季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究_亚洲季风区季节转换指数

季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究_亚洲季风区季节转换指数 季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制 Ξ 的研究 ?: 亚洲季风区季节转换指数 毛江玉 吴国雄 刘屹岷 ()中国科学院大气物理研究所 ,L AS G , 北京 ,100029 摘要 在“季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?: 副热带高压结构气候学特征研究”的基础上 ,进 一步讨论亚洲夏季风爆发与当地对流层中上层东西向暖脊的经向位置变化关系 。亚洲夏季风相继在孟加拉湾 、南 海和南亚爆发期间 ,除了对流层高 、低空风场及深对流活动在季风爆发前后具有反相的变化以外 ,副热带高压脊面 () 附近大气经向温度梯度亦具有明显的反相特征 。对流层中上层 200,500 h Pa脊面附近建立的北暖南冷的温度结 构 ,能够反映亚洲各季风区夏季风爆发共同的本质特征 ,根据季节转换的热力学基础 ,指出对流层中上层经向温度 梯度作为度量季风爆发的指标是合理可行的 。文中提出了以副热带高压脊面附近对流层中上层大气经向温度梯 度作为表征季节转换的指数 ,给出了确定季节转换开始日期的具体定义以及历年季节转换日期序列 ,同时给出由 850 h Pa 纬向风和 OL R 表征的季风爆发日期序列 。相关 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明 ,850 h Pa 纬向风只是个区域性指标 ,而南北温度 梯度具有一定的普适性 。 关键词 : 季节转换指数 , 经向温度梯度 , 副高脊面 。 () 为夏季风影响范围的包络线 见文献 2 中的图 4。 1 引 言 季风环流从冬到夏的转变与对流层中上层季节转换 1 早在 1958 年就指轴的形成和演变是紧密联系在一起的 。季节转换轴 叶笃正 、陶诗言和李麦村 出 ,就高空环流的一些主要特征而言 ,1 a 之中只有 具有明确的物理意义 ,副高结构由大气温度场决定 , 两个基本的自然天气季节 ,即冬季和夏季 ,大气环流 季节转换轴表示脊面附近大气温度由南暖北冷转变由冬季型向夏季型的转换具有突变性 。高空东西风 为两侧温度相同即将变为北暖南冷的一种临界状 带结构是表示季节变化的良好标志 ,其实质是指东 态 。这意味着副高脊面附近经向温度梯度的变号可 西风急流的加强或减弱以及急流轴南北位置的显著 以反映大气环流季节转换或季风爆发的情况 。 2 摆动 。毛江玉等 ?发现 ,在北半球春末夏初的过 季风是风场和气压系统的季节性反向变化 。大 3 ,9 (渡季节 ,不仅东西风交界面 ———副热带高压 以下简 量研究表明 ,季风爆发期间 ,季风区大气 、海洋 ) 称副高脊面的位置发生大幅度南北移动 ,而且副高 发生一系列剧烈变化 : 北印度洋 、南海海温升高 ; 大 脊面的倾斜方向也随时间发生改变 ,脊面倾斜方向 ;与之相关的物理量如日降水率 、 尺度大气结构突变 相对湿度 、低空气流的动能等均迅速增加 。因而人 的改变又是因地域而分阶段进行的 。当对流层副高 们依据已掌握的季风建立时期大气环流的主要气候 脊面附近经向温度梯度小于零时 ,副高形态为冬季 特征 ,从不同的角度提出了各种各样的指标来确定 型 ;经向温度梯度大于零时 ,副高结构呈夏季型 。文 特定地区夏季风爆发的日期 。由于采用的指数和标 献 2 中把垂直于地面的副高脊轴 C 和 D 定义为冬 准不同 ,不同学者给出的亚洲季风建立日期气候分 夏季节交替的“季节转换轴”。“季节转换轴”这个概 布图也存在很大差异 。其中分歧最大的地方在孟加 10 念比较重要 ,因为它形成以后 ,夏季型副高随之出现 拉湾东部 —中南半岛一带 。陶诗言 、陈隆勋综合 和发展 。季节转换轴所在经度随时间的变化可以视 Ξ 初稿时间 :2002 年 3 月 1 日 ;修改稿时间 :2002 年 5 月 9 日 。( ) ( ) 资助课题 《: 国家重点基础研究发展 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 》项目 G1998040900,中国科学院重要方向创新项目 ZKCX2 - SW - 210,自然科学基金项目 ( ( ) ) 40135020 、49905002和 L AS G 基金 40023001。 中国和印度学者的结果 ,指出南海季风爆发最早 ,而 图 1 首先给出 3 个典型季风区所在经度带平均 11 Wu G X 和 Zhang Y S分析 1989 年亚洲夏季风 的 850 h Pa 风场 、OL R 及对流层中上层平均温度经 爆发的过程时则明确提出亚洲季风建立过程分为 3 向梯度的时间2纬度剖面图 。