印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系 II.机理分析

通过区分ENSO外部影响和偶极子内部局地作用,探讨了前期春季的印度洋海温异常对南海夏季风建立早晚的可能影响途径。结果表明:在没有去除ENSO信号(外部作用)的情况下,全区一致型的海温分布主要通过影响热带印度洋上空纬向季风环流的强弱来影响南海夏季风建立的早晚。去除ENSO信号后,非ENSO全区一致型的海温分布则主要通过影响低层东西向的气压差异和对流层中上层的南北温度梯度的逆转,进而对南海夏季风建立的早晚产生影响;而南印度洋偶极子(SIODM)型的海温分布则主要通过影响亚洲大陆热低压、西太平洋副热带高压和高低层的辐合辐散运动影响南海夏季风的建立。

印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系I.耦合分析

运用CSVD和联合CSVD等较新颖的统计方法,在去除/未去除ENSO影响的思路下,探讨了印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系,结果表明:在没有去除ENSO信号(外部作用)影响的情况下,全区一致型的海温异常分布对南海夏季风建立迟早起着重要的作用。当全区温度距平为正(负)时,南海夏季风建立较晚(早)。在去除了ENSO信号的影响后,非ENSO全区一致型和SIODM型是影响南海夏季风建立早晚的两个主要的印度洋海温分布型。对于非ENSO全区一致型的海温分布,当前期海温全区为负(正)距平时,南海夏季风建立较早(晚)。而对于SIODM型的海温分布,则当前期海温距平为西负东正(西正东负)的SIODM型时,南海夏季风建立较早(晚)。

南海地区大气30～60天低频振荡及其对南海夏季风的可能影响

本文利用1979~2008年美国国家环境预报中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）第二套再分析资料、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的向外长波辐射（OLR）资料及1979~2007年全球降水资料（CMAP）,分析了南海地区热带大气的低频振荡及其对南海夏季风的可能影响。结果表明,夏半年南海地区存在显著的30~60天的周期振荡。当30~60天低频振荡处于活跃位相时,南海及其周围地区的低层大气为低频西南风,南海和菲律宾北部为低频气旋流场且为正的位涡度,对应着增强的南海夏季风槽和南海夏季风;当30~60天低频振荡处于不活跃位相时,情形正好相反。进一步的研究揭示出,夏半年30~60天低频振荡变化的空间型与夏半年平均场的年际变化的空间分布非常相似,并且南海及其附近地区的30~60天低频振荡活动的年际变化对夏半年平均场的年际变化有显著的贡献。强、弱南海夏季风年30~60天低频振荡活动的比较也说明,强的南海夏季风年30~60天低频振荡活跃状态发生的概率大于不活跃状态发生的概率,而弱的南海夏季风年则是不活跃状态发生的概率大于活跃状态发生的概率。因此,南海地区30~60天低频振荡对南海夏季风很可能有重要影响,当30~60天低频振荡的活跃状态处于主导时,南海夏季风往往会偏强;反之,如果不活跃状态处于主导时,南海夏季风往往会偏弱。

南海夏季风爆发与热带太平洋两类海温型关系的年代际差异

南海夏季风爆发日期在1993/1994年出现年代际偏早的转变,利用海温和再分析资料的研究证实西北太平洋增暖和两类海温型的年代际差异可能是导致此种变化的重要成因。进一步的研究揭示出在南海夏季风爆发出现年代际变化的背景下,南海夏季风爆发日期与太平洋海温的关系也出现明显的变化:1993/1994年之前的第一年代东太平洋(EP)型海温异常起主导作用,而1993/1994年之后的第二年代两类海温型均影响了季风爆发,但以中太平洋(CP)型海温异常为主。第一年代,东太平洋型增温(EPW)通过抑制西北太平洋—孟加拉湾的对流活动,在菲律宾海、孟加拉湾西部激发出两个距平反气旋,使越赤道气流建立偏晚、孟加拉湾低槽填塞、西北太平洋副热带高压增强,进而导致南海夏季风爆发偏晚,且其影响可从4月维持到5月;而中太平洋型增温(CPW)对季风爆发前期的流场无显著影响。第二年代,CPW通过抑制菲律宾—孟加拉湾东部的对流活动,在菲律宾—孟加拉湾激发出一个距平反气旋,使孟加拉湾低槽填塞、南海地区副高增强,进而阻碍季风爆发,且显著影响仅出现在4月;EPW对4月大气环流场的影响与第一年代较为接近,在菲律宾—孟加拉湾一带产生的风场、对流场异常稍弱于CPW,但其影响无法持续到5月。

