冬季西风环流指数的变率及其与北半球温度变化的关系研究

冬季西风带温带气旋频繁的原因冬季西风带温带气旋频繁是一个气象现象，主要出现在地球的中纬度地区。

西风带是指位于北半球和南半球的中纬度地区，大致介于30°至60°之间的区域。

这个区域的气候特点是四季分明，冬季寒冷，夏季炎热。

而温带气旋是指在西风带形成的一种气象系统，其形成和发展与大气环流和地球自转有关。

冬季西风带温带气旋频繁的原因主要有以下几个方面：1. 气候差异：冬季西风带温带气旋的形成与地球不同地区的气候差异有关。

在冬季，北半球中纬度地区大部分地区都是寒冷的气候，而南半球中纬度地区则是夏季。

这种气候差异使得冷空气和暖湿空气在西风带相遇并产生剧烈的天气变化，从而形成了温带气旋。

2. 西风带的存在：西风带是一个强大的大气环流系统，主要由高空急流和低层西风组成。

西风带的存在使得空气在地球表面上不断地向东移动，而气旋则是在这种运动的基础上形成的。

西风带的强大动力为温带气旋的产生提供了条件。

3. 气压差异：冬季西风带温带气旋的形成与地球不同地区的气压差异有关。

在冬季，北半球中纬度地区的气压一般较低，而南半球中纬度地区的气压一般较高。

这种气压差异使得冷空气和暖湿空气在西风带相遇时产生较大的气压差，从而形成了温带气旋。

4. 地球自转：地球自转是冬季西风带温带气旋形成的重要因素之一。

地球自转使得空气在地球表面上呈现出螺旋状的流动，从而形成了温带气旋。

地球自转的方向和速度是冬季西风带温带气旋形成的基础。

总结起来，冬季西风带温带气旋频繁的原因是多方面的。

气候差异、西风带的存在、气压差异和地球自转等因素相互作用，形成了冬季西风带温带气旋的复杂气象现象。

这些因素的相互作用使得冷空气和暖湿空气在西风带相遇时产生剧烈的天气变化，从而形成了频繁的温带气旋。

了解这些原因有助于我们更好地理解和预测冬季的天气变化，提高对气候变化的适应能力。

阿留申低压四种环流指数的分析和比较孙晓娟;王盘兴;智海;郭栋【摘要】分析和比较了20世纪90年代以来不同学者提出的阿留申低压(Aleutian Low,AL)四种强度指数(Ii,i=1,4)、两种中心位置指数(λi、ψi,i=3、4)的时频特征及其与同期北半球太平洋海面温度、气温、降水的相关联系.结果表明:1)强度指数Ij、i=2,4演变特征最相似;20世纪70年代中期之前AL偏弱,之后AL偏强;近年来又出现AL偏弱趋势.因I1为5个月平均场中AL的强度指数,故它与Ii、i=2,4差别较大.2)两种中心位置指数地理分布区域(λc3,ψc3)大于(λc4,ψc4),这与平均时段长短及中心位置指数定义差别有关.λc4由偏西转向偏东较λc3提早约5 a,它与Ii、i=2,4的一致性更好.3)在强El Ni(n)o事件中,AL加强、中心位置偏东,强La Ni(n)a 事件则相反.强度指数I2、I4和位置指数λc4反映上述关系较好.4)AL偏强、偏东年,中纬北太平洋区域低温、少雨,北太平洋东北部至北美西北部气温偏高、降水偏多,而北关南部气温偏低、降水偏少;反之亦然.【期刊名称】《大气科学学报》【年(卷),期】2011(034)001【总页数】11页(P74-84)【关键词】阿留申低压;环流指数比较;演变规律;太平洋海表温度异常;气候异常【作者】孙晓娟;王盘兴;智海;郭栋【作者单位】南京信息工程大学,大气科学学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学,大气科学学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学,大气科学学院,江苏,南京,210044;南京信息工程大学,大气科学学院,江苏,南京,210044【正文语种】中文【中图分类】P4340 引言阿留申低压(Aleutian Low,AL)是冬季中心位于北太平洋阿留申群岛附近的副极地气旋,是北半球主要的半永久性大气活动中心之一,其强度和位置异常对北半球的天气、气候异常有重要的影响(Latif and Bernett,1994;Trenberth andHurrell,1994;郭冬和孙照渤,2004)。