从图 1a 可见 ,4 月底以 () 前 ,孟加拉湾地区受反气旋控制 ,盛行偏北风 ,脊线 个阶段 , 而且孟加拉湾东部 BOB季风 爆 发 最 早 ; 12 13 2 ( )L au 等和 Webster 等给出的季风爆发日期气 位置较偏南 ,深对流活动 OL R 值低于 230 W/ m 候图虽然显示南海季风爆发不是最早 ,但也没有表 仅限于 5N? 以南 。4 月底 ,来自赤道的南风突然增 明孟加拉湾东部地区季风建立最早 。文献 2 根据 长并影响副热带地区 ,使反气旋环流减弱 、消失 ,原 19 a 的气候资料指出 ,在气候学上 ,亚洲夏季风爆发 来连续的带状副高脊在此时此地首先断裂 。孟加拉 的 3 个阶段与夏季型副高建立的 3 个阶段存在一一 湾开始盛行西南风 ,相应地 ,深对流区也向北扩展到 对应的关系 。孟加拉湾东部 —中南半岛西部夏季风 10?N 以北 , 标志着孟加拉湾季风爆发 。到 5 月 10爆发最早 ,其次是南海 ,最后是南亚 。季节转换是指 日 ,深对流区进一步发展到 15N? 。图中的粗实线代 () 表对流层中上层 200,500 h Pa平均温度经向梯度 冬季环流型和夏季环流型的交替 。季风爆发除了环 流转变以外 ,还伴有季风性降水 ,而降水的形成又不 的零线 ,它也表示 200,500 h Pa 气层平均温度脊所 仅取决于环流一个条件 。在气候平均状态下 ,季节 处纬度位置随时间的变化 。显而易见 ,该零线与深 2 转换轴在各地区的建立与雨季的开始具有“准同时 对流 230 W/ m特征线的变化非常接近 。温度脊于 性”,即季节转换和季风爆发在这种条件下可以认为 5 月上旬出现明显的从南向北跳跃式的位置变化 , 是同一概念 。但具体到某一年来说 ,二者不一定同 温度脊从 5?N 跳跃到 15N? 以北 。说明季风建立期 间对流层中上层温度脊也具有突变特征 。 时发生 。 ( ) 季节转换或季风爆发的迟早直接影响季风区雨 南海季风建立 图 1b更具有突然性 。对流层 季开始的早晚和雨量的多少 ,因而 ,科学地确定季节 中上层温度脊在 5 月 15,20 日从 8?N 一下跳跃到 转换和季风爆发的日期是一个至关重要的基本问 20N? 附近 ,在低空 ,南海地区随即由偏东风转为西 南风 ,越赤道偏南气流直接抵达南海 ,深对流活动在 题 。目前针对南海夏季风爆发的定义较多 ,但迄今 ( ) 为止还没有哪一种是统一有效且被广泛接受的 ,更 整个南海 5,20N? 南北部的出现几乎没有时间上 ( 不用说是适用于亚洲各季风区 孟加拉湾 、南海 、印 的差 异 , 850 h Pa 副 高 脊 线 撤 出 南 海 。在 此 之 前 , ) 度的统一指标 。那么 ,用什么指标表征季节转换更 850 h Pa 脊线基本维持在 15?N 附近 ,南海盛行东南 具有普遍意义和适用性呢 ? 本文以副高脊面附近对 风 ,深对流也只局限于 5N? 以南 。流层中上层经向温度梯度作为指数来定义季节转换 图 1c 显示南亚夏季风建立的情形 。对流层中 上层经向温度梯度零线自 5 月初开始随时间线性地 日期 ,并给出历年季节转换的日期序列 。将新指数 与 850 h Pa 纬向风和 OL R 等指标进行统计分析 ,指 从南向北移动 ,雨带也随后从南向北扩展 。在 6 月 出新指标的优点 ,为揭示副高形态变异和季节转换 上旬 , 雨区从 8?N 突然向北扩展 , 而且对流层中上 层温度脊的纬度位置比降水区的边缘略偏北 。在季 机制提供线索 。 风爆发之前 ,南亚地区一直受阿拉伯高压控制 ,盛行 2 资 料 西北风和东北风 。引起南亚季风性降水的低层气流 ( ) 文中所使用的资料包括 1980,1998 年 19 a4 不是西南风而是西风 。这支西风气流来源于索马里 ( ) 急流 。 ,6 月逐日 NOAA 的向外长波辐射 OL R资料和 ( N C EP/ N CA R 再分析常规资料 温度 、位势高度 、经 可见 ,温度场结构的变化在季风建立和演变过 ) 程中起着重要作用 。季风爆发与当地对流层中上层 向风和纬向风, 等压面选取 1000 , 100 h Pa 共 12 ( ) 温度脊从南向北的突然性移动密切相关 。因而 ,对 层 ,日资料取每天两个时次 0 时和 12 时的平均 。 流层中上层经向温度梯度符号的改变对季风爆发有 上述格点资料的水平分辨率为 2 . 5×?2 . 5?经纬度 。 3 对流层中上层温度脊在季节转换期间的 演变特征 3 . 1 温度脊时间2纬向演变 4 期 毛江玉等 :季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?. 亚洲季风区季节转换指数 411 ) () () (图 1 季节转换期间气候平均的 OL R 阴影、850 h Pa 风场 箭头、850 h Pa 副高脊线 虚线和 (() ) 对流层中上层 200,500 h Pa平均温度经向梯度零线 粗实线逐日演变的时间2纬度剖面 (( ( ( ) ) ) a . 孟加拉湾东部 90,100E?,b. 南海 110,120E?,c . 