近40年来东亚冬季风的年代际时空变化趋势

Interdecadal Spatial Temporal Change Trend of East Asian Winter Monsoon in the Last 40 Years
SH I Xiao -H ui1 , XU Xiang - De1 , and XIE Li A n2
1 S t ate K ey L abora tory of S ev ere W eath er , Chine se Aca demy of M e teorol og ic al S ci ences , B ei j i ng 100081 N C 27695- 8208 2 D ep ar tment of M ari ne , E art h and A t mosp heri c S cie nces , N ort h Caroli na St at e Uni v ersi ty , R alei g h
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引言
亚洲冬季风系统是北半球冬季最活跃的环流系
冬季风有所减弱。 Wang [ 13] 认为 20 世纪 70 年代全 球大气环流的转 变是导致东亚季风减弱 的主要原 因。 20 世纪 80 年代以后东亚冬季风强度减弱已经 为人们所公认 , 但现在对季风的这种变化是否与全 球气候变化有关这一问题还没有得到清楚的认识。 张家诚
2 美国北卡罗来纳州立大学海洋、 地球与大气科学系 , 罗利
摘
要
利用经验正交函数 - 奇异值分解 ( EO F- SV D) 综合 分析方法和 1961~ 2000 年 NCEP/ N CA R 月平均再
分析 资料对近 40 年来东亚冬季风和冬季表面气温 的年代 际变化 特征及其 相关关 系进行 了分析。研 究结果 表明 , EO F 得到的冬季海平面气压场主成分空间结构 ( 第一特 征向量 ) 及 其时间 系数可 以较好 地反映 出东亚 冬季风的 变化 , 而且可以同时得到东亚冬季风强度和南扩 程度的变化 , 具有一定的优越性。通过对冬季海平面 气压和表面 气温年代际分量的 EOF- SV D 综合 分析 , 发现了东亚冬季风强度减弱、南扩加强的年代际变化趋势 , 冬季表面气 温则 表现出中高纬地区海陆热力差异减弱、低纬地区海陆 热力差异加强的年代际变化特征 , 两者之间 存在很好的 对应关系。另外 , 大陆冬季表面气温与海平面气压的年代 际对应关系比海洋的更加显著 , 表明对温室 效应的区域 气候响应与东亚冬季风的年代际变化之间可能存在较为密切的联系。 关键词 文章编号 东亚冬季风 年代际变化 EOF - SVD 综合分析 中图分类号 P 462 文献标识码 A 1006- 9895 ( 2007) 04- 0747- 10
[ 6]
星、海陆和极冰三部热机相互作用的结果, 同时提 出季风是海陆热机的产物 , 而近百年来 , 地球气候 正经历一次以全 球气候变暖为主要特征 的显著变 化, 1860 年有气象观测记录以来 , 全球平均温度升 高了 0 1 6 ? 01 2 e , 但这种增温具有明显的空间分布 非均匀性 , 一般来说, 高纬地区增温多, 低纬地区 增温少, 中国的气候变化趋势与全球变化的总趋势 基本一致 [ 15] 。那么 , 在这种全球变暖区域非均匀分 布的背景下, 东亚冬季风的年代际变化趋势如何 ? 其与气温之间具有什么样的联系? 针对上述问题 , 本文提出了一种经验正交函数- 奇异值分解 ( EOF - SVD) 综合分析方法 , 对东亚冬季风和表面气温的 年代际变化趋势及其相关关系进行初步的探讨。
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大 气 科 学 Chinese Journal o f A tmБайду номын сангаасspher ic Sciences
31 卷 V ol 1 31
of interdecadal co mpo nent ( FEIC) o f SL P in winter display s a spatial st ructur e wit h " neg ativ e in nor th and po sitiv e in so ut h" ov er East Asia and po sitiv e ano malies ov er the sea 1 A turning fr om neg ativ e to po sitiv e happens to the T C of the first eig env ecto r in the late 1970s, reflecting the inter decadal weakening of intensity and southwar d ex tending of EA WM1 T he FEIC o f SA T in winter ex hibits a spat ial distributio n w ith distinctiv e w arming o ver middle - hig h lati tude land and litt le chang e o ver low latitude land and sea 1 A turning fro m neg ative to positive fo r the T C also occur s in the ear ly 1980s, sug gesting an inter decadal decreasing trend of sea- land ther mal differ ence ( SL T D) in middle high lat itudes and an interdecadal incr easing tr end of SL T D in low latitudes 1 T he spatial tempo ral chang es o f the a bov e tw o meteor olog ical elements ar e in accor dance, indicating the clo se cor relation bet ween the interdecadal spatial tempo ral