第6章 亚洲季风和中国主要的天气过程

第六章 亚洲季风和中国主要的天气过程 目录 引言 .................................................................................................................................................. 2 6.1 亚洲季风系统概述 .................................................................................................................. 2 6.1.1 季风的定义 .................................................................................................................. 2 6.1.2 季风的主要成员........................................................................................................... 3 6.2 亚洲季风活动与低频震荡 ...................................................................................................... 5 6.2.1 季风的爆发和建立....................................................................................................... 5 6.2.2 低频震荡与季风活动的关系 ....................................................................................... 6 6.3 亚洲季风的形成与维持 .......................................................................................................... 8 6.3.1 季风的形成机制........................................................................................................... 8 6.3.2 季风数值模拟研究的现状......................................................................................... 11 6.4 冬季季风与寒潮 .................................................................................................................... 12 6.4.1 概述 ............................................................................................................................ 12 6.4.2 冷空气南下过程中的结构及其变化 ......................................................................... 14 6.4.3 寒潮天气形势............................................................................................................. 16 6.5 夏季季风与中国的暴雨 ........................................................................................................ 17 6.5.1 概述 ............................................................................................................................ 17 6.5.2 夏季暴雨的环流形势................................................................................................. 18 6.5.3 夏季暴雨的天气系统................................................................................................. 19 雷达气象部分的补充内容 ..................................................................................................... 20 习题 ................................................................................................................................................ 