《东亚季风与冷涌》PPT课件

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1、第九讲东亚季风与冷涌丁一汇国家气候中心高等天气学系列讲座单元三：热带大气环流和天气系统9.1冬季风的形成和变率亚洲冬季风起源于西伯利亚高压。当高压离开源地向南爆发时在其东侧和南侧可产生很强的北风和东北风，这就是冬季风（图9.1(a)）。这种强北风和东北风的产生很大程度上与非地转运动有关。当东北季风向南流向南海及印尼一带时，可形成冷涌，最后流入到赤道区的赤道槽内，加强那里的对流和降水（图9.1(b)）。图9.1（a）1971-2000冬季平均850hPa平均风场；（b）5个冬季（1980～1984年12月～2月）850hPa经向风为北风时的出现频率西伯利亚高压的向南移动与寒潮爆发密切有关，而后

2、者与大尺度环流形势或长波的发展有关。图9.2给出了西伯利亚高压的路径。可以看到有三条主要的路径。第一条时西北路径，最常出现，占所有西伯利亚高压路径（1980～1984年5个冬天）的64％左右；第二条路径是西方路径，高压主要在50ºN以南从西向东移动，即高压进入新疆，再东移到蒙古西部，最后达到华东。这种路径的反气旋占27％左右。有一小部分高压（约10％）沿第三条路径移动，它们主要影响东北、朝鲜和日本海。图9.21980～1984年5个冬季（12月～2月）侵入中国的西伯利亚高压路径。左下角是西伯利亚高压路径的概略图在北半球冬季季风期，行星尺度的主要对流区从一般在印度夏季位置移到所谓近赤道的海洋大

3、陆地区，即马来西亚、印尼和南海。虽然热力直接环流基本上与夏季相似，但冬季风具有明显不同的特征，它在近赤道地区的强对流性降水及潜热释放是直接位于很冷的亚洲大陆之南，以此造成强的南北加热梯度。这不仅是冬季全球最主要的热源，而且也是整个大气中所有系统中最大的热源。低空辐合和高空辐散中心位于同一地区，即在西南太平洋的新几内亚以东地区（图9.3）。这个特征反映了在这里有最强的深对流活动。这个大范围的对流区不但为射出长波辐射的分析所证实（从苏门答腊到180ºE沿10ºS有一条云量最大值区，其主要中心恰位于新几内亚以东），而且也为热源的直接计算所证实。从这个冬季风环流的主要上升运动区流出的气流向南、北流动

4、，以此在南北半球形成行星尺度的局地哈得莱环流，即从印尼上升而分别在华北和澳大利亚南部下沉。在200hPa最强的辐散南风（北风）位于10ºN，140ºE（30ºS，160ºE）。从印尼流出的高空辐散气流也流向东面，辐合入赤道东太平洋地区。而在东印度洋有第二个高空辐散中心。在其它年份或更长年份的平均图上，这个辐散中心并不明显。这时可形成两个以印尼为上升支的两个瓦克环流，东面的下沉支在赤道中东太平洋，西部的瓦克环流通过印度洋在非洲东岸下沉。辐散风分布图9.3上图：200hPa下图：850hPa简单的看来，行星尺度的冬季风环流可以看作是东亚局地哈得莱环流的一部分。对流层下部的一支即为流向赤道的东北气

5、流。这支气流不断地受到来自西伯利亚冷空气涌的增强。它的上升支由海洋大陆附近赤道槽中的强对流造成。这支局地哈得莱环流的强度对于冬季纬向平均的经向输送是最重要的。与夏季风有中断和活跃时期之分有些类似，这个环流的强热源也有明显的脉动，这主要表现为海洋大陆地区半静止赤道槽强度的变化和南海传播性天气尺度扰动的发展和衰减。近赤道对流系统随时间的加强，有些是与中国沿海的冷涌有关，这种冷涌主要在大气最低层明显。像夏季风一样，冬季风也有明显的中期变化，即有活跃期和不活跃期（中断期）。每个时期有5～8天的时间。在活跃期，在华南沿海地区最低1～2km出现非常强的冷涌，而中断期的特征是在南海出现异常的持续地面南风。

6、根据5个冬天8次异常活跃冬季风和5个异常不活跃冬季风个例的综合研究，基本上肯定了前面所述的环流演变过程，但也揭示了活跃期和中断期环流系统和过程的显著差异。在活跃期开始，许多行星尺度的环流系统几乎同时加强，包括高空槽东移，华南沿岸冷涌爆发，热带对流区辐散环流加强以及太平洋和印度洋瓦克环流加强，东亚局地哈得莱环流的高空回流支也加强，这又使东亚急流中心加强，同时西亚急流明显减弱。在冷涌的中断期，中纬度环流都表现出相反的变化。热带的变化虽不够明显，但也有相反变化的趋势。这种冷涌活跃和不活跃期热带相应在组织程度上的差别表明，冬季的热带大气似是由中纬所强迫而不是反之，至少在东亚和太平洋地区是如此。在冷涌

7、期间亚洲－太平洋地区的行星尺度环流具有显著的几天时间尺度的短期变化。在华南沿岸冷涌出现前，华北冷平流引起的冷却作用增强，通过加强下沉运动使东亚局地哈得莱环流加强，与华北热汇加强的同时，以日本为中心的东亚急流加强，这是由于哈得莱环流加强后高层非地转气流增强的结果。中心在阿富汗和巴基斯坦的亚洲西部的急流变化与东亚急流的变化反向，后者的最小值略落后于前者之最大值。这种反向关系可能是由高层向赤道的经向风产生的科氏力减