亚洲急流的空间结构及其与中国冬季气候的关系

【摘要】：本文利用1950～2012年NCEP/NCAR逐月再分析风场、高度场资料、Hadley中心逐月海温资料、青藏高原地面加热场强度和中国542个台站逐日观测资料,采用经验正交函数分解(EOF)、奇异值分解(SVD)、相关分析和合成分析等方法,研究亚洲急流的空间结构和垂直运动分布的季节变化,分析冬季亚洲急流的配置与季风的关系及其对地面气候的影响,探讨了冬季亚洲急流对热带海温异常以及青藏高原地面加热场异常的响应及其变化机理。 研究表明,急流在空间呈不规则管状结构,冬季急流体积最大,垂直厚度范围自500hPa至100hPa；夏季急流体积最小,仅存在于200hPa附近。亚洲急流管在秋、冬、春季略呈西南-东北走向,在夏季呈西-东走向。不同高度上的最大风速轴线在南北方向的移动不尽一致,春、秋季急流管下部比上部偏北。急流管不同区域下方的垂直运动及其年变化存在差异,中东地区下沉运动中心全年均位于急流南部,东亚地区下沉运动中心在冬季位于急流北部,夏季则转变为上升运动,高原地区垂直运动的季节变化受高原热力作用的影响非常显著。冬季亚洲高空急流主模态表现为副热带急流的经向位移及其与温带急流强度的反向变化,同时中东急流与东亚副热带急流的强度往往呈反向变化。 冬季亚洲急流变化与中国气候的关系体现为青藏高原至亚洲东部沿海的副热带急流强(弱),高纬的温带急流弱(强)时,中国中、东部大范围地区气温偏低(高)；中东急流强(弱),东亚副热带急流偏南(北),温带急流东南部较弱(强)时,西南气温偏低(高),东北气温偏高(低),中、东部地区降水偏多(少)。结合水平风场的变化,副热带地区出现西风异常,温带出现东风异常时,有利于东亚大槽加深并向南扩张,低层偏北风加强,东亚冬季风增强,而青藏高原反气旋环流被削弱,冷高压减弱,相应的高原季风减弱。高、低纬急流区纬向风的差异较大时,加强了急流对低层冷、暖空气交绥的引导和汇聚作用。东亚季风与高原季风在冬季多呈负相关。冬季风异常期间,若副热带急流偏强,温带急流偏弱,高纬的干冷空气受南侧急流的汇聚作用而南侵,有利于中国大部分地区降温,降水减少；反之,低纬的暖湿气流受到北侧急流引导而向北输送,导致中国大部分地区升温,降水偏多。 研究表明,冬季热带印度洋和中东太平洋海温偏高,西太平洋海温偏低时,同期亚洲高空急流位置偏南,反之偏北；秋季热带印度洋海温全区一致偏高,有利于后期冬季中东地区和青藏高原附近的急流强度增强；冬季青藏高原地面加热场异常偏强时,有利于高原西北部急流强度增强。