置密切联系的异常反气旋式水汽环流位于黄海附近,与东北区域北界位置相关的异常反气旋式水汽环流则位于日本海北部。两个区域分别位于反气旋式环流西侧,受偏南风水汽输送影响,区域水汽输送以及辐合增强。影响华北区域的反气旋式异常与中高纬度波列的传播有关;影响东北区域夏季风北界位置偏南年与偏北年的反气旋式环流的可能成因存在非对称性,偏南年对应西北太平洋低纬度正异常高度场以及中纬度负异常高度场,可能受东亚—太平洋遥相关波列的影响;偏北年则对应着东北亚的正异常高度场,可能与局地增温有关。

不同间冰期东亚夏季风北界的位置变化及机制研究

本文采用海洋-大气耦合气候模式COSMOS(ECHAM5/JSBACH/MPIOM)探讨800 ka以来东亚季风区在不同间冰期的气候特征。本研究采取了Barker等2019年提出的有关间冰期暖期稳定态的定义,即全球冰量处于或接近最低值,且没有千年气候事件/冰融水事件发生的间冰期早期阶段,保证了试验设计的真实性。结果表明:11个间冰期相比于工业革命前(Pre-industrial,简称PI)时期,MIS1、MIS5.5、MIS7.3、MIS7.5、MIS9.3、MIS11.3、MIS13.1、MIS15.1和MIS17时期在中国中高纬度大部分区域地表温度升高,而MIS15.5和MIS19.3与之相反;除了MIS15.5时期在中国北方降水减少以外,其余间冰期在中国北方降水均增多。在MIS15.5时期,CO2浓度低于PI时期,近日点的经度与PI时期接近,但偏心率约是PI时期的3倍,使得该时期北半球夏季接收到更少的太阳辐射,海陆热力差异减弱,导致东亚夏季风减弱,季风北界南移;MIS19.3时期,由于轨道参数变化不大,使得海陆热力差异与PI相比变化不大,所以季风强度变化不大,季风北界位置基本不变。其中,北半球夏季太阳辐射高于PI时期的其他间冰期阶段,其季风北界向西北方向移动,与西太平洋副热带高压(西太副高)的强度和位置的相应变化有关。这表明夏季太阳辐射的变化可能通过西太副高调节中国北方降水,从而改变了东亚夏季风北界的位置。

夏季风北推和强度对我国北方夏季降水影响的年代际特征

利用近50年NCEP/NCAR的候平均风场和比湿场资料,计算了东亚夏季风北界的位置,发现季风北界存在着明显的年代际变化,季风北界偏北的年份集中于1950年代和1960年代,而偏南的年份则集中于1980年代和1990年代,并且各个季风区的季风北界的年代际变化比较一致.利用这些资料定义了'区域夏季风指数',更好地反映东亚夏季风的强弱和北方各地区旱涝之间的关系;用合成分析方法比较了夏季风强度与北方各干旱半干旱区域旱涝变化的关系,说明华北地区最为敏感,区域季风指数与7,8月降水量的关系最好.最后用小波分析方法,讨论了这些区域的夏季风强度和夏季降水量在不同时间尺度上的关系,发现区域季风强度指数和各季风区降水量的关系在15年左右的年代际尺度上关系最好,在3～5年的年际尺度上也有比较好的相关.这些结果对于北方地区的气候趋势预测有一定参考价值.