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天气学原理与方法——东亚季风
《圖二》圖中顯示了各個季風區冬季及夏季盛行風和降雨區的變化。
图中显示各个季风区冬季盛行风和 降水区的变化
图中显示各个季风区夏季盛行风和 降水区的变化
东亚季风的环流系统
东亚季风的形成
东亚季风与低频振荡
§10.1
东亚季风的环流系统
世界季风区 东亚夏季风环流系统
东亚冬季风环流系统
东亚夏季风与冬季风的交替
I<40% 具有季风倾向的地区
由图可见:亚、非和澳洲的热带和副热带 地区为全世界最大季风区。
Khromov (1957)给 出的全球季风范围
Ramage (1971)给 出的全球季风范围
全球季风的分布
■ tropical monsoon ■ subtropical monsoon ■ temperate-fr风的形成机制
季风:一般地说,季风是指近地面层冬夏盛
行风向接近相反且气侯特征明显不同的现象。 目前,对季风研究已超出气候学范畴,而是 把它作为一个天气现象来进行研究。
现代人们对季风的认识有了进步,至少有 三点是公认的,即: (1)季风是大范围地区的盛行风向随季节 改变的现象,这里强调“大范围”是因为 小范围风向受地形影响很大。 (2)随着风向变换,控制气团的性质也产 生转变,例如,冬季风来时感到空气寒冷 干燥,夏季风来时空气温暖潮湿。 (3)随着盛行风向的变换,将带来明显的 天气气候变化。
北半球东亚季风与南半球印尼-北澳季 风处于同一个季风环流系统,因此:东亚冬 (夏)季风的完全建立(撤退)也就是印尼- 北澳夏(冬)季风的开始建立(撤退)。 东亚冬(夏)季风的完全建立(撤退) 与东亚冬(夏)季风的开始撤退(建立)以低 层越赤道气流的转换为标志。
㈡东亚夏季风的建立过程
南海-西太平洋热带西南季风由南半 球印尼-北澳冬季风越赤道而建立; 大陆-日本副热带季风是北半球低纬 环流自身变化的结果。
㈢东亚副热带夏季风的进退
东亚副热带季风的进退主要是指副热带 季风北侧前沿的南北进退。 东亚副热带夏季风的进退与东亚热带夏 季风进退有密切关系,但由于海上资料的缺 乏,目前尚没有关于热带夏季风进退的详细 研究。
§10.2 东亚季风的形成
东亚季风形成的基本因子 亚洲季风区的热源(汇)分布 东亚季风的建立与维持机制 中国夏季风降水的水汽源地
㈢冷涌的向南传播及其对低纬环流的作用。 1 定义:东亚冬季风在北方爆发及侵入我国 习惯上称为寒潮(cold wave),当其进一步 向南海推进时称为冷涌。 2 南海冷涌:一般认为当南海北部东北风大 于等于8米/秒,深圳与黄石地面气压大于等 于8hPa,且冷涌过程中东北风维持在6米/秒 以上时,称为南海冷涌。 冷涌向南传播过程中,冷空气的厚度愈 来愈薄,一般不超过700hPa。
有的海边都有季风,而且高纬(温度年较差比低纬大)季风比
低纬显著。但实际情况正好相反,最显著的季风气候在亚洲一 非洲的低纬地区。同时,从海陆分布推算印度的西南季风厚度
不超过2000m,而我国西南地区季风的实际厚度达5000-6000m
或更高。 故,难以单纯地由海陆热力差异解释季风的成因。
2.太阳辐射的径向差异
第十章 东亚季风环流
季风现象,在中国、印度及阿拉伯海 沿岸一带,早在古代就已经引起人们的广 泛注意。现在西文中的“季风”一词(如英 语中的monsoon,德语中的Monsun,俄文中 的MyccoH,等),来源于古代阿拉伯字 Mausim,它的意思即为气候。
本章重点:
• 东亚季风和夏季风的一般特征 • 东亚季风的形成机制
一. 东亚季风形成的基本因子
㈠海陆热力差异 ㈡太阳辐射的径向差异 ㈢青藏高原与大气之间的热力差异
1.海陆热力差异
由于海陆热力差异产生了经典的海陆季风,即冬季大陆为
冷源,海洋为热源,风从大陆吹向海洋;夏季大陆为热源,海
洋为冷源,风从海洋吹向大陆。海陆热机造成的风向变化反映 了季风的本质。若只考虑海陆热机是季风的唯一成因,则在所
3.大地形的作用
青藏高原对季风环流的影响既有热力作用又有动力作用。
冬季青藏高原是冷源,高原低层形成冷高压,盛行反气旋
式环流,其东南侧盛行北一东北风,与东亚冬季风一致。 夏季青藏高原是热源,高原低层形成热低压,盛行气旋式 环流。与西太平洋副高相配合,不仅使其东侧的西南季风增 厚,而且使夏季西南季风更加深入到华北以至东北地区。
§10.3 东亚季风与低频振荡
大气低频振荡的一般情况 低频振荡的传播
低频振荡与东亚季风的活动
沿海
进入
四.东亚季风与冬季风的交替 ㈠东亚冬夏季风的建立和撤退
一般所讲的冬夏季风的建立(撤退)都是 针对一个局部地区而言的。实际上,冬夏季风 都不是在一季风区的所有地方同时建立和撤退 的,而是一个不断推进和撤退的过程。因此, 对一季风区而言,所谓季风的建立与撤退包含 两个概念:
一是在季风区开始建立(撤退); 一是在整个季风区完全建立(撤退)。 对于整个季风区来说,冬(夏)季风的 开始建立也就是夏(冬)季风的开始撤 退,冬(夏)季风的完全建立也就是夏 (冬)季风的完全撤退。东亚季风比较 复杂,夏季存在两种性质不同的季风和 季风环流系统。
由于组成东亚副热带季风的三股气流均 来自热带海洋上,富含水汽,当其进入大陆 后受夏季大陆的辐射加热作用和副热带高压 脊下的下沉增温作用,形成高温高湿的特性。
㈣ 东亚与南亚夏季风的比较
1.印度和中国的降水除少数地区无明
显的相关。 2.印度夏季风由单纯的热带季风所组 成,东亚夏季风包含热带季风和副 热带季风两部分,影响系统复杂。 3.大部分夏季风低压系统是在东亚季 风区发生而后向西传播到印度季风区 4.印度季风区的西南气流向东输送构成 东亚副热带季风的一部分。
在这些环流系统的控制下,存在三支低层季风气流:
澳大利亚冷性反气旋中辐散出来的冬季东南季风; 越赤道后转向而成的南海-西太平洋热带西南季风; 由西太平洋副热带高压脊西侧向北流转向而成的东亚
大陆-日本副热带西南季风。
东亚地区两支西南季风的北侧是两条辐合带,高层
为辐散带,对应着两条季风雨带。
夏季风的主要系统
3 冷涌向南传播路径:
东亚大陆
经台湾海峡 南海; 进入 南下 中国大陆西部 沿中南半岛东海岸 低纬 从东路南下的冷空气主要在海面上移动, 变性增温增湿逐渐失去干冷的特性;从西路 南下的冷空气由于在陆地附近的海上移动, 且受冷洋流的影响,其变性很慢。强的冷涌 可以侵入南半球,并可从南海南部向西传播 至印度洋,形成印度季风区的东北季风。
在表面均匀的地球上,行星风带基本上是纬向的,地表 太阳辐射地理分布的季节变化,引起行星风系的季节变化。
在两支行星风带交替的区域,行星环流发生季节转移,盛行
风向往往近于反向,有人称这种现象为行星季风,以低纬地 区(30°N~30°S)最为显著。恰恰东半球的低纬地区 (从东非经南亚到东亚以至西太平洋),海陆热机和行星风 带季节变化的作用一致,造成了最显著的季风气候区。
青藏高原对东亚季风的建立、维持与传播 的作用
东亚夏季风:
青藏高原对东亚夏季风来说主要是热力作用, 表现在高空南亚高压的北上 青藏高原对亚洲夏季风的动力作用不明显
青藏高原的存在,在其背风坡的我国西南一 带可以生成西南涡、西北涡等降水天气系统
东亚冬季风:青藏高原的动力作用是主要的
青藏高原的存在限制了冬季风的传播路径, 并使其风速加强 青藏高原的存在对高空西风带的分支作用 有利于北支西风气流在高原东侧沿海一带 形成东亚长波槽,引导低层冷空气南下;有利 于南支西风气流在孟加拉湾处生成南支槽,南 支槽活跃东移时,有利于在我国南方冬季锋生 和降水。
(Li & Zeng, 2003, Adv. Atmos. Sci.)
亚洲季风区:
1.南亚:热带季风区,冬季盛行东北季 风,夏季盛行西南季风。 2.东亚季风区:
① 南海-西太平洋为热带季风区,冬季盛 行东北季风,夏季盛行西南季风。
② 东亚大陆-日本为副热带季风区,冬季 30°N以北盛行西北季风,以南盛行东北季 风;夏季盛行西南季风或东南季风。
季风的主要成员
亚洲夏季季风和冬季季风系统示意图 (蓝线 表示低层系统,红线 表示高层系统)
2.1 夏季季风
㈡ 夏季风异常的环流特征 夏季风环流系统中某一成员的强弱、位 臵发生变化,均可影响整个环流系统变化, 从而影响夏季风的强弱和进退,并进而影响 各个地区旱涝。
㈢ 东亚副热带夏季风的热力性质
另外,夏季高原巨大的热源,有助于高层南亚高压和东风
急流的形成与维持,与印度西南季风的爆发有直接关系。
青藏热低压对西南季风的作用
二.东亚季风的建立与维持机制
南海-西太平洋热带季风经向垂直 环流与东亚大陆-日本副热带经向垂直 环流是由与其相对应的热源(汇)所维 持的。
亚洲热带季风环流及副热带季风环流基 本特征的最初建立,主要是由海陆热力差与 太阳辐射的经向差共同决定的。对流凝结潜 热的释放是加强和维持季风环流的重要因子。 副热带季风环流还受纬向海陆热力差的作用。
索马里低空急流、南海低 对流层低层季风涌升 空急流、副热带低空急流 印度北部、南海地区和江 马来西亚南部和印度尼西 淮流域的降水和云覆盖 亚的降水和云覆盖 对流层上层的青藏高压 热带东风急流 对流层上层的南亚高压 副热带西风急流
㈡ 冬季风异常的环流特征
强弱冬季风年的东亚环流系统和天气特 征有明显的差异。强冬季风年500hPa西太平 洋副热带高压弱,亚洲地区西风环流弱,东 亚长波槽脊南伸,200hPa层115°E西风急流 强且偏北。弱冬季风年环流特点与之相反, 500hPa西太平洋副热带高压强,亚洲地区西 风环流强,东亚槽弱,200hPa层115°E西风 急流弱且偏南。
3 印尼-北澳 季风辐合带
4 澳大利亚热 低压
1987年12月亚澳地区950hPa流场
3
北半球高空 副高西部脊