东亚夏季风异常活动的多模态特征及其与外强迫异常的可能联系

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首先利用1979~2002年ERA-40、ERA interim. JRA-25和NCEP-DOE AMIP-Ⅱ(NCEP-2)再分析资料,采用向量场的自然正交展开、相关分析等方法,对比分析了不同资料所揭示的东亚夏季风异常活动的多模态特征。其次探讨了前期冬季热带太平洋、印度洋海温异常对东亚夏季风第一模态的影响及其物理机制,重点分析了东亚夏季风第二模态的年代际变化特征及其相应的中高纬环流变化,并讨论该年代际变化的可能机理。最后简要分析了春季北极海冰异常与东亚夏季风第三模态的可能联系,结果表明:(1)四套再分析资料所揭示的东亚夏季风异常活动均存在三种差异显著的空间模态,且各套资料对东亚夏季风异常活动空间多模态特征具有很好的一致性,仅NCEP-2的结果与其他资料略有差异。(2)东亚夏季风第一模态体现了夏季风年际异常在中国南方和北方的反相变化,相应的环流场显示东亚沿岸存在从西北太平洋经过日本以南到达鄂霍次克海的经向三极型结构,而降水变化在长江中下游为显著的负异常;第二模态反映了夏季风活动主导模态的一致性变化,850hPa风场在环贝加尔湖地区受强大的异常反气旋控制,环流场上中高纬地区表现为异常的纬向波列结构,具体表现为起源于欧洲大陆西部经西西伯利亚平原向东南方向延伸至东北亚地区,而夏季降水异常场呈现“南涝北旱”的分布形势;第三模态表明了夏季风异常活动的东西反相变化,115。E以东地区盛行异常偏南风,而115。E以西地区主要盛行异常偏北风,500hPa高度场、SLP均显示出东亚沿岸地区、鄂霍次克海至日本以南洋面的偶极型波列以及欧亚大陆北部的准纬向遥相关波列,夏季降水在我国大部分地区偏多,显著变化主要位于黄淮及附近地区。(3)东亚夏季风第一模态主要受前期印度洋和赤道中东太平洋海温异常的影响。当前期冬季热带印度洋和太平洋存在海温暖(冷)异常时,印度洋海温异常可以持续到夏季使得西北太平洋出现反气旋(气旋)异常,我国长江中下游以南地区盛行偏南(北)气流,导致东亚夏季风在南方偏强(弱),在北方偏弱(强)。(4)近年来东亚夏季风第二模态开始起主导作用,在1993年左右发生年代际转折。1990年代初以后,春季格陵兰海、部分北冰洋海冰增多及喀拉海、巴伦支海等极圈外边缘海海冰减少、环贝加尔湖地区土壤湿度异常偏干及中低纬度海陆热力差异减小。这些外强迫因子的变化都使得我国大部分地区表现为一致的北风异常,东亚夏季风整体偏弱,但三者的相对贡献及它们的联系和相互影响有待进一步研究。(5)东亚夏季风第三模态与春季东西伯利亚海和楚科奇海附近海冰异常存在紧密联系。这些地区春季海冰偏多(少)年,后期夏季东亚区域1150E以东地区盛行异常偏北(南)风,夏季风偏弱(强),而1150E以西地区主要盛行异常偏南(北)风,夏季风偏强(弱)。
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