南亚高压的季节变化和趋暖性外文翻译资料

 2022-12-07 16:08:22

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南亚高压的季节变化和趋暖性

钱永甫 张 琼 姚永红 张学洪

摘要

利用NCEP/NCAR再分析资料，对南亚高压的季节变化（SAH）分析。讨论了中高层大气时空变化的影响，可见热源以及南亚高压的季节变化中整个大气柱的非绝热加热率。结果表明，SAH有两个季节平衡态，其中一个是夏季地面高压，另一个是冬季海洋高压。地面高压本身可以分为2种模式，即西藏的高压和伊朗的高压。加热场对SAH的季节变化有重要影响。SAH是一个温暖的高压，中心有热偏好的属性，通常聚集或移动到一个区域有相对较大的加热速率。SAH的年度周期是由南亚的潜热和感热的季节过程主要控制。强烈的短波辐射加热北方高纬度地区而且青藏高原也对SAH的北移和维持有影响。红外辐射冷却效果减弱是SAH的重要原因。

关键词：南亚高压，季节平衡态，季节变化，加热场，机制研究

1.简介

每年夏天，青藏高原（TP）上空平流层下层有一个半永久性反气旋环流，称为“青藏高压”，其在100 hPa最强。100 hPa高度中心也经常在伊朗高原（IP）。在冬天，有一个反气旋式环流的海洋，向西北方向移动逐渐随着季节的变化，并形成一个中心高压。 到了夏天，环流达到了TP和IP，完成了一个年循环。因此，本文中我们将冬季海洋和夏季陆地上空的反气旋环流都定义为南亚高压（SAH）。

有很多关于SAH的研究。 梅森和Anderson（1958）指出，根据国际地球物理年收集的数据，SAH在北半球100 hPa是最强的，最大的，最稳定的反气旋环流系统 。flohn（1960）表明，在TP的加热效应是产生SAH的原因。陶和朱（1964）研究了SAH对北半球环流和中国的天气和气候的影响。在上世纪70年代，中国的气象学家们广泛的研究气候特征、活动方式、形成机制，以及与中国各地区的降水量的关系。南亚高压的活动成为在雨季天气预报的重要依据 （见孙和宋1987；罗等。1982；克等人。1973；张和彭1983；周1991）。 然而，许多过去的研究由于数据，研究方法缺乏SAH和天气过程的案例分析和计算能力。近年来，作者采用较新和较全球NCEP/NCAR再分析数据集进行年际、年代际气候性质和年代际变化和SAH的ENSO事件的关系 。发现SAH也是一个强烈的大气中的气候变化信号（见张某等人。2000）。

众所周知，季节变化是年际、年代际和年代际变化特征的基础。如果在季节变化没有异常，就没有年际、年代际和年际变化。朱等（1980）证明了SAH具有明显的季节性变化。 由于季节变化的原因，孙（1984）强调了TP的加热作用和海陆热力差异。刘等。（2000）强调所谓的斜压的重要性。张（1977）指出，南亚高压的形成主要是由热效应引起的，而其大范围的运动主要由从环流调整控制。钱（1978）发现，加热场可以相当好的预测环流演化。因此，大多数研究者强调加热场对SAH形成的热效应。然而，为了更彻底地探讨年际和年代际变化的物理原因仍有必要进一步研究SAH的季节性的性质和机制。

2.数据，研究的领域，与SAH的特征参数的定义

数据使用NCEP/NCAR从1958年1月到1998年5月平均速度、位势高度和各等压面上的温度场再分析资料。为了分析诱导SAH的季节性变化的原因，月平均热通量，辐射通量，和从1980到1994年15年的各月降水量场也被利用。所有数据都是在一个2.50x2.50个纬度经度网格。

研究领域是分析100 hPa从1958年1月至1998年共40年内的位势高度和循环模式的基础上确定。它位于300W至1800E ，530S 至 550N包含了所有在夏季和冬季的SAH的活动区。

沿着风的U分量的为零的线定义为SAH的脊线。此外，在脊线北，U＞0，在南边，u＜0。脊线在不同纬度穿越不同的经度并有可能在某些经度断裂，所以在不同的经度上纬度的平均位置的SAH的平均脊。SAH中心点为位势高度最大值点，是由它的经度和纬度来表达。

