第卷第期年月
地理学报
西太平洋副热带高压的年代
际
变化
及其气候影
响
龚道溢
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何学兆
北京师范大学资源科学研究所环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京
汉城国立大学地球与环境科学学院汉城巧
摘要西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统本文主要分析了其年代际尺度的变化发现在年前后其强度和范围发生了一次明显的年代
际尺度的变化年代以来副高明显偏强范围向西向南显著扩展副高的年代际变化
也对我国东部地区的气候产生了显著的影响主要表现在近多年来长江中下游地区夏季
降水显著增加华南地区夏季气温显著偏高以及西太平洋以南台风活动相对偏弱而以北洋面台风活动相对增强副高的年代际变化与冬春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系关键词西太平洋副热带高压年代际变化影响中图分类号
我国东部地区夏季的气候主要受东亚夏季风影响在大的尺度上影响或控制东
亚
夏季风的环流系统有两个一个是中心位于的东亚夏季高空急流另外一个是位置偏南的西太平洋副热带高压其中西太平洋副热带高压因为其控制
面积巨大而且
在对流层中层以下最突出对近地面的气候影响更直接和显著所以历来受到人们的重视不过以往的研究多注重其年际变化及其气候影响而近来人们注意到我国的气候有明显的年代际变化了解气候年代际变化的环流背景和成因对年际和年代际气候异常的认识和预测能提供较大的帮助
因此本文的目的是分析西太平洋副热带高压的年代际变化以
及对我国的气候影
响大气环流资料为闪美国国家环境预测中心国家大气研究中心再分析
资料从年到年降水和温度资料为我国大陆地区地面台站观测资料从年到年为方便分析都统一取年到年
西太平洋副热带高压的年代际变化
中国气象局定义了一系列的指标来表征西北太平洋副热带高压的特征包括面积指收稿日期修订日期基金项目国家重点基础研究发展规划项目和国家自然科学基金项目加」作者简介龚道溢男湖南石门人博士副教授一页期龚道溢等西太平洋副热带高压的年代际变化及其气候影响
表副高指数降水温度和台风相对频率在个时期平均值差异的检验表示达信度水平俪几访
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一副高指数长江中下游夏季降水华南夏季气温西北太平洋台风相对频率
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图副高及几种要素的变化序列副高指数长江中下游夏季降水华南夏季气温虚线为一一范围内再分析资料个格点平均的近地面气温和分别为吧一以南和一以北两个区每年夏季发生的台风频率占整个西太平洋台风频率的百分
比其中粗实线为年滑动平均值一已标准化
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。地理学报
卷
图副高指数与我国东部地区夏季降水的相关系数等值没
有标出阴影区为达到信度水平区访而
高度场的明显增加为了定量描述副高的这种显著变
化选择关键区吧一吧
计算其平均高度因为这个地区正好是副高气候平均状态的西边界位置对
副高的强度位置等变化比较敏
感这从图中也可以清楚看到这个关键区与周围其他地区高度相关系数的分布显示在整个西太平洋都是很高的正相关达到以上的高相关中心区包括了华南南海以及菲律宾以东
的地区显然这很清楚地体现出了副高强度和西伸的变化特点
因此关键区高度的变化能很好
表征西北太平洋副高的异常文献也曾用小啊一啊范围内个格点的高度来反映副高活动下面分析就用这个关键区的平均高度来代表西太平洋副热带高压指数图给出了副高指数的时间序列除了强烈的年际波动外原序列标准差为图是标准化序列最突出的特点是年代际尺度的突变时间在年到年左右统计分析表明之前的和年和之后的年两个时段的副高指数的平均值的差异是显著的检验值为大
大超过了的信度水平见表这与图显示的特征也是一致的
对降水
的影响
