南亚季风 多尺度变化
南亚季风 3 季节内变化 (ISV)
观测研究表明：南亚季风的活跃期和中断期（或干、湿期） 是由于热带幅合带（TCZ）反复从赤道向北移动所导致 (Sikka and Gadgil 1980, Yasunari 1979) ; 季节内变化主要包括10-20天和30-60天周期振荡，而这两 类在南亚季风区对于总的季节内变化的贡献几乎是一样的。 30-60天周期振荡在南亚和东亚季风区表现为纬向分布向 北传播； 而10-20天周期振荡则呈现地区性纬向尺度较小并向西传 播
6月20日，一名三轮车夫在浙江兰溪市区深水中推车 行进，一些市民在市区划着小艇出行。
2006年印度古特拉邦干旱
印度特大洪水造成千人死亡
一.
二.
季风的形成主要是海洋和陆地热力差异造成的。 环流系统可以看成一个超大尺度的海陆风系统, 若要了解季风的形成原因,则必须先知道什么是 海陆风,以及海陆风的成因。 海陆风在夏季的海岸地区非常常见──白天,大 气低层的风从海洋往陆地吹,形成海风,大气高 层的风从陆地往海上吹;到了晚上就完全倒转过 来,大气低层的风从陆地吹向海洋,形成陆风,而 大气高层的风从海洋吹向陆地。
小结
印度季风区地理位置上，南面是温暖的 印度洋，北面是喜马拉雅山，这样对于 南亚季风的年循环起到了决定性的作用。 哈得来（Hadley (1686)）首先提出这种 ） 显著的年循环主要是由于海陆热力差异 形成的巨大的“海陆风”所致。
(a) 是1986-1988 年印度中部的 日降水的天气、 日降水的天气 、 季节和年际变 化图 (b)全印度季节平 全印度季节平 均降水的年际 变化（ 直方图） 变化 （ 直方图 ） 及年代际变化 实线). （实线
季风是如何形成的呢？
海陆风示意图
白天
夜晚
海陆风主要是因为海洋和陆地对太阳辐射加热或冷却的速 度不同所引起的,正因为这种海陆日夜温度变化的差异,才 造成海陆风随日夜改变的现象。 同样地,季风也是因为大范围的海洋和陆地对于太阳辐射年 变化的反应差异不同而造成的。以北半球的亚洲季风区来 说,当夏季太阳直射北半球, 亚州陆地会被迅速加热,大气 低层形成低压带,风会由南方的海洋吹向陆地,但由于科氏 风会由南方的海洋吹 力的作用,则转成西南风,因此,该地区的夏季是盛行西南 风的季节。到了冬季,太阳直射南半球,亚州陆地迅速散热偏东北风,所以,该地区的冬季是 盛行东北风的季节。
南亚季风系统示意图
干燥冬季： 干燥冬季：冷而干的空气 从冬天的大陆吹来 ； 在 上部， 上部，赤道东风很弱并局 限于 5 ° N 和 10 ° S， ， 而副热带西风一直伸到 10 ° N ；在低层有一反 气旋环流和东北气流
小结 季风或风和降水的季节变化可以解释为东 西分布的降水带(即所谓的热带辐合带， TCZ） 从南半球冬季，北半球夏季，向北 季节迁移的结果 ；因此，南亚季风 (SAM) 气候可认为是强的年循环的一个阶段（位 相）。
Amplitude of climatological mean annual cycle (AC) defined by JJA minus DJF climatological means of (a) precipitation (mm day-1), (b) zonal wind at 850 hPa (ms-1) and ( c) meridional wind at 850 hPa (ms-1).
