我国地面气温的变化与前期北半球高层环流的异常

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1、我国地面气温的变化与前期北半球高层环流的异常陈雯智协飞(南京信息工程大学，大气科学学院，江苏南京210044)摘要利用中国160站1960~2002年逐月平均温度资料和ECMWF的45年逐月温度场、风场及位势高度场再分析资料，研究了北半球高层环流异常与我国地面气温变化的联系，并根据研究结果挑选预报因子建立了我国地面气温变化的线性回归预测模型。结果表明，平流层中高纬度环流的异常与我国冬季地面气温的联系十分密切。最明显的特征是在前期两个月的北半球40°N~60°N，90°W附近从平流层到对流层低层温度场、纬向风场以及位势高度场都有一个和我国冬季地面气温变化的相关显著区。平流层环

2、流的异常与我国春、夏和秋季地面气温的联系与冬季明显不同。同时根据不同季节所挑选的北半球高层大气中的预报因子建立的线性回归预测模型能够较好地预测我国地面气温的变化，但是不同的区域和不同的季节所预测的效果有所不同。关键词：高层环流，异常，地面气温，线性回归。1引言在全球气候变化的背景下，我国的气候与环境也发生了显著变化。观测表明，近百年来[1]我国气候增暖的幅度为0.5℃~0.8℃。前人对引起我国气温变化的机理作了很多研究，得[2][3][4,5]到了许多有意义的结果。影响我国气温变化的因子归纳起来包括海温、雪盖、海冰、[6][7][8][9-12]高原热力异常、西伯利亚高压、

3、北大西洋涛动、北极涛动与极涡等。过去许多研究主要集中在对流层环流异常所引起的气候变化，却忽视了平流层环流异常的影响。自20世纪以来大气科学界逐渐认识到平流层和对流层是相互耦合、相互作用的，因而作为一个完整的系统，对平流层变化的研究是必不可少的。越来越多的证据表明，平流[13-19]层的异常信号也可以用来预报低层大气环流的变化。Baldwin等应用了一个经验统计模式来做低层环流的延伸期预报，指出可以利用冬季平流层的“记忆力”作延伸期预报并提高[20-22]其预报水平。Christiansen也指出在5~60天的时间尺度上引入平流层的统计信息可以提高地面预报水平。目前关于高层环

4、流异常，特别是平流层环流异常对我国气候变化的影响的[23]研究相对较少。黄荣辉等对2005年与2006年东亚冬季风的异常与北极涛动（AO）的关系进行了探讨，他们认为平流层低层环流AO指数与东亚冬季风指数有很好的负相关,即某一年冬季AO指数为负（正），则该年东亚冬季风偏强（弱）。本文着重对高层环流与中国地面气温变化的联系进行研究，并利用高层环流异常作为预报因子建立地面气温变化的多元线性回归模型。1852资料与方法本文使用的资料包括由中国气象局提供的全国160个站1960~2002年的逐月平均温度资料以及由欧洲中期数值预报中心（ECMWF）提供的45年逐月温度场、风场及位势高度

5、场的再分析资料，本文之所以采用ECMWF的再分析资料是由于前期工作发现ECMWF的再[24][25]分析资料更能反映真实情况。本文所采用的方法主要有相关分析，MonteCarlo检验及多元线性回归方程的建立。3前期北半球高层温度场、环流的异常与我国夏季气温变化的联系a20°N40°N60°Nb20°N40°N60°N高度高度Pressure(hPa)Pressure(hPa)经度Longitude经度Longitude图11(a)、7(b)月全国平均地面气温与前期两个月20°N，40°N，60°N温度场相关的经度--高度剖面图，图中阴影区为通过显著性检验的区域，α=0.05

6、，等值线间隔为0.08。Figure.1Longitude-Pressurecrosssectionofcorrelationsbetweenthetemperaturefieldat20°N,40°N,60°NandtheJanuary(a),July(b)surfacetemperatureofChina.Theshadedareasindicatethecorrelationcoefficientsarereliableaccordingtotheconfidencelevelwhichis0.05.Contourintervalis0.08.全国月平均地面气温与前期

7、1~2个月1000-1hPa温度场、风场以及高度场的相关性最[26]好。于是本文首先挑选前期2个月纬向平均的温度场、纬向风场及位势高度场分别与全国平均地面气温作了相关分析并检验，发现主要的相关显著区分布在20°N，40°N，60°N附近（图略），于是作了上述三个要素场在这几个纬度附近与1、4、7及10月我国平均地面气温的相关分析。本文给出了1、7月全国平均地面气温与前期两个月20°N，40°N，60°N温度场的相关分析图（图1）。对于1月我国地面气温而言，前期两个月在北半球40°N~60°N，90°W附近的温度场、