南亚 60,85E?;横坐标为 d 表示 2 )4 月 1 日,6 月 30 日 ,深 、浅阴影区表示 OL R 值小于 200 ,220 和 230 W/ m的区域 较好的指示意义 。 区域的具体范围确定如图 2 所示 。 3 . 2 温度脊时间2高度演变图 3 ,图 4 和图 5 分别给出 BOB 、SCS 和 IDO 区 ( ) ( ) () 域平均的经向温度梯度 a、纬向风 b、散度 c的 亚洲季风区季节转换具有显著的地域性差异 , 定义季风建立必须先界定各子季风区的范围 。根据 时间2高度剖面 。BOB 夏季风爆发于 5 月 1,10 日 (( ) ) 孟加拉湾 、南海和南亚各地季风爆发时副高脊面所 图 3,在此之前 ,对流层低层 700 h Pa 以下和平 ( ) 流层下 层 200 h Pa 以 上大 气 经 向 温 度 梯 度 均 大 处的纬度 、季节转换轴所在位置以及对流层中上层 ( ) () 于 零 图 3 a ,这是文献 2 所指出的在6 0 , 1 1 0E? 200,500 h Pa温度脊北跳情况 ,这里把 3 个典型 之间 3 km 以下大气于 4 月份发生南北温度梯度反 转的 具 体 表 现 。然 而 , 200 , 700 h Pa 之 间 的 大 气 ( ) 柱 ,其温度分布仍保持冬季结构 9 T / 9y < 0; 除了 近地面层的浅薄西风外 , 300 h Pa 以下气柱里基本 ( ) 为东风 ,而高空则为弱西风 图 3b; 对于气柱动力 (( ) ) 结构 图 3c,对流层上层 400 h Pa 以上大气辐散 , ( 下层 辐 合 极 弱 ; 对 流 活 动 偏 弱 OL R 大于 230 W/ 2 ) ( ) m,且盛行下沉运动 图略。在季风爆发期间 ,对 图 2 界定的 3 个典型区域 () 流层中上层 200,700 h Pa气柱经向温度梯度恰好 (BOB :孟加拉湾 ,5,15N? ,90,100E? ; SCS :南海 , 5,20N? ,110,120E? ; IDO :南亚 ,10,20N? , 60, () 由负值变为正值 见图 3a 的零等值线,大气南北温 )85E? 。阴影区表示地形高度大于 3 000 m 的青藏高原 度梯度的逆转基本上是在 5 月 1,5 日之间实现的 ; - 3 () (( ) 图 3 4 月 1 日,6 月 30 日孟加拉湾 BOB区域平均的经向温度梯度 a ,单位 :10 K/ km、纬向风 b , - 6() ) 单位 : m/ s和散度 c ,单位 :10 / s时间2高度剖面 4 期 毛江玉等 :季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?. 亚洲季风区季节转换指数 413 - 3 ( ) () 图 4 4 月 1 日,6 月 30 日南海 SCS区域平均的经向温度梯度 a ,单位 :10 K/ km、 - 6( () ) b ,c ,纬向风 单位 : m/ s、散度 单位 :10 / s时间2高度剖面 15 ,17 () () 750 h Pa 以下西风和高空 300 h Pa东风同时 低层 等的热力适应理论 , 潜热加热随高度变化的 增强 ,对流层上层辐散和低层辐合也同时加强 ,特别 不均匀 性 有 利 于 对 流 层 中 下 层 正 涡 度 发 展 , 因 而是低空 辐 合 层 明 显 变 厚 , 400 h Pa 层 为 无 辐 散 层 ; 700 ,500 ,400 h Pa 副高脊线于 5 月第 4 候在此处纷 2 OL R 突然降到 220 W/ m以下 , 值得注意的是 , 对纷断裂 。 流层中上层 9 T / 9 y 变号的时间比 OL R 下降到临 图 4 显示 ,南海季风爆发于 5 月 16,20 日 。季 2 ( ) 界值 230 W/ m的时间略早 。可见 ,BOB 夏 季 风 风爆发前 , 200 h Pa 以下气柱经向温度梯度均小于 要等到对流层中上层经向温度梯度反转过来后才爆 () 零 ,即南暖北冷 图 4a; 对流层中下层为东风而高 发 。季风爆发后 ,BOB 地区的深对流加热在低空强 14 () 层为西风 图 4b;200,500 h Pa 为弱辐散 , 其它层 迫出非对称 Ro ssby 波, 于是中国华南沿海地区 ( ) 次为弱辐合 图 4c,对流活动受到抑制 , OL R 大于降水增加 ,其结果南海北部气柱的温度因潜热释放 2 260 W/ m。爆发期间 ,地面到 200 h Pa 气柱的南北 而升高 ,引起南海地区经向温度梯度反转 ,副高脊面 温度梯度发生非常明显的反转 ,这与 200 h Pa 以下 北倾 , 有利于南海夏季风爆发 。另外 , 根据吴国雄 副高垂直转换轴正处在南海是相对应的 。对流层低 - 3 ( ) () ( ) 图 5 4 月 1 日,6 月 30 日南亚 IDO区域平均的 a经向温度梯度 单位 :10 K/ km, - 6( ) ( () ( ) ) b纬向风 单位 : m/ s, c散度 单位 :10 / s时间2高度剖面 层纬向风突然由东风转变为西风 ,但比高层西风转 4 月份就是正值 ,但其上空 下气柱经向温度梯度在 () 变为东风的时间要晚 1 候 ,高层辐散和低层辐合亦 对流层中上层 200 , 700 h Pa大气南暖北冷的对 2 - 3 ( 突然增强 ,OL R 剧烈下降到 230 W/ m以下 。