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东亚季风涌对我国东部大尺度降水过程的影响分析

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第31卷第6期2007年11月大 气 科 学ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol131 No16Nov.2007

收稿日期 2007-05-30,2007-07-03收修定稿资助项目 国家重点基础研究发展规划项目2006CB403603、2004CB418302,国家自然科学基金资助项目40675056作者简介 琚建华,男,1956年出生,博士,教授,主要研究方向为全球气候变化和热带季风。E-mail:jujh@cma.gov.cn东亚季风涌对我国东部大尺度降水过程的影响分析琚建华1 孙丹2 吕俊梅31中国气象局培训中心,北京 1000812云南大学大气科学系,昆明 6500913中国气象科学研究院,北京 100081摘 要 将NECP/NCAR资料中850hPa纬向风分量进行30~60天带通滤波,用大气季节内振荡(ISO)来表征东亚夏季风涌的活动特征。研究表明,长江中下游地区和淮河流域分别出现涝年时,都伴有很显著的季风涌向北传播的特征。季风涌的北传实质就是季风中来自热带地区ISO的向北传播。季风涌北传过程中,得到来自东西两侧纬向传播的ISO补充。纬向传播的ISO在110bE~120bE附近汇合后增强自热带地区向北传的季风涌,使得季风涌在经向上可以继续向北传播,并对我国东部地区夏季大尺度降水过程产生一定的影响。纬向补充的ISO特征差异对我国东部大尺度降水位置会产生一定的差异。关键词 季风涌 季节内振荡 纬向传播 经向传播 大尺度降水文章编号 1006-9895(2007)06-1129-11 中图分类号 P461 文献标识码 ATheInfluenceoftheEastAsianMonsoonStreamontheLarge-ScalePrecipitationCourseinEasternChinaJUJian-Hua1,SUNDan2,andLBJun-Mei31TrainingCentreofChinaMeteorologicalAdministration,Beijing 1000812DepartmentofAtmosphericScience,YunnanUniversity,Kunming 6500913ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing 100081Abstract TheNCEP/NCAR850hPazonalwindreanalysisdataarecalculatedbyusingtheband-passfiltertostudytheatmosphericintraseasonaloscillation,whichcanexpresstheactivitycharacteroftheEastAsiansummermon-soonstream.TheresultsshowthatthemidtolowerreachesoftheYangtzeRiverandtheHuaiheRiverbasinsdur-ingthefloodyearsarecharacterizedbythemonsoonstreampropagatingnorthward.TheessenceofitistheIn-traseasonalOscillation(ISO)inthemonsoontransferfromthetropicalregiontonorthward.Inthenorthwardprop-agationcoursesofthemonsoonstreamitissuppliedbytheISO,whichhaszonaleastandwestpropagations.TheISOinthezonalpropagationwillconvergein110bE-120bE,andthenreinforcestheISOwhichpropagatesnorthwardhere.ThisreinforcementcanmaketheISOkeeponpropagatingnorthward,whichwillhavesomeinfluenceonthesummerlarge-scaleprecipitationcourseineasternChina.OtherwisethedifferenceoftheISOzonalreinforcementmayresultinthedifferenceoflarge-scalerainfallpositionsineasternChina.Keywords monsoonstream,intraseasonaloscillation,zonalpropagation,meridionalpropagation,large-scaleprecipitation1 引言我国地处东亚季风区。