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摘要 通过构建海陆间大气质量迁移（MAMLO，Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans）指数，对北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量的迁移规律及其与气候异常的联系进行了研究。结果表明：在北半球中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量呈现反相变化。夏季MAMLO指数总体呈缓慢下降的趋势，同时还具有准3 a振荡周期以及显著的年代际变化特征。亚洲大陆中高纬地表气压变化与北太平洋低纬气压变化的反相关关系主要归因于：异常大气质量环流；海陆异常加热对比；Rossby波能传播。MAMLO与欧亚、太平洋地区夏季气候异常关系密切，尤其在中国地区。MAMLO为正（负）时，中国大体呈现出北方降水偏多（偏少）南方降水偏少（偏多）、北方偏冷（偏暖）南方偏暖（偏冷）的空间分布。
关键词夏季；大气质量迁移；气候异常；亚洲；北太平洋；中国
大气质量是大气环流变化的重要表征量，其空间分布及异常变化对大气环流、气候的变化有着重要影响（Lorenz，1951；Christy et al.，1989）。而地表气压的自身演变实际上反映了大气质量的分布以及大气环流的变化。海陆热力差异可直接影响低层的海陆地表气压的变化，进而产生气压梯度驱动大气运动。一般而论，在北半球自冬到夏陆面上的大气质量逐渐减少，而海洋上的大气质量逐渐增加；自夏到冬则相反，即海洋上的大气质量减少而陆面上增加。该变化将导致海陆间大气质量的重新分布，进而驱动大气环流重新调整，影响气候和季风的变率。因此，认识北半球海陆间大气质量的异常变化以及理解其中的大气质量输送过程是非常必要的。
Trenberth（1981）通过研究地表气压及海平面气压（SLP，Sea Level Pressure），发现由于水汽质量的季节变化，全球大气质量存在变程为0.5 hPa的年循环，并在8月达到最大。卢楚翰等（2008）利用NCEP/NCAR再分析资料进一步研究发现全球平均大气质量季节循环明显，其值在夏季达到最大，冬季为最小，它主要由全球水汽变化引起，这从另一侧面支持全球干空气质量守恒这一假设。由于全球不同纬度的大气接受的太阳短波辐射不同，且全球地表性状不均匀，不同下垫面热容量存在较大差异，因此大气质量将在南北半球间（Guan and Yamagata，2001）以及海陸间发生显著的迁移（Guan et al.，2015）。通过分析地表气压场时间序列，Guan and Yamagata（2001）揭示了南北半球之间大气质量年际异常的反位相分布特征，简称为“南北涛动”（IHO，Interhemispheric Oscillations，）。IHO体现着大气质量在南北半球间的重新分布，其时间尺度包括月季至年代际。卢楚翰等（2008）研究了IHO的季节变化特征，其主要与中纬度大气质量变动有关。从长时间平均来看，两半球的大气质量交换基本上是平衡的，其季节变化表现为明显的半年周期，冬、夏季节变化显著，特别是夏季，和两半球季风有很大的关系（张燕等，2008）。分析不同季节的IHO年际变化特征，卢楚翰和管兆勇（2009）指出春季IHO作为地表气压EOF分析的第一模态，呈现出明显的两半球中高纬地区大气质量间的“跷跷板”分布，其信号强于北极涛动（AO）及南极涛动（AAO）；卢楚翰等（2010）发现夏季IHO对30°S～60°N纬带以及南极地区的大气异常质量分布有着较大的方差贡献，并与这些区域的海平面气压场变化显著相关。
除了南北半球间的大气质量交换，在海洋与大陆间亦存在明显的大气质量迁移。杨鑑初（1956）就曾发现太平洋与亚洲两个区域间大气质量的月际变化大多呈现相反现象，并指出海陆热力差异引起的海陆间大气质量的输送随季节发生转变。大气质量流随季节的变化与地表气压的季节差异密切相关。在北半球中纬度地区，大气质量流随季节变化最为显著（Chen et al.，1997）。胡潮等（2014，2015）利用NCEP/NCAR再分析资料和CMIP5模式资料的研究表明，北半球海陆间大气质量存在明显的季节变化，冬、夏季大气质量在海陆间分布差异显著。
我国地处欧亚大陆东部，东南两面濒临海洋，幅员辽阔，受到低纬和中高纬乃至南半球环流的共同影响，大气质量的迁移和重新分布将对我国天气及气候变化产生影响。虽然有不少工作从各种不同的角度触及到大气质量的局部乃至全球的再分布，但专门研究北半球夏季海洋—大陆间大气质量迁移的工作非常之少。为此，本文将选取亚洲大陆和北太平洋区域作为研究的关键区，利用再分析资料重点讨论北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量迁移规律及其与气候异常（结合我国的降水和气温）的联系，这对于揭示大气环流的变化规律具有非常重要的现实价值和科学意义。
1 资料及计算方法
1.1 资料
资料包括：1）NCEP/NCAR提供的再分析数据集（Kalnay et al.，1996）。所用变量包括月平均地表气压（Ps）、地表和高空风场（u，v）、辐射、感热、潜热通量、位势高度（h）、垂直速度（ω）、比湿（q）、温度（T）等。资料的水平网格分辨率为2.5°×2.5°，垂直方向1 000～10 hPa共17层，时间跨度为1979—2014年夏季。2）NOAA研究中心的CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation）逐月平均降水资料，覆盖时段为1979—2013年夏季。3）国家气候中心提供的160站1979—2014年夏季逐月平均降水、温度资料。4）英国哈德莱中心的HaDISST（the Hadley Centre’s Sea Ice and SST）海表温度月平均资料（Rayner et al.，2003），水平网格分辨率为1.0°×1.0°，时间为1979—2014年夏季。5）英国East Anglia大学Climate Research Unit（CRU）高分辨率地面温度格点资料（Jones and Moberg，2003），选取1979—2013年夏季，水平分辨率为0.5°×0.5°。 文中夏季是指6—8月的平均。使用的方法主要有相关分析、线性回归、Morlet小波分析、功率谱分析、合成分析、差值t检验等气候统计诊断方法。
1.2 主要诊断量
地表气压（Ps）是描述气候变化的重要参数（Toumi et al.，1999），其自身演变反映着大气质量的分布以及大气环流的变化。本文选用地表气压Ps，先求得各个格点夏季的距平值Psd，得到36 a夏季距平场的时间序列。后采用一元线性回归的方法来滤除大气质量的南北交换部分，用p′s来表征北半球海陆上空大气质量的异常演变。通过相关分析和EOF分解，分析显著迁移区域并寻找陆地和海洋上的关键区，分别记为LandK和OceanK（或关键区A和关键区B），计算陆地和海洋上空关键区域面积权重平均的地表气压扰动，将两者之差定义为可描述夏季海陆间大气质量迁移的指数IMAMLO（MAMLO，Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans）。当IMAMLO大于0时，表示大气质量在陆地上空异常堆积，而在海洋上空异常亏损，大气质量可能由海洋向陆地输送，反之则相反。
参照相关文献（Luo and Yanai，1984a，1984b；Takaya and Nakamura，1997，2001；胡潮等，2014），分别计算出大气视热源Q1、视水汽汇Q2、TN通量、大气质量流等诊断量用于进一步分析。
2 夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移年际变化特征
2.1 夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移指数的定义