爆发 比仍非常显著 经向温度梯度绝对值大于 10 K/ ) () 后 ,整个气柱均为 9 T / 9 y > 0 ,高低层纬向风分布与 km;平流层下层 200 h Pa 以上大气经向温度梯度 爆发前完全相反 ,低空西风只到达 600 h Pa ,上空为 和对流层 低 层 一 样 也 是 正 值 ; 风 场 上 , 只 有 600 , 深厚的东风 ,散度分布为高空强辐散 ,低空强辐合 , 850 h Pa 之间的气层为浅薄的东风 , 其上空为强西 而且辐散比辐合强得多 。 风 ;高层辐合与低层辐散的对比也比较明显 ,无对流 ( ) 南亚季风爆发的情形 图 5与 BOB 和 SCS 有 活动 。爆发期间 ,200,500 h Pa 气层经向温度梯度 一定差异 。南亚季风爆发于 6 月第 1,2 候 ,对流层 改变符号的时间比 500,700 h Pa 早 1 候 ,对流层中 中上层气柱经向温度梯度改变符号的时间平均在 6 月第 1 候 。爆发前 ,由于陆面感热作用 ,700 h Pa 以 上层西风完全被东风取代 ,低层西风风速比爆发前 明显增大 ,对流层上层由辐合变为辐散 。季风爆发 4 期 毛江玉等 :季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?. 亚洲季风区季节转换指数 415 后 ,整个对流层气柱经向温度梯度大于零 , 600 h Pa ,把它们与经向温度梯度指数作 征季风爆发的指标 以上盛行强东风 ,600 h Pa 以下盛行西风 ,最大西风 比较 ,考察它们反映季风爆发的能力 。由区域平均 (( ) 中心位于近地面层 。150 h Pa 是高空最大辐散层 , 的 850 h Pa 纬向风 图 6c确定的季风爆发日期 东 ) 低空辐散层非常浅薄 ,仅局限于 850 h Pa 以下的近 风转为西风的时间分别为 5 月 1 ,19 日及 4 月 30 ( ) 地面层 ,伴有一定程度的对流活动 。 日 。区域平均的 OL R 值 图 6d随时间不断减小 , 其变化趋势与经向温度梯度刚好相反 。5 月 13,17 综上所述 ,季风爆发期间 ,气柱的热力结构和动 日南海地区 OL R 有一次陡降 ,5 月 29 日,6 月 6 日 力结构都发生突变 。对流层高低空风场 、温度场 、散 南亚 OL R 迅速下降 ,表示降水增加 。以 OL R 值等 2 度场及深对流在季风爆发前后具有明显的反相变 于 230 W/ m作为季风爆发的临界值 ,得到的季风 ( 化 ,最具有反相特征的物理量是对流层中上层 200 爆发日期分别为 5 月 7 ,16 日及 6 月 4 日 。对流层 ( ) 高低层纬向风之差 U - U 也是许多人用来表 ) 850 200 ,500 h Pa副高脊面附近大气经向温度梯度 ,它在 征季节变化和季风爆发的指标 ,图 7 是孟加拉湾 、南 季风爆发前后符号几乎是完全相反的 。由于纬向风 24 海 、南亚以及 Webster 和 Yang选取的各区域平 切变 9 U / 9 z 正比于经向温度梯度 9 T / 9y , 纬向风 () 均的对流层上下层 200,850 h Pa平均温度经向梯 切变必然冬夏相反 。因此 ,这些带有突变性的物理 ( ) 度和纬向风切变 9U / 9z 逐日演变曲线 。由图 7a 量可以用来作为定义季风爆发的指标 。 可以看出 ,200,850 h Pa 平均温度经向梯度由负变 正的时间与图 6a 相比 , 除南海地区无明显差别以 亚洲季风区季节转换的定义 4 外 ,南 亚 地 区 和 孟 加 拉 湾 都 偏 早 。图 7b 显 示 , 由 850 h Pa 纬向风和 200 h Pa 纬向风切变反映的孟加 4 . 1 基于经向温度梯度的季节转换定义 拉湾季节转换的时间是 4 月 26 日或更早 ,而南亚地 有关夏季风爆发的定义 ,已有的研究大都从环 区季节转换的时间居然和南海相同 ,这显然不符合 流和降水两个方面出发 ,而且针对南海季风爆发提 10 18 19 ,20 实际情况 。而且 Webster 和 Yang 所选地区季节转 出的指标较多 , 如降水量, OL R,TBB, 21 22 换的时间提前到 5 月 5 日 ,其原因之一是他们选取 850 h Pa 纬向风,高低空散度差等 。印度季风 5 ,23的范 围 过 大 , 掩 盖 了 季 节 转 换 的 地 域 性 差 异 。刘 或 和中南半岛季风爆发一般利用观测降水量 12 卫星反演的降水量作指标 。大家知道 ,冬 、夏季 型副高脊面的倾斜方向取决于脊面附近的经向温度 25 也给出过以 新U -U 为指标反映的亚洲各 梯度 ,即季节转换的热力基础是副高脊面附近经向 200 850 季风区季风爆发的日期演变图 ,因他选取的各区域 温度梯度的反转 。 与本文也有所不同 ,所以确定的日期也有一定差异 。 