夏季风爆发和盛行期间是我国的雨季或汛期,也是我国的暴雨季节,往往容易造成旱涝等灾害性天气、气候的发生。很多学者研究表明,东亚季风的异常不仅表现出显著的季节和季节内变化,还存在着年际时间尺度上的变化,其中季节内变化主要是30~60天季节内振荡(IntraseasonalOscillation,简称ISO)。自从20世纪70年代初Madden和Julian[1,2]首先发现热带地区存在显著的40~50天周期振荡以来,大气季节内振荡就一直是各国科学家关注的问题,有不少学者进行了一系列的研究,取得不少研究成果。Yasunari[3]曾讨论过ISO与夏季风的关系。Krisnamurti等[4]分析了MONEX资料,指出南亚季风槽的活动存在着30~50天振荡,而且这种振荡有缓慢向北传播的特征,认为夏季风的爆发、活跃和中断与ISO有关。李崇银[5]认为,强、弱南海夏季风年850hPa大气ISO的流场有着显著的差异。另外,夏季风的爆发也与ISO关系密切,当菲律宾以东大气ISO的强烈发展及其向西扩展对南海地区大气ISO活动有重要作用。琚建华等[6,7]研究发现,东亚夏季风期间有明显的季风涌向北传播。季风涌的实质是东亚夏季风中的30~60天季节内振荡(ISO)。东亚夏季风中ISO在不同纬度的量值不仅表征夏季风的活动,还可以很好地描述江淮梅雨的开始。东亚强季风涌年,准30~60天振荡的影响显著,容易造成长江中下游多雨;东亚弱季风涌年,准30~60天振荡减弱,10~20天低频振荡为主要的振荡周期,容易造成长江中下游干旱。季风涌通常起源于南海并向北传过30bN,而在30bN以北常有明显的中高纬度ISO向南传播[8,9]。当低纬度地区活跃的季风涌在向北传播过程中,与中高纬地区向南传播的大气ISO在江淮流域汇合,使得江淮流域降水偏多;在有的年份,虽然大气ISO可向北传播,但来自中高纬度的ISO向南传播却很不明显,这种情况下江淮流域容易发生干旱[10]。东亚热带季风涌北上,有利于热带暖湿气流不断地输送到长江流域上空。当北上的热带季风涌和南下的中高纬度冷空气交汇纬度不同时,雨带位置也有差异[11]。而ISO的纬向传播在热带地区虽然多表现出向东移动的特征,但即使在赤道也时常可见向西移动的情况,而在赤道地区以外的东亚副热带大气中,季节内振荡更以西传为主[12~15]。通过对逐年夏季情况的分析表明,无论当年东亚夏季风强弱与否,在东亚副热带季风区所有涝的年份里,太平洋同一纬带上大气ISO向西传播都明显较强,而在这些区域绝大多数旱的年份里,相应的ISO向西传播明显较弱,表明太平洋上ISO向西传播的强或弱,是东亚夏季风区降水偏多或偏少的重要条件[16]。已有的研究表明,东亚夏季风的季节内振荡可以表现为随时间向北传播的季风涌[6],探讨东亚季风涌对我国东部地区夏季降水过程的影响,也即是探讨ISO的活动与我国东部地区夏季降水的关系,弄清二者之间的联系对于我国夏季降水的中长期预报有着重要意义。因此,本论文选取江淮流域降水偏多的几个年份,将东亚地区ISO的经向与纬向传播特征结合起来进行分析,研究其传播特征以及对我国东部地区夏季降水的影响。2 资料本文所用的资料主要包括:NCEP/NCAR再分析大气环流逐日风场资料[17];长江中下游地区和淮河地区的夏季逐日降水资料;中国160个测站月平均降水资料。其中,按照中国气象局国家气候中心气候预测室定义的长江中下游地区17个测站和淮河地区9个测站的区域平均逐日观测雨量分别作为这两个地区降水的平均特征[18]。为了提取ISO的活动特征,主要使用一维But-terworth函数滤波器进行30~60天带通滤波处理[13]。3 大气季节内振荡与江淮流域降水的关系 每年夏季的梅雨期是中国主要雨季之一,对中国东部旱涝灾害的发生有很重要的影响。20世纪90年代以来,我国洪涝灾害频数增加,如1991年淮河、太湖流域大洪水,1996年洞庭湖水系、长江流域、海河流域洪涝,1998年长江全流域性大洪水、1999年长江下游及太湖流域洪涝、以及2003年淮河流域洪涝等。总的来说,洪涝主要发生在长江-淮河地区,但1996年和1998年的洪水集中在长江流域,1991年和2003年的洪涝则是发生在长江与黄河之间的淮河流域。因此,利用中国160个测站月平均降水,计算夏季(6~8月)降水距平值,将1996年和1998年的长江洪水与1991年和2003年的淮河大水作比较,分析不同地方出现强降水过程的具体情况(图1)。从图1可以清楚地看出,1991、1996、1998和1130大 气 科 学ChineseJournalofAtmosphericSciences 31卷Vol131