东亚副热带西风急流的变化特征王天奇;王鹏凯【摘要】利用1979-2013年NCEP/NCAR再分析资料研究了东亚副热带西风急流的变化特征.结果表明:东亚副热带西风急流中心位置、强度有明显的季节变化,冬季偏东偏南、强度最强,夏季偏北偏西、强度最弱.冬半年东亚副热带西风急流南界、北界年际变化的幅度大,夏半年幅度较小.冬季、春季东亚副热带西风急流范围较大,秋季、夏季小,一年内,偏大年或偏小年的出现不具有季节的连续性.【期刊名称】《黑龙江气象》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】3页(P21-23)【关键词】东亚副热带西风急流;西风急流位置;西风急流强度【作者】王天奇;王鹏凯【作者单位】华风集团,北京100081;邹平县气象局,山东邹平 256200【正文语种】中文【中图分类】P468.01 引言东亚副热带西风急流是存在于对流层上部的，独立环绕副热带地区强而窄的气流带。

东亚副热带西风急流的变化与我国的天气气候演变有密切关系，陶诗言[1]分析了东亚梅雨的起始和亚洲上空急流的移动过程有密切联系。

杜银[2]研究西风急流轴位置变化与国内降水关系得出纬向分布的急流会为华北地区带来较多的降水，而急流中心偏西南时则会带走一些北方的降水。

董敏[3]发现了北半球对流层中部纬向西风的年际变化，其与东亚地区夏季的西风指数与夏季梅雨变化之间也有密切联系。

因此，研究东亚副热带西风急流的变化特征可以为天气灾害的预测提供理论依据。

本文将通过分析夏季东亚副热带西风急流中心位置、南北界以及范围变化来揭示夏季东亚副热带西风急流的变化特征。

2 资料来源采用美国国家环境预报中心（NCEP/NCAR）再分析资料，时间为1979年1月-2013年12月，数据为200 hPa月平均纬向风场、经向风场，水平分辨率为2.5°×2.5°。

3 东亚副热带西风急流强度、位置季节变化图1 1979-2013年(a)1月;(b)4月;(c)7月;(d)11月平均200 hPa风速分布通过分析1月、4月、7月、11月200 hPa风速来研究冬季、春季、夏季、秋季东亚副热带西风急流变化特征。

大尺度大气环流变化对北半球冬季温度的影响龚道溢（北京大学地球物理系北京100871）摘要行星尺度的大气环流的变化对北半球冬季温度有很重要的影响，NAO和NPO都是行星尺度大气环流在区域的特殊表现形式。

当处于高指数时期时，则温度偏高，当处于低指数时期时，则温度偏低。

西风强度及NAO 和NPO能解释近50年来北半球冬季温度变化方差的27.2%。

关键词大气环流北半球温度1 前言全球气候变化及其区域特征与大气环流的作用有密切的关系。

近来人们认识到，要更好地理解气候变率及其区域特点，必须要首先了解大气环流变化的特征及其对全球气候的影响。

北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)，是北半球中高纬地区最为突出的大尺度大气环流因子，所以受到高度关注。

Hurrell和van Loon[1]及Hurrell[2]认为最近北大西洋海表温度的变冷及亚欧大陆的变暖很大一部分可由NAO的变化得到解释。

但是，NPO和NAO都是一个区域性的大气现象，如NAO对北大西洋及邻近的大陆地区气候异常有直接的控制作用，这是早为人们所认识的事实[3]，但区域性的NAO如何显著影响亚欧大陆及北半球平均温度的呢？并未有满意的解释。

近半个世纪来的全球温度的变化表现出有很大的空间尺度，其尺度远大于NAO和NPO，那么全球或北半球的温度变化是否与与之相匹配的行星尺度大气环流的异常有关呢？很早人们就发现，北半球近地面大气环流变化最基本的特征是中纬度和高纬海平面气压的反向变化，这本质上反映了中、高纬度之间大气质量的交换[4,5]，这种大气质量间的交换及其相应的热量的传输与交换，对行星尺度的气候异常有直接的控制作用。