图 6 分别给出孟加拉湾 、南海 、南亚各区域平均 比较图 7a 和图 7b 可见 , 就孟加拉湾和南亚地区 , ( ) 的对流层中上层 200 , 500 h Pa平 均 温 度 经 向 梯 200, 850 h Pa 平均温度经向梯度和纬向风切变确 度 、200 h Pa 与 500 h Pa 纬向风切变 、850 h Pa 纬向风 定的日期也不相同 ,这意味着热成风关系受到破坏 , 及 OL R 逐日变化曲线 。由图可见 ,3 个区域的对流 说明用 200,850 h Pa 气层的平均温度经向梯度或(() ) 层中上层 200,500 h Pa经向温度梯度 图 6a都是 U 作指标定义亚洲季风爆发是不适用的 ,U - 由负值开始逐渐增大最终在某一时刻变为正值 ,意 200 850 () 味着该区域大气的南北向温度分布发生了本质性反 反而用对流层中上层 200,500 h Pa平均温度经向 转 。如果以经向温度梯度为指标 ,定义 9 T / 9y = 0 梯度和纬向风切变反映季节转换更接近实况 ,无论 的时间为季节转换日期 ,那么 ,孟加拉湾 、南海 、南亚 是孟加拉湾 、南海还是南亚 。 ( ) 季节转换的气候平均日期分别是 5 月 6 ,15 日和 6 总的来说 ,对流层中上层 200 , 500 h Pa经向 温度梯度 、纬向风切变和 OL R 确定的气候平均季节 月 1 日 。转换和季风爆发日期对 3 个区域来说都比较一致 , ( ) 区域平均的纬向风切变 图 6b与经向温度梯 仅差 1,3 d 。但是 , 由 850 h Pa 纬向风确定的南亚 度的演变情形非常相似 ,表明副热带地区对流层中 地区夏季风爆发日期却与上述 3 个指标给定的日期 上层风场与温度场之间协调一致 ,二者比较好地满 相差甚远 。不过 ,对于孟加拉湾和南海两地区 ,850 h Pa 纬向风变号的时间还是接近其它指标给定的日 足热成风关系 。这也证明了关于副高脊面倾斜的理 期的 , 而且与以往的研究结果也相差不大 。孟加拉 论分析是正确的 。 850 h Pa 纬向风和 OL R 是两个比较常用的表 () 图 6 4 月 1 日,6 月 30 日季节转换期间气候平均的对流层中上层 200,500 h Pa平均温度 - 3 - 2 () ( ( ) ) 经向梯度 a ,10 K/ km、200 h Pa 与 500 h Pa 纬向风切变 b ,10 m/ sh? Pa、 2 () ) ( 850 h Pa 纬向风场 c ,m/ s及 OL R d , W/ m逐日演变 ( ( ) 空心圆代表孟加拉湾 5,15N? ,90,100E?;实心圆代表南海 ( ( ) )5,20N? ,110,120E?;空心方块代表南亚 10,20N? ,60,85E? 湾地区 850 h Pa 纬向风变号的时间比经向温度梯度 ,同时兼顾其相关的伴随现象 ,如与季 重其本质特征 有所超前 ,而南海地区 850 h Pa 纬向风变号的时间 风爆发相伴随的对流性降水可以作为辅助条件 。但 比经向温度梯度略有滞后 。南亚地区纬向风代表性 考虑辅助条件时应当注意地区之间 、变量之间的差 差的原因是容易理解的 ,从图 1c 可见 ,在对流层中 异和特点 。 () 上层 200,500 h Pa温度脊于 6 月初发生显著北跳 由此看来 ,用经向温度梯度去定义亚洲季节转 换和季风爆发应是合理可行的 。为定量化起见 ,这 之前 ,阿拉伯海东部和印度半岛就盛行西北风 , 当里给出确定每年季节转换日期的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 : 区域平均的 850 h Pa 副高脊线于 5 月上旬在 BOB 断裂后 ,南亚 () 对流层中上层 200,500 h Pa经向温度梯度由负值 地区仍主要受西北风和西风的影响 。难怪印度夏季 转变为正值的日期 , 要求从这天起 , 在连续的 10 d 风爆发指标大都采用局地降水量 ,而不采用低层风 里经向温度梯度保持正值的天数不少于 7 d 。用此 方法在逐一确定每年季节转换的具体日期时发现 , 场 。这也表明南亚地区低层风场与降水间的关系与 孟加拉湾及南海地区不同 。定义季风爆发日期应注 4 期 毛江玉等 :季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?. 亚洲季风区季节转换指数 417 () () 图 7 4 月 1 日,6 月 30 日季节转换期间气候平均的 a对流层高低层 200 ,850 h Pa平均温度经向 - 3 - 2 (( ) (( ) ) ) 梯度 10 K/ km、b200 h Pa 纬向风与 850 h Pa 纬向风切变 10 m/ sh? Pa逐日演变分布 ( ( ( ) ) 空心圆代表孟加拉湾 5,15N? ,90,100E?; 实心圆代表南海 5,20N? ,110, 120E?; 空心方块 代表南亚 ( ( ) ( ) ) )10,20N? ,60,85E?;实线代表 Webster & Yang 1992所选区域 0,20N? ,40,110E? 