中国冬季气温的次季节尺度振荡及其与年际异常的关系

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针对中国冬季气温异常的研究往往关注其自身及相关影响因素的年际、年代际变化。目前越来越多的研究开始关注季节内振荡特征,但关于次季节与其他尺度相互作用对冬季气温异常的影响研究还不多,因此本文通过分析诊断1959-2011年的逐日观测资料和再分析资料,对中国冬季气温的次季节尺度振荡结构及其演变特征进行研究,并且运用温度方程诊断了不同尺度相互作用对冬季气温年际变化的影响,探讨与次季节尺度相关联的尺度相互作用在冬季气温年际异常中的作用。结果表明:(1)中国冬季次季节尺度气温存在地域差异。中国南部、西部和东部地区的冬季次季节尺度气温都存在10-20d和20-60d的振荡周期,但南部和东部地区10-20d振荡较西部地区更显著。冬季10-90d、10-20d、20-60d低频气温振荡强度具有明显的年际变化特征。(2)华南、西北、华北和东北地区次季节尺度振荡强。关键区(38-53°N,118-133°E)次季节尺度振荡强度与冬季气温异常呈显著的负相关。(3)关键区冬季气温在冷年具有显著的10-32d振荡周期,暖年在38d左右达到第一峰值,且冷年功率谱值大于暖年。典型冷(暖)年次季节尺度气温和300hPa高度场都向东南方向移动,低层季节内气温的变化与高层位势高度的联系通过静力关系实现。且300hPa波活动通量表明Rossby波能量频散是高层位势高度场向东南方向传播的主要来源。(4)典型冷(暖)年具有明显的NAO负(正)位相结构,从大西洋北部、欧洲、乌拉尔山、我国北部为正(负)-负(正)-正(负)-负(正)的异常高度结构。冬季气温典型冷暖年由于径向温度梯度引起垂直风切变,关键区南侧为200hPa西风急流,故关键区扰动强,不稳定能量大,且冷年的垂直风切变和200hPa急流都强于暖年,故冷年不稳定能量更大,次季节尺度振荡也更强。(5)冬季气温年际变化主要是由多年平均和年际尺度相互作用的贡献为主,次季节尺度贡献总的来说较小,其中冷年与次季节尺度相关联的各项贡献的总和占最大贡献(年际尺度风场与多年平均温度项构成的温度平流项)的22.3%,暖年为10%,且都为正贡献。冷(暖)年冬季多年平均温度场和年际尺度风场构成的温度平流项-△[(?)和多年平均风场和年际尺度温度的构成的温度平流项-△(?)对关键区为冷(暖)平流,1000hPa多年平均大气稳定度参数和年际尺度垂直速度构成的绝热变化项(△[(sc·ωj)j])为负(正)的绝热加热,为冷(暖)年冬季气温异常提供正的贡献。
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