副热带大气季节内振荡对东亚夏季旱涝的影响研究

【摘要】：本文利用1958-2002年的NCEP/NCAR再分析资料、1951-2000年中国687站24h降水量资料,及1979-2004年CMAP降水资料,通过动力诊断分析与时空谱分析相结合的方法,展开了北太平洋副热带-中纬度大气低频振荡影响东亚旱涝的研究,主要结论如下: (1)降水量的季节变率在东亚(110.0-140.0E,22.5-45.0N)和东北太平洋(160.0W-115.0W,22.5-45.0)呈反位相分布,东北太平洋降水在冬、夏存在很大的季节变率,即冬湿夏干。发现在北太平洋副热带,经向风的纬向传播在冬、夏季明显地反向,加之纬向风在冬、夏季反向,因此认为在东亚-北太平洋的副热带地区,存在一个纬向振荡的季风系统,它与经典的东亚季风系统有着密切的联系,从全球来看大西洋东部到地中海一带也存在着类似的气候特征。通过分析其机制指出,夏季在东亚-西太平洋地区相对角动量(东、西风AAM)转换以低层东风AAM通过上升运动转换为高层AAM为特征,在东北太平洋为高层西风AAM通过下沉运动转换为低层东风AAM;而冬季这两个区域的相对AAM转换恰好相反;从而揭示了相对AAM转换随季节变化的纬向振荡所造成的前述特殊的季风气候形态的机理。 (2)全球从赤道到中纬度,经向风的季节内振荡在副热带大气中所占比重最大,在热带最低。在北太平洋副热带的大气低层,经向风季节内振荡(ISO)沿纬圈向西传播的强或弱,是同一纬带上东亚夏季风区降水偏多或偏少的强信号。对1958 -2000年夏季情况的分析表明,位于不同纬带上的东亚季风区(由南向北分为4个区域),所有涝的年份里,无论当年东亚季风强弱与否,同一纬带上太平洋经向风ISO沿纬圈向西传播较强;在绝大多数旱的年份里,与之相反,同一纬带上太平洋经向风ISO向西传播较弱或中断。进一步分析发现,经向风ISO的纬向传播对应着大气经向型环流的移动,向西传播影响东亚夏季风区降水的ISO有来自中东太平洋低纬度东风气流中的低频波(如副热带东风带中的ISO的演变);也有来自中高纬度阿拉斯加湾及鄂霍次克海一带低频低压(如洋中槽)和高压(如阻塞高压和东北太平洋高压)向南向西的频散。因此东亚夏季旱涝不但与热带季风有关,而且与中东太平洋副热带东风带中的ISO向西传播、中高纬度长波调整时低频扰动向西的不连续后退密切相关。 (3)东亚-太平洋地区东风角动量(AAM)主要分布在对流层下层,而西风AAM主要分布在对流层中高层。夏季在东亚-西太平洋副热带地区东风AAM通过上升运动转换为西风AAM,在东北太平洋副热带西风AAM通过下沉运动转换为东风AAM。分析表明,北太平洋约30°N以南的副热带和以北的中纬度地区,对流层低层经向风ISO纬向