東亞季風(fēng)
東亞季風(fēng)是亞洲季風(fēng)的重要組成部分,它的移動(dòng)和變化影響著中國(guó)的天氣和氣候。東亞季風(fēng)從成因上看是由海陸熱力性質(zhì)差異引起。夏季陸地溫度較高形成低壓,故夏季風(fēng)從副熱帶海洋吹向陸地(偏南風(fēng));冬季陸地寒冷形成高壓,故冬季風(fēng)從高緯大陸吹向海洋(偏北風(fēng)),冬季風(fēng)力較強(qiáng)。
東亞近地面層季風(fēng)僅次于南亞季風(fēng)與東南亞的夏季風(fēng),其范圍大致包括中國(guó)東部、朝鮮半島、日本等地區(qū)。冬季大陸為冷高壓盤踞,高壓前緣的偏北風(fēng)成為亞洲東部的冬季風(fēng)。各地所處的冷高壓的位置不同,盛行風(fēng)向也不盡相同。華北、日本等大致為西北風(fēng),華中華南地區(qū)為東北風(fēng)。而夏季亞洲大陸為熱低壓控制,同時(shí)太平洋高壓本伸北進(jìn),以致形成由海洋吹向大陸的偏南風(fēng)系,即亞洲東部和夏季風(fēng)。東亞季風(fēng)與南亞季風(fēng)的成因不同,天氣氣候特點(diǎn)也有差別。如:冬季風(fēng)盛行時(shí),東亞地區(qū)的氣候特征為低溫、干燥、少雨;夏季風(fēng)盛行時(shí)則為高溫、濕潤(rùn)多雨。
東亞季風(fēng)異常對(duì)中國(guó)旱澇和冷害的發(fā)生有很大影響。1982年起中國(guó)氣象科學(xué)研究院組織了有關(guān)科學(xué)家成立中國(guó)季風(fēng)研究協(xié)作組,在國(guó)家氣象局和國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)的資助下,并與美國(guó)在中美政府間大氣科學(xué)合作協(xié)定下進(jìn)行東亞季風(fēng)研究。發(fā)現(xiàn)了亞洲季風(fēng)中存在一個(gè)東亞冬夏季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng),確定了該系統(tǒng)的各個(gè)成員,提出該系統(tǒng)和印度季風(fēng)系統(tǒng)既相互獨(dú)立又相互作用,東亞旱澇和冷害主要受東亞季風(fēng)系統(tǒng)變化的影響,這個(gè)觀點(diǎn)糾正了過去認(rèn)為中國(guó)季風(fēng)單純是印度季風(fēng)向東延續(xù)的概念,為東亞季風(fēng)的研究建立一個(gè)新的科學(xué)基礎(chǔ)。此外,還發(fā)現(xiàn)夏季風(fēng)暴發(fā)最早起源于東亞季風(fēng)系統(tǒng)中的南海世紀(jì);亞洲大氣熱源中心主要在孟加拉灣、南海和印度西岸,不在青藏高原上空,東亞季風(fēng)存在30一60天低頻振蕩和年際振蕩,東亞副熱帶低頻振蕩傳播是由東向西且由南向北的,并與中高緯向南的振蕩匯合于約30。該項(xiàng)目獲得1995年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。主要完成人為陳隆勛、丁一匯、何金海、朱乾根和羅會(huì)邦等。
研究進(jìn)展中國(guó)氣象科學(xué)研究院曾長(zhǎng)期組織和從事東亞季風(fēng)及其對(duì)中國(guó)天氣和旱澇影響的研究。該文對(duì)中國(guó)氣象科學(xué)研究院在東亞季風(fēng)研究方面取得成果進(jìn)行綜述,并回顧了20世紀(jì)50年代以來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)季風(fēng)的研究活動(dòng),也回顧了影響中國(guó)天氣氣候、東亞季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的提出及其后續(xù)的有關(guān)東亞和印度季風(fēng)系統(tǒng)的相互作用,引發(fā)中國(guó)大陸暴雨生成的水汽輸送,表達(dá)中國(guó)大陸季風(fēng)活動(dòng)的季風(fēng)指數(shù)設(shè)計(jì)等研究結(jié)果。綜述了南海夏季風(fēng)爆發(fā)、梅雨開始、中國(guó)雨季開始及傳播等有關(guān)研究成果;東亞季風(fēng)系統(tǒng)中副熱帶地區(qū)低頻振蕩緯向和經(jīng)向傳播特征及與赤道地區(qū)不同之處,東亞低頻振蕩對(duì)El Nio形成及夏季東亞熱帶和副熱帶季風(fēng)爆發(fā)的可能影響,東亞熱帶和副熱帶季風(fēng)低頻振蕩對(duì)中國(guó)天氣氣候的影響等有關(guān)成果;亞洲地區(qū)大氣熱源的計(jì)算及其分布,青藏高原夏季熱源對(duì)東亞夏季風(fēng)及降水的可能影響,青藏高原冬季冷源對(duì)El Nio生成的可能影響等有關(guān)成果;東亞季風(fēng)及降水的年際變化特征,準(zhǔn)4年年際振蕩的分析及與ENSO形成間的相互作用,極地對(duì)東亞夏季降水的影響及東亞季風(fēng)年代際變化特征等成果。綜述東亞季風(fēng)系統(tǒng)形成的可能機(jī)制,特別是亞洲大陸-西太平洋海陸熱力差異及非洲、印度半島、中南半島及澳大利亞陸地與周圍海洋對(duì)冬夏季風(fēng)形成、印度和東亞季風(fēng)系統(tǒng)形成、南海夏季風(fēng)形成作用的結(jié)果。
東亞季風(fēng)系統(tǒng)既包含南海-西太平洋的熱帶季風(fēng),又包括大陸-日本的副熱帶季風(fēng),中國(guó)位于東亞季風(fēng)區(qū),氣候變化受季風(fēng)進(jìn)退和強(qiáng)度異常的年際變化影響顯著,尤其是夏半年的汛期(5-9月)中國(guó)東部地區(qū)的降水和雨帶位置的變化是與夏季風(fēng)活動(dòng)密切相關(guān)的。人們利用實(shí)時(shí)接收的大氣資料、衛(wèi)星觀測(cè)資料(OLR)和中國(guó)大陸地區(qū)的臺(tái)站降水資料,對(duì)東亞夏季風(fēng)的活動(dòng)情況(包括夏季風(fēng)爆發(fā)、推進(jìn)、強(qiáng)度等)和中國(guó)大陸地區(qū)雨帶位置和降水異常狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