式中：Lmask表示陆地在积分计算时的MASK（陆地格点取1，海洋为缺省）。求取了MLand与p′s的相关系数，结果如图1a所示。可以看出，北半球夏季MLand与陆地大部分地区p′s呈现出正相关关系，其中在亚洲大陆西伯利亚地区以及北美的西北部大部分地区均存在一个通过0.05信度的水平显著性检验的正相关区域，而在北太平洋上存在与p′s呈显著负相关的区域，最大值中心位于夏威夷群岛附近的洋面上，相关系数超过-0.60，表明地表气压异常降低（升高）时，大气质量在海洋上空异常堆积（亏损）。由此看到，夏季北半球大陆与海洋的地表气压变化主要表现为亚洲—北美大陆与北太平洋间的反相变化，显示出夏季北半球大气质量的海陆间显著的迁移。
考慮本文的研究对象，选取了两个相关系数大值区表示p′s变化的关键区（如图1a红框所示），一是亚洲大陆，简称AC区域，范围为[80～120°E，55～70°N]，记作关键区A，求取其上p′s的夏季面积权重平均气压扰动IAC与p′s的相关，发现其结果与图1a所示分布相似；另一个是北太平洋，简称NP区域，范围为[180°E～140°W，7.5～25°N]，记作关键区B，同样，求得其上的面积权重平均的地表气压INP与p′s的相关分布亦与图1a结果接近。由此，将LandK和OceanK分别取为关键区A和关键区B时，可定义亚洲大陆与北太平洋上的气压扰动差为MAMLO指数，记为IMAMLO，亦即：
式中IAC和INP分别表示两个关键区面积权重平均的地表气压异常。这里将经过标准化后的IMAMLO指数记为I*MAMLO，用于描述夏季北半球大气质量在亚洲—太平洋区域之间的迁移。当I*MAMLO大于0时，大气质量在亚洲大陆上空堆积，而在北太平洋上空亏损；相反，当I*MAMLO小于0时，表示大气质量在亚洲大陆上空亏损，在北太平洋上空堆积。
有许多学者对冬、春季节的海平面气压SLP作了EOF分析发现其主要模态主要描述了北极涛动（AO，Arctic Oscillation）和南极涛动（AAO，Antarctic Oscillation）等（Thompson and Wallace，1998；Kidson，1999；Gong et al.，2001；Thompson，2001）。尽管夏季风时期的SLP异常变化的主要特征与冬季相比有所不同，但其EOF的第一模态仍与AO密切相关（邓伟涛等，2009）。大气中的这些低频变化均明显体现了局部大气质量的重新分布。通过对地表气压扰动p′s的EOF分析（图略），发现其第一模态能够表征北极涛动AO的空间分布，而第二模态的空间结构则与亚洲—太平洋区域MAMLO的空间特征相似，显示出亚洲大陆与北太平洋间气压异常的反相变化，其时间序列与I*MAMLO的相关系数为0.53。
进一步对I*MAMLO和p′s作相关分析（图1b）可得，亚洲大陆与北太平洋呈现更明显的反位相分布，且高、低值中心分别在选定的关键区A和B内，相关系数分别达到了0.8和-0.6以上（通过0.05信度的显著性检验）。
2.2 指数的年际变化特征与典型年份的选取
为了分析关键区A和B上空大气质量的迁移与长期演变特征，根据以上定义，计算出1979—2014年夏季MAMLO指数（IMAMLO），同时给出其9 a滑动平均值和一元线性回归趋势（图2a）。由图2a可见，北半球夏季IMAMLO时间序列在1979—2014年总体呈缓慢下降的趋势，其回归系数为-0.24 （10 a）-1，表明亚洲大陆上空大气质量有缓慢减少而北太平洋上空大气质量有缓慢增加的趋势。由其9 a滑动平均值还可以看出近几十年来MAMLO存在较为显著的年代际变化。滤除线性趋势后对时间序列做标准化（图2b），发现该时间序列表现出明显的年际变率。结合小波和功率谱分析（图3）表明，I*MAMLO在90年代中后期至20世纪初存在显著的10～12 a左右的周期，2005—2014年之间则以3 a周期变化为主。
本文从滤除了线性趋势且经过标准化后的IMAMLO时间序列中，挑选出超过正1、低于负1个标准差的年份为高、低指数年，这样得到的正、负异常指数年分别为6 a和8 a，如表1所示。文中根据挑选出来的这些I*MAMLO典型正、负异常年，对相应年份的环流场、加热场、水汽输送等进行合成差值分析（典型正异常年的平均减去典型负异常年的平均），讨论它们的异常特征，并分析与北半球夏季降水及气温的联系。需要说明的是，在对任一变量进行合成前，均滤除了其长期趋势。 3 北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量交换
3.1 大气质量流
北半球夏季海陆间大气质量存在较为显著的交换。大气质量流不仅可直观地呈现大氣质量的源与汇及迁移方向，还决定了地表气压的变化倾向。大气质量亏损和堆积的维持与大气质量通量散度有关。大气质量通量散度为正值时，即质量流辐散，有利于维持局部地区上空大气质量的亏损，使得地表气压降低，相反，大气质量通量散度为负值时，即质量流辐合，则有利于维持局部地区上空大气质量的堆积，引起地表气压升高。故而，通过计算大气质量流的旋转分量和辐散分量以及大气质量通量散度，并作其合成差值分析，来进一步研究亚洲大陆与北太平洋间大气质量的交换特征及其空间分布。
在对流层中低层（图4a，地表积分到500 hPa）大气质量流在亚洲大陆辐散，异常辐散中心位于西伯利亚地区附近（关键区A所在位置附近），北太平洋上出现异常辐合中心，位置刚好与关键区B相吻合。在纬向方向上，散度场自西向东呈现辐散—辐合交替分布的特征。与辐散场相对应，亚洲大陆上辐散中心西北侧生成异常的反气旋式环流，北太平洋上辐合中心的西北侧产生异常的气旋式环流，这些与自由大气中旋转运动和辐散运动基本关系的理论分析相一致（Sardeshmukh and Hoskins，1988）。
由于辐散分量比无辐散分量更能反映大气质量输送对地表气压的影响，如此，亚洲大陆上的异常大气质量向东输送与北太平洋上的异常大气质量的流入相联系，从而对关键区域A和B地区的异常气压维持起到了重要作用。
在500 hPa以上，图4b所示分布情况与对流层中低层相反，关键区A亚洲大陆上存在异常辐合中心，关键区B北太平洋上存在异常辐散中心，纬向上自东向西呈现大气质量由大洋异常流向大陆的特征。
注意到除了在亚洲大陆中高纬度与副热带北太平洋间存在显著的大气质量辐散流的异常之外，在青藏高原及以南地区也观察到由质量流辐散分量建立的联系，这种联系可能与APO现象有关（Zhao et al.，2007）。
3.2 垂直环流
除了水平面上的大气质量流之外，垂直环流亦可以反映出海陆之间大气运动的联系。使用NCEP/NCAR资料，图5分析了夏季垂直环流和位势高度的合成差值剖面。从图5可以看出，夏季亚洲大陆与西太平洋上空存在异常逆时针环流，而在北美大陆上空与东太平洋则存在异常顺时针环流。在关键区A有较强烈的异常下沉气流，而在关键区B处则存在深厚的异常上升气流。在位势高度场上，亚洲大陆西部和太平洋上空的异常低压系统一直伸展至对流层整层。大气质量在亚洲大陆高层异常辐合，低层异常辐散，其上空异常的高压系统产生强烈的下沉气流，补偿了低层大气的异常辐散，构成纬向垂直环流的下沉支；大气质量在北太平洋高层异常辐散，低层异常辐合，其上空的异常低压系统使得其西侧产生强烈的上升气流，补偿了高层的异常辐散，构成纬向垂直环流的上升支。辐散风场通过垂直运动在对流层高、低层对大气质量进行了补偿。注意到，由于对辐散风和垂直速度在纬带[7.5～70°N]上做了经向平均，图5所显示的垂直环流还包括了低纬度亚洲区域与北太平洋质量环流所建立的联系的影响。
进一步结合图4a和图4b不难发现，在关键区A中的点（100°E，65°N）和关键区B中的点（160°W，15°N）的连线所在的斜向垂直平面内，在对流层低层，存在着自亚洲大陆向北太平洋热带地区的辐散气流，而在对流层上层，这种辐散气流方向存在反转，由北太平洋地区向区域A辐合。这就构成了在区域A和区域B之间的异常质量环流，将亚洲大陆中高纬度与北太平洋中东部分的热带地区联系了起来。由此可知，亚洲大陆与北太平洋上空大气质量的异常亏损和堆积的维持与它们上空异常的垂直运动和垂直方向上的质量环流联系密切。
4 北半球夏季MAMLO的可能成因