因此人们用35︒N与55︒N(或40︒N与60︒N)间纬圈平均SLP或位势高度差定义西风指数来反映纬向风的强弱，西风指数高的时候为高指数状况，反之为低指数状况。

高低指数的循环的结果就表现为中纬度和高纬度海平面气压的反向关系，不管是南半球还是北半球，这种关系在中高纬表现出明显的纬向对称性，其变化对半球的气候有重要意义[5~8]。

冬季北大西洋风暴轴的变化及其对西伯利亚高压的影响曾鼎文;朱伟军;马小娇;顾沛澍;刘鸣彦;高洁【摘要】采用1948-2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,计算大西洋风暴轴特征指数和西伯利亚高压特征指数,研究了冬季北大西洋风暴轴的变化及其对西伯利亚高压的影响.结果表明:风暴轴经度指数与西伯利亚高压纬度、强度、面积指数显著相关.风暴轴经度指数正异常月,大西洋天气尺度瞬变波活动向东扩展到欧洲乃至乌拉尔山以东,西伯利亚及东亚地区反气旋式波破碎加强,瞬变波对月平均气流的反馈作用使得欧亚大陆上空50°N以北西风加速、50°N以南西风减速;中纬度经向环流加强,气候态的西欧沿岸脊、欧洲东部槽、青藏高原北部脊均加强,东亚大槽减弱东移;在西伯利亚地区,暖空气向北输送加强,来自极区的冷空气南下减弱,致使西伯利亚及东亚地区温度偏高,西伯利亚高压面积减少、纬度偏南、强度减弱.风暴轴经度指数负异常月的情况则反之.【期刊名称】《大气科学学报》【年(卷),期】2015(038)002【总页数】9页(P232-240)【关键词】大西洋风暴轴;西伯利亚高压;波破碎;温度平流【作者】曾鼎文;朱伟军;马小娇;顾沛澍;刘鸣彦;高洁【作者单位】气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃兰州730020;中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,甘肃兰州730020;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】P447观测分析显示,冬季北半球天气尺度(2.5～6 d)的瞬变涡动活动被组织成两大风暴轴,分别位于中纬度的两大洋上。