Winter
南亚季风 1 特征
Summer
An anticyclone (the Tibetan anticyclone) at the upper level (200 hPa) with the monsoon easterly jet;
雨季 （ 夏季 ） ： 温 暖 、 潮湿的 空气从 海洋吹向大陆 ； 在 对流层上层 ， 副热 带热带西风退到 30 以北， ° N 以北 ， 赤道地 区是强劲的东风急流； 区是强劲的东风急流； 在对流层低层， 在对流层低层， 西南 气流控制着季风区并 形成气旋环流
南亚季风 2 年循环 1 高降水区可以从 NH到 (Annual Cycle ) 到
SH。 但不允许从北半球 。 冬季 顺利将移动到北半 冬 季顺利将移 动到 北半 球夏 季 只有通过突然 球 夏季 ， 只有 通过 突然 的亚 洲季风爆发的转型 的 亚洲季风爆 发的 转型 期发生。 期发生。 2 表面风速度和海表面温 度 (SST) 关联的降水演 变表明MAC的演变是海 变表明 的演变是海 洋和 大气相互作用的结 洋 和 大气相互 作用 的结 果
南亚季风 2 年循环 (Annual Cycle )
降水年循环 的 最大振幅可 以看到在亚 洲 和澳大利亚 季风区域 。 在 对流层底层 纬向风年循 环 的最大振幅 位于中部和 西 部的阿拉伯 低空急流） 海低空西风急流 (低空急流） 低空急流 地区 ， 而经 向 风年循环的 最大振幅则 在 赤道印度洋 和索马里海以西。 和索马里海以西。
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
南亚季风指数
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
W-Y 刻画了季风大尺度环流特征
RM1 抓住了来自于阿拉伯海 和西孟加拉湾的西风气流 以及在孟加拉湾的跨赤道 气流。 气流。
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
南亚季风年际变化的 主要特征表现为对于 ENSO(El NinoSouthern Oscillation)发生时海 Oscillation)发生时海 表温度的响应。 表温度的响应。特征 主要是在东印度洋和 西太平洋两个大的反 气旋的进退。 气旋的进退。
Spatial patterns of principal modes (a-f) and time coefficients (g) of wind and SST anomalies. In panels (a-e), vectors represent 850-mb horizontal winds (only values with significance higher than 95% confidence level are shown) and shadings show 500-mb vertical motions. Year 0 denotes the year when El Niño develops.
Regional Hadley circulation associated with the interdecadal monsoon and SST variability70E–20E
南亚季风 5 年代际变化
当在ENSO年代际暖位相时 年代际暖位相时 当在 年际出现El 年际出现 Nin˜o 事件下， 印度季风区出现干旱可能性 大，年际出现 Nin˜a事件 年际出现La 年际出现 下，发生洪涝的可能性小 当在ENSO年代际冷位相时 当在 年代际冷位相时 年际出现El 年际出现 Nin˜o 事件下， 印度季风区出现干旱可能性 大，年际出现 Nin˜a事件 年际出现La 年际出现 下，发生洪涝的可能性大
夏季和冬季风示意图
亚洲季风定义
SAM EAM WNPM
南亚季风 1 特征
夏季风向 冬季风向
characterized by Seasonally reversing wind system
Winter
南亚季风 1 特征
Summer
A large scale cyclonic vorticity at 850 hPa and the low level westerly jet (LLJ) over the Arabian Sea and;
RIGHT:季风活跃期与中断期季节内分量差值
南亚季风 3 季节内变化 (ISV)
关于30-60天振荡的产生机理目前有两种理论 1 “对流-热力 调整反馈机理”：即对流加强导致静力稳定度 趋于稳定，从而抑制对流发生，当对流消亡，动力过程和辐 射调整又使得湿静力稳定度趋于不稳定，这样又有利于对流 加强。但这种理论未考虑波动力学过程，因此只能解释3060天北传特征，而无法解释其在赤道地区向东传播机理。 (Goswami and Shukla 1984) 2、另一种理论认为赤道地区30-60天是以Kelvin波形式东传； 而在西太平洋区域是由于东西方向传播的Rossby波所致。 (Wang and Xie 1997)
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
印度洋偶极子
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
1、海表温度SST 2、陆面过程 3、准两年周期振荡 4、气溶胶影响
南亚季风 5 年代际变化
南亚季风 5 年代际变化
Walker circulation associated with the interdecadal monsoon and SST variability(10S–10N)
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
虽然ENSO对于南亚季风年际变化有重要影响，但如何影响的机理仍然不清。同 虽然 对于南亚季风年际变化有重要影响，但如何影响的机理仍然不清。 对于南亚季风年际变化有重要影响 时有些强的ENSO事件对于南亚季风年际变化却几乎无影响；以及当有些年发生 事件对于南亚季风年际变化却几乎无影响； 时有些强的 事件对于南亚季风年际变化却几乎无影响 严重旱涝灾害时并非是强ENSO事件。 事件。 严重旱涝灾害时并非是强 事件 ENSO 和 ASM 并非独立，而是海气相互作用的系统 并非独立，
Annual evolution of anomaly of climatological (a) precipitation, (b) surface wind speed, (c) SST averaged between 80°E-120°E . All fields are repeated for two ° ° years
南亚季风 4 年际变化 (IAV)
极端的季风降水会导致严重的旱涝灾害，从 而带来巨大的经济和人员损失。因此，认识 和理解南亚季风的年际变化机理对于提高南 亚季风年际变化预测非常关键。 (Shukla 1987, Mooley and Shukla 1987, Webster et al. 1998, Sikka 1999)