北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量的交换不仅受到热力作用的影响，还与动力作用的影响有关。这里就这两方面作简单讨论，分别选取海陆热力差异和波作用通量为切入点。海陆热力差异是北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量重新分布的主要驱动力（刘屹岷等，1999；Wu and Liu，2003；Liu et al.，2004；Wu et al.，2012）。它通过影响海陆间温度梯度，进而推动海陆间大气质量迁移。而波作用通量则用于描述定常Rossby波的能量频散特征，在不同区域间通过能量频散建立遥相关联系。
4.1 海陆热力差异及驱动作用
地表与大气、海表与大气界面的热量通量交换强烈影响大气边界层热力和动力结构，进而影响大气环流，造成大气质量在海陆间发生迁移。热量交换主要包括辐射、感热和潜热交换。从表2可见，I*MAMLO典型正、负异常年间AC和NP区域上空整层大气长、短波净辐射通量和净地表感热、潜热通量存在显著差别，大气得到的净长波辐射通量和地面感热通量输送异常使得大陆与大洋间形成强烈对比，从而驱动亚洲—太平洋间大气质量发生重新分布。
地表感热通量和辐射是大气能量的主要来源，地表感热输送加强（减弱）和辐射加热（冷却）可使大气温度升高（降低），导致气柱膨胀（收缩），进而强迫大气质量海陆间交换。为进一步探究热力作用对亚洲—太平洋间大气质量迁移的影响，这里将分析北半球夏季大陆和海洋关键区上空的加热场即大气视热源和视水汽汇（Luo and Yanai，1984b）。大气视热源和视水汽汇之差表示地表热通量交换和气柱内的净辐射加热形成的非绝热加热。-大于0时，表示此区域内非绝热加热作用强烈，反之则表示区域内地表热通量输送减弱且辐射冷却。
由图6可以看出，非绝热加热-在西西伯利亚平原附近为负异常中心，即陆地表面与大气的热交换和气柱内净辐射通量导致气柱获得能量减少，可导致对流层低层辐散而高层辐合；-在夏威夷群岛东南部为弱的正异常中心，即海表面感热潜热输送加强和辐射加热，可导致对流层低层辐合高层辐散，这种热力差异将驱动对流层中低层的异常大气质量从大陆流向海洋，高层异常大气质量从海洋迁移到大陆。
4.2 波作用量通量
北半球夏季海陆间大气质量的交换受到动力作用的影响，但其作用机制较为复杂。这里根据Takaya and Nakamura（1997，2001）的方法計算了波作用通量矢量（简称TN通量）的水平分量，以简单地讨论波动对亚洲—太平洋间大气质量迁移的影响。图7给出了I*MAMLO高、低指数年差值合成环流的夏季波作用量通量及其散度异常分布，可见，在对流层高层（图7a）和低层（图7b）关键区A附近的波作用通量辐散，说明该地区是波源区。自此波源区存在向东并经过黑潮续流区向关键区B方向的波动能量传播。这与西风带Rossby波能量传播的倾向性路径基本一致（Hoskins and Karoly，1981）。能量的频散可造成环流异常，并最终导致大气质量流异常。
5 夏季气候异常与MAMLO的联系
大气环流的异常是造成天气气候异常变化的直接原因。大气质量迁移可通过引起大气环流的异常而对天气和气候产生影响。可以预期，北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量的交换将对我国的气候异常产生重要的影响。
5.1 夏季降水
夏季CMAP降水与I*MAMLO的相关分布显示，二者存在较好的关系。在关键区A、B分别表现为显著的负、正相关（均通过了0.05信度的显著性检验）（图8a）。I*MAMLO为正（负）时，对应着西伯利亚、欧洲南部和中国东部沿海地区降水减少（增多），夏威夷群岛附近和阿拉斯加湾南部降水增加（减少）。这些与图8b所示的水汽输送和水汽压的分析结果大致相符。图8b显示，水汽自区域A东部向四周尤其是向热带太平洋辐散，最终在区域B附近辐合。相应地，在100°E以东的广大热带外地区，水汽压异常偏低。但是，在区域B及其附近，水汽压则异常升高，有利于降水异常偏多。
为分析夏季I*MAMLO与同期中国降水相互关系的区域特征，计算了1979—2014年夏季I*MAMLO与同期中国160站降水的相关系数（图8c）。可见，中国北方大部分地区为显著正相关区域，新疆吐鲁番盆地附近、内蒙古高原东北部、黑龙江南部等地通过了0.10信度的显著性检验。然而，在中国南部特别是东部沿海地区则表现为显著的负相关，江苏南部、安徽南部、浙江北部、福建北部、江西北部、湖南东北部、贵州东南部等地通过了0.10信度的显著性检验。这些显著相关区的相关系数绝对值均达到了0.30，某些地区则超过0.40。说明当I*MAMLO为正（负）时，对应着中国北方大部分地区降水增多（减少），中国南方大部分地区降水减少（增加），总体呈现出北涝（旱）南旱（涝）的空间型分布。以上分析表明，MAMLO的强度与中国同期夏季降水有密切的关系。
5.2 夏季气温
夏季I*MAMLO与地表、海表气温存在较好的关系，这可以从其与地表、海表气温的相关系数分布（图9）上直观地观察到。图9a显示，当I*MAMLO为正（负）时，对应着西西伯利亚平原和中东太平洋气温升高（降低），欧亚大部分地区和西北太平洋气温降低（升高）。
I*MAMLO与中国160站夏季气温的相关关系由图9b显示。图9b表明，中国北方大部分地区为显著负相关区域（大多通过了0.10信度的显著性检验），相关系数最高达到-0.60，而安徽南部、湖北东南和西南部、湖南东北部、江西北部、福建北部、浙江西部、广东东北部、广西中部等地区则表现为弱的正相关。这些说明，当I*MAMLO为正（负）时，对应着中国北方大部分地区气温降低（升高），中国南方部分地区气温升高（降低）。造成这一相关系数分布的原因主要有两个：I*MAMLO为正时：1）在北方降水正异常（图8c），地表蒸发和因云量增多而阻挡太阳辐射都利于地表气温降低；2）同时对流层低层异常反气旋性环流（图4a）东南侧的偏北气流利于造成异常平流降温。南方情形与此相反。当I*MAMLO为负时，情形反之。
6 结论与讨论
1）将夏季亚洲大陆（关键区A）与北太平洋（关键区B）区域平均的地表气压异常的差定义为海陆间大气质量迁移指数I*MAMLO，其可描述中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量的反相变化特征。分析表明，夏季I*MAMLO在时间变化上表现出明显的年际变率，具有3 a的显著周期，且1979—2014年总体呈缓慢下降的趋势。在2005年之前还存在较为显著的年代际变化。
2）将亚洲中高纬度地区气压变化与北太平洋热带—副热带地区气压反相变化联系起来的成因主要有三个：质量环流特别是垂直环流；Rossby波动能量频散；海陆间非绝热加热差异。差值合成的整层积分大气质量流显示亚洲大陆与北太平洋之间高低层的异常大气质量存在显著的交换。夏季对流层中低层大气质量流在西伯利亚地区附近异常辐散，北太平洋上出现异常辐合中心。对流层中层以上大气质量流辐散分量所示方向与对流层低层的方向相反，形成了亚洲大陆异常下沉，太平洋地区异常上升的异常垂直环流圈。这一环流圈将亚洲—太平洋间地表气压异常及其上大气运动联系了起来。亚洲大陆与北太平洋区域上空大气受到不同加热，是驱动大气质量在海、陆间发生重新分布的主要热力原因。大气吸收的非绝热加热使得大陆与大洋间形成强烈的热力对比，从而推动海陆间大气质量进行交换。此外，准定常Rossby波的能量频散也对大气质量的异常亏损和堆积起着重要的作用。
3）夏季降水和气温变化与I*MAMLO存在较好的关系。I*MAMLO为正（负）时，对应着西伯利亚、欧洲南部和中国东部沿海地区降水减少（增多），西西伯利亚平原和中东太平洋气温升高（降低），而中国北方、夏威夷群岛附近和阿拉斯加湾南部降水增加（减少），欧亚大部分地区、中国北方以及西北太平洋气温降低（升高）。