个指标及其组合所确定的爆发日期序列的相关系数 绝大多数年份都很容易满足这个条件 ,因为经向温 ,1998 年孟加拉湾地区季节转换和 1980表 1 度梯度持续性相当强 ,一旦转变为正值后 ,可以维持 ()夏季风爆发日期 月 - 日 很长时间 ,甚至一直保持下去 。 年 指标综合 U 3 OL R 9 T/ 9y 850 类似地 ,对 OL R 和 850 h Pa 纬向风也做同样的1980 5 - 11 5 - 03 5 - 09 5 - 11 规定 ,从而得到由这两个指标定出的历年夏季风爆 1981 5 - 07 5 - 10 5 - 13 5 - 13 发 日 期 。表 1 分 别 列 出 经 向 温 度 梯 度 、OL R 、 1982 4 - 22 4 - 21 4 - 23 4 - 23 1983 5 - 16 5 - 19 5 - 23 5 - 23 ( 850 h Pa 纬向风以及多要素综合指标 3 个指标同1984 4 - 13 4 - 15 4 - 15 4 - 15 ) 时满足条件时确定的 1980,1998 年孟加拉湾季节 1985 4 - 17 4 - 18 4 - 20 4 - 20 转换和夏季风爆发日期 。南海地区季节转换和夏季 1986 5 - 09 5 - 03 5 - 09 5 - 09 1987 5 - 03 5 - 02 5 - 25 5 - 25 风的爆发日期见表 2 。表 3 只列出 9 T / 9y 、OL R 以 1988 5 - 02 4 - 29 4 - 27 5 - 02 及两者组合而确定的南亚季节转换和夏季风爆发日 1989 4 - 28 4 - 20 5 - 08 5 - 08 期 。综合指标定出的爆发日期必然遵从了其中的最 1990 5 - 14 5 - 11 5 - 14 5 - 14 1991 4 - 25 4 - 25 5 - 20 5 - 20 迟者 ,故不论逐年还是气候平均 ,该日期均偏晚 。1992 5 - 14 5 - 14 5 - 10 5 - 14 4 . 2 9 T/ 9y 、U 和 OL R 3 指数间的相关关系850 1993 5 - 19 5 - 18 5 - 14 5 - 19 ( 图 6 表明气候平均状态下对流层中上层 200,1994 5 - 01 4 - 30 4 - 24 5 - 01 1995 5 - 09 5 - 09 5 - 07 5 - 09 ) 500 h Pa经向温度梯度改变符号与 OL R 下降到 230 1996 4 - 25 4 - 25 4 - 21 4 - 25 2 W/ m是同步的 ,除南亚地区外 ,二者与 850 h Pa 纬 1997 5 - 17 5 - 16 5 - 11 5 - 17 向风符号的转变也是“准同时”的 。 5 - 18 5 - 15 5 - 12 5 - 18 1998 平均 ( )标准差 d 5 - 05 5 - 03 5 - 07 5 - 08 从 表 1 , 3 中 各 列 日 期 发 现 , 绝 大 多 数 年 份 10 . 56 10 . 46 11 . 32 11 . 21 9 T / 9y 超前或同步于 OL R 和 U 确定的日期 。3850 表 2 1980,1998 年南海地区季节转换和 表 3 1980,1998 年南亚地区季节转换和 ()()夏季风爆发日期 月 - 日 夏季风爆发日期 月 - 日 U OL R OL R 年 9 T/ 9y 3 指标综合 年 9 T / 9y 2 指标综合 850 1980 5 - 13 5 - 14 5 - 16 5 - 16 1980 6 - 01 6 - 01 6 - 01 1981 5 - 10 5 - 10 6 - 03 6 - 03 1981 5 - 27 5 - 30 5 - 30 1982 5 - 06 4 - 30 6 - 04 6 - 04 1982 6 - 03 6 - 14 6 - 14 1983 5 - 22 5 - 19 6 - 05 6 - 05 1983 6 - 15 6 - 15 6 - 15 1984 4 - 27 4 - 27 4 - 28 4 - 28 1984 5 - 24 5 - 27 5 - 27 1985 5 - 24 5 - 26 5 - 27 5 - 27 1985 5 - 27 5 - 24 5 - 27 1986 5 - 10 5 - 10 5 - 14 5 - 14 1986 6 - 04 6 - 04 6 - 04 1987 5 - 20 6 - 08 6 - 05 6 - 08 1987 6 - 03 6 - 01 6 - 03 1988 5 - 20 5 - 20 5 - 20 5 - 20 1988 5 - 21 6 - 06 6 - 06 1989 5 - 15 5 - 17 5 - 16 5 - 17 1989 5 - 19 6 - 03 6 - 03 1990 5 - 15 5 - 16 5 - 14 5 - 16 1990 5 - 12 5 - 23 5 - 