图1 夏季(6~8月)全国降水距平百分比(%)实况:(a)1996年;(b)1998年;(c)1991年;(d)2003年Fig.1 Theobservedprecipitationdeparturepercentage(%)insummer(Jun-Aug)inChina:(a)1996;(b)1998;(c)1991;(d)20032003年江淮流域的降水都较常年偏多,出现了不同程度的洪涝灾害。但相对来看,1996年和1998年夏季主要降水分布在30bN附近,即我国长江流域,其中1996年集中在长江中下游地区,1998年则是整个长江流域出现大洪水。1991年和2003年夏季降水分布不同于1996年和1998年,主要雨带位置偏北,位于长江和黄河之间的淮河流域,造成淮河出现全流域性洪涝。以前的很多研究表明,东亚夏季风中有很强的季节内振荡,在对许多物理量的分析中都可以发现这种ISO特征。琚建华等[6]研究发现,这种ISO低频波在我国东部地区的变化与我国盛夏南北两条雨带相对应,并且表现为随时间向北传播,因此将这种经向上向北传播的ISO称为东亚夏季风涌,其传播活动对我国江淮地区夏季降水有着重要的影响,季风涌活动强的年份容易出现洪涝灾害。为了用最简单的方法提取ISO活动特征,我们直接对850hPa纬向风分量进行30~60天带通滤波分析,并在本文中将东亚夏季风中850hPa纬向风ISO的经向北传定义为东亚夏季风涌(简称季风涌)。1991、1996、1998和2003年江淮流域都出现洪涝灾害,为了能更加清楚地认识东亚夏季风涌与江淮流域夏季降水的关系,将季风涌活动与长江中下游地区和淮河流域降水实况分别进行对比。图2给出了1991、1996、1998和2003年夏季5~8月长江中下游地区和淮河流域大气ISO与降水随时间的演变图,实线表示30~60天滤波后850hPa纬向风的区域平均,直方图表示同时间段内区域平均后的逐日降水。其中1996年和1998年选取的区域为长江中下游地区(22.5bN~32.5bN,112.5bE~122.5bE),并利用长江中下游地区17个测站逐日观测雨量平均代表该地区降水特征;同理,1991年和2003年选取的区域为淮河流域(30bN~35bN,115bE~125bE),淮河9个测站逐日观测雨量平均代表该地区降水特征。从图2中可以看到,ISO活动的强度变化随时间呈波动形式。与长江中下游地区和淮河流域逐日平均降水相比较,可以明显地看出波动趋势与降水多寡相对应。1996年ISO活动处于活跃期时长江中下游地区梅雨偏强,降水主要集中在6月底至711316期 No16琚建华等:东亚季风涌对我国东部大尺度降水过程的影响分析JUJian-Huaetal.TheInfluenceoftheEastAsianMonsoonStreamontheLarge-ScalePrecipitation...

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关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

一、概述

ENSO事件，即厄尔尼诺南方涛动事件，是太平洋赤道带海洋和大气相互作用失去平衡而产生的一种气候现象。它主要表现为赤道东太平洋海水温度的异常变化，以及与之相关的海洋环流和大气环流的调整。这一气候现象不仅影响太平洋地区的气候，而且通过大气环流的调整，对全球气候产生重要影响。

中国，作为世界上最大的发展中国家，其气候系统受到多种因素的影响，其中ENSO事件的影响尤为显著。ENSO事件通过改变中国上空的大气环流，进而影响降水、温度等气候要素，从而对中国的农业生产、水资源管理、能源供应等方面产生深远影响。对ENSO事件及其对中国气候影响的研究，不仅有助于深化对气候系统变化规律的认识，而且对于提高中国应对气候变化的能力，保障国家经济社会可持续发展具有重要意义。

近年来，随着气候变化问题的日益突出，国内外学者对ENSO事件及其对中国气候影响的研究也日益深入。研究内容涵盖了ENSO事件的成因、发展机制、预测预报，以及对中国降水、温度等气候要素的影响等方面。同时，随着观测手段和数据处理技术的不断进步，对ENSO事件及其影响的监测和评估能力也在不断提高。