需要说明的是，本文对北半球夏季亚洲大陆与北太平洋间大气质量迁移的可能成因作了分析讨论。但由于这一现象及其形成机制较为复杂，还需要通过数值模拟去进一步揭示。另外，MAMLO与夏季风活动、ENSO、AO、IHO、APO等现象的联系如何以及这种联系相关的影响如何，亦仍有待未来深入探究。 致谢：国家自然科学基金委地球科学部南京信息工程大学大气资料服务中心提供了资料服务；NCEP/NCAR再分析资料取自NOAACIRES Climate Diagnostics Center（http：//www.cdc.noaa.gov）；文中諸图绘制使用了NCL及GrADS软件。
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Using the NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data for the period of 1979—2014，CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation） precipitation data，in situ observational data at 160 stations in China，SST（Sea Surface Temperature） data provided by British Hadley Centre as well as CRU highresolution surface temperature data by the University of East Anglia，this paper has investigated the migration of atmospheric mass over regions between Asia and North Pacific in boreal summer and its associations with climate anomalies by employing some statistical methods.
An index based on surface air pressure anomaly is defined to describe the Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans（MAMLO） on interannual timescale.It is found that an antiphase variation of anomalous atmospheric mass exists between midhigh latitudes in Asia and midlow latitudes in North Pacific.This antiphase relation can also be referred to AsiaNorth Pacific teleconnection pattern（ANPT）.The summer MAMLO index varies with a dominant period of three years，a slowly decreasing trend，and distinct interdecadal variations in the study period.The ANPT is formed due to three factors.Firstly，the atmospheric mass fluxes anomalously diverge in lower and converge in upper troposphere in Siberia，and in North Pacific the opposite situations are observed，forming the anomalous vertical circulation characterized by anomalous downward motion in Asia and upward motion in Pacific，which links surface pressure variations along with horizontal circulation changes between Asia and Pacific.Secondly，MAMLO is mainly dominated by the contrast of anomalous heating between lands and oceans.Water vapor content is higher over the subtropical Pacific than that over eastern Asia，facilitating the atmosphere to absorb surface long wave radiation and solar short wave radiation over oceans more than over Asia continent.The striking contrast of the anomalous atmospheric diabatic heating between Asia and North Pacific is in favor of driving atmospheric mass to exchange between them.Thirdly，the energy dispersion of quasistationary Rossby wave also plays an important role in the anomalous loss and accumulation of atmospheric mass. MAMLO is closely related to the summer climate anomalies in Eurasia and Pacific.When the MAMLO index is positive，the precipitation decreases significantly in Siberia，the southern area of Europe and the east coast of China，as opposed to the increase over northern China，the Hawaiian Islands and the south of Gulf of Alaska.At the same time，the temperature increases obviously over the West Siberian Plain and the central and eastern Pacific，along with the anomalous decrease in much of Eurasia，northern China and Northwest Pacific.Further researches by use of observational data over Chinese 160 stations conclusively indicate that correlations of MAMLO with variations of anomalous precipitation and temperature are particularly significant in China.When the MAMLO index is positive（negative），precipitation increases（decreases） and surface temperature decreases（increases） prominently over northern China.Instead，there is a decrease（an increase） in precipitation and an increase（a decrease） in surface temperature over southern China.