以下分別從監(jiān)測(cè)資料、南海夏季風(fēng)監(jiān)測(cè)、季風(fēng)推進(jìn)過程監(jiān)測(cè)、東亞副熱帶夏季風(fēng)監(jiān)測(cè)、雨帶位置和異常變化監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面對(duì)東亞季風(fēng)監(jiān)測(cè)指數(shù)指標(biāo)進(jìn)行介紹。
監(jiān)測(cè)資料
季風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)所用資料主要來(lái)源于以下幾個(gè)部分:
A:全球高空實(shí)時(shí)資料(包括逐日和逐月)(200hPa,500hPa,850hPa)來(lái)自國(guó)家氣象中心12Z客觀分析資料,保存資料網(wǎng)格點(diǎn)距為2.5°?2.5°。全球高空歷史資料來(lái)自美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心(NCEP),多年平均基準(zhǔn)為1971~2000年,網(wǎng)格點(diǎn)距為2.5°?2.5°。
B:全球月平均海平面氣壓場(chǎng)資料來(lái)自國(guó)家氣候中心氣候系統(tǒng)診斷預(yù)測(cè)室分析處理的576格點(diǎn)的資料。多年平均基準(zhǔn)為1971~2000年,網(wǎng)格點(diǎn)距為2.5°?2.5°。
C:中國(guó)322個(gè)測(cè)站逐日降水資料來(lái)自國(guó)家氣象信息中心,多年平均基準(zhǔn)為1971~2000年。
D:OLR日平均資料和歷史資料均取自美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心(NCEP),網(wǎng)格點(diǎn)距為2.5°?2.5°。多年平均基準(zhǔn)為1974~2003年,網(wǎng)格點(diǎn)距為2.5°?2.5°。
候資料是由逐日資料加工處理而成,其中1年72候,每月6候。
季資料是由逐月資料加工處理而成。冬季為上年12月-當(dāng)年2月平均,春季為3-5月平均,夏季為6-8月平均,秋季為9-11月平均。
南海夏季風(fēng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)說明
南海是東亞夏季風(fēng)爆發(fā)最早的地區(qū)之一。研究表明,5月中旬前后南海夏季風(fēng)的突然爆發(fā),標(biāo)志著東南亞和東亞夏季風(fēng)的到來(lái)和雨季的開始。對(duì)南海夏季風(fēng)的監(jiān)測(cè)包括南海夏季風(fēng)的爆發(fā)、強(qiáng)度變化以及撤退等。以下介紹南海夏季風(fēng)爆發(fā)時(shí)間的監(jiān)測(cè)指標(biāo),以及南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)等。
1、南海季風(fēng)監(jiān)測(cè)區(qū)選為: 10-20°N,110-120°E
2、南海夏季風(fēng)起止時(shí)間的判定指標(biāo):
以南海季風(fēng)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)平均緯向風(fēng)和假相當(dāng)位溫為監(jiān)測(cè)指標(biāo),當(dāng)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)平均緯向風(fēng)由東風(fēng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)為西風(fēng)以及假相當(dāng)位溫穩(wěn)定地大于340°K的時(shí)間,為南海夏季風(fēng)爆發(fā)的主要指標(biāo)。同時(shí)參考200hPa和850hPa,500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的演變。
3、南海夏季風(fēng)強(qiáng)度逐候變化
以南海季風(fēng)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)平均緯向風(fēng)逐候變化和同時(shí)段氣候平均值比較,考察南海夏季風(fēng)強(qiáng)度的逐候變化。
4、30年南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)變化(1)
南海夏季風(fēng)爆發(fā)到結(jié)束期間緯向風(fēng)(考慮西風(fēng))強(qiáng)度累積值的標(biāo)準(zhǔn)化距平值為當(dāng)年南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)(氣候值為1971-2000)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中給出近30年南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)變化曲線圖。
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南海監(jiān)測(cè)區(qū)緯向風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)變化圖(方框?yàn)闅夂蚱骄担?/strong>
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南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)變化(1)
