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东亚夏季风、西太副高活动对全国夏季降水的影响

2019-11-13吴姗薇郭大勇

科技创新导报 2019年16期
关键词:相关降水

吴姗薇 郭大勇

摘   要:利用全国743个站点1971-2000年的降水资料、国家气候中心发布的西太平洋副热带高压各指数资料以及SLP和NCEP/NVAR资料归一化东亚夏季风资料对全国6-8月的降水与西太平洋副热带高压以及东亚夏季风进行了分析。结果表明:西太平洋副热带高压偏北,东亚夏季风较强,华北地区降水偏多;反之,西太平洋副热带高压偏南时,东亚夏季风较弱,华北地区降水偏少。

关键词:西太副高  东亚夏季风  降水  相关

中图分类号:P467                                   文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)06(a)-0112-08

Abstract: Based on the rainfall data from 743 sites precipitation data of 1971-2000 in China, the index of Western Pacific subtropical high from national climate center and SLP, NCEP/NVAR data , the Western Pacific subtropical high and the East Asian Summer Monsoon(EASM) were normalized. The results showed that the Western Pacific subtropical high has an obvious trend of moving north, the east Asian summer monsoon is stronger and more rainfall in north China; On the contrary, the Western Pacific subtropical high has an obvious trend of moving south , the east Asian summer monsoon are weaker and less rainfall in north China.

Key Words: the Western Pacific subtropical high; the East Asian Summer Monsoon; Rainfall; Relationship

我国地处东亚季风区,夏季风在很大程度上影响我国的天气气候、降水分布、降水带移动以及旱涝灾害。研究表明[1-5],东亚夏季风不仅存在季节内振荡,而且还有年际、年代际变化。施能[6]和陈月娟[7]的研究表明,在1920-1940年东亚夏季风的强盛时期,我国夏季降水偏少,而从60年代末至今,夏季风强度总体偏弱。由于季风环流存在年际和年代际变化,季风降水也更是如此。曾红玲等[8]、吕俊梅等[9]的研究表明,1970年代左右,东亚夏季风经历了由强到弱的年代际转换,这种年代际突变也是全球范围的,突变后与突变前相比,夏季印度低压和东亚的季风低压均表现出一致的减弱趋势,而同时西太平洋副热带高压的强度和位置也发生了明显的年代际变化,副热带高压系统普遍增强。东亚夏季风区的主要雨带常分布在西太平洋副热带高压( 以下簡称西太副高)588gpdm特征等高线的西侧和北侧,台风活动又常受其南侧或西侧气流的引导,它的北挺南落及西伸东退与东亚地区的降水及台风活动有密切关系[10],因此在东亚夏季风的影响因子中,西太副高有举足轻重的作用。陶诗言[11]等在20世纪50-70年代就系统地揭示了副高的结构、季节性北跳等特征,为短期的气候预测提供依据。

我国对季风降水的大量研究显示,夏季降水与东亚夏季风推进有着很大的关系,其旱涝异常与全球大尺度环流异常密切相关。张庆云[12]等的研究表明,在70年代中后期,华北流域和黄河流域的降水出现持续减少。杨文艳[13]的研究表明辽宁汛期较多雨的年份西太副高位置偏北,较少的年份位置偏南;多雨年份的西太副高面积、强度指数偏强,少雨年则相反。总体来说东亚夏季风的变化对我国各地区的降水有着不同层次的影响。因此,本文从西太副高脊线、西伸脊点、强度指数以及东亚夏季风指数这几个方面着手,研究其对我国降水特征的影响。

1  相关资料

本文所用资料:(1)由中国气象局国家气候中心气候诊断室发布的月平均500hPa西太副高脊线、西伸脊点和强度指数的位置和强度值等环流特征资料,时间范围是1951-2012(6-8月);(2)NCEP/NCAR的1951-2012年全球月平均位势高场、U、V风场的再分析资料,水平分辨率为2.5°×2.5°经纬度;(3)国家气候中心发布的全国743个代表站40年(1971-2000年)6-8月的逐日降水量实测资料。

2  西太平洋副热带高压变化特征

西太副高对东亚季风的影响最为明显,其西面的偏南风引导海洋上的丰富水汽被输送到大陆上,与北方冷空气交绥,形成锋面,造成副高西北外围地区出现降水带,南部地区出现高温少雨天气[14]。季节性的南北移动与东部雨带的移动有着密切的关系。

2.1 西太平洋副热带高压脊线平均位置变化

图1是1951-2012年夏季(6-8月)平均西太副高脊线沿110-150°E平均的变化曲线。从图中可以看出,1970年前,西太副高脊线的位置偏北,而1975-1995年西太副高脊线位置明显偏南,9年滑动平均曲线低于25°N(平均位置),尤其是在1983年达到近62年的最低值,进入1995年西太副高脊线又恢复1970年的偏北状态,在1999年和2012年达到28°N的最高值。整体来看西太副高除了有明显的年际变化外,也有显著地年代际变化。