SAH的面积计算是通过计算位势高度等于或大于1660gpdm的点的总数。因此，该区域被表示为点的总数并记为AS。

定义了三种SAH强度,高压中心的位势高度记为中心强度I1。绝对强度I2，是在每一个点的位势高度之差的总和，是SAH区的特征之一。平均强度的I3是I2和AS之比。

3.南亚高压的季节变化

3.1SAH的特征参数的季节变化

图1a为40年平均的SAH中心季节变化（实线）和平均脊线纬度（虚线）。两者的参数的变化基本上是相同的，唯一的差异是后者向南转移了一点点。中心和脊线在四月以前都位于热带地区150°N的南部。他们在五月之前突然向北跳跃到20°N以北，在六月向北移动到30°N的北部，在7月和8月其位置处于最北，位置开始撤退一直持续到9月，并在12月返回到热带地区。

图1。40年后的平均参数的季节变化。（一）纬度中心平均线（B）中心经度，（C）地区（单位：100）和三（d）强度。

图1b与1a相同的图除了SAH中心经度。它有2个明显的突然变化，分别在春季（二月至四月）和秋季（九月至十一月）。在春天，SAH从海面向西突然向中南半岛（ICP）移动，在秋天，它向东迅速撤退。 结合中心纬度变化，发现SAH的中心在春天仍然是在热带地区内行进，在秋天它向东南方向退去TP沿着不同的路径时。

SAH面积为As具有明显的季节变化，如图1c显示。在冬季这区域面积最小，增加后逐渐增加，并在7月和8月达到最大。

SAH的三各强度有非常相似的季节性变化（见图1d）。为了说明在一个图中的所有三个强度，I2和I3都被转化的公式：

I= 1660 [I- l(m)][f 1 (M)- 11 (m)] I [I(M)- l(m)] ,

M和m表示最大和最小强度，另外I代表I2或I3。从图中看到。D的强度的季节变化与AS的地区一致。从图1a和1b还发现SAH中心向西北推进比向东南退后更突兀，而高压区域快速地改变他们的方向和后退过程中的强度。

3.2SAH的季节循环参数的两平衡模式

SAH的季节变化有着明显的年际差异。在各月，年度和年际变化的异常可以通过减去相应的40年共480个月的平均值而得到。图2给出了季节和年际由纵坐标代表而横坐标代表年月SAH的各种特征参数的变化。

从图2可以看出，SAH平均山脊线的季节转换发生在5月和10月11月之间较弱的年际和年代际变化（图2a）。该中心的经度的季节转换出现在二月至四月而且十月有明显的从冬到夏的年际变化（图2B）。大的年际和年代际变化被发现在季节转换地区。 在1978以前，冬季到夏季过渡是在2月至6月，而在1978之后是在2月至4月，大约提前2个月结束。此外，在夏季（6-8月）的异常比1978年以前更大了。大的年际和年代际变化也发现在夏季到冬季的过渡。在1978之前，过渡是在九月可是在1978之后，它在10月至11月之间，其向后延迟了一个月或两个月（图2c）。 强度转换也具有类似的现象（图2d）。据推测，南亚高压的中心经度、季节、年际异常的区域和南亚高压强度可能有更明显的气候影响。 例如，他们可能与厄尔尼诺事件在图2示例所示的密切关系，他们可能与如图2所示的厄尔尼诺事件密切相关。在厄尔尼诺年的SAH面积和强度发生较大的正异常，该中心经度的季节转换较早位置偏西。

图2显示了年际和季节变化之间的密切关系。以SAH强度为例（图2d），SAH在1980、1983、1988还有1991的夏天更为强烈。 这几年的季节性变化都是较早的。而在1975，1981，1985，1989，和1992，季节转换都是较晚而且SAH的强度较弱。 其他参数也存在类似的情况。因此，季节性异常确实是年际变化的基础。

图3显示了（a）和（b）的SAH中心的地理分布频率与经度。这是从图3a中，SAH的两个平衡模式冬季沿经度分布，在冬季SAH中心通常位于海洋（轻度阴影）和夏季陆地（深的阴影）。夏天的模式可以分为两个子模式中一个IP在 500~至700E称为“IH”而另一个TP在 800至1000E称为“TH”。 在中国，一些气象学家通常将两个子模式称为西方模式和东方模式。然而，他们有不同的热结构（见张1999）。从图3b，发现SAH中TP在五月，六月和九月（指定“O”），超过了盛夏时期七月西面TP和八月东面IP（指定“O”），在冬季从12月到4月在太平洋的1400E和1700W之间（指定“ ”），而在的十月到十一月内西太平洋的1400E和1600E之间，过渡季节从秋季到冬季（指定“x”）。

