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北半球大气环流的纬向对称模及其与中国冬季气候异常的关联

刘畅  
【摘要】: 本文运用NCEP/NCAR的再分析月平均资料和经验正交分解方法(EOF)提取了北半球冬季热带外地区大气环流纬向对称模态。其中第一模态(方差贡献34%)正位相表现为平流层底层以下,中高度地区西风异常与中纬度地区的东风异常,垂直方向上呈准相当正压结构。第二模态(方差贡献21%)正位相表现为对流层整层中纬度地区的西风异常和中低纬度地区的东风异常,垂直方向上呈准相当正压结构。进一步分析发现,与第一模态相联系的北半球冬季海平面气压场异常表现出较强的纬向对称性,呈现出极区与中高纬度地区反位相变化的特征,即北极涛动AO(Arctic Oscillation)。与第二模态相联系的北半球冬季海平面气压场异常也表现出较强的纬向对称性,呈现出中高纬度地区与副热带地区反位相变化的特征,定义为副热带涛动STO(Sub—Tropical Oscillation)。进一步研究指出:STO不仅存在于冬季,在整个冬半年都有所表现,而在夏半年不存在。 初步解释了纬向对称模态的维持机制。研究指出:与之联系的涡动动量的经向输送在环状模的维持机制中起重要的作用。 研究了冬季STO与中国冬季气候异常的关联。结果表明:在年际时间尺度上二者存在较好的正相关关系。进一步分析发现在STO正位相的年份,海平面气压场上西伯利亚高压减弱,阿留申低压减弱;对流层中层东亚大槽减弱,东亚冬季风减弱,中国大部分地区气温偏高。反之,则情况相反。年代际时间尺度上二者的正相关关系密切。即:20世纪80年代中期以前,STO为持续的负位相,海平面气压场上西伯利亚高压加强,其前缘影响中国大陆冬季气温的西北气流加强。欧亚大陆上空对流层中层EU遥相关型呈正位相,定常槽脊加强,环流呈经向发展,冷空气频繁入侵,我国冷冬气候特征明显。而20世纪80年代中期以后,STO处于正位相,整体环流形势相反,中国暖冬气候特征显著。


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