尽管取得了显著进展，但ENSO事件及其对中国气候影响的研究仍面临诸多挑战。例如，如何准确预测ENSO事件的发生和发展趋势，如何全面评估其对中国气候的影响程度，以及如何有效应对其带来的不利影响等，都是需要进一步研究和探讨的问题。

ENSO事件及其对中国气候影响的研究是一个复杂而重要的课题。未来，随着气候变化问题的进一步加剧和人们对气候系统认识的不断深入，这一领域的研究将更加深入和广泛，为应对气候变化、保障国家可持续发展提供重要的科学支撑。

1. ENSO事件简介

ENSO，即厄尔尼诺南方涛动，是热带太平洋地区海水温度与大气环流之间相互作用引发的一系列气候现象。这一现象的显著特征表现为厄尔尼诺和拉尼娜两种异常状态。厄尔尼诺期间，赤道东太平洋海域的海水温度异常升高，而拉尼娜期间则相反，该海域的海水温度异常降低。这两种状态均会导致全球气候系统发生显著变化。

区域气候模式对东亚夏季风降水的模拟能力分析

区域气候模式对东亚夏季风降水的模拟能力分析

区域气候模式对东亚夏季风降水的模拟能力分析

摘要：利用ReGCM3 和WRF模式对东亚季风区域(1980 ~ 1999)年间20年的地表温度和降水进行数值模拟，重点分析模式对我国西北干旱地区和东南地区地表温度和降水的模拟能力，分析中可以看出，在我国地表温度的模拟偏低，尤其在西北地区偏差较大。WRF模式对地表温度的模拟能力优于ReGCM3模式，能较好的模拟出地表温度的季节变化特征。 而ReGCM3模式对降水的模拟能力在华南地区优于WRF模式，在西北地区差于WRF模式。

关键词: 东亚夏季风，区域气候模式，模拟能力，性能检验

引言：

我国地处东亚季风区，东亚地区因为独特的地理位置，植被分布和季风环流的影响，是世界上气候变化率最大，最复杂的地区之一。由于东亚季风年际和年代变化, 我国洪涝干旱等气候灾害和极端气候事件发生频繁, 引起了严重的气候灾害, 尤其是旱涝等重大气候灾害每年造成数百亿公斤的粮食损失和数千亿元以上的经济损失。 降水年际变率的变化是衡量气候变化的一个重要指标, 与未来旱涝灾害的发生有密切联系。如果未来降水年际变率强度减弱(增强), 则意味着由此而带来的气候异常灾害有可能减少(增多)。 东亚夏季降水具有很强的年际变率, 强度达到气候平均降水的6%~7%, 因而导致东亚地区经常出现严重的旱涝灾害。 因此, 研究东亚季风区降水年际变化率，搞清楚其演变特征和规律对我国生态环境建及更好地理解和治理西北沙漠化过程，减少东部季风区洪涝灾害等均具有重大的现实意义和深远的战略意义。

1.东亚地区区域气候模拟的研究现状：

RCMs作为一种信息区域化工具，一方面对东亚地区区域气候状况进行多年模拟，提供有意义的气候统计特征和模式性能评价。另一方面用来模拟或预测洪水和干旱这类异常气候事件的季节内和年际变化，从而检验不同时间尺度的气候变率，并分析这类事件的起因和机制。虽然不同模式之间的模拟结果存在较大的差异，且在模拟不同季节时的多个变量各有所长，但大部分RCMs对模式气候态的改进均取得了稳定的发展，结果明显优于目前大多数CGMs 的预报技巧，主要表现在以下几个方面：

亚洲季风对地表和气候的影响

亚洲季风对地表和气候的影响

亚洲季风对地表和气候的影响

亚洲季风是指东亚地区夏季南海热带高压形成的偏北风系统，其特点是有明显的季节性变化。亚洲季风现象对地表和气候具有重要的影响，对农业、生态系统、水资源和人类生活等方面产生深远的影响。

首先，亚洲季风对地表的影响主要体现在水文循环方面。在亚洲季风区域，由于季风气候的特点，湿润的气流带来丰富的水汽，并随着季节的变化，造成季风极端降水事件。这种降水在辽阔的亚洲大陆上形成了河流和湖泊，提供了丰富的淡水资源。同时，亚洲季风还影响了地表水的循环，包括地表径流、蒸发和地下水补给等，对水资源的供应和分配产生深远影响。

