对流层上层副热带西风急流与东亚冬季风的关系研究

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1、对流层上层副热带西风急流与东亚冬季风的关系研究况雪源1,2基金项目国家自然科学基金重点项目(批准号：40333026)作者简介况雪源，女，1971年11月，高级工程师，从事气候变化及模拟研究工作。Email：xykuang@21cn.com，张耀存1(1.南京大学大气科学系，南京，210093;2.广西气候中心，南宁，530022)摘要利用NCEP/NCAR月平均再分析资料研究冬季对流层上层西风急流的时空变化特征，提出表征急流强度和位置变化的指数，进而探讨西风急流与东亚冬季风的关系。结果表明：冬季西风急流强度

2、指数体现了西太平洋与高纬大陆的热力对比，较好地反映了西伯利亚高压与阿留申低压的强度变化，可作为表征冬季风强弱变化的一个定量指标，急流增强（减弱）对应西伯利亚冷高压和阿留申低压加强（减弱），东亚冬季风偏强（弱）。急流强度指数与不同高度冬季风子系统的显著相关表明，东亚冬季风活动异常不只是对流层中低层的现象，而在整个对流层都有明显反映，低层的西伯利亚高压和阿留申低压、中层的欧亚脊、东亚大槽及西太平洋副高与高层的西风急流是同相变化的。在此基础上还比较了急流强度指数和北极涛动指数（AO）与东亚冬季风的关系，急流强度变化

3、体现了欧亚大陆与西太平洋的热力差异，而AO则主要反映极地与中纬度环状模的反相变化，所以急流强度变化与东亚冬季风的关系更为密切。关键词：对流层上层西风急流；东亚冬季风；北极涛动1引言东亚冬季风是北半球冬季最活跃的环流系统，其活动异常可以影响全球范围大气环流的变化，不仅造成中高纬度强烈降温、降雪、大风、霜冻等灾害性天气，还会引起低纬地区的环流及天气异常。东亚冬季风不仅是海洋与大气之间，而且是南北半球及热带与热带外地区相互作用的重要媒介，这种作用是通过“冷涌”的间歇性爆发作为纽带而实现的[1-2]，所以人们对东亚冬

4、季风爆发的大尺度条件及“冷涌”引起的中低纬及海气相互作用方面作了大量的研究。例如，Chang和Lau[3-4]的研究表明“冷涌”对哈德莱环流、沃克环流、西风急流及赤道西太平洋地区的深对流有明显影响，并且冬季风及冷涌的年际变化与ENSO及热带季风低频振荡有关。Ding等[5-6]计算了西伯利亚高压及冬季风的热量收支情况，还对东亚冬季风和冷涌的演变特征进行了分析，指出冷涌主要是700hPa以下的现象。为了进一步从气候学意义上研究冬季风的变化特征及影响，人们分别从不同角度定义了东亚冬季风指数，以研究其多时间尺度变化

5、特征及与中国气候的关系，结果表明，东亚冬季风的年际、年代际变化与我国冬季天气气候关系密切[7-11]。不仅如此，东亚冬季风异常还会导致后期大气环流异常[12-15]，孙淑清等[12]和陈隽等[13]的工作指出，对于夏季江淮流域旱涝天气，其前冬大气环流形势已经存在较大的差异，无论是中高纬的环流形势，还是低纬地区的对流特征及海洋状态等方面都迥然不同。李崇银等[16]的研究亦表明，强冬季风的爆发通过海气相互作用对于ElNino现象有激发作用，杨辉等利用数值模式对此进行了验证[17]。因此，研究冬季风的结构变化及异常

6、机理有助于我们深入了解海洋与大气、热带与热带外地区之间的相互作用及对后期气候变化趋势进行预测，但以往人们对冬季风的研究主要基于海陆热力差异造成的气压差，着眼于500hPa以下对流层中低层，在时间尺度上以研究天气尺度意义上的“冷涌”为主。而冬季风的强度变化不单纯受局地气候系统的影响，还与北半球大尺度大气环流有密切关系[18]，对流层高层的急流与东亚冬季风变化是密不可分的[2，19]，但过去由于缺乏较长时间的高空资料序列，限制了人们对急流与冬季风关系的研究，对于二者的关系只是一些定性的描述，所以，本文利用NCEP

7、/NCAR再分析200hPa纬向风场资料进行EOF分解，研究东亚副热带西风急流的时空变化特征，定义了表征冬季急流强度及位置变化的定量指标，在此基础上对急流的年际异常及其与冬季风的关系作了进一步的探讨。2资料本文所用资料为：（1）NCEP/NCAR再分析月平均资料，时间为1961—2000年，所选要素包括海平面气压场、风场、温度场、高度场、地面2m气温场，等压面资料的水平分辨率为2.5º×2.5º，垂直方向为17层，地面气温场的水平分辨率为T62的高斯网格；（2）同期中国714个站点的地面气温实测资料，并通过C

8、ressman方法插值到1º×1º的网格点上。3冬季200hPa纬向风的时空变化特征在冬季（12—2月）200hPa纬向风多年平均图上（图略），西风风速大于30m/s的急流位于30ºN附近的副热带地区，急流中心位于日本南部的西太平洋上空，强度达70m/s。因此，我们选取区域（10ºN—70ºN，50ºE—180ºE）200hPa冬季标准化纬向风场进行EOF分解，分析其时空变化特征。从分解结果来看，前