周波涛,王会军.Hadley 环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系.地球物理学报,2006,49(5):1271～1278Zhou B T ,Wang H J.Interannual and interdecadal variations of the Hadley Circulation and its connection with tropical sea sur face tem perature.Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2006,49(5):1271～1278H adley 环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系周波涛1,2,3,王会军11中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心,北京　1000292中国科学院研究生院,北京　1000493国家气候中心,北京　100081摘　要　利用NCEP ΠNC AR 再分析风场资料和NOAA 海表温度(SST )资料,分析了冬、夏季Hadley 环流的变化特征及其与热带海温在年际、年代际尺度上的关系.结果表明,冬季北半球Hadley 环流强度具有明显的年际和年代际变化,同时还呈现出明显的增强趋势.伴随着Hadley 环流的加强,环流中心位置南移,高度上升;夏季南半球Hadley 环流变化主要表现为强、弱、强的年代际振动,没有明显的线性趋势.研究还显示冬季Hadley 环流与Nino3区SST 正相关,这种相关性具有年代际变化特征.年际尺度上,冬季北半球Hadley 环流与Nino3区SST 正相关;夏季南半球Hadley 环流与Nino3区SST 负相关,即当赤道中东太平洋SST 异常偏暖(冷)时,冬、夏季Hadley 环流变强(弱).关键词　Hadley 环流,年际变化,年代际变化,热带海温文章编号　0001-5733(2006)05-1271-08中图分类号　P461收稿日期2005-05-19,2006-03-10收修定稿基金项目　中国科学院知识创新工程主要方向性项目(K ZCX3-SW -221)和国家自然科学基金项目(40221503)资助.作者简介　周波涛,男,1979年生,博士研究生,主要从事气候动力学研究.E -mail :zhoubt @I nterannual and interdecadal variations of the H adley circulation and its connection with tropical sea surface temperatureZHOU Bo-T ao 1,2,3,WANG Hui-Jun 11Nansen -Zhu International Research Center ,Institute o f Atmo spheric Physics ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100029,China 2G raduate School o f the Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100049,China 3National Climate Center ,Beijing 100081,ChinaAbstract The variations of the Northern Hemispheric Hadley circulation in winter and the S outhern Hemispheric Hadley circulation in summer and their connections with tropical sea surface tem perature (SST )on interannual and interdecadal scale are studied by use of NCEP ΠNC AR wind data and NOAA SST data.It is indicated that the winter Northern Hemispheric Hadley circulation not only exhibits remarkably interannual and interdecadal variability ,but als o shows a positive trend.Accom panying the strengthened winter Northern Hemispheric Hadley circulation ,its center shifts s outhward and its height ascends.The summer S outhern Hemispheric Hadley circulation ,lacking an obvious trend ,exhibits decadal variations with strong ,weak and strong pattern.The results als o show that a positive correlation between the Northern Hemispheric Hadley circulation and the Nino3region SST in winter exists ,and this correlation changes on the interdecadal scale.It is als o revealed that Nino3region SST is positively correlated with the Northern Hemispheric Hadley circulation in winter and negatively correlated with the