All the results above are helpful for us to better understand the mechanisms behind circulation changes and the causes of climate anomalies in Eurasia and Pacific during boreal summer and to provide useful clues to prediction of the summer climate anomalies.
summer；migration of atmospheric mass；climate anomaly；Asia；North Pacific；China
doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160419001
（責任编辑：张福颖）
关键词夏季；大气质量迁移；气候异常；亚洲；北太平洋；中国
大气质量是大气环流变化的重要表征量，其空间分布及异常变化对大气环流、气候的变化有着重要影响（Lorenz，1951；Christy et al.，1989）。而地表气压的自身演变实际上反映了大气质量的分布以及大气环流的变化。海陆热力差异可直接影响低层的海陆地表气压的变化，进而产生气压梯度驱动大气运动。一般而论，在北半球自冬到夏陆面上的大气质量逐渐减少，而海洋上的大气质量逐渐增加；自夏到冬则相反，即海洋上的大气质量减少而陆面上增加。该变化将导致海陆间大气质量的重新分布，进而驱动大气环流重新调整，影响气候和季风的变率。因此，认识北半球海陆间大气质量的异常变化以及理解其中的大气质量输送过程是非常必要的。
Trenberth（1981）通过研究地表气压及海平面气压（SLP，Sea Level Pressure），发现由于水汽质量的季节变化，全球大气质量存在变程为0.5 hPa的年循环，并在8月达到最大。卢楚翰等（2008）利用NCEP/NCAR再分析资料进一步研究发现全球平均大气质量季节循环明显，其值在夏季达到最大，冬季为最小，它主要由全球水汽变化引起，这从另一侧面支持全球干空气质量守恒这一假设。由于全球不同纬度的大气接受的太阳短波辐射不同，且全球地表性状不均匀，不同下垫面热容量存在较大差异，因此大气质量将在南北半球间（Guan and Yamagata，2001）以及海陸间发生显著的迁移（Guan et al.，2015）。通过分析地表气压场时间序列，Guan and Yamagata（2001）揭示了南北半球之间大气质量年际异常的反位相分布特征，简称为“南北涛动”（IHO，Interhemispheric Oscillations，）。IHO体现着大气质量在南北半球间的重新分布，其时间尺度包括月季至年代际。卢楚翰等（2008）研究了IHO的季节变化特征，其主要与中纬度大气质量变动有关。从长时间平均来看，两半球的大气质量交换基本上是平衡的，其季节变化表现为明显的半年周期，冬、夏季节变化显著，特别是夏季，和两半球季风有很大的关系（张燕等，2008）。分析不同季节的IHO年际变化特征，卢楚翰和管兆勇（2009）指出春季IHO作为地表气压EOF分析的第一模态，呈现出明显的两半球中高纬地区大气质量间的“跷跷板”分布，其信号强于北极涛动（AO）及南极涛动（AAO）；卢楚翰等（2010）发现夏季IHO对30°S～60°N纬带以及南极地区的大气异常质量分布有着较大的方差贡献，并与这些区域的海平面气压场变化显著相关。
除了南北半球间的大气质量交换，在海洋与大陆间亦存在明显的大气质量迁移。杨鑑初（1956）就曾发现太平洋与亚洲两个区域间大气质量的月际变化大多呈现相反现象，并指出海陆热力差异引起的海陆间大气质量的输送随季节发生转变。大气质量流随季节的变化与地表气压的季节差异密切相关。在北半球中纬度地区，大气质量流随季节变化最为显著（Chen et al.，1997）。胡潮等（2014，2015）利用NCEP/NCAR再分析资料和CMIP5模式资料的研究表明，北半球海陆间大气质量存在明显的季节变化，冬、夏季大气质量在海陆间分布差异显著。
我国地处欧亚大陆东部，东南两面濒临海洋，幅员辽阔，受到低纬和中高纬乃至南半球环流的共同影响，大气质量的迁移和重新分布将对我国天气及气候变化产生影响。虽然有不少工作从各种不同的角度触及到大气质量的局部乃至全球的再分布，但专门研究北半球夏季海洋—大陆间大气质量迁移的工作非常之少。为此，本文将选取亚洲大陆和北太平洋区域作为研究的关键区，利用再分析资料重点讨论北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量迁移规律及其与气候异常（结合我国的降水和气温）的联系，这对于揭示大气环流的变化规律具有非常重要的现实价值和科学意义。
1 资料及计算方法
1.1 资料
资料包括：1）NCEP/NCAR提供的再分析数据集（Kalnay et al.，1996）。所用变量包括月平均地表气压（Ps）、地表和高空风场（u，v）、辐射、感热、潜热通量、位势高度（h）、垂直速度（ω）、比湿（q）、温度（T）等。资料的水平网格分辨率为2.5°×2.5°，垂直方向1 000～10 hPa共17层，时间跨度为1979—2014年夏季。2）NOAA研究中心的CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation）逐月平均降水资料，覆盖时段为1979—2013年夏季。3）国家气候中心提供的160站1979—2014年夏季逐月平均降水、温度资料。4）英国哈德莱中心的HaDISST（the Hadley Centre’s Sea Ice and SST）海表温度月平均资料（Rayner et al.，2003），水平网格分辨率为1.0°×1.0°，时间为1979—2014年夏季。5）英国East Anglia大学Climate Research Unit（CRU）高分辨率地面温度格点资料（Jones and Moberg，2003），选取1979—2013年夏季，水平分辨率为0.5°×0.5°。 文中夏季是指6—8月的平均。使用的方法主要有相关分析、线性回归、Morlet小波分析、功率谱分析、合成分析、差值t检验等气候统计诊断方法。
1.2 主要诊断量
地表气压（Ps）是描述气候变化的重要参数（Toumi et al.，1999），其自身演变反映着大气质量的分布以及大气环流的变化。本文选用地表气压Ps，先求得各个格点夏季的距平值Psd，得到36 a夏季距平场的时间序列。后采用一元线性回归的方法来滤除大气质量的南北交换部分，用p′s来表征北半球海陆上空大气质量的异常演变。通过相关分析和EOF分解，分析显著迁移区域并寻找陆地和海洋上的关键区，分别记为LandK和OceanK（或关键区A和关键区B），计算陆地和海洋上空关键区域面积权重平均的地表气压扰动，将两者之差定义为可描述夏季海陆间大气质量迁移的指数IMAMLO（MAMLO，Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans）。当IMAMLO大于0时，表示大气质量在陆地上空异常堆积，而在海洋上空异常亏损，大气质量可能由海洋向陆地输送，反之则相反。
参照相关文献（Luo and Yanai，1984a，1984b；Takaya and Nakamura，1997，2001；胡潮等，2014），分别计算出大气视热源Q1、视水汽汇Q2、TN通量、大气质量流等诊断量用于进一步分析。
2 夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移年际变化特征
2.1 夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移指数的定义