其次，亚洲季风对气候的影响主要体现在热量和能量的传输方面。在春夏季时，亚洲季风带来的暖湿空气从南方海洋地区移向亚洲大陆，形成高温多湿的气候，促进大气环流，将大量热量和能量输送进入内陆地区。而在秋冬季时，季风方向逆转，带走了夏季积蓄的热量和能量，导致亚洲大陆内陆地区变为干燥寒冷的气候。这种季风气候变化对亚洲地区的温度分布产生了显著影响，进一步影响农作物的生长和生态系统的平衡。

亚洲季风还对农业产生直接影响。由于亚洲季风区域在夏季接受了大量的降水，加上温暖的气候，为农作物生产提供了有利的条件。因此，中国南方的稻米、茶叶和热带水果等农产品繁盛生长。然而，丰沛的季风降水也可能导致洪水灾害，对农田造成破坏。另外，在冬季干旱的地区，亚洲季风的退去则会导致农田的水源供应不足，对农作物产生不利影响。

亚洲季风对生态系统的影响也不可忽视。亚洲季风带来的湿润空气为森林和其他植被的生长提供了水分，维持了植物的生态系统和物种多样性。例如，喜马拉雅山脉和云南的热带雨林等地区由于受到季风气候的影响而形成了丰富的植被。然而，当季风气候发生异常变化或长期干旱时，会对生态系统造成破坏，导致植被凋落和生物多样性的丧失。

最后，亚洲季风对人类生活也有重要影响。亚洲季风带来的雨水滋润土壤，为农作物的生长提供了必要的水分，为农业提供不可或缺的资源。此外，季风区域丰富的降雨也向亚洲大陆其他地区提供了水资源，满足人们的日常生活需要。然而，季风气候变化可能导致洪涝和干旱等灾害，对人类社会造成威胁。近年来，随着气候变化的加剧，季风气候的变异性和不确定性也在增加，给人们的生活和社会稳定带来了挑战。

夏季东亚大槽和副热带高压年代际变化的分析

夏季东亚大槽和副热带高压年代际变化的分析

夏季东亚大槽和副热带高压是东亚地区天气系统中非常重要的组成部分，对东亚地区的气候和降水分布有着重要影响。年代际变化是指气候系统在长时间尺度上发生的变化，这种变化可能是自然变化，也可能是由于人类活动引起的。本文将对夏季东亚大槽和副热带高压的年代际变化进行分析。

首先，夏季东亚大槽是一种从西伯利亚延伸到日本以南的低压带。它对于东亚地区的降水和风向有着重要影响。研究发现，夏季东亚大槽的位置和强度受到太平洋海表温度的影响。在冷年，太平洋温度较低，东亚大槽位置偏南，降水较少；而在暖年，太平洋温度较高，东亚大槽位置偏北，降水较多。因此，太平洋海表温度的年代际变化可能导致夏季东亚大槽的年代际变化。

其次，副热带高压是从夏季东亚大陆扩展到太平洋上的高压带。它对东亚地区的气温和降水分布有着重要影响。研究发现，副热带高压的位置和强度受到太平洋海表温度和赤道中东太平洋气压的影响。在冷年，太平洋温度较低，赤道中东太平洋气压较高，副热带高压位置偏南，降水较少；而在暖年，太平洋温度较高，赤道中东太平洋气压较低，副热带高压位置偏北，降水较多。因此，太平洋海表温度和赤道中东太平洋气压的年代际变化可能导致副热带高压的年代际变化。

最后，夏季东亚大槽和副热带高压的年代际变化也可能受到大气环流的影响。研究发现，东亚大气环流指数（如西太平洋地壳运动和东亚季风指数）的年代际变化与夏季东亚大槽和副热带高压的年代际变化密切相关。这表明东亚大气环流也可能是夏季东亚大槽和副热带高压年代际变化的重要因素之一 综上所述，夏季东亚大槽和副热带高压的年代际变化受到多个因素的影响，包括太平洋海表温度、赤道中东太平洋气压和大气环流等。这些因素之间相互作用，共同决定了东亚地区夏季的降水和气温分布。深入研究这些因素的年代际变化规律，有助于对东亚地区未来气候变化的预测和适应。