S outhern Hemispheric Hadley circulation in summer on the interannual scale ,which means when SST in the mid-east Pacific becomes warmer (colder ),both winter and第49卷第5期2006年9月地　球　物　理　学　报CHI NESE JOURNA L OF GE OPHY SICSV ol.49,N o.5Sep.,2006summer Hadley circulations get stronger(weaker).K eyw ords　Hadley circulation,Interannual variation,Interdecadal variation,Tropical SST1　引　言 平均经圈环流(M MC)是由子午面上纬向平均的经向风速度分量和垂直速度分量决定的环流.由于它们是大气垂直环流的重要分量,而后者又与气候异常关系密切,因此,自从1735年Hadley[1]发表了关于信风产生原因的论文后,M MC就一直成为人们长期关注的研究对象.关于M MC的重要意义,叶笃正[2]、Lorenz[3]的经典著作已作了全面的论述.构成M MC的主要系统有Hadley环流圈、Ferrel 环流圈和极地环流圈.Hadley环流是M MC中重要组成部分.近些年来,随着观测资料的增多,科学研究者[4～9]对Hadley环流的气候特征做了一系列研究.研究结果表明,Hadley环流一般位于赤道到30°～40°N(S)之间,在赤道辐合带上升,在两个半球的副热带地区下沉.Hadley环流的季节变化由两部分组成:一部分不随季节变化,上升支位于北赤道附近,下沉支位于副热带地区;另一部分则随季节呈正弦变化,在夏半球热带外地区上升,冬半球热带外地区下沉.Hadley环流是热力直接环流,其变化与下垫面加热存在联系.国内外学者对垂直经圈环流的变化与海温异常的关系也进行了一系列研究.如符淙斌等[10]分析了赤道太平洋增暖的1972年12月和该区异常偏低的1973年12月太平洋低纬地区的月平均环流后指出,赤道东太平洋SST异常增暖和冷却的情况下,太平洋上空的M MC表现为两种不同形式.孙柏民等[11]分析了赤道东太平洋SST东暖西冷的1982～1983年和西暖东冷的1984～1985年两种海温型对东、西太平洋地区大尺度环流场的影响,发现前者使此地区Hadley环流减弱东移,后者使此地区Hadley环流变得强盛.陈月娟等[12]分析了110°～140°E东亚季风区夏季垂直经圈环流与海温异常的关系.O ort和Y ienger[8]利用无线电探测资料分析了Hadley环流与E NS O(厄尔尼诺和南方涛动)的关系,发现赤道东太平洋海温升高(降低)时,Hadley环流增强(减弱).Wang[13]的研究表明,E NS O暖位相时西太平洋以及大西洋地区Hadley环流减弱,而东太平洋地区的则加强等.由于受到观测资料限制,以上研究大都或以某些特殊年份进行分析,或采用较短时段进行研究,对Hadley环流的年际、年代际变化特征及其与热带海温在长时间序列上的关系研究尚不多见.因此,有必要利用较长的资料进行进一步探讨.本文所用资料包括NCEPΠNC AR[14]再分析资料中1954～2003年(共50年)的月平均风场(v,ω)(v 为经向风速度,ω为p(气压)坐标系中的垂直速度)和NOAA(美国国家海洋和大气局)提供的SST资料.风场水平分辨率为215°×215°,v垂直方向为17层(1000～10hPa);ω垂直方向共12层(1000～100 hPa).SST水平分辨率为2°×2°.2　M MC质量流函数气候态 Hadley环流通常用质量流函数来描述[8],质量流函数的具体计算方法可参见文献[8].图1分别给出了1,4,7,10月50年平均的M MC气候场分布.从图1可以看出,Hadley环流具有很强的季节性.南、北半球Hadley环流圈的共同上升支的位置随热赤道作整体性移动,1月最南,7月最北,偏于赤道附近的夏半球一侧.冬半球Hadley环流强度较强,夏半球Hadley环流较弱.如1月北半球Hadley环流最大值为16×1010kgΠs,南半球Hadley环流较弱,仅为-2×1010kgΠs;7月Hadley环流中心位于南半球,中心值为-18×1010kgΠs.在过渡季节(4月和10月),南、北半球Hadley环流分布对称于赤道,强度相当. 4(10)月南、北半球Hadley环流强度中心值分别为-6×1010kgΠs(-8×1010kgΠs)和8×1010kgΠs(6×1010 kgΠs).图中还显示南半球Ferrel环流强度全年较稳定,基本在2×1010kgΠs左右变化,北半球Ferrel环流呈现明显的冬强夏弱趋势,1月Ferrel环流强度达到-4×1010kgΠs以上,而7月Ferrel环流几乎不存在了,4,10月基本维持在-2×1010kgΠs.3　Hadley环流的年际、年代际变化特征 为描述Hadley环流随时间的变化情况,本文采用O ort et al.[8]定义的Hadley环流强度指数,即选取0°～30°N区域里最大质量流函数值作为北半球Hadley环流强度指数(简称NHCI);0°～30°S区域里2721地球物理学报(Chinese J.G eophys.)49卷　图1　纬向平均经圈环流的气候平均态分布(a)1月;(b)4月;(c)7月;(d)10月.等值线为质量流函数值(单位:1010kgΠs),阴影区表示流函数值大于0;箭头为流场(v单位:mΠs;ω单位:0101PaΠs),E Q为赤道.Fig.1　The climatological status of M MC in January(a),April(b),July(c)and October(d).Mass stream function (unit:1010kgΠs)is shown as contours with values larger than zero being shaded.Meridional wind(unit:mΠs)and vertical velocity(unit:0101PaΠs)are denoted as vectors.E Q means the equator.