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亚洲季风系统是控制亚洲特别是南亚和东亚地区天气和气候的重要系统,一直是大气科学研究的前沿问题之一。而已有的研究绝大部分是分别对东亚冬季风或东亚夏季风进行研究,并由于夏季风降水异常对社会的影响比较大,对其研究就更多一些。已有一些研究注意到东亚冬季风和夏季风变化存在相互联系和相互影响的关系,但它们之间的关系究竟如何,目前还没有完全一致的认识。我们进一步对亚洲季风的演变特征作了研究,其结果表明无论南海季风还是南亚季风系统,它们的冬季风和夏季风之间都存在一定的相互作用,并可成为对流层准两年振荡(TBO)的一种内在机制。
季风系统中大气季节内振荡(ISO)的活动极其明显,它己被认为是气候系统的重要成员之一,也就成为气候变化和气候预测研究的一个重要内容。南海季风和南亚季风是亚洲季风的两个重要分系统,已有一些工作探究了这两个季风区季节内振荡的结构及其传播特征,以及季节内振荡与季风爆发,与ENSO循环等之间的关系。本论文旨在系统比较南海季风和南亚季风的演变特征及南海夏季风和南亚夏季风区季节内振荡在结构、传播特征上的异同以及强弱年的影响差异,加深我们对两个季风系统及其变化的认识。
根据ECMWF的全球2.5°×2.5°网格逐日再分析资料、NCAR的OLR逐日资料,利用小波分析和带通滤波方法,系统探讨了南海夏季风区和南亚夏季风区季节内振荡的水平和垂直结构以及水平传播特征之间的异同。分析结果显示,南海夏季风区主要以10-20天和30-60天两种周期的低频振荡为主,而南亚夏季风区主要以30-60天振荡为主。利用合成分析对两个季风区的30-60天振荡进行比较分析,并对两个季风区ISO强弱年的情况进行了探讨。本研究拓宽并加深了对南海夏季风和南亚夏季风及其季节内振荡规律的认识。论文的主要结论如下:
1)、南海和南亚季风系统的演变都存在夏季风和冬季风相互影响的特征,一般,强东亚冬季风活动有利于其后东亚夏季风偏强;反之,弱东亚冬季风活动则有利于其后东亚夏季风偏弱。但是,强东亚夏季风活动却有利于其后东亚冬季风偏弱;反之,弱东亚夏季风活动则有利于其后东亚冬季风偏强。对于南亚季风,通常来说,强南亚冬季风后南亚夏季风活动一般偏弱,而弱南亚冬季风后的南亚夏季风活动一般偏强;另外,偏强的南亚冬季风一般发生在强南亚夏季风活动后,而偏弱的南亚冬季风一般发生在弱南亚夏季风活动后。
2)、对南海夏季风和南亚夏季风指数做小波分析发现,南海夏季风区存在明显的15-25天和30-60天两个不同周期的振荡,而南亚季风区主要以30-60天振荡为主。无论是南海季风区还是印度季风区,大气30-60天振荡的强度都存在明显的年际变化。但亚洲两个季风区大气ISO的年际变化既没有明显的同相变化关系,也不存在明显反相变化关系。
3)、对两个季风区的季节内振荡进行结构上的对比分析发现,南海季风区和印度季风区ISO结构上既有相似的地方也有不同点,相似之处是垂直结构上温度场和纬向风场都存在着很明显的对流层上下层近乎反相的“斜压”结构特征;而对流层上下层垂直速度保持一致性,且都有西倾的特征。不同点是在10-20°N之间南海地区ISO结构的西倾要比印度地区明显。水平结构上两个季风区的ISO也存在区别,850 hPa上南海低频季风槽很明显,而印度低频季风槽相对较弱。200 hPa上南海季风区受低频西南气流控制,而南亚季风区北部有较强的低频西北气流。
4)、对两个季风区的季节内振荡进行水平传播上的对比分析发现,南海季风区和印度季风区ISO在经向上的传播都是在5月初开始,且以向北传播为主。大气ISO北传开始的时间在南海季风区要比在印度季风区稍早一点;南海季风区ISO北传的起始纬度要高于印度季风区,北传到达的最高纬度比印度季风区要低,传播特征也不及在印度季风区那么典型。在纬向上的传播随着时间不同,传播方向也不同,但无论是向东还是向西传播,南海地区的ISO相对比南亚地区的ISO要强。总的来看,南海地区ISO传播的速度比印度地区ISO传播的速度要快一些;传播情况随着年份的不同也有所不同。
5)、对应南海夏季强(弱)ISO年,南海夏季风偏强(弱),对应南海夏季ISO强(弱)年,长江中下游以辐散(辐合)为主,不利于(有利于)降水,而华南以辐合(辐散)为主,有利于(不利于)降水。南海夏季ISO的强弱对印度夏季风并没有很大的影响。对应南亚夏季强(弱)ISO年,南亚夏季风偏弱(强)。华北和长江中下游相对多(少)雨,而华南相对少(多)雨。南亚夏季ISO的强弱对南海夏季风并没有很大的影响。