朱等。（1980）指出，SAH在夏季不超过1000E，这不是在图3的情况。事实上，在1000E区域的 SAH的频率不小。这种差异可能是由朱等人使用的短距离数据造成的。

4.南亚高压的季节变化机制

4.1对流层中上层温度场的季节变化

温度的变化是位势高度的基础，因为他们之间的关系十分密切。因此，对SAH的季节性变化的影响因素可以通过对温度的季节性变化来发现。因此，在对流层中上层的月平均温度的垂直平均温度从500 hPa到100 hPa高度计算。平均温度的特性参数，如温暖的中心位置（经度和纬度）和强度（温度值）可以很容易地确定。温度的季节性变化的特点，可以由这些参数讨论。

通过对12月至1月的位置和强度的分析，发现中、对流层上部暖中心的平均温度随着中心温度的增加逐渐从冬季到夏季，从冬季到夏季，从东南到西北进行增加，。在7月和8月中旬的夏天，它到达了最西部和最北部的位置。 温度分别在春季和秋季的SAH有两个相同的突变的季节变化（图略）。 图4显示（a）频率和（b）地理分布的暖温中心与经度。 在图4a显示，从5月到9月，温暖的温度集中在700E和1100E之间的TP（深的阴影）。而从10月到明年4月，暖中心分布在1200E的东部，集中在1600E和1700W之间（浅的阴影）。相比图3a，频率分布更集中于SAH的中心。在SAH中心冬季的主要频率处与西部暖中心，而它们在夏天彼此重叠。此外，温暖的中心通常不会出现IP。因此，IH是一个高压系统有着动态特性。在图4b，它描绘了暖中心在初夏5月6月和初秋9月是位于900E和1050E之间的区域（指定“白色圆圈”），在7月和8月的夏季是在800E和900E之间0（“黑色圆圈”），在10月和11月之间是在1300E和1550E之间（“x”），并在12月至4月处于1400 E以东的洋面（“ ”）。 因此，从1500E东部到1050E西部的海洋表层突然跳跃，没有逐渐向西移动，在冬季到夏季的季节性过渡过程中形成了局部的暖中心。然而，从夏到冬，暖中心在第一次的TP中退出，然后逐渐向东，在冬季中稳定在热带太平洋中部。 相似的例子是对SAH中心的季节转换（图3b）。

从这可以看出，上述讨论中南亚高压的季节转换和温暖的中心基本上是相同的。因此，对SAH季节转换的原因可能是通过后者的影响。

4.2可见热源对SAH的季节变化的影响

大气温度的季节性转变基本控制在大气加热场。由于之前描述的对SAH和温暖的中心之间的季节变化基本一致，因此SAH的季节转换连接加热场是合理的。 大气加热场可以通过热力学方程或观测到的热通量来计算。所谓的可见的热源是利用前者总价值计算，只包含局部温度变化，水平和垂直对流热，和湍流交换，从而用观测的热通量来计算的方案，区分各种加热元件如潜在的，明智的，和辐射加热率（以下简称“加热”）。 首先讨论在本小节的SAH和可见的热源之间的关系，然后对非绝热加热的影响进行了研究。因为我们拥有全球非绝热加热元件是可在15年内从1980到1994，为了做比较，可见热源也计算为同一限定的时间做比较。 此外，在可见热源的湍流热项不能计算使用每月平均场，和计算的热源的准确性，在一定程度上会产生影响。加热领域都转移到加热速率（k，dl）。将拉格朗日的观点是用于分析；即沿南亚高压中心的经度和纬度加热速率随时间的变化进行了研究 。为了探索在SAH的动作完全垂直气柱的加热速率的影响的机制，对加热速率的质量加权平均是从表面到100 hPa进行整列计算。

图5给出了纬度出发的时间纬度剖面（a）局部温度变化，（b）平流，（c）和（d）垂直对流，总加热率。在这里，从纬度出发意味着数量和纬向平均经络之间的差异。T南亚高压的纬度位置如图5所示用粗实线。在图6中可以找到经度。由于南亚高压的年际变化大（见张某等人2000年）多每年平均的SAH的15年期间，每月平均位置有不同的40年期间，在图1所示。它是从图5A看出SAH中心不断北移前的七月，在同一经度的局部温度增加，相对大值区吸引了。在七月，它穿过30个最北部的位置，并在相对较小的区域固定下来。之后，SAH中心开始撤出东南及其强度不断减小。无论SAH中心位于大值区或小值，中心一直前进或后退的局部温度梯度增加。因此，在总的空气柱中100 hPa下的纬差在SAH南北季节转换中起着重

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