最小质量流函数值作为南半球Hadley环流强度指数(简称SHCI).Hadley环流强度指数的年际-季节剖面(图2)可以表征北、南Hadley环流特征参数距平场的年际和季节变化情形.图2a显示NHCI不仅具有明显的年际变化,还具有明显的年代际变化,70年代末期以前,NHCI为负距平,Hadley环流弱;70年代末期以后,NHCI为正距平,Hadley环流增强.这种变化特征在1～5月尤为突出.与NHCI相比, SHCI的变化有所不同(图2b).3～10月,在70年代之前和90年代之后,SHCI距平值为负,Hadley环流增强(由于南半球Hadley环流为负值,指数负距平表示Hadley环流相对较强);在70～80年代,SHCI 为正距平,Hadley环流减弱.由于冬季北半球Hadley环流占主导地位,夏季南半球Hadley环流比较强盛,因此后面将主要分析冬季北半球Hadley环流和夏季南半球Hadley环流的变化特征,本文所说的冬、夏季均相对北半球而言.由图3a可见,冬季北半球Hadley环流除了有明显的年际变化外,还具有明显的年代际变化,70年代中期以前NHCI为负距平,之后则为正距平,这与图2结果相吻合.从年代际曲线还可以看出,近50年来北半球Hadley环流具有明显的增强趋势,这与T anaka et al.[15]利用速度势函数所得出的结论相一致.如用200hPa与850hPa经向风切变来描述Hadley环流强度,也可得到相似的结果(该定义与NHCI的相关为0179,表明两者具有很高的相似性).与冬季NHCI变化相比,夏季SHCI的长期变化趋势则有所不同(图3b).70年代之前,SHCI为负距平,3721　5期周波涛等:Hadley环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系图2　Hadley 环流指数距平的季节-年际变异图(a )NHCI ;(b )SHCI.等值线为Hadley 环流指数距平值(单位:1010kg Πs ),阴影区代表正距平.Fig.2　Seas onal-interannual variation for NHCI (a )and SHCI (b )(unit :1010kg Πs ).The counters denotes the Hadleycirculation anomalies and the values larger than zero areshaded图3　Hadley 环流指数的时间序列(直方图)和11年滑动平均曲线(实线)(a )冬季NHCI ;(b )夏季SHCI.资料经过标准化.Fig.3　T ime series (bar )and 11-year running mean (s olid line )of normalized NHCI (a )in winter and SHCI (b )in summer70年代到80年代为正距平,90年代中期之后又转为负距平.可见,夏季南半球Hadley 环流变化呈现强、弱、强的年代际振动.伴随着Hadley 环流强度的变化,其中心位置也发生了一定的变化.Hadley 环流中心位置可以用该点的纬度以及气压值(值越大,高度越低)来表示.冬季,无论从纬度还是从气压变化图(图4)都可以看到,近50年来,伴随着NHCI 的增强,北半球Hadley 环流中心位置指数值都由正距平逐渐转向负距平,表现为下降趋势.NHCI 与中心纬度和气压指数相关系数分别为-0159和-0138(通过0101显著水平),即NHCI 为正位相时,纬度与气压指数都为4721地球物理学报(Chinese J.G eophys.)49卷　图4　冬季北半球Hadley 环流中心位置的时间序列(直方图)和11年滑动平均曲线(实线)(a )纬度;(b )气压.资料经过标准化.Fig.4　T ime series (bar )and 11-year running mean (s olid line )of the center locations for the N orthern Hemispheric Hadley circulationin winter(a )Latitude ;(b )Pressure.All data are normalized.负位相,这意味着随着Hadley 环流加强,环流中心南移,高度上升.夏季,南半球环流中心位置比较稳定(图略),虽然其纬度在80年代中期有南移的变化趋势,但远不如冬季明显,高度上也没有明显的变化趋势,更多体现的是一种年际振动.图5　Hadley 环流指数与热带海温同期相关系数分布(a )冬季NHCI ;(b )夏季SHCI.等值线代表相关系数,阴影区表示通过0105的显著水平.Fig.5　C orrelation of tropical SST with NHCI in winter (a )and SHCI in summer (b )C ontours denotes the correlation coefficients and regions at 0105significant level are shaded.4　Hadley 环流与海温的联系 图5为冬、夏季Hadley 环流强度指数与同期热带SST 的相关系数分布.相关分析表明,在50年时间尺度上,冬季NHCI 与热带三个大洋SST 具有很好的正相关性,而夏季SHCI 除了与热带太平洋SST 具有负相关性,西太平洋暖池区正相关外,与其他两个大洋的相关关系并不明显.分别计算Hadley 环流指数与Nino3区(尼诺3区,150°～90°W ,5°S ～5°N )、印度洋(50°～120°E ,20°S ～20°N )和大西洋(60°W ～0°,20°S ～20°N )区域平均SST 的相关系数发现,冬季环流指数与SST 的相关明显高于夏季环流指数与SST 的相关,冬季NHCI 与Nino3、印度洋、大西洋SST 相关系数分别为01466,01674和01636,均通过0101显著水平检验;而夏季SHCI 与Nino3区SST 的相关为-01240(通过0110显著水平),其余两大洋上的相关比较弱.