南亚高压与我国东部夏季降水的关系

南亚高压与我国东部夏季降水的关系
马端良
【摘要】该文采用1973-2013年NCEP/NCAR再分析资料,结合国家气候中心提供的全国160个站逐月的降水资料,利用标准化处理、Pearson相关分析、偏相关分析以及合成分析等方法,分析了近35 a来200 hPa位势高度等压面上夏季南亚高压的各个特征指数变化特征及其之间的相关关系.结果表明,南亚高压东伸脊点与我国东部地区夏季降水的关系较好.夏季南亚高压东伸脊点的位置与我国夏季长江中下游流域的降水有着明显的正相关关系,与东南沿海地区夏季降水存在着明显的负相关关系.南亚高压东伸脊点的位置偏东年时,南亚高压的强度变强、面积变大,长江中下游流域出现降水偏多的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏少的现象;南亚高压东伸脊点的位置偏西年时,南亚高压的强度变弱,长江中下游流域出现降水偏少的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏多的现象.
【期刊名称】《贵州气象》
【年(卷),期】2017(041)001
【总页数】7页(P23-29)
【关键词】南亚高压;东部地区;夏季降水;变化特征
【作者】马端良
【作者单位】山东省长岛县气象局,山东长岛265800
【正文语种】中文
【中图分类】P466
南亚高压又称青藏高压或亚洲季风高压，是夏季位于北半球亚洲南部高层的一个强大而稳定的大型高压系统，是亚洲夏季风的主要成员之一，是北半球100 hPa位势高度等压面上最稳定、最强大的环流系统[1-4]。

南亚高压是由于青藏高原的强大的热力属性而形成的。

南亚高压控制的区域具有潮湿不稳定的特性，对流活动十分活跃，且处于不同位置时环流的结构特征是不同的。

南亚高压具有显著的年际和年代际变化的特征[5]，它的脊线位置和面积存在着3 a的准振荡的周期[6]。

目前南亚高压的结构特征、季节变化、年际和年代际变化、东西振荡、南北偏移以及南亚高压与亚洲东部地区夏季风和我国降水的关系是研究南亚高压的重点。

陶诗言等[1] 联系我国实际，研究了南亚高压与西太副高在大陆上的进退关系，最先提出了南亚高压东西振荡的概念。

朱福康等[2]指出，南亚高压的强度和位置有着显著的季节性转变。

从冬到夏随着季节的推移，南亚高压中心逐渐增强，中心从冬半年的大洋上空到盛夏移到大陆中部，东亚大气环流也从冬季型转为夏季型。

南亚高压的季节变化，直接影响着北半球大气环流的季节变化，也影响着整个亚洲区域的天气气候。

南亚高压作为一个具有行星尺度的环流背景的系统，它与北半球夏季的大气环流[7]和亚洲地区的天气与气候有着十分密切的联系。

关于南亚高压的异常对天气与气候的影响作用有很多的研究，结果显示，南亚高压与长江中下游流域[8]、华北[9]、西北[10]及西南地区[11]的降水有着显著的联系。

本文在前人100 hPa位势高度等压面研究的基础上讨论了200 hPa位势高度等压面上夏季南亚高压各个特征参数之间的关系，以及各个特征参数和我国夏季降水的关系。

由于1978年大气环流背景发生了调整，所以本文研究1979—2013年的南亚高压的各个特征参数的变化情况，给出了南亚高压各个指数的定义和 30多年来的变化情况，以及夏季南亚高压各个指数与我国夏季降水的关系，利用天气学和动力学理论，并结合大量的文献，进一步的讨论并得出研究结论。

2.1 资料选取
本文采用NCEP /NCAR 再分析资料中1979—2013年月平均高度场和风场资料, 水平分辨率为2.5°×2.5°；国家气候中心提供的1951—2013年全国160个站的6、7、8月的降水资料，以6、7、8月的平均值代表夏季。

2.2 研究方法
对南亚高压的东伸指数、面积指数、强度指数、中心位置指数、南北偏移指数、脊线位置进行标准化:平均值xi，距平，i=1,2,3……n,标准差，标准化。

得出南亚高压各个指数随时间的变化特征，以及南亚高压各个指数与我国夏季降水的相关性等方法进行分析。

南亚高压各参数之间的关系，采用的是Pearson 相关分析和偏相关分析，rxy,z = ，偏相关的t-检验公式：t = ，n为样本数量。

样本与总体关系的t检验公式
s:样本的标准差，:样本的平均值，μ0：总体的平均值，n:总体的数量。

3.1 南亚高压各个指数的定义
南亚高压的东伸指数[7]用夏季200 hPa位势高度场上1 252dagpm位势高度等值线东伸脊点的经度值来表示。

以夏季200 hPa位势高度场上，南亚高压区域内位势高度等值线值≥1 252dagpm 的总格点数来表示南亚高压的面积指数[5]，该区域内>1 252dagpm的所有格点值与1 252dagpm之差的总和作为南亚高压的强度指数[5]。

以200 hPa南亚高压所在区域内的最大中心值所在的经度表示南亚高压的中心位置指数[5]。

以27.5°N 为界线, 取其北侧(27.5°～32.5°N , 50°～100°E)和南侧(22.5°～27.5°N ,50°～100°E)的两个区域, 对这两个区域内的200 hPa位势高度做平均，然后对平均位势高度做差值(北侧减去南侧)并进行标准化,得到南亚高压的南北偏移指数[7]。

以夏季200 hPa位势高度场上，大于等于1 252dagpm位势高度范围内，每隔2.5°经线上位势高度的最大值所在纬度值的平均值作为南亚高压的脊线位置指数[7]。

