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夏季西太平洋副热带高压的纵向位移及其影响
杨辉 和 孙树清
LASG,中国科学院大气物理研究所北京100029(2002年12月27日收到; 2003年5月20日修订)
摘要
利用一定区域内的相对涡度平流的平均值,提出了一个测量西太平洋副热带高压(SH)纵向位置的新指标,以避免以往指数高度随位势高度增加的趋势。 使用新指数的SH向西和向东延伸的年份与身高指数所定义的年份一致。在新的定义下,SH在东,西延伸范围内的大尺度环流存在明显差异,不仅包括中纬度环流,也包括低纬度环流。看起来,当SH延伸到东部(西部)时,南海夏季风变强(变弱),并且早于(后来)建立。 另外,SH的纵向位置与中国夏季降水存在很好的关系。长江流域出现一个显着的负相关区域,表明当SH向西(向东)延伸时,该地区降水量增加(减少)。华南地区存在一个正相关区,表明当SH向西延伸时降水减少。另一方面,当SH向东退却时,降雨量更大。然而,SH的异常纵向位置与华北地区的降水量没有显着的相关性。利用NCEP / NCAR再分析资料进行相关性计算中国夏季风的纵向位置指数与中国地表温度之间的相关系数,可以看出中心地区大部分正值大于0.6,覆盖整个华北地区,甚至向东延伸至朝鲜半岛和日本。这意味着当夏季SH向东撤出时,华北地区的气温较高。 另一方面,当它向西移动时,那里的温度较低。这可以解释最近夏季华北地区气温严重偏高的现象,因为夏季近期夏季的位置偏离亚洲大陆。 华南地区存在另一个负相关系数较大的地区。
关键词:副高,大尺度环流,降水,温度的纵向位置
- 介绍
众所周知,西太平洋副高活动强烈影响中国夏季气候。SH的纵向位置影响中国的温度和降水。最近,研究了SH的强度及其与海表温度(SST)的关系(Sun和Ying,1999;Ying和Sun,2000)。然而,只有少数研究关注SH的纵向位移。事实上,SH在纵向上的异常位置与东亚夏季风爆发的日期密切相关(Zhu et al。,
1987),长江流域降水(Chen and Wu,1998)和华北气温(Xie et al,1999)。例如,1998年夏季,副热带高压位置持续偏西南,这是造成长江中下游夏季风强度较弱,南海夏季风强度较弱,梅雨较强,降水较强的因素流域(Chen and Zhu1999;中国国家气候中心,1998)。相反,1999年夏季,SH向东的退缩与长江流域的降水减少和华北的高温有关(Song,1999)。
2000
1990
1980
1970
1960
1950
90E 100E 110E 120E 130E 140E 150E
在这项工作中,国家环境预测中心/国家大气研究中心(NCEP / NCAR)重新分析了从1951年到2000年的2.5*2.5网格的每月数据。还使用中国气象局编制的中国160个台站的月平均降水和温度数据。
- SH的纵向位置指标研究
times;
用高度场定义SH纵向位置的问题
为了试图研究SH纵向移动的规则,有必要定义描述这种移动的指数。描述SH的东西向位移的一种常用方式是特定轮廓西端的经度(例如,5860 gpm的轮廓)。我们用这种方式来获得这个东西的经度
图1. SH的纵向位置
(实线:基于等高线5860 gpm的SH西端的经度)和青藏高原(虚线:青藏高原东端的经度为16760 gpm)。
20
10
0
-10
-20
1957 1967 1977 1987 1997
图2. 850 hPa
(斜线:线性拟合)110◦-130◦E,10◦-30◦N区域的位势高度异常平均值。 单位:gpm。
因此,SH的纵向位置及其影响是一个重要课题。
首先,对西太平洋SH的纵向位置进行描述,对以前各指标进行比较研究。然后提出了一个新的指标,避免了以往指标基于位势高度的缺点。研究了SH的纵向位置年际变化及其对中国气候(降水和温度)的影响。
SH的1951-2000 JJA平均值的西端(图1)。图1的实线是500hPa水平上基于5860gpm的等值线的SH西端的纵向位置。从图中可以看出,1976年前SH的西端位置在125◦E附近摆动。1976年后,SH的西端向西移动15◦,在110◦E附近摆动。参考SH的年度位置(图未显示),我们可以看到SH周围的轮廓逐渐向西移动。
为了进一步解释SH的这种年代际变化,我们遵循Lu(2001)的定义。在Lu(2001),纵向位置的指数。
SH定义为副热带地区110◦-130◦E,10◦-30◦N的平均位势高度异常。
850 hPa位势高度的变化反映了SH的东西向位移。 图2描绘了这个指数的变化。图中的斜线是线性拟合。 图中1958年至2001年SH的纵向运动变化揭示了身高的增加趋势。
这种“年代际变化”可能是由于气候变暖导致中低纬度等压面升高或NCEP/NCAR再分析具有一定的系统性偏差。无论如何,身高的增加可能会对SH年际变化的良好和现实的表现产生一定的影响。为了研究SH的年际变化,我们必须找到一些其他的方法来确定SH的纵向位置。
用相对涡度定义SH纵向位置的索引
为了避免描述SH纵向位置的上述缺点,
图3.标准偏差(a),相关系数(基点:130◦E,27.5◦N)(b),归一化
500 hPa相对涡度SH指数(c)的偏差。 标准差的单位:10minus;6s-1.
通过高程场,我们利用特定区域的相对涡度来描述SH的纵向位置,因为SH西端的曲率较大。图3a显示了1951-2000年500 hPa JJA平均相对涡度的标准差分布。对该图的检查表明,相对涡度的较大标准偏差存在于SH占据的27◦N附近。这表明该地区的SH年际变化较大。为了更好地定义这个区域,给出了标准偏差最大点与500 hPa各点相对涡度之间的相关系数(图3b)。可以发现,显着的相关系数与上述较大的标准偏差一致。因此,我们使用在22.5◦-30◦N,115◦-140◦E的平均面积内的相对涡度作为SH的纵向位置的指数来测量
SH西端的纵向运动。该区域较大的负相对涡度或负相对涡度异常意味着SH向西延伸。较小的负相对涡度或正相对涡度异常表示SH向东收缩。图3c描绘了新定义的指标从1951年到2000年的标准化偏差。与图1和图2相比,新指标没有年代际变化,并且在图3c中基本上在零附近波动。
实际上,根据相对涡度定义选择SH的异常纵向位置的许多年与根据高度定义选择的相同。表1显示了图1和图3c中SH的异常纵向位置年份。如果归一化偏差的绝对值大于0.5,则选择基于相对涡度定义的年份。这些年
70N
40E
60E
BOE 100E 120E 140E 160E
180 160W
60N SON 40N
30N
20N
10N EQ
70N
---
bull;bull;p
60N SON 40N
30N
20N
10N EQ
40E |
60E |
BOE |
100E |
120E |
140E |
160E |
180 |
160W |
40E |
60E |
BOE |
100E |
120E |
140E |
160E |
180 |
160W |
70N
60N SON 40N
30N
20N
10N EQ
图4. 1951-2000年的平均值(a),WP(b)的复合值,JJA平均500 hPa位势高度的EP(c)复合值。 大于5 gpm的异常处于深色阴影中,小于-5 gpm的异常处于浅阴影中。 单位:gpm。
表1.不同指数下SH的异常纵向位置的年份比较
EP |
WP |
||
相对涡度 指数 |
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