由前面分析可知,Hadley 环流具有明显的年代际变化.因此,本文分别选取NHCI 处于负位相的1954～1976年和NHCI 处于正位相的1981～2003年作为冬季Hadley 环流变化的弱年代与强年代,以此分析其在年代际尺度上与SST 的联系.比较图6a5721　5期周波涛等:Hadley 环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系和图6b 发现,两者相关系数在热带地区分布比较相似,热带印度洋、热带大西洋、赤道中东太平洋均为正相关,但与弱年代的相关相比,强年代的相关更为显著,显著相关区明显扩大.在赤道中东太平洋地区,两者于80年代以后的相关高达015,而80年代前,两者虽为正相关,但相关系数不大.因此,Hadley 环流与E NS O 的联系具有年代际变化特征.从NHCI与Nino3区SST 的11年滑动相关(图7)也可证实这一结果.80年代初期之后NHCI 与Nino3区SST 一直保持着很高的正相关,而70年代中期之前,两者虽基本上维持着正相关,但这种相关性不稳定,60年代两者正相关较弱,甚至出现了负相关,所以导致在NHCI 负位相阶段NHCI 与Nino3区SST 正相关性下降.图6　冬季强、弱年代Hadley 指数与海温的相关系数分布(a )弱年代(1954～1976);(b )强年代(1981～2003).等值线代表相关系数,信度检验同图51Fig.6　C orrelation of SST with winter NHCI in weak decades (1954～1976)(a )and strong decades (1981～2003)(b )C ontours denotes the correlation coefficients and regions at 0105significant level areshaded.图7　冬季Hadley 环流指数与Nino3区海温之间11年滑动相关Fig.7　11-year m oving correlation between winter NHCI and Nino3SST 本文进一步分析了Hadley 环流在年际尺度上的变化与Nino3区SST 的关系.分析前,对原资料进行滤波,滤去10年以上的尺度变化,仅保留10年以内的波动.考察滤波后的Hadley 环流指数,选取标准化资料大于1(小于-1)的年份作为冬季(夏季)Hadley 环流强年份,小于-1(大于1)的年份作为冬季(夏季)Hadley 环流弱年份进行合成分析.冬季Hadley 环流强年份有如下8年:1955,1970,1973,1977,1983,1987,1995年和1998年;弱年份有如下8年:1956,1965,1972,1981,1990,1993,1994年和1996年.夏季Hadley 环流强年份为1960,1961,1972,1979,1997年和1999年(6年);弱年份为1959,1973,1975,1976,1984,1989,1996年和1998年(8年).从冬季强弱年M MC 合成差值分布(图略)可见,北半球热带地区的整层大气里质量流函数差值均为正异常,对流层中层变化较大,最大差值位于600～500hPa 之间.南半球热带地区质量流函数差值为负,意味着冬季北半球Hadley 环流加强时,南半球Hadley 环流也加强,但增加的幅度不大.南、北半球Ferrel 环流都加强.夏季强、弱Hadley 年之间的显著差异6721地球物理学报(Chinese J.G eophys.)49卷　(图略)出现在南半球热带地区,最大差值位于300hPa 附近.北半球Hadley 环流变化不大,Ferrel 环流变强.同样,对冬、夏季强、弱Hadley 环流年份对应的同期年际尺度SST 进行合成分析.结果显示,冬季(图8a )在中东太平洋地区出现大范围SST 正异常,西太平洋暖池区为SST 负异常,表现为类E NS O 型分布.滤波后NHCI 与Nino3区SST 相关系数为01539(通过0101显著水平),表明年际尺度上Hadley 环流与E NS O 有着很好的对应关系.在年际尺度上,当赤道中太平洋海温异常升高(E l Ni o ),冬季Hadley 环流增强;反之,当赤道中东太平洋海温异常偏低(La Ni a ),冬季Hadley 环流减弱.夏季,太平洋地区SST 出现类似的变化,中东太平洋SST 差异为正,西太平洋暖池区SST 差异为负.SHCI 与Nino3区SST 在年际尺度上的相关系数为-01305(通过0105显著水平).因此,无论冬季还是夏季,在年际时间尺度上Hadley 环流变化与中东太平洋SST 有着很好的关系.当中东太平洋SST 处于E NS O 暖(冷)位相时,Hadley 环流加强(减弱).图8　强、弱Hadley 年份海温差异(强-弱)的合成分析(a )冬季;(b )夏季.信度检验同图51Fig.8　C om posite difference of SST between strong and weak Hadley index(a )W inter ;(b )Summer.Regions at 0105significant level are shaded.5　结　论 (1)冬季北半球Hadley 环流强度除了有年际变化外,还表现出明显的年代际变化,70年代中期以前Hadley 环流为负距平,之后为正距平.近50年来冬季Hadley 环流还具有明显增强的趋势.伴随着Hadley 环流强度的增强,环流中心位置南移,高度上升.(2)夏季南半球Hadley 环流没有明显的增强或减弱的趋势,其强度表现为强—弱—强的年代际特征.70年代之前,Hadley 环流较强,70年代以及80年代较弱,90年代中期之后又加强.环流中心位置也没有明显的变化趋势,更多体现的是一种年际振动.(3)相关分析表明,冬季Hadley 环流与Nino3区SST 具有正相关关系,但是这种相关性具有年代际变化.