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5、南海季風(fēng)指數(shù)
根據(jù)何敏等定義(He Min,1997;何敏等,2002)計(jì)算了南海季風(fēng)指數(shù)。該指數(shù)定義為100-130°E、0-10°N范圍內(nèi),850hPa和200hPa平均緯向風(fēng)距平差,該指數(shù)表示了南海南部高低層的緯向風(fēng)切變。當(dāng)夏季南海季風(fēng)指數(shù)大于零時(shí),表示在南海地區(qū)低層西南氣流較常年偏強(qiáng),影響中國(guó)的熱帶夏季風(fēng)偏強(qiáng)。反之,當(dāng)指數(shù)小于零時(shí),夏季風(fēng)偏弱。根據(jù)他們的研究和預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用,表明冬季南海夏季風(fēng)指數(shù)與南海夏季風(fēng)活動(dòng)密切相關(guān),當(dāng)上年南海季風(fēng)指數(shù)為高指數(shù)時(shí),次年南海夏季風(fēng)往往爆發(fā)偏早且強(qiáng),反之,低指數(shù)年則偏晚且弱。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了根據(jù)該定義計(jì)算所得36月南海季風(fēng)指數(shù)變化圖(2),及30年南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)(3)。
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南海季風(fēng)指數(shù)變化圖(2)
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南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)(3)
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東亞副熱帶季風(fēng)指數(shù)說明
該系統(tǒng)提供了3個(gè)東亞副熱帶季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù),下面給予分別介紹
1、海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(1)
該指數(shù)計(jì)算主要參考施能等的定義(Shi Neng, etal 1996, 施能,1996),計(jì)算兩個(gè)序列,月序列及季(夏季)序列
該指數(shù)定義為:20-50°N(7個(gè)緯帶)的110°E與160°E的月(季)的標(biāo)準(zhǔn)化海平面氣壓差的和,所得的序列再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)于夏季(6-8月平均)的季強(qiáng)度指數(shù),則乘以-1,這樣計(jì)算所得的強(qiáng)度指數(shù)越大,表示夏季風(fēng)越強(qiáng)。
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海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(1)
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海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(1)
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2、海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(2)
該指數(shù)是根據(jù)郭其蘊(yùn)(1983),趙漢光等(1996)的定義計(jì)算而得。計(jì)算的季風(fēng)指數(shù)序列包括月序列和季序列。
定義為10-50°N范圍內(nèi),每10度緯圈上用110°E減160°E之間的氣壓差值》=5hPa的所用數(shù)值之和,代表冬季風(fēng)強(qiáng)度,氣壓差值《=-5hPa的所用數(shù)值之和,代表夏季風(fēng)強(qiáng)度,并將各月冬、夏季風(fēng)強(qiáng)度與氣候平均值(1971-2000年),求比值,作為冬夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)。
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海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(2)
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海-陸氣壓差季風(fēng)指數(shù)(2)
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3、東亞副熱帶夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)
該指數(shù)根據(jù)張慶云等(2003)的定義計(jì)算求得。
將東亞熱帶季風(fēng)槽區(qū)(10-20°N,100-150°E)與東亞副熱帶地區(qū)(25-35°N,100-150°E)6-8月平均的850hPa風(fēng)場(chǎng)的緯向風(fēng)距平差,定義為東亞夏季風(fēng)指數(shù)(EASMI):
該指數(shù)根據(jù)夏季熱帶季風(fēng)槽與梅雨鋒的強(qiáng)度及其距平風(fēng)場(chǎng)的變化呈相反趨勢(shì)的特征而定義的,能夠較好地反應(yīng)東亞風(fēng)場(chǎng)和中國(guó)東部降水場(chǎng)的年際變化特征。