21 参考文献 ........................................................................................................................................ 21 引言 季风是一个古老的气候学问题，季风一词起源于阿拉伯语“mausim”，意思是季节(season)。早期人们用季风来表示印度洋特别是阿拉伯海沿海地区地面风向的季节性反转，即一年中半年吹西南风，而另半年吹东北风。随着人们对季风认识的不断深入，原有季风的概念得到了很大程度的扩展，从单纯表示风向的季节性反转扩展到表示几乎与亚洲、澳大利亚和和非洲的热带、副热带大陆以及毗邻的海洋地区所有的天气年循环相关的现象。 南亚是著名的季风区，季风的各种特征在这里表现得最明显。季风对我国天气和气候有着十分重要的影响，因此认识和掌握它的特征及其变化是十分必要的。 6.1 亚洲季风系统概述

6.1.1 季风的定义 季风是盛行风向的季节变化，Ramage（1971）总结了前人的工作，给季风作了一个具体的定义，即：（1）1月与7月盛行风向的变化有120°，（2）1月与7月盛行风向的平均频率超过40%，（3）至少在1月和7月中有一个月的平均合成风超过3m/s，（4）在5°经纬度矩形内，这两个月份中每个月气旋反气旋的交替出现至少每两年一次。之后Webster（1987）又给出了一个更普遍的标准：冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季节性交替出现。为了定量描述季风及其强弱，Webster等（1992）从环流变化角度出发，定义了一个大尺度南亚季风指数，即利用40°E－110°E，0°－20°N低纬度热带区域平均850hPa和200hPa纬向风切变（U850-U200），指数值大于零表示夏季风，小于零表示冬季风。郭其蕴（1983）采用10°N－50°N内各纬度上月平均110°E海平面气压减160°E海平面气压，对差值≤-5hPa的各纬度值累加，取绝对值后标准化，定义了东亚季风指数，指数小于零表示夏季风，大于零表示冬季风。施能等（1996）对郭其蕴（1983）的方法作了改进，用东亚纬向海陆之间的气压梯度大小作为东亚强度指数，具有较好的表征能力。当然还有许多其它定义方法，但不同的定义方法所得出的季风强弱存在着一定差异（Yasunari,1996），显然，在如何度量季风强弱变化的问题上还存在着分歧。 总之，季风应具有以下三个特点： 1. 盛行风向随着季节变化而有很大差异，甚至接近于相反。如冬季盛行东北气流（华北－东北为西北气流），夏季盛行西南气流（中国东部－日本还盛行东南气流）； 2. 两种季风各有不同的源地，因而气团性质有根本的不同，如冬季寒冷干燥，夏季炎热湿润； 3. 能给天气现象造成明显不同的季节性差异，如雨季和旱季、冬季和夏季的明显对比。 随着高空观测资料的增加，高空天气学的发展给季风带来更加丰富的内容。人们发现，在北半球的冬季，南亚高压位于马来西亚东部，南亚大陆高空盛行偏西气流；北半球的夏季，青藏高原为高空反气旋所盘踞，南亚高空盛行气流由冬季的偏西气流转变为夏季的东北气流，即所谓“高空季风”。这种高空和低空的季风互相协调组成大气环流系统中的一个重要部分－季风环流系统，而季风则是组成季风环流系统的几支气流（陈隆勋，1982）。 6.1.2 季风的主要成员 就风系而言，亚洲冬季风与夏季风近于反向，但冬、夏季风环流系统并不是这种简单的反向关系。季风环流系统有若干个成员组成，而且夏季风环流系统要比冬季风环流系统复杂得多。图6.1概要地表示了亚洲冬、夏季风环流系统几个组成成员之间的关系。并可作一对比（表6.1） 图6.1 亚洲冬季季风和夏季季风系统示意图（实线表示低层系统，虚线表示高层系统） 表6.1 亚洲冬季季风和夏季季风成员 亚洲冬、夏季风环流系统，由于下垫面热源分布不同，在夏季风期间，上升运动和降水出现在陆地，而下沉运动出现在南部海洋；在冬季风期间，上升运动和降水出现在海洋，而下沉运动出现在亚洲东部大陆。 1．夏季季风 陶诗言等（1987）通过对亚洲各季风系统特征的分析，注意到东亚地区的季风与印度季风之间不仅组成的成员不尽相同，而且其变化的特征也有明显的差异，首次提出东亚季风系统的新概念，即夏季亚洲存在着既相互独立又相互作用的两支季风子系统，即南亚（印度）季风和东亚季风。一方面它们的来源、季风成员及其影响的地区是不同的。南亚季风源于南半球的马斯克林高压，在东非沿岸越赤道后形成索马里急流，以西南季风形式影响印度、中南半岛和我国西南地区，对印度季风槽的形成和季风降水有很大的影响。东亚季风有它自己的成员，这支季风起源于澳大利亚高压，在105°-125°E附近越过赤道以后，在南海、西太平洋地区也成为西南气流，由于西太平洋副热带高压的影响，形成ITCZ。副热带高压南侧的东南气流向北又变成西南气流，与北方冷空气活动配合，在长江流域形成梅雨锋。为区别不同的季风气流的来源，将与越赤道气流有关的季风气流称为热带季风，而与副热带高压有关的季风气流称为副热带季风。在高空，这两支季风环流都伴有较强的偏东气流，虽然东亚地区偏东气流强度比印度上空的弱，但越赤道的经向风强度比印度洋西部强。再从大气热源的分布看，两个系统各有一个巨大的热源中心位于北半球，各有一个冷源中心位于南半球。孟加拉湾热源和青藏高原热源与南半球马斯克林冷源维持了印度季风槽的上升支和南半球的下沉支，组成印度季风系统的季风经圈环流；而南海和东亚大陆的热源与澳大利亚的冷源维持了南海和西太平洋ITCZ的上升支和澳大利亚的下沉支，从而组成了东南亚季风系统的季风经圈环流。因此，这是两支相互独立的季风子系统，它们的分界线大约在100°E附近。另一方面，这两支季风子系统又共存于一个大季风环流区内，又是相互作用的。印度南部西南季风加强东伸，可以影响到南海、西太平洋地区，加强那里的西南气流；而南海热带低压或台风西移可以引起孟加拉湾低压的发展，最后影响印度季风（Nitta,T.，1987）。