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本文在总结前人的研究基础之上,利用了Morlet小波、EOF分解、奇异值分解(SVD)、合成分析等方法。对北半球极涡与南亚高压之间年际、年代际变化、东西振荡特征及其异常的大气环流变化进行了分析。进一步揭示二者之间的变化关系及异常时的环流差异。其结论主要有以下几方面:
(1)45年来,极涡与夏季南亚高压面积变化表现出了相反的演变趋势,当极涡尤其是前期冬季极涡面积偏强时,夏季南亚高压的面积往往偏弱,反之亦如此。在70年代末期,冬、夏极涡的面积均由强变为弱,南亚高压则是由弱变为强。而在持续异常时间尺度上,二者主要有两个变化明显的时间尺度。在年际时间尺度,前期极涡呈“强—弱—强—弱”的位相交替变化,夏季南亚高压则呈“弱—强—弱—强”的位相交替变化。在年代际尺度,70年代末期,二者也发生了明显的转变,前期极涡面积由“强”变化到“弱”,而夏季南亚高压则相反,“由弱”变化到“强”。对其作方差分析,第一、二主周期变化的时间尺度基本一致,表现出了年际和年代际周期振荡特征。对冬、夏100hPa高度场进行EOF分解,其结果也进一步说明了高层大气环流的变化具有年代际尺度特征。(2)利用统计量t进行均值突变检验,结果表明:100hPa冬、夏极涡、南亚高压的面积在70年代末期均表现出了突变特征,这种突变是跨季节的。趋势变化及合成分析的结果表明:冬、夏100hPa、500hPa高度场及海平面气压场的长期变化中,副热带低纬度地区的位势高度是普遍上升的,而中高纬度的位势高度则呈下降的趋势,极涡与南亚高压的这种年代际尺度的异常关系,与100hPa位势高度的长期变化的线性趋势有关,差值合成分析的结果也进一步说明了这种长期变化趋势。(3)对100hPa前期大气环流与后期大气环流变化进行SVD分解,也表明大气环流变化具有一定持续性特征,冬季大气环流变化对未来环流变化有影响,通过前期冬季环流的异常来预测夏季大气环流,具有一定的理论依据。由于极涡是冬季中、高层系统,其异常变化对未来环流的发展,演变有影响。因此,在研究极涡与南亚高压强弱关系时,有必要追溯到前期冬季极涡异常。(4)交叉谱的结果进一步说明,极涡面积与南亚高压东伸指数之间在不同波动上也存在显著的关系,凝聚值最大出现在k=4上,也就是说,极涡与南亚高压东西振荡在7.5年周期上,二者的关系更为显著。同时,南亚高压异常偏东、偏西年份。高度场、流场、温度场都有明显的变化。异常偏东年份,100hPa高度场普遍升高,并在我国江淮、青藏高原地区形成高值区,在100hPa、500hPa流场上从低纬度到高纬度呈“反气旋—气旋—反气旋”差值分布特征,高压中心附近位置的温度比多年平均偏暖:异常偏西年份,100hPa高度场普遍下降,并在我国江淮、青藏高原地区形成一个低值区,在100hPa、500hPa流场上从低纬度到高纬度则呈“气旋—反气旋—气旋”差值分布特征,高压中心附近位置的温度比多年平均偏冷。这在一定程度上反映了南亚高压异常偏东、偏西的环流变化特征。以上分析说明,北半球极涡与南亚高压之间存在明显的关系,当前期极涡异常时,夏季南亚高压也发生异常,因此,研究极涡与南亚高压之间的关系,对认识两个大尺度系统变化具有重要意义,同时也能为预测南亚高压异常提供依据。