南半球大气环流的季节和年际变化及其对东亚夏季风的影响

【摘要】： 利用NCEP／NCAR再分析资料、南半球海冰密度资料及中国台站降水资料，本文系统分析了南半球大气环流的季节、季节内和年际变化特征及其对东亚夏季风的影响，主要结论归纳如下： (1)对南半球热带外大气环流而言，40°S和65°S是低层大气准半年振荡最为显著的两个纬带，在这两个纬带上，半年波的贡献都超过了70％，二者季节变化的反位相主要体现为半年波分量的反位相。据此，提出用40°S和65°S纬圈平均海平面气压差的半年周期分量的方差贡献作为准半年振荡的强度，该定义较前人的定义更为合理。其次，在南半球冬季，600—100hPa的南太平洋上空西风急流会出现分裂，其中副热带急流中心位于27.5°S，高纬度急流中心位于60°S，前者在200hPa层风速达到极大值，后者风速随高度增加而增加。另外还分析了南半球副热带高压低频振荡的纬向传播，指出马斯克林高压(马高)对澳大利亚高压(澳高)的影响主要通过准双周低频振荡的东传得以实现。 (2)越赤道气流的中心在低层位于925hPa而非850hPa，高层位于150hPa而非200hPa。东半球的越赤道气流是一种典型的季风型越赤道气流，而西半球越赤道气流则为信风型。就半球间空气质量输送而言，夏季输送强于冬季，东半球强于西半球。低层的索马里和南海越赤道气流对南海夏季风的爆发有至关重要的作用，在南海夏季风爆发前2候，索马里急流有一次迅速的增强，这一增强有利于加速孟加拉湾地区西风的向东扩展，并使控制在南海的西太平洋副高东撤；同时，南海越赤道气流的迅速增强也加速副高的北上，共同促使南海夏季风全面爆发。不仅如此，二者对季风爆发的早晚也有重要影响，当前期这两支南风气流建立偏早、强度偏强时，南海夏季风爆发易偏早；反之，当南风气流建立偏晚、强度偏弱时，南海夏季风爆发易偏晚。相关分析和合成分析的结果还显示，春季150hPa亚澳越赤道气流对东亚夏季风有重要影响：当春季该气流偏弱时，北半球夏季西太平洋副高强度偏强，位置偏南偏西，南亚高压强度也偏强，这样的环流背景使江淮流域6—7月降水偏多，华南华北降水偏少；反之，当春季该气流偏强时，夏季西太副高强度偏弱，位置偏北偏东，南亚高压强度也偏弱，江淮流 域夏季降水偏少，华南华北降水偏多。 (3)南半球Ferrel环流圈的异常使绕极低压带和副热带高压带的强度出现 了反位相的变化特征，即南极涛动。基于此，将标准化后的二者中心纬度(分别 为3005和65’S)纬圈平均的海平面气压差的再次标准化值定义为南极涛动指数。 研究发现，当夏季南极涛动偏强时，南极极涡和高纬度的西风急流强度都偏强， 但中低纬度西风急流的强度偏弱;反之，当南极涛动偏弱时，南极极涡和高纬度 西风急流强度将偏弱，中低纬度西风急流强度将偏强。南极涛动对东亚夏季风也 有重要的超前影响，当4一5月南极涛动偏强时，夏季马高、澳高和索马里急流 强度也将偏强，东亚夏季风强度偏弱:反之，当南极涛动偏弱时，马高、澳高和 索马里急流强度偏弱，但东亚夏季风偏强。此外，南极涛动对我国江淮夏季降水 尤其是梅雨有重要影响。当前春尤其是5月南极涛动偏强时，江淮地区梅雨量偏 多，出梅偏晚，梅雨期长;而当南极涛动偏弱时，江淮地区梅雨量偏少，出梅偏 早，梅雨期短。因此，南极涛动是一个能够对中国夏季降水尤其是梅雨异常产生 重要影响的年际变化强信号，对江淮梅雨的预报也有重要意义。研究还发现，南 极海冰密度变化对南极涛动有6个月的超前负相关。前期南极海冰密度异常偏高 (偏低)会使6个月后的南极涛动异常偏弱(偏强)。这为中国夏季降水尤其是 梅雨的预报提供了一条可行的新途径。