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夏季南海低空越赤道气流变化与亚澳季风区降水异常的联系

办公室述职报告 时间:2023-07-10 18:20:33

摘要基于1979—2014年ERAInterim逐月风场和水汽通量资料及GPCP逐月降水率资料,采用相关分析及合成分析等方法研究了夏季南海低空越赤道气流的变化特征及其与亚澳季风区降水异常的联系。结果表明:1)夏季南海低空越赤道气流强度的年际变化特征明显,具有3~4 a的周期。2)夏季南海低空越赤道气流强度变化与热带东印度洋和海洋性大陆区域降水异常具有显著的负相关关系、与热带西太平洋降水异常存在明显的正相关关系、与我国中部地区降水异常存在较好的负相关关系。3)当夏季南海低空越赤道气流强度偏强时,850 hPa上自阿拉伯海向东一直延伸到热带西太平洋为西风异常,这种环流形势有利于热带西太平洋出现水汽辐合,使得该区域降水出现明显偏多,同时热带东印度洋低层为东风异常,受其影响,热带东印度洋和海洋性大陆区域出现水汽辐散,使得该区域降水偏少;此外,在我国东南沿海为一个气旋式风场异常,不利于来自热带海洋的水汽输送到达我国中部地区,使得该地区降水偏少;反之亦然。4)当夏季南海低空越赤道气流偏强时,东亚地区局地Hadley环流表现为异常偏弱,低空偏南越赤道气流异常在20°N附近与来自北半球的冷空气交汇上升,赤道附近及30~40°N地区出现异常下沉运动,使得热带海洋性大陆区域和我国中部地区降水减少;反之亦然。

关键词南海越赤道气流;降水;大气环流;夏季

越赤道气流(CrossEquatorial Flow,CEF),是热带大气环流的重要组成部分,其时空变化特征及通道分布对全球大气环流尤其是中低纬大气环流系统有重要影响。越赤道气流在南、北半球之间的动量、质量、水汽交换中扮演重要角色,是反映并影响南、北半球天气发生、气候异常的重要因素之一,尤其与亚洲季风、夏季降水以及台风等重要天气均有密切联系,同时也是南北半球最主要的环流系统(李曾中等,1998;李崇银和吴静波,2002;赵小平等,2012)。

国内外对于越赤道气流已经开展了广泛的研究,对越赤道气流通道有了较为一致的结论,研究者们普遍认为有5支夏季东半球越赤道气流,分别为:45°E越赤道气流(索马里)、85°E越赤道气流(孟加拉湾)、105°E越赤道气流(中国南海)、125°E越赤道气流(菲律宾)、150°E越赤道气流(巴布亚新几内亚),其中索马里越赤道气流最强,南海越赤道气流强度次之(李曾中和楼光平,1987;刘向文,2008;唐碧等,2009)。也有学者将中国南海、西太平洋和新几内亚的越赤道气流视为统一的澳大利亚越赤道气流(韩慎友,2002;唐碧等,2009;黄亮等,2012;Zhu,2012;Li and Li,2014)。在众多的越赤道气流通道中以索马里越赤道气流和南海越赤道气流两通道最为重要,这主要是由于它们强度大,季节变化显著,且与两半球的季风均有显著的联系(彭维耿和蒋尚城,2003)。索马里和南海越赤道气流对亚洲夏季风的形成和强度变化起到至关重要的作用(毛天松等,1990;彭维耿和蒋尚城,2003;王会军和薛峰,2003;李向红等,2004;高辉和薛峰,2006;丛菁等,2007;汪卫平和杨修群,2014)。近年来,索马里越赤道气流持续受到广泛关注,且研究成果较为丰富,然而索马里急流并不直接影响我国的气候(闫一铭等,2013)。施能等(2007)指出,夏季南海越赤道气流年际变化比索马里越赤道气流更为显著。研究指出,源于澳大利亚的越赤道气流对东亚夏季降水的影响更直接(王继志和李麦村,1982;Simmonds,1999)。

以往的研究侧重于分析南海越赤道气流对亚洲夏季风,尤其是东亚和南海夏季风的影响,但是对于南海越赤道气流自身的变化特征及南海越赤道气流变化与亚澳季风区降水异常联系的研究较少。本文分析了南海越赤道气流的空间结构和时间变化,探讨了夏季南海越赤道气流与亚澳季风区降水异常的联系,并通过对大气环流、水汽输送和局地Hadley环流的分布特征等因子的分析,进一步提出了夏季南海越赤道气流变化对亚澳季风区降水异常影响的可能物理机制。

1资料和方法

11资料

1)风场和水汽通量

欧洲中期天气预报中心(the European Centre for MediumRange Weather Forecasts,ECMWF)提供的ERAInterim逐月的纬向、经向风场、垂直速度场(垂直层数为17层)和垂直积分的水汽通量(Dee et al.,2011)。水平分辨率为25°×25°,时段为1979年1月—2014年12月。

2)降水

采用GPCP(Global Precipitation Climatology Project)逐月的降水率资料(Adler et al.,2003),水平分辨率为25°×25°,时段为1979年1月—2014年12月。

12方法

主要采用功率谱分析、相关分析、合成分析等统计分析方法。

2南海越赤道气流的空间结构

21东半球低层越赤道气流的空间结构

图1给出了1979—2014年平均沿赤道夏季经向风的垂直—经度剖面,可以看出,夏季东半球低层盛行由南向北的越赤道气流,且存在5个明显的通道(越赤道气流速度大于等于2 m/s),分别位于45°E、85°E、105°E、125°E和150°E。其中索马里急流最强,南海(105°E)越赤道气流强度次之,菲律宾(125°E)和孟加拉湾(85°E)越赤道气流强度较弱,巴布亚新几内亚(150°E)越赤道气流强度最弱。

图2给出了1979—2014年平均的沿赤道夏季經向风均方差的垂直—经度剖面,可以发现,夏季索马里急流年际变率最小,中心数值仅为05 m/s左右,而其他越赤道气流年际变率均较为显著,其中南海越赤道气流年际变率最大,中心数值超过07 m/s。

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