式中：Lmask表示陆地在积分计算时的MASK（陆地格点取1，海洋为缺省）。求取了MLand与p′s的相关系数，结果如图1a所示。可以看出，北半球夏季MLand与陆地大部分地区p′s呈现出正相关关系，其中在亚洲大陆西伯利亚地区以及北美的西北部大部分地区均存在一个通过0.05信度的水平显著性检验的正相关区域，而在北太平洋上存在与p′s呈显著负相关的区域，最大值中心位于夏威夷群岛附近的洋面上，相关系数超过-0.60，表明地表气压异常降低（升高）时，大气质量在海洋上空异常堆积（亏损）。由此看到，夏季北半球大陆与海洋的地表气压变化主要表现为亚洲—北美大陆与北太平洋间的反相变化，显示出夏季北半球大气质量的海陆间显著的迁移。
考慮本文的研究对象，选取了两个相关系数大值区表示p′s变化的关键区（如图1a红框所示），一是亚洲大陆，简称AC区域，范围为[80～120°E，55～70°N]，记作关键区A，求取其上p′s的夏季面积权重平均气压扰动IAC与p′s的相关，发现其结果与图1a所示分布相似；另一个是北太平洋，简称NP区域，范围为[180°E～140°W，7.5～25°N]，记作关键区B，同样，求得其上的面积权重平均的地表气压INP与p′s的相关分布亦与图1a结果接近。由此，将LandK和OceanK分别取为关键区A和关键区B时，可定义亚洲大陆与北太平洋上的气压扰动差为MAMLO指数，记为IMAMLO，亦即：
式中IAC和INP分别表示两个关键区面积权重平均的地表气压异常。这里将经过标准化后的IMAMLO指数记为I*MAMLO，用于描述夏季北半球大气质量在亚洲—太平洋区域之间的迁移。当I*MAMLO大于0时，大气质量在亚洲大陆上空堆积，而在北太平洋上空亏损；相反，当I*MAMLO小于0时，表示大气质量在亚洲大陆上空亏损，在北太平洋上空堆积。
有许多学者对冬、春季节的海平面气压SLP作了EOF分析发现其主要模态主要描述了北极涛动（AO，Arctic Oscillation）和南极涛动（AAO，Antarctic Oscillation）等（Thompson and Wallace，1998；Kidson，1999；Gong et al.，2001；Thompson，2001）。尽管夏季风时期的SLP异常变化的主要特征与冬季相比有所不同，但其EOF的第一模态仍与AO密切相关（邓伟涛等，2009）。大气中的这些低频变化均明显体现了局部大气质量的重新分布。通过对地表气压扰动p′s的EOF分析（图略），发现其第一模态能够表征北极涛动AO的空间分布，而第二模态的空间结构则与亚洲—太平洋区域MAMLO的空间特征相似，显示出亚洲大陆与北太平洋间气压异常的反相变化，其时间序列与I*MAMLO的相关系数为0.53。
进一步对I*MAMLO和p′s作相关分析（图1b）可得，亚洲大陆与北太平洋呈现更明显的反位相分布，且高、低值中心分别在选定的关键区A和B内，相关系数分别达到了0.8和-0.6以上（通过0.05信度的显著性检验）。
2.2 指数的年际变化特征与典型年份的选取
为了分析关键区A和B上空大气质量的迁移与长期演变特征，根据以上定义，计算出1979—2014年夏季MAMLO指数（IMAMLO），同时给出其9 a滑动平均值和一元线性回归趋势（图2a）。由图2a可见，北半球夏季IMAMLO时间序列在1979—2014年总体呈缓慢下降的趋势，其回归系数为-0.24 （10 a）-1，表明亚洲大陆上空大气质量有缓慢减少而北太平洋上空大气质量有缓慢增加的趋势。由其9 a滑动平均值还可以看出近几十年来MAMLO存在较为显著的年代际变化。滤除线性趋势后对时间序列做标准化（图2b），发现该时间序列表现出明显的年际变率。结合小波和功率谱分析（图3）表明，I*MAMLO在90年代中后期至20世纪初存在显著的10～12 a左右的周期，2005—2014年之间则以3 a周期变化为主。
本文从滤除了线性趋势且经过标准化后的IMAMLO时间序列中，挑选出超过正1、低于负1个标准差的年份为高、低指数年，这样得到的正、负异常指数年分别为6 a和8 a，如表1所示。文中根据挑选出来的这些I*MAMLO典型正、负异常年，对相应年份的环流场、加热场、水汽输送等进行合成差值分析（典型正异常年的平均减去典型负异常年的平均），讨论它们的异常特征，并分析与北半球夏季降水及气温的联系。需要说明的是，在对任一变量进行合成前，均滤除了其长期趋势。 3 北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量交换
3.1 大气质量流
北半球夏季海陆间大气质量存在较为显著的交换。大气质量流不仅可直观地呈现大氣质量的源与汇及迁移方向，还决定了地表气压的变化倾向。大气质量亏损和堆积的维持与大气质量通量散度有关。大气质量通量散度为正值时，即质量流辐散，有利于维持局部地区上空大气质量的亏损，使得地表气压降低，相反，大气质量通量散度为负值时，即质量流辐合，则有利于维持局部地区上空大气质量的堆积，引起地表气压升高。故而，通过计算大气质量流的旋转分量和辐散分量以及大气质量通量散度，并作其合成差值分析，来进一步研究亚洲大陆与北太平洋间大气质量的交换特征及其空间分布。
在对流层中低层（图4a，地表积分到500 hPa）大气质量流在亚洲大陆辐散，异常辐散中心位于西伯利亚地区附近（关键区A所在位置附近），北太平洋上出现异常辐合中心，位置刚好与关键区B相吻合。在纬向方向上，散度场自西向东呈现辐散—辐合交替分布的特征。与辐散场相对应，亚洲大陆上辐散中心西北侧生成异常的反气旋式环流，北太平洋上辐合中心的西北侧产生异常的气旋式环流，这些与自由大气中旋转运动和辐散运动基本关系的理论分析相一致（Sardeshmukh and Hoskins，1988）。
由于辐散分量比无辐散分量更能反映大气质量输送对地表气压的影响，如此，亚洲大陆上的异常大气质量向东输送与北太平洋上的异常大气质量的流入相联系，从而对关键区域A和B地区的异常气压维持起到了重要作用。
在500 hPa以上，图4b所示分布情况与对流层中低层相反，关键区A亚洲大陆上存在异常辐合中心，关键区B北太平洋上存在异常辐散中心，纬向上自东向西呈现大气质量由大洋异常流向大陆的特征。
注意到除了在亚洲大陆中高纬度与副热带北太平洋间存在显著的大气质量辐散流的异常之外，在青藏高原及以南地区也观察到由质量流辐散分量建立的联系，这种联系可能与APO现象有关（Zhao et al.，2007）。
3.2 垂直环流
除了水平面上的大气质量流之外，垂直环流亦可以反映出海陆之间大气运动的联系。使用NCEP/NCAR资料，图5分析了夏季垂直环流和位势高度的合成差值剖面。从图5可以看出，夏季亚洲大陆与西太平洋上空存在异常逆时针环流，而在北美大陆上空与东太平洋则存在异常顺时针环流。在关键区A有较强烈的异常下沉气流，而在关键区B处则存在深厚的异常上升气流。在位势高度场上，亚洲大陆西部和太平洋上空的异常低压系统一直伸展至对流层整层。大气质量在亚洲大陆高层异常辐合，低层异常辐散，其上空异常的高压系统产生强烈的下沉气流，补偿了低层大气的异常辐散，构成纬向垂直环流的下沉支；大气质量在北太平洋高层异常辐散，低层异常辐合，其上空的异常低压系统使得其西侧产生强烈的上升气流，补偿了高层的异常辐散，构成纬向垂直环流的上升支。辐散风场通过垂直运动在对流层高、低层对大气质量进行了补偿。注意到，由于对辐散风和垂直速度在纬带[7.5～70°N]上做了经向平均，图5所显示的垂直环流还包括了低纬度亚洲区域与北太平洋质量环流所建立的联系的影响。
进一步结合图4a和图4b不难发现，在关键区A中的点（100°E，65°N）和关键区B中的点（160°W，15°N）的连线所在的斜向垂直平面内，在对流层低层，存在着自亚洲大陆向北太平洋热带地区的辐散气流，而在对流层上层，这种辐散气流方向存在反转，由北太平洋地区向区域A辐合。这就构成了在区域A和区域B之间的异常质量环流，将亚洲大陆中高纬度与北太平洋中东部分的热带地区联系了起来。由此可知，亚洲大陆与北太平洋上空大气质量的异常亏损和堆积的维持与它们上空异常的垂直运动和垂直方向上的质量环流联系密切。
4 北半球夏季MAMLO的可能成因