23 1991 4 - 28 6 - 08 6 - 04 6 - 09 1991 6 - 05 6 - 01 6 - 05 1992 5 - 15 5 - 21 6 - 08 6 - 08 1992 6 - 11 6 - 11 6 - 11 1993 5 - 30 6 - 16 6 - 15 6 - 16 1993 6 - 09 6 - 03 6 - 09 1994 5 - 03 5 - 02 5 - 03 5 - 03 1994 6 - 05 5 - 28 6 - 05 1995 5 - 15 6 - 04 5 - 30 6 - 04 1995 6 - 06 6 - 09 6 - 09 1996 5 - 06 5 - 13 5 - 12 5 - 13 1996 5 - 06 6 - 05 6 - 05 1997 5 - 17 5 - 17 5 - 20 5 - 20 1997 6 - 15 6 - 08 6 - 15 5 - 19 5 - 20 5 - 19 5 - 20 6 - 07 6 - 13 6 - 13 1998 平均 平均 1998 ( )( )标准差 d 标准差 d 5 - 14 5 - 19 5 - 23 5 - 24 6 - 01 6 - 04 6 - 05 8 . 43 13 . 12 12 . 62 13 . 14 8 . 90 6 . 44 6 . 56 表 4 不同指数之间的交叉相关系数 OL R T/ 9y U 9 区域 指标 3 指标综合 850 3 3 33 33 3 31 . 000 孟加拉湾 9 T / 9y 0 . 957 0 . 682 0 . 779 3 33 3 3U 850 1 . 000 0 . 666 0 . 760 3 3 3OL R 1 . 000 0 . 975 3 指标综合 1 . 000 333 3 31 . 000 T / 9y 9 南海 0 . 554 0 . 499 0 . 468 3 33 3 3U 1 . 000 850 0 . 668 0 . 720 3 3 3OL R 1 . 000 0 . 993 3 指标综合 1 . 000 3 33 3 31 . 000 南亚 0 . 318 9 T / 9y 0 . 615 0 . 796 3 3 31 . 000 U 0 . 266 850 0 . 161 3 3 3OL R 1 . 000 0 . 920 3 指标综合 1 . 000 1 ,2 或 3 个星号分别表示统计检验显著性超过 0 . 05 ,0 . 01 ,0 . 001 信度的相关系数 列于表 4 。 ,在孟加拉湾和南海地 季风爆发的指标 。另一方面 区 ,9 T / 9 y 与 850 h Pa 纬向风的关系非常密切 , 相 ( ) 从表 4 可见 ,对流层中上层 200 , 500 h Pa经 关系数各超过了 0 . 001 和 0 . 05 的信度 ,但在南亚地 向温度梯度指数对于 3 个区域来说均和降水具有较 区却很弱 , 因此 ,850 h Pa 纬向风只是个区域性的指 强的相关关系 ,孟加拉湾及南亚地区都超过了 0 . 01 标 。的信度 , 南海地区也达到 0 . 05 的信度 。有意义的 由表 1,3 可见 ,在大多数年份 , 3 个指标确定 是 , 9 T / 9y 与组合指标的相关系数均较高 , 意味着的季节转换日期相同或相近 。某些年份差异还很 环流场的改变及降水的产生与温度场结构的本质性 ( 大 。如 1991 年南海地区 ,对流层中上层 200,500 ( 变化有密切关系 。这说明对流层中上层 200,500 ) h Pa经向温度梯度在 4 月 28 日就发生了反转 ,且正 ) h Pa平均的北暖南冷的对流层温度结构的建立能 值一直保持到 5 月 25 日 ,可是 OL R 直到 6 月 4 日 够反映亚洲各季风区夏季风爆发共同的本质特征 , 才开始满足条件 , U 则于 6 月 8 日 9 T / 9y 再次转 850 也说明对流层中上层经向温度梯度可以作为度量其 4 期 毛江玉等 :季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?. 亚洲季风区季节转换指数 419 突变 。对流层高低空风场 、温度场 、散度场及深对流 变为正号时才一同由东风转变为西风 。所以 ,我们 把经向温度梯度称之为确定季节转换日期的指标 , ,最具有 在季风爆发前后具有明显的反相变化特征 ( ) 即表 1, 3 中第一列为季节转换日期的时间序列 。 反相特征的物理量是对流层中上层 200,500 h Pa由此定义的孟加拉湾 、南海 、南亚平均的季节转换日 副高脊面附近大气经向温度梯度 ,它在季风爆发前 期分别是 5 月 5 ,14 日和 6 月 1 日 。这些平均值是 后符号几乎是完全相反的 。 ( () 对每年季节转换日期求算术平均而得到的 列入表 2季节转换的热力学基础是副高脊面附近大 ) 中倒数第二行,它们与图 4 直接读出的日期相同或 气经向温度梯度的反转 。