青藏高原的热力和动力作用对亚洲季风区环流的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,研究了青藏高原热状况的季节变化、动力和热力作用对周围环流,特别是对亚洲热带季风环流的影响。高原对西风带的机械作用在冬季最强,春季次之。冬季的机械作用形成以高原为主,南侧气旋性、北侧反气旋性的"偶极子"偏差环流,它比传统认识的爬坡、绕流的影响范围大得多,遍及东亚的高、低纬度。随着西风带的北移和高原总加热在4月由负变正,南侧气旋性偏差环流增强并逐渐北移,6月形成气旋盘踞整个高原的夏季型。在高原南侧,高原冬季偶极型、夏季加热的作用导致孟加拉湾地区常年存在印缅槽,使得印度半岛的感热加热始终强于中南半岛,而中南半岛上空的潜热加热大于印度半岛。印缅槽的演变存在明显的半年周期,证明2月初和8月初的较强低压槽分别对应冬季高原最强的动力强迫和夏季高原最强的热力强迫。对低纬经向风场的分析还表明,季风爆发前高原的热力作用尤为重要,是导致江南春雨的形成,亚洲季风最早在孟加拉湾东部爆发,最后在印度半岛爆发的原因。

华南6月降水异常及其与东亚—太平洋遥相关的关系

利用1959～2010年共52年的大气环流和降水资料,我们分析了华南前汛期季风降水(6月降水)的变化特征,发现6月华南降水与同期EAP(East Asia-Pacific,东亚—太平洋)遥相关型有显著的相关关系,两者之间的相关系数为0.35。EAP指数为正时,长江中下游以南的地区降水偏多,而长江以北和黄河之间的地区降水偏少。将华南6月降水分为与EAP相关的降水序列和与EAP独立的降水序列,比较了二者所对应环流异常的异同点。结果表明,与EAP相关的降水异常对应着EAP相关型的环流异常分布特征,降水为正异常时,850hPa风场从低纬度到高纬度呈现"反气旋、气旋、反气旋"的异常分布,湿的偏南风和干的偏北风在华南上空交汇,降水增多;而整个淮河流域上空为偏北风异常,导致南风带来的水汽输送减少,降水偏少,因此降水异常呈现偶极子分布。相比之下,与EAP独立的降水正异常对应的环流异常表现为热带西北太平洋上空的反气旋性环流异常,华南地区上空为显著的西南风异常,输送到华南地区的水汽增多,导致降水偏多。

华南前汛期锋面降水和季风降水的特征分析

对华南前汛期中的前期锋面降水(4月)和后期季风降水(6月)分别作EOF分析,发现其降水分布存在以下特征:无论是锋面降水还是季风降水,前四个特征向量所代表的基本雨型分布都为全区一致型,东西反相型,南北反相型以及东中西分布型。锋面降水这四种雨型所占的比重从大到小是:全区一致型,东西反相型,东中西型,南北反相型;季风降水四种雨型所占比重从大到小则为:全区一致型,南北反相型,东西反相型,东中西型。

华南前汛期区域持续性暴雨的分布特征及分型

利用广东和广西两省共175个台站的日降水观测资料,采用计算机检索的方法,对1961-2005年间华南前汛期区域持续性暴雨进行了定义。对南海夏季风爆发前后区域持续性暴雨的气候分布特征的分析发现,季风爆发前持续性暴雨频数从60年代至今呈现出正态分布的年代际变化特征,而季风爆发后的区域持续性暴雨频数变化则几乎相反;广东省前汛期区域持续性暴雨降水明显比广西强。此外,通过EOF方法和相关分析得到了夏季风爆发前后出现频率较高的几种分布雨型,它们能较好地代表季风爆发前后华南降水分布的特点。