北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量的交换不仅受到热力作用的影响，还与动力作用的影响有关。这里就这两方面作简单讨论，分别选取海陆热力差异和波作用通量为切入点。海陆热力差异是北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量重新分布的主要驱动力（刘屹岷等，1999；Wu and Liu，2003；Liu et al.，2004；Wu et al.，2012）。它通过影响海陆间温度梯度，进而推动海陆间大气质量迁移。而波作用通量则用于描述定常Rossby波的能量频散特征，在不同区域间通过能量频散建立遥相关联系。
4.1 海陆热力差异及驱动作用
地表与大气、海表与大气界面的热量通量交换强烈影响大气边界层热力和动力结构，进而影响大气环流，造成大气质量在海陆间发生迁移。热量交换主要包括辐射、感热和潜热交换。从表2可见，I*MAMLO典型正、负异常年间AC和NP区域上空整层大气长、短波净辐射通量和净地表感热、潜热通量存在显著差别，大气得到的净长波辐射通量和地面感热通量输送异常使得大陆与大洋间形成强烈对比，从而驱动亚洲—太平洋间大气质量发生重新分布。
地表感热通量和辐射是大气能量的主要来源，地表感热输送加强（减弱）和辐射加热（冷却）可使大气温度升高（降低），导致气柱膨胀（收缩），进而强迫大气质量海陆间交换。为进一步探究热力作用对亚洲—太平洋间大气质量迁移的影响，这里将分析北半球夏季大陆和海洋关键区上空的加热场即大气视热源
由图6可以看出，非绝热加热
北半球夏季海陆间大气质量的交换受到动力作用的影响，但其作用机制较为复杂。这里根据Takaya and Nakamura（1997，2001）的方法計算了波作用通量矢量（简称TN通量）的水平分量，以简单地讨论波动对亚洲—太平洋间大气质量迁移的影响。图7给出了I*MAMLO高、低指数年差值合成环流的夏季波作用量通量及其散度异常分布，可见，在对流层高层（图7a）和低层（图7b）关键区A附近的波作用通量辐散，说明该地区是波源区。自此波源区存在向东并经过黑潮续流区向关键区B方向的波动能量传播。这与西风带Rossby波能量传播的倾向性路径基本一致（Hoskins and Karoly，1981）。能量的频散可造成环流异常，并最终导致大气质量流异常。
5 夏季气候异常与MAMLO的联系
大气环流的异常是造成天气气候异常变化的直接原因。大气质量迁移可通过引起大气环流的异常而对天气和气候产生影响。可以预期，北半球夏季亚洲—太平洋间大气质量的交换将对我国的气候异常产生重要的影响。
5.1 夏季降水
夏季CMAP降水与I*MAMLO的相关分布显示，二者存在较好的关系。在关键区A、B分别表现为显著的负、正相关（均通过了0.05信度的显著性检验）（图8a）。I*MAMLO为正（负）时，对应着西伯利亚、欧洲南部和中国东部沿海地区降水减少（增多），夏威夷群岛附近和阿拉斯加湾南部降水增加（减少）。这些与图8b所示的水汽输送和水汽压的分析结果大致相符。图8b显示，水汽自区域A东部向四周尤其是向热带太平洋辐散，最终在区域B附近辐合。相应地，在100°E以东的广大热带外地区，水汽压异常偏低。但是，在区域B及其附近，水汽压则异常升高，有利于降水异常偏多。
为分析夏季I*MAMLO与同期中国降水相互关系的区域特征，计算了1979—2014年夏季I*MAMLO与同期中国160站降水的相关系数（图8c）。可见，中国北方大部分地区为显著正相关区域，新疆吐鲁番盆地附近、内蒙古高原东北部、黑龙江南部等地通过了0.10信度的显著性检验。然而，在中国南部特别是东部沿海地区则表现为显著的负相关，江苏南部、安徽南部、浙江北部、福建北部、江西北部、湖南东北部、贵州东南部等地通过了0.10信度的显著性检验。这些显著相关区的相关系数绝对值均达到了0.30，某些地区则超过0.40。说明当I*MAMLO为正（负）时，对应着中国北方大部分地区降水增多（减少），中国南方大部分地区降水减少（增加），总体呈现出北涝（旱）南旱（涝）的空间型分布。以上分析表明，MAMLO的强度与中国同期夏季降水有密切的关系。
5.2 夏季气温
夏季I*MAMLO与地表、海表气温存在较好的关系，这可以从其与地表、海表气温的相关系数分布（图9）上直观地观察到。图9a显示，当I*MAMLO为正（负）时，对应着西西伯利亚平原和中东太平洋气温升高（降低），欧亚大部分地区和西北太平洋气温降低（升高）。
I*MAMLO与中国160站夏季气温的相关关系由图9b显示。图9b表明，中国北方大部分地区为显著负相关区域（大多通过了0.10信度的显著性检验），相关系数最高达到-0.60，而安徽南部、湖北东南和西南部、湖南东北部、江西北部、福建北部、浙江西部、广东东北部、广西中部等地区则表现为弱的正相关。这些说明，当I*MAMLO为正（负）时，对应着中国北方大部分地区气温降低（升高），中国南方部分地区气温升高（降低）。造成这一相关系数分布的原因主要有两个：I*MAMLO为正时：1）在北方降水正异常（图8c），地表蒸发和因云量增多而阻挡太阳辐射都利于地表气温降低；2）同时对流层低层异常反气旋性环流（图4a）东南侧的偏北气流利于造成异常平流降温。南方情形与此相反。当I*MAMLO为负时，情形反之。
6 结论与讨论
1）将夏季亚洲大陆（关键区A）与北太平洋（关键区B）区域平均的地表气压异常的差定义为海陆间大气质量迁移指数I*MAMLO，其可描述中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量的反相变化特征。分析表明，夏季I*MAMLO在时间变化上表现出明显的年际变率，具有3 a的显著周期，且1979—2014年总体呈缓慢下降的趋势。在2005年之前还存在较为显著的年代际变化。
2）将亚洲中高纬度地区气压变化与北太平洋热带—副热带地区气压反相变化联系起来的成因主要有三个：质量环流特别是垂直环流；Rossby波动能量频散；海陆间非绝热加热差异。差值合成的整层积分大气质量流显示亚洲大陆与北太平洋之间高低层的异常大气质量存在显著的交换。夏季对流层中低层大气质量流在西伯利亚地区附近异常辐散，北太平洋上出现异常辐合中心。对流层中层以上大气质量流辐散分量所示方向与对流层低层的方向相反，形成了亚洲大陆异常下沉，太平洋地区异常上升的异常垂直环流圈。这一环流圈将亚洲—太平洋间地表气压异常及其上大气运动联系了起来。亚洲大陆与北太平洋区域上空大气受到不同加热，是驱动大气质量在海、陆间发生重新分布的主要热力原因。大气吸收的非绝热加热使得大陆与大洋间形成强烈的热力对比，从而推动海陆间大气质量进行交换。此外，准定常Rossby波的能量频散也对大气质量的异常亏损和堆积起着重要的作用。
3）夏季降水和气温变化与I*MAMLO存在较好的关系。I*MAMLO为正（负）时，对应着西伯利亚、欧洲南部和中国东部沿海地区降水减少（增多），西西伯利亚平原和中东太平洋气温升高（降低），而中国北方、夏威夷群岛附近和阿拉斯加湾南部降水增加（减少），欧亚大部分地区、中国北方以及西北太平洋气温降低（升高）。
需要说明的是，本文对北半球夏季亚洲大陆与北太平洋间大气质量迁移的可能成因作了分析讨论。但由于这一现象及其形成机制较为复杂，还需要通过数值模拟去进一步揭示。另外，MAMLO与夏季风活动、ENSO、AO、IHO、APO等现象的联系如何以及这种联系相关的影响如何，亦仍有待未来深入探究。 致谢：国家自然科学基金委地球科学部南京信息工程大学大气资料服务中心提供了资料服务；NCEP/NCAR再分析资料取自NOAACIRES Climate Diagnostics Center（http：//www.cdc.noaa.gov）；文中諸图绘制使用了NCL及GrADS软件。