随着近些年SST 变暖,Nino3区SST 与Hadley 环流的联系越来越紧密.(4)年际尺度上,冬、夏季Hadley 环流强度与Nino3区SST 的相关均非常显著.冬季北半球Hadley环流与Nino3区SST 正相关;夏季南半球Hadley 环流与Nino3区SST 负相关.这显示出赤道中东太平洋SST 偏暖(冷)时,冬、夏季Hadley 环流均变强(弱).参考文献(References )[1]　Hadley G.C oncerning the cause of the general trade-winds.Phil .Trans .,1735,39(437):58～62[2]　叶笃正,朱抱真.大气环流的若干基本问题.北京:科学出版社,1958144～56 Y e D Z ,Zhu B Z.S ome Fundamental Problems of the G eneralCirculation of the Atm osphere (in Chinese ).Beijing :Science Press ,1958144～56[3]　Lorenz E N.The nature and theory of the general circulation in theatm osphere.In :W M O ed.Publ 2181G eneva :W M O Press ,19671161[4]　O ort A H ,Rasmuss on E M.On the annual variation of the m onthlymean meridional circulation.Mon .Wea .Rev .,1970,98(6):423～442[5]　Schulman L L.On the summer hem isphere Hadley circulation.Quart .J .Roy .Meteor .Soc .,1973,99:197～201[6]　Lindzen R S ,H ou A Y.Hadley circulations for z onally averagedheating centered off the equator.J .Atmos .Sci .,1988,45(17):2416～24277721　5期周波涛等:Hadley 环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系[7]　H ou A Y,Lindzen R S.The in fluence of concentrated heating on theHadley circulation.J.Atmos.Sci.,1992,49(14):1233～1241[8]　O ort A H,Y ienger J J.Observed international variability in theHadley circulation and its connection to E NS O.J.Climate,1996,9(11):2751～2767[9]　Dima I M,W allace J M.On the seas onality of the Hadley cell.J.Atmos.Sci.,2003,60(12):1522～1527[10]　符淙斌,孙翠霞,张金枝.赤道海温异常与大气的垂直环流圈.大气科学,1979,3(1):50～57 Fu C B,Sun C X,Zhang J Z.The atm ospheric vertical circulationduring anomalous periods of sea surface tem perature over equatorialPacific Ocean.Sci.Atmos.Sinica(in Chinese),1979,3(1):50～57[11]　孙柏民,孙淑清.海温异常对热带内外环流相互作用影响的对比分析.大气科学,1998,22(1):83～96　Sun B M,Sun S Q.In fluence of SST anomaly on the interactionbetween tropical and extratropical circulations.Sci.Atmos.Sinica(in Chinese),1998,22(1):83～96[12]　陈月娟,简　俊,张　弘.1961～1997年110～140°E垂直经圈环流的年际变化特征及其与海温变化的关系.大气科学,2001,25(1):79～88 Chen YJ,Jian J,Zhang H.The interannual variability of meridionalcirculation from1961to1997and its relation to SST anomaly.Chinese J.Atmos.Sci.(in Chinese),2001,25(1):79～88[13]　W ang C Z.Atm ospheric circulation cells ass ociated with the E l Ni o-S outhern Oscillation.J.Climate,2002,15(4):399～419[14]　K alnay E,K anam istu M,K istler R,et al.NCEPΠNCAR40-yearreanalysis project.Bull.Amer.Meteorol.Soc.,1996,77(3):437～471[15]　T anaka H L,Ishizaki N,K itoh A.T rend and interannual variabilityof W alker,m ons oon and Hadley circulations defined by velocitypotential in the upper troposphere.Tellus,2004,56(3):250～269(本文编辑　刘少华) 8721地球物理学报(Chinese J.G eophys.)49卷　。