论文部分内容阅读
南亚高压作为北半球重要的夏季风系统成员之一，它的季节演变过程包括春季建立、夏季维持及秋季撤退。南亚高压演变的异常对亚洲乃至全球地区的天气气候都有着重要影响。针对有关南亚高压研究中对其撤退的缺乏，及其纬向移动机理的不清楚，本文基于NCEP/NCAR再分析资料，在定义了南亚高压撤退日期标准的基础上，对比研究了南亚高压建立和撤退的演变过程，并进一步分析了南亚高压撤退的可能机制;研究了ENSO对南亚高压纬向移动年际变化的影响，特别深入研究了中高纬度非绝热加热对南亚高压纬向移动年际变化的影响，并利用简单机制模式模拟揭示出中高纬度地区非绝热加热影响南亚高压纬向移动年际变化的机理。本文主要研究内容和得到的结论概要如下:
一、南亚高压撤退特征及与其建立的比较
利用NCEP/NCAR逐日再分析资料，定义了南亚高压撤退日期的标准，得到了1979-2016年南亚高压撤退日期，南亚高压平均的撤退日期是第59候（大约10月18日）。南亚高压撤退日期具有显著的2-yr左右和6-yr左右周期变化，并且撤退日期在1997年存在变率突变。进一步对南亚高压撤退过程的分析揭示出，一方面，随着对流活动自孟加拉湾西部向东减弱导致孟加拉湾东部及中南半岛对流异常减弱，孟加拉湾到中南半岛地区上空出现下沉运动，与之对应是高空辐合低空辐散，并且在欧亚大陆及印度洋高空激发出气旋性环流异常，导致大约95°E以西的西亚及其以南的阿拉伯海到孟加拉湾北部地区上空位势高度场异常显著减弱;另一方面，菲律宾群岛以东的西太平洋地区对流加强会造成该地区上空出现上升运动，对应高层辐散低层辐合，并且高层激发出反气旋性环流异常，这就会导致菲律宾以东地区上空出现显著的位势高度正异常。这样的环流形势会造成孟加拉湾东部的南亚高压西中心消失，而东中心位置维持在中南半岛以东洋面上，意味着南亚高压撤退到中南半岛以东洋面上。
针对南亚高压建立与撤退演变过程的对比研究表明，南亚高压建立及撤退后（建立候或撤退候分别减去前一候的值），欧亚大陆及其附近海洋地区的位势高度都存在着异常，但显著性区域有所不同。具体表现为撤退后显著的负异常出现在大约95°E以西的西亚及其以南的阿拉伯海到孟加拉湾北部地区上空;而南亚高压建立后，显著的位势高度正异常位于青藏高原及其以南的孟加拉湾和中南半岛北部地区上空。此外，南亚高压撤退，一方面与对流活动自孟加拉湾西部向东减弱导致孟加拉湾东部及中南半岛中北部到青藏高原地区对流活动减弱有关;另一方面，也与菲律宾群岛以东西太平洋地区对流加强有关。而南亚高压建立则与源于苏门答腊岛对流活动的向北发展导致孟加拉湾中南部对流活动活跃有关。
二、东欧地区大气热源对南亚高压纬向移动年际变化的影响
研究表明东欧地区大气热源的异常是影响南亚高压东西移动年际变化除热带海温异常以外另一个重要的因子;当东欧地区大气热源出现正（负）异常时，南亚高压向西（东）移动。东欧地区大气热源异常对南亚高压东西移动的影响主要是通过激发欧亚大陆中纬度地区类似于丝绸之路遥相关型大气波列沿西风急流向东传播实现的。丝绸之路遥相关型大气波列则是通过影响伊朗高原和青藏高原上空的位势高度异常来影响南亚高压东西移动的，并且丝绸之路遥相关型大气波列对南亚高压东西移动的影响是一直稳定存在的。当东欧地区大气热源异常加强（减弱）时，会激发出类似于负（正）位相的丝绸之路遥相关型大气波列向东传播，导致正（负）的位势高度异常出现在伊朗高原及东北亚附近地区，而负（正）的位势高度异常出现在东欧以及青藏高原地区上空，这就有利于南亚高压向西（东）移动。