图是副高指数与个台站夏季降水的相关系数分布显然受副高影响最显著的是长江中下游地区副高指数强时长江中下游地区夏季降水偏多图也说明长
江中下游地区降水与副高的关系有比较高的一致性当然每个站的降水还肯定受到许多局地环境因素的影响区域平均处理后则这些局地因素的影响会大大削弱用以东一范围内个站图的平均降水可以大体反映长江中下游地区的整体状
况结果表明平均降水与副高指数的相关系数达到了这个相关系数比用单站反映的关系要强超过信度水平可见副高对整个长江中下游地区夏季降水的变
化
是至关重要的不过上述区域平均降水与副高的相关以及图中的单站相关都是用整个序列计算
的这既包含了年际变化的成分也包含了年代际的贡献实际上长江中下游地区夏季降水的低频变化也是很突出的很多研究都曾注意到这一点比较降水与副高的低频部
分的变化特点就会很清楚发现二者也有很好的一致性见图长江中下游地区
从
年代以来夏季降水持续偏多而比多年平均值偏多即而前一时期则比正常状况偏少相当于一统计检验表明这种差异是显著的也达到了的信度水平表以往的研究表明当以关键区附近为中心的西太平洋地区对流层中下层高度场增加期龚道溢等西太平洋副热带高压的年代际变化及其气候影
响
时在距平场上表现为反气旋环流型同时在日本及朝鲜半岛等附近地区出现异常的气旋型环流型这种环流形式的配置容易造成长江流域气流和水汽的辐合而造成异常偏多
的降水〔,刀从图中可以发现从年代以来整个西太平洋到南海地区都是线控制范围副高明显增强这些地区的高度增加必然导致高度场的正异常因此形成
近多年来的持续的异常反气旋环流型式从而造成长江流域的持续多雨
对温度的影响相对于降水副高对温度的影响人们关注较少但是夏季持续的异常高温对农业的影响也是很大的通常这也是加重干旱的一个重要因素计算各个台站与副高指数的相关系数结果表明从长江中下游到黄河和淮河地区都是负的相关说明副高强时这些地区的夏季温度偏低可能主要是由于降水增加造成的不过这些地区与副高的负相关在统计上并没有达到显著的水平与此相反在华南地区夏季气温则与副高的变化有明显的正相关关系最显著的正相关出现在以南的华南地区相关系数多在
以上取吧以东和以南的个站平均则平均夏季气温与副高指数相关系数
达也超过了的信度水平而且比较温度与副高的时间序列就会发现这种
高相关中低频变化部分的贡献很大从图中可以看到温度的年代际变化非常明显年代后期突然升高异常高温的情况一直持续至今平均温度比多年平均高出相对于变暖以前的时期平均距平一上升了华南温度的变化与副高的变化特征非常吻合从图和图可以发现副高最近多年来持续偏强范围向西南方扩展其显著影响和直
接控制在华南地区必然相应增强尤其是副高的西伸使得华南地区上空的下沉气流加强对流层中下层气流是辐散的多为晴空降水减少图因此温度偏高
当然观测的温度变化尤其是大城市的温度容易受热岛效应的影响从年
代以来我国城市发展迅速华南地区的夏季气温在年代开始的突然上升反映的是不是热岛效应呢这里用再分析资料做了一下对比最近等比较了上海站的气
温与相距最近的一个再分析资料格点的气温这个格点位置稍稍偏东位于海上发现两种资料的温度变化有很高的一致性在年以前几乎一致但是在年以后由于热岛效应的影响上海站的年平均气温比再分析资料的气温系统性偏高左右因此可以用再分析资料来检测热岛效应的影响再分析地表气温资料在
、
、范围有个格点也没有一个位于大城市其夏季平均值的变化见图中的
虚线可见二者变化也有很高的一致性不仅是年际变化相似而且左右的突然升温也是一致的温室效应的信号在区域平均的夏季气温序列中并不明显因此华
南地区夏季气温的突然变化很可能主要还是受副高的显著加强和西伸所致
对热带气旋的影响西太平洋的台风也是影响我国夏季气候的一个重要因素曾指出有利于台风发
生的主要个方面的因子包括高的海表温度较强的科里奥利力对流层低层较强的相对涡度弱的垂直风切变层结的条件性不稳定以及充足的水汽其中海表温度
的长期变化对台风频率的影响尤其得到关注但是很多研究也指出大气环流对台风长期变化的影响也是不容忽视的文献指出台风活动与副热带高压西风环流等有很好的关系通常副高强时台风活动偏少。和最近研究了热带气旋
频率的年代际变化指出台风多的时期和少的时期不仅太平洋海表温度有显著差别