2.2 西太平洋副热带高压西伸脊点平均位置变化

从图2来看,在1970年之前,西太副高西伸脊点平均位置一直偏西,9年滑动平均低于120°E(平均位置),但进入1975-1995年,西太副高西脊点的平均位置呈现偏东的趋势,9年滑动平均高于120°E ,1984年达到1951-2012年中的最大值144°E,也就是达到最东端的位置。之后到1995年,西太副高西脊点平均位置又回到之前的偏西状态,在2010年进入62年来的最小值,即最西端。

2.3 西太平洋副热带高压强度指数变化

从1951-2012年夏季(6-8月)西太副高强度指数(图3)来看,夏季西太副高强度总体呈上升趋势,并伴有强烈的波动。1986年前整体强度低于平均值,9年滑动平均也在低于整体平均值,1990年之后强度变化幅度增大,在平均值之上波动,尤其在2010年达到62年最大值,副高指数高达109。

3  东亚夏季风指数变化

图4为1951-2011年的东亚夏季风指数变化,从图中我们可以看出,东亚夏季风同样也存在复杂的年代际变化。1951-1975年整体呈下降趋势,但是在平均值之上逐渐下降,9年滑动平均同样大于0.9(平均值),在1960年达到近62年最大值1.53。而1975-2000年急速下降,在1991年达到最小值0.46。到2005年又一次大幅上升到平均值(0.9)之上,9年滑动平均也呈上升趋势。与图1对比发现,70年代之前,东亚夏季风较强,此时副高位置偏北,到80-90年代东亚夏季风明显减弱,副高位置也随之偏南,进入2000年东亚夏季风再次增强,副高位置就再次呈现偏北趋势。由此可以得出当东亚季风增强时,副高位置偏北,相反地,当其减弱时,副高位置偏南[15]。

表1给出了1951-2012年夏季(6-8月)西太副高脊线和西脊点位置与东亚夏季风指数的关系,从表中可以看出,50、60年代西太副高偏北偏西,此时东亚夏季风较强,而在70西太副高位置则偏北偏东,东亚夏季风此时期较弱,到80年代西太副高位置偏南偏东,而东亚夏季风继续减弱。进入90年代后西太副高位置再次偏北偏西,而东亚夏季风继续进入较弱阶段。由此我们看出西太副高脊线、西伸脊点和东亚夏季风的相互作用较为复杂,不是绝对的同增同减的关系。

4  我国降水的年代际变化

图5分别给出1971-2000年6月份的降水距平百分率地理分布(a)和6月份西太副高脊线、西伸脊点和强度(b)的对比图。从图5(a)可以看出70年代6月份华北、黄淮流域降水偏多,而长江流域降水偏少。进入80年代黄河流域降水激增,华北流域降水减少,长江流域降水与70年代相比更少,90年代后长江流域降水异常增多。

70年代、80年代和90年代6月份西太副高脊线的平均值分别为21.2°N、20.0°N、20.5°N;西太副高西伸脊点的平均值分别为120.7°E、120.6°E、112.0°E;西太副高强度为34.9、42.3、57.8。对比发现70-90年代西太副高位置稍有偏南趋势,这造成了华北地区降水逐渐偏少,这与谢再红[16]对华北地区降水趋势的研究相符。而西太副高脊点西伸逐渐明显,西太副高强度也逐渐增强,因此长江流域在90年代的降水持续并增强。

从7月份降水距平变化来看,70年代我国黄淮流域降水居多,华北地区降水偏少,长江流域干旱少雨,而80年代黄淮流域和华北地区的降水均有减少,表现为干旱少雨,进入90年代长江流域降水多雨,华北地区的雨量也有所增加(图6(a))。然而70-80-90年代7月份西太副高脊线的平均值分别为25.0°N、24.5°N、26.0°N;西太副高西伸脊点平均值分别为129.9°E、122.5°E、118.5°E;西太副高强度为25.1、42.2、53.8。综合看来,1971-2000年西太副高先偏南再偏北,80年代西太副高的偏南导致我国华北地区与黄淮流域7月份降水在80年代减少,表现为干旱少雨;到90年代西太副高再次偏北导致这两个地区的降水再次增多。不同的是,1971-2000年间长江流域的降水逐渐增多,这是由于副高脊点在1971-2000年期间西伸造成的,此外西太副高强度逐渐增强对其也有一定的作用。

再来看8月份,70年代-90年代东北、华北以及江淮地区整体表现为降水量逐渐增多,长江流域亦如此。而从图7(b)中我们看出70-90年代西太副高先偏南再偏北,但是东北与华北地区卻没有减少的趋势,这是因为与6月和7月相比,8月的西太副高处于偏北的位置,达到最北位置,直接影响了我国东北和华北降水量的多少,使其增多。长江流域则由于西太副高脊点西伸与强度的增强则呈现出降水量增多的趋势。

5  结论

(1)西太副高对东亚夏季风的影响较为复杂,西太副高偏北时,东亚夏季风较强,西太副高偏南时,东亚夏季风较弱;但是当年代相比较时,西太副高、西伸脊点和东亚夏季风并不是简单地同增同减的关系;

(2)从1970年开始,西太副高位置整体偏南,导致我国华北地区降水量减少,而到90年代西太副高逐渐偏北,华北和黄淮流域降水增加;

(3)西太副高脊点西伸与我国长江流域的降水密切相关,逐月对比西太副高脊点明显西伸时,长江流域降水量增多,表现为潮湿多雨。

参考文献

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