另外，印度半岛北部非绝热对南亚高压东西移动也有着重要影响，但其主要是通过激发Rossby波大气响应影响伊朗高原附近地区上空位势高度异常来影响南亚高压东西移动的。当印度半岛北部大气热源出现正（负）异常时，显著的位势高度正（负）异常出现在伊朗高原附近地区，这就会导致南亚高压中心的向西（东）移动。同时，数值模式的结果也进一步证实了东欧地区大气热源异常可以通过激发出向东传播的大气波列来影响南亚高压纬向移动年际变化，而印度半岛北部非绝热加热则是通过激发Rossby波大气响应来影响南亚高压纬向移动年际变化。
三、ENSO影响南亚高压纬向移动的年代际变化
研究表明ENSO与南亚高压东西移动之间存在显著的负相关，但这种负相关存在显著的年代际变化，滑动相关显示在1983年之前是显著负相关，1983之后负相关变得不显著。这说明ENSO与南亚高压东西移动之间的关联从1983年开始显著减弱。挑选出的高相关时段(1954-1974)和低相关时段(1988-2008)的对比分析表明:在高相关时段，ENSO与欧亚大陆中高纬度大气波列共同作用导致伊朗高原上空位势高度异常，进而引起南亚高压的东西移动;而在低相关时段，ENSO对南亚高压东西移动的影响不显著，南亚高压东西移动主要与欧亚大陆中高纬度大气波列引起的伊朗高原和青藏高原上空位势高度异常有关。
ENSO与南亚高压东西移动之间相关的减弱，则与ENSO和印度季风之间相关的减弱有着密切关系，即ENSO与印度季风之间的相关在1983年之后也减弱并变得不显著。在高相关时段，当赤道中东太平洋海温异常增暖（变冷）时，阿拉伯海的海温也显著增暖（变冷），这就减弱（加强）了印度季风区海陆热力对比，因此印度季风显著减弱（增强），印度半岛中北部降水随之减少（增加），释放的凝结潜热也减少（增加），在高层从非洲到伊朗高原上空激发出气旋（反气旋）性环流异常，这就导致伊朗高原上空的位势高度异常减小（增加），南亚高压向东（西）移动。但是，在低相关时段，当赤道中东太平洋海温发生异常增暖（变冷）时，阿拉伯海的海温并没有显著的异常，因此印度季风区海陆热力对比没有显著变化，印度季风也就没有发生显著异常，ENSO对印度夏季风的影响减弱，这也导致印度季风区降水释放的凝结潜热异常不显著，伊朗高原及青藏高原上空位势高度并没有显著异常，南亚高压东西移动并不显著，此时ENSO对南亚高压的东西移动影响减弱。
一、南亚高压撤退特征及与其建立的比较
利用NCEP/NCAR逐日再分析资料，定义了南亚高压撤退日期的标准，得到了1979-2016年南亚高压撤退日期，南亚高压平均的撤退日期是第59候（大约10月18日）。南亚高压撤退日期具有显著的2-yr左右和6-yr左右周期变化，并且撤退日期在1997年存在变率突变。进一步对南亚高压撤退过程的分析揭示出，一方面，随着对流活动自孟加拉湾西部向东减弱导致孟加拉湾东部及中南半岛对流异常减弱，孟加拉湾到中南半岛地区上空出现下沉运动，与之对应是高空辐合低空辐散，并且在欧亚大陆及印度洋高空激发出气旋性环流异常，导致大约95°E以西的西亚及其以南的阿拉伯海到孟加拉湾北部地区上空位势高度场异常显著减弱;另一方面，菲律宾群岛以东的西太平洋地区对流加强会造成该地区上空出现上升运动，对应高层辐散低层辐合，并且高层激发出反气旋性环流异常，这就会导致菲律宾以东地区上空出现显著的位势高度正异常。这样的环流形势会造成孟加拉湾东部的南亚高压西中心消失，而东中心位置维持在中南半岛以东洋面上，意味着南亚高压撤退到中南半岛以东洋面上。
