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论文研究了青藏高原(简称高原)近地层与周围大气环流系统的相互作用以及高原季风对东亚季风环流的影响。指出传统高原季风指数(简称传统指数)在描述高原季风位置变化方面存在着局限性,鉴于此,将传统指数进行了修正,定义了动态高原季风指数(简称动态指数)。动态指数不仅能较好的反映高原季风强度变化,而且能科学的描述高原季风位置的变化特征。同时将动态指数与传统指数进行对比分析,结果表明动态指数在描述天气气候和大气环流系统方面均较传统指数优越,进而探讨了动态指数对大气环流系统的表征能力。具体内容如下:
(1)高原近地层及北侧气压系统均是围绕某中心做顺时针运动的。两气压系统呈明显的“跷跷板”式变化,在600hPa上表现为高度场空间结构沿经向上的调整。低高压差负值的开始和结束与高原季风起讫时间吻合。高原夏季降水起讫不仅与高原及北侧气压系统结构密切相关,而且与高原东南或南部水汽输送条件也息息相关。
(2)在传统指数中引入了高原近地层低压系统中心位置参数,定义了动态指数。在对比分析了传统指数和动态指数的基础上,探讨了动态指数对大气环流异常的表征能力。结果表明,夏季高原主体被强大的热低压系统控制着,风场在高原近地层做气旋式弯曲,气流在高原上空向热低压中心辐合。强大的热低压中心与风场辐合中心彼此吻合并一起随时间变化。相对传统指数而言,动态指数能够更好的反映气象要素和描述气候变化特征。强高原夏季风年,高原地区分布着一个异常气旋性环流,高原及周围地区中低层分布着偏强西南风,中国南部分布着一个异常反气旋性环流,低层从中国东北到日本东部的广阔区域分布着一个异常气旋性环流,偏强西南风有利于高原南部水汽向北源源不断输送,致使高原及周围地区出现更多降水,偏强西风将“水汽输送大三角”区的水汽带向长江下游,致使该地区出现更多的降水;弱高原季风年则相反,高原地区分布着一个异常反气旋性环流,高原及周围地区中低层分布着偏弱西南风,中国南部分布着一个异常气旋性环流,低层从中国东北到日本东部的广阔区域分布着一个异常反气旋性环流,偏弱西南风不利于高原南部水汽向北输送,致使高原及周围地区降水减少,偏弱西风减少了向长江下游水汽的输送,致使该地区降水减少。高原季风与南亚高压的强度和位置变化密切相关。亚洲急流带上存在着准Rossby波列传播特征,夏季在北半球中上层沿南亚高压北侧存在着一个明显的遥相关型,这种遥相关型的存在表明高原季风与东亚季风和南亚季风之间存在着某种内在联系。
(3)南亚高压北侧亚洲急流带上分布着明显的遥相关型,高原上空是正相关区,向东依次为中国东部的负相关区和以日本为中心的正相关区,表明强高原夏季风年,高原上空南风偏强,中国东部地区偏北风盛行,日本及周围地区为南风控制,弱高原夏季风年,高原上空偏南风、中国东部偏北风和日本及周围地区偏南风减弱。东亚地区与高原季风遥相关联并对东亚气候变化产生重要影响的系统主要有两个,分别是东北冷涡区的气旋性环流系统和西太平洋海域的反气旋性环流系统,并且这两个系统相邻独立,相互影响,当气旋性环流增强时,反气旋性环流随之增强,反之,当气旋性环流减弱时,反气旋性环流随之减弱。东北弱槽和西太副高共同影响着东亚季风气候变化特征。
(4)高原西部地区感热通量是高原地面加热场强度的主导因素,高原东部地区潜热通量是地面加热场强度的主要贡献因素,决定着夏季高原地面加热场强度等值线的分布。高原近地层低压系统的位置决定着高原季风的强度和影响范围,东部热力作用强时,高原近地层低压系统偏东,高原处于低压系统西南侧的西北气流影响下,高原近地层西南风偏弱,夏季风强度偏弱,影响范围偏东;高原西部热力作用强时,高原近地层低压系统偏西,低压系统东南侧西南风控制着高原地区,近地层偏南风偏强,高原季风强度偏强,影响范围偏西。高原地面热力作用是通过影响高原近地层与周围自由大气间的热力差异来影响高原近地层低压系统位置,进而影响高原季风的强度和位置变化的。地面热力作用对高原季风的影响具有超前性,高原近地层在地面热力作用下逐渐加热,致使高原与南北两侧温度梯度发生翻转,高原地区环流分布相应变化,夏季风随之生消。