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Using the NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data for the period of 1979—2014，CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation） precipitation data，in situ observational data at 160 stations in China，SST（Sea Surface Temperature） data provided by British Hadley Centre as well as CRU highresolution surface temperature data by the University of East Anglia，this paper has investigated the migration of atmospheric mass over regions between Asia and North Pacific in boreal summer and its associations with climate anomalies by employing some statistical methods.
An index based on surface air pressure anomaly is defined to describe the Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans（MAMLO） on interannual timescale.It is found that an antiphase variation of anomalous atmospheric mass exists between midhigh latitudes in Asia and midlow latitudes in North Pacific.This antiphase relation can also be referred to AsiaNorth Pacific teleconnection pattern（ANPT）.The summer MAMLO index varies with a dominant period of three years，a slowly decreasing trend，and distinct interdecadal variations in the study period.The ANPT is formed due to three factors.Firstly，the atmospheric mass fluxes anomalously diverge in lower and converge in upper troposphere in Siberia，and in North Pacific the opposite situations are observed，forming the anomalous vertical circulation characterized by anomalous downward motion in Asia and upward motion in Pacific，which links surface pressure variations along with horizontal circulation changes between Asia and Pacific.Secondly，MAMLO is mainly dominated by the contrast of anomalous heating between lands and oceans.Water vapor content is higher over the subtropical Pacific than that over eastern Asia，facilitating the atmosphere to absorb surface long wave radiation and solar short wave radiation over oceans more than over Asia continent.The striking contrast of the anomalous atmospheric diabatic heating between Asia and North Pacific is in favor of driving atmospheric mass to exchange between them.Thirdly，the energy dispersion of quasistationary Rossby wave also plays an important role in the anomalous loss and accumulation of atmospheric mass. MAMLO is closely related to the summer climate anomalies in Eurasia and Pacific.When the MAMLO index is positive，the precipitation decreases significantly in Siberia，the southern area of Europe and the east coast of China，as opposed to the increase over northern China，the Hawaiian Islands and the south of Gulf of Alaska.At the same time，the temperature increases obviously over the West Siberian Plain and the central and eastern Pacific，along with the anomalous decrease in much of Eurasia，northern China and Northwest Pacific.Further researches by use of observational data over Chinese 160 stations conclusively indicate that correlations of MAMLO with variations of anomalous precipitation and temperature are particularly significant in China.When the MAMLO index is positive（negative），precipitation increases（decreases） and surface temperature decreases（increases） prominently over northern China.Instead，there is a decrease（an increase） in precipitation and an increase（a decrease） in surface temperature over southern China.
All the results above are helpful for us to better understand the mechanisms behind circulation changes and the causes of climate anomalies in Eurasia and Pacific during boreal summer and to provide useful clues to prediction of the summer climate anomalies.
summer；migration of atmospheric mass；climate anomaly；Asia；North Pacific；China
doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160419001
（責任编辑：张福颖）