定义季风爆发日期应注重 接近 ,表明经向温度梯度作为定义季节转换的标准 其本质特征 ,兼顾其相关的伴随现象 ,并考虑具有突 ( ) 是客观合理的 。 变性的物理量 。对流层中上层 200,500 h Pa脊面 附近平均的北暖南冷的温度结构的建立能够反映亚 由表 1,3 可见 ,亚洲季节转换和夏季风爆发的 年际变率非常大 。孟加拉湾 、南海 、南亚季节转换日 洲各季风区夏季风爆发共同的本质特征 ,也说明对 期序列的标准差分别是 10 . 6 ,8 . 4 和 8 . 9 d 。在孟加 流层中上层经向温度梯度作为度量季风爆发的指标 () () 拉湾 ,夏季风最早 4 月 13 日与最晚 5 月 19 日爆 是合理可行的 。无论从热力学角度还是从动力学角 发相差一个多月 ;对于南海地区 ,夏季风最早爆发的 度考虑 ,副热带对流层中上层大气经向温度梯度都 1984 年是 4 月 28 日 ,最晚爆发的 1993 年是 5 月 30是一个表征季节转换的良好指数 。 ( ) ( ) () 日 ;南亚地区最早 5 月 6 日与最晚 6 月 15 日竟 3以副热带对流层中上层大气经向温度梯度 ( ) 相差 40 d 。季节转换的年际变化特征及其影响机制 9 T / 9y 为指标定量地反映季风环流的季节变化 , 有待以后探讨 。 给出确定季节转换开始日期的定义和历年季节转换 日期序列以及相应的季风爆发日期序列 。在孟加拉 5 结 论 湾和南海地区 , 9 T / 9y 与 850 h Pa 纬向风的关系非 () 常密切 ,相关系数各超过了 0 . 001 和 0 . 05 的信度 , 1季节转换和季风爆发与副高带结构变异存 在密切关系 。季风爆发与当地对流层中上层东西向 但在南亚地区却很弱 。因此 , 850 h Pa 纬向风只是 温度脊从南向北的突然性移动有关 。季节转换期 个区域性指标 。 间 ,亚洲季风区气柱的热力结构和动力结构都发生 参考文献 () 叶笃正 ,陶诗言 ,李麦村 . 在六月和十月大气环流的突变现象. 气象学报 ,1958 ,29 4:249,263 1 毛江玉 ,吴国雄 ,刘屹岷 . 季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 ?: 副高结构的气候学特征 . 气象学报 , 2 () 2002 ,60 4:400,408 Yin M T. 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The mo st significantly reversed element is t he meridio nal () gradient of middle - upper temperat ure 200 - 500 h Pain t he vicinit y of t he bo undary surf ace bet ween westerly ( ) to no rt h and easterly to so ut h W EB in brief . The reversal of meridio nal temperat ure gradient near W EB re2 flect s t he co mmo n characteristics of summer mo nsoo n o nset fo r t he different Asian mo nsoo n regio n . Acco rding to t he t her mo dynamic fo undatio n of seaso nal t ransitio n , a new and unifo r m index , w hich is define as t he time w hen t he meridio nal gradient of area - averaged middle - upper temperat ure in t he vicinit y of W EB changes directio n , is p ropo sed fo r measuring t he seaso nal t ransitio n and mo nsoo n o nset over Asian mo nsoo n regio n . The time series of seaso nal t ransitio n date is t hen given by using t his index . Co rrelatio n analyses indicate t hat 850 h Pa zo nal wind is o nly regio nal index , but t he meridio nal temperat ure gradient is an app rop riate and unifo r m index . Key words : Seaso nal t ransitio n index , Meridio nal temperat ure gradient , W EB .