针对南亚高压建立与撤退演变过程的对比研究表明，南亚高压建立及撤退后（建立候或撤退候分别减去前一候的值），欧亚大陆及其附近海洋地区的位势高度都存在着异常，但显著性区域有所不同。具体表现为撤退后显著的负异常出现在大约95°E以西的西亚及其以南的阿拉伯海到孟加拉湾北部地区上空;而南亚高压建立后，显著的位势高度正异常位于青藏高原及其以南的孟加拉湾和中南半岛北部地区上空。此外，南亚高压撤退，一方面与对流活动自孟加拉湾西部向东减弱导致孟加拉湾东部及中南半岛中北部到青藏高原地区对流活动减弱有关;另一方面，也与菲律宾群岛以东西太平洋地区对流加强有关。而南亚高压建立则与源于苏门答腊岛对流活动的向北发展导致孟加拉湾中南部对流活动活跃有关。
二、东欧地区大气热源对南亚高压纬向移动年际变化的影响
研究表明东欧地区大气热源的异常是影响南亚高压东西移动年际变化除热带海温异常以外另一个重要的因子;当东欧地区大气热源出现正（负）异常时，南亚高压向西（东）移动。东欧地区大气热源异常对南亚高压东西移动的影响主要是通过激发欧亚大陆中纬度地区类似于丝绸之路遥相关型大气波列沿西风急流向东传播实现的。丝绸之路遥相关型大气波列则是通过影响伊朗高原和青藏高原上空的位势高度异常来影响南亚高压东西移动的，并且丝绸之路遥相关型大气波列对南亚高压东西移动的影响是一直稳定存在的。当东欧地区大气热源异常加强（减弱）时，会激发出类似于负（正）位相的丝绸之路遥相关型大气波列向东传播，导致正（负）的位势高度异常出现在伊朗高原及东北亚附近地区，而负（正）的位势高度异常出现在东欧以及青藏高原地区上空，这就有利于南亚高压向西（东）移动。
另外，印度半岛北部非绝热对南亚高压东西移动也有着重要影响，但其主要是通过激发Rossby波大气响应影响伊朗高原附近地区上空位势高度异常来影响南亚高压东西移动的。当印度半岛北部大气热源出现正（负）异常时，显著的位势高度正（负）异常出现在伊朗高原附近地区，这就会导致南亚高压中心的向西（东）移动。同时，数值模式的结果也进一步证实了东欧地区大气热源异常可以通过激发出向东传播的大气波列来影响南亚高压纬向移动年际变化，而印度半岛北部非绝热加热则是通过激发Rossby波大气响应来影响南亚高压纬向移动年际变化。
三、ENSO影响南亚高压纬向移动的年代际变化
研究表明ENSO与南亚高压东西移动之间存在显著的负相关，但这种负相关存在显著的年代际变化，滑动相关显示在1983年之前是显著负相关，1983之后负相关变得不显著。这说明ENSO与南亚高压东西移动之间的关联从1983年开始显著减弱。挑选出的高相关时段(1954-1974)和低相关时段(1988-2008)的对比分析表明:在高相关时段，ENSO与欧亚大陆中高纬度大气波列共同作用导致伊朗高原上空位势高度异常，进而引起南亚高压的东西移动;而在低相关时段，ENSO对南亚高压东西移动的影响不显著，南亚高压东西移动主要与欧亚大陆中高纬度大气波列引起的伊朗高原和青藏高原上空位势高度异常有关。
ENSO与南亚高压东西移动之间相关的减弱，则与ENSO和印度季风之间相关的减弱有着密切关系，即ENSO与印度季风之间的相关在1983年之后也减弱并变得不显著。在高相关时段，当赤道中东太平洋海温异常增暖（变冷）时，阿拉伯海的海温也显著增暖（变冷），这就减弱（加强）了印度季风区海陆热力对比，因此印度季风显著减弱（增强），印度半岛中北部降水随之减少（增加），释放的凝结潜热也减少（增加），在高层从非洲到伊朗高原上空激发出气旋（反气旋）性环流异常，这就导致伊朗高原上空的位势高度异常减小（增加），南亚高压向东（西）移动。但是，在低相关时段，当赤道中东太平洋海温发生异常增暖（变冷）时，阿拉伯海的海温并没有显著的异常，因此印度季风区海陆热力对比没有显著变化，印度季风也就没有发生显著异常，ENSO对印度夏季风的影响减弱，这也导致印度季风区降水释放的凝结潜热异常不显著，伊朗高原及青藏高原上空位势高度并没有显著异常，南亚高压东西移动并不显著，此时ENSO对南亚高压的东西移动影响减弱。