changes of EA WM and SA T in winter1 T he r esults of SV D indicat e that the interdecadal cor responding re latio nship betw een SL P and SA T in w inter over land is mo re signif icant than that over sea, sug gesting the IC o f EA W M may be asso ciated w ith the reg ional respo nse of the climat e in East A sia to the heter og eneous spatial struc tur e o f global w arm ing . Key words East Asian w inter mo nsoo n, interdecadal change, EOF - SVD co mpo sitive analysis
[ 14]
统之一, 它的异常不仅带来区域性的冷害、大风等 灾害天 气, 而 且 能引 发 全 球 范 围的 大 气 环 流 异 常[ 1~ 4] , 冬季风异常不仅可以造成同期环流形势的 差异 , 而且对后期环流和天气状况也有影响
[ 5]
认为亚欧地区大气环流的主要特征是行
。最
近的研究还表明 , 异常东亚冬季风能够激发赤道西 太平洋的纬向风异常 , 并通过赤道太平洋的海气相 互作用, 可进一步导致 El Ni o ( La Ni a) 事件的 发生
Abstract
T he spatial tempo ral char acter istics of the inter decadal chang e ( I C) o f East A sian w inter mo nsoo n
( EA WM ) , r epr esented by sea lev el pr essure ( SL P) , and sur face air t em perat ur e ( SAT ) in w inter dur ing the period of 1961- 2000 and their relat ionship ar e studied based on NCEP/ NCA R r eanalysis data and using some statistic met ho ds, such as r unning mean, cor relatio n analy sis and empir ical ort ho go nal function- sing ular v alue deco mpo si tion ( EO F- SV D) compositive analysis. T he basic clue o f EO F- SV D co mpo sitiv e analy sis is ( 1) deco mpo sing SL P and SAT in w inter by EO F r espect ively to g ain their pr incipal spatial st ruct ur e, i 1e 1 , the first eig env ect ors, and tempo ral change tr ends, deno ted by the co rr esponding time co ef ficient s ( T C) , as well as the relat ionship of their spatial tempor al chang es; ( 2) using SV D o f SL P and SAT in w inter to investig ate their spatial remote cor relat ions if the close relation is fo und in step 11 R esult s sugg est that using the EO F of SL P to inv est igate the var iety of EA WM is reasonable and super ior to EA WM index defined by r eg io nal mean, because it can att ain the spat ial structur e o f SL P , w hich simultaneously includes the info rmatio n o f t he intensity and southwar d ex tending o f EA W M 1 A ccording to the EOF results, it is found that on interannual scale, EA W M ex hibits an o verall w eakening t rend in the past 40 years1 By means of EOF- SV D compositive analysis on inter decada l scale, the results sho w that the fir st eig envector
收稿日期 资助项目 作者简介 2006- 02- 15, 2006- 07- 27 收修定稿 . 国家自然科学基金资助项目 90502003, 科研院所社会公益研究专项 2005DIB3J057, 国家重点基础研究发展规划项目 2003CB 716806 施晓晖 , 男 , 1972 年出生 , 博士 , 主要从事气候变化研究。E -m ail: s xh@ cams. cma. gov. cn
第 31 卷 第 4 期 2007 年 7 月
大
气 科
学
Chinese Jo urnal of A tmospheric Sciences
Vol 1 31 N o 14 Jul 1 2007
近 40 年来东亚冬季风的年代际时空变化趋势
施晓晖1 徐祥德1 谢立安2
100081 N C27695- 8208 1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室 , 北京