3.2 南亚高压各个指数年际变化的比较及分析
图1为夏季南亚高压各个指数1979—2013年的标准化序列，从中可以看到南亚
高压的东伸指数、强度指数、面积指数、中心位置指数都存在显著的年代际变化，而南亚高压的南北偏移指数和脊线位置指数则存在年际变化的特征。

上世纪80—90年代，当南亚高压的面积偏大，强度偏强时，东伸脊点则处于比较偏东的位置，同时中心位置也偏东；90年代初—21世纪初期，当南亚高压的面积偏小、强度偏弱时，东伸脊点则较常年处于偏西的位置，同时中心位置也偏西；21世纪初期之后，当南亚高压的面积偏大，强度偏强时，东伸脊点则处于比较偏东的位置，同时中心位置也偏东。

从南亚高压的中心位置指数来看(图1d),南亚高压的中心位置相
对于其他各个指数来说年际变化相对较为稳定。

从南亚高压的南北偏移指数来看(图1e),1981、1988、1998、2010、2012年南亚高压的位置偏北；1982、1983、1990、1992、1994、1995、2003、2004年南亚高压的位置偏南。

从南亚高压
的脊线位置来看(图 1 f),1982—1997年，南亚高压的脊线位置大致偏南(除了1984年)，2013年南亚高压的脊线位置发生大的变化，位置偏北幅度较大，南亚
高压的脊线位置具有2～3 a的年际变化。

表1给出了1979—2013年，夏季南亚高压的各个指数间的相关关系，从中可以
看到南亚高压的东伸指数与面积指数和强度指数之间具有显著的线性相关关系，相关系数均超过0.75，通过了α=0.01的显著性检验，这与前人的研究相一致。

南
亚高压的中心位置指数和东伸指数的相关性虽未达到α=0.05的显著性检验，但相关性还是很高的。

南亚高压的南北偏移指数与其他各个指数之间的相关性不是很好，但与东伸指数的相关性相对来说也还是很高的。

南亚高压的脊线位置指数和其他指数的相关性均未通过α=0.05的显著性检验, 脊线位置指数和中心位置指数间呈现
负相关。

表2给出了1979—2013年夏季南亚高压的东伸脊点的位置、面积、强度的偏相
关系数，从中可以看到，当南亚高压的东伸脊点的位置不变时，南亚高压的面积和强度具有很好的偏相关关系；当南亚高压的强度不变时，南亚高压的东伸脊点的位置和面积间的偏相关系数通过了α=0.05的显著性检验；当南亚高压的面积不变时，南亚高压的东伸脊点的位置和强度之间的偏相关系数没有通过α=0.05的显著性检验，说明二者之间没有对应关系。

因此，由表1和表2可得，南亚高压的面积和强度具有显著的正相关性，南亚高
压的东伸脊点的位置和强度的关系并不确定，当南亚高压的强度增强时，东伸脊点的位置的变化不一定很明显。

图2给出了南亚高压的各个指数与我国夏季降水的相关关系的分布，其中图中阴
影区域表示相关性达到α=0.05 的显著性水平检验。

从图2(a)中可以看到，南亚高压的东伸指数与我国内蒙古东北部地区、青藏地区、长江中下游江淮流域地区的降水有着显著性的正相关关系，与华南大部分地区、蒙古中西部地区的降水有着显著性的负相关关系，即东伸指数偏大时，我国内蒙古东北部地区、青藏地区、长江中下游江淮流域地区的降水偏多，华南大部分地区、蒙古中西部地区的夏季降水偏少。

从图2可以看到，南亚高压的东伸指数较其他各个指数来说，与我国东部地区的
降水的显著性更好。

因此，研究我国东部长江流域和东南沿海地区夏季降水的关
系时, 可用南亚高压的东伸指数来表征南亚高压。

根据上面的分析，南亚高压东伸指数可以表征南亚高压，所以分析南亚高压的东伸脊点的年际变化特征如图1(a)所示，选取标准差绝对值大于1的年份代表偏东年
和偏西年，在这35 a中，有5 a为南亚高压东伸脊点位置偏东年，分别为1980、1988、1991、1998和2010年；有8 a为南亚高压东伸脊点位置偏西年，分别
为1992、1994、1996、1997、2001、2002、2004和2008年，下面将南亚高压的东伸脊点位置的偏东年和偏西年等高度场和降水进行合成分析。

5.1 东伸脊点异常年份 500 hPa高度场分析
图 3 给出了南亚高压东伸脊点位置的偏东年份、偏西年份和多年平均的 500 hPa 的位势高度场的合成分布。

从图 3(a)中可以看到南亚高压东伸脊点的位置偏东年份，西太平洋副热带高压的 588dagpm 位势高度等值线向西延伸到我国东部东南沿海附近，副高的西伸脊点位于116°E 附近，副高的脊线位于23°N 附近。

从图 3(b)中可以看到南亚高压东伸脊点的位置偏西年份，西太平洋副热带高压的588dagpm 位势高度等值线东退到海上，副高的588dagpm位势高度等值线的
西伸脊点位于138°E 附近，副高的脊线位于26°N 附近。

从图 3(c)可以看到，35 a平均 200 hPa 副高的588dagpm位势高度等值线的西伸脊点的位置位于130°E 附近，副高的脊线位于25°N 附近。

由此可以得到，南亚高压位置偏东年份的副热带高压 588dagpm 等值线的位置相比于35 a平均来说偏西 14 个经距，脊线位
置偏南，副热带高压的588dagpm 位势高度等值线的范围明显偏大，强度也偏强；南亚高压东伸脊点位置偏西年份副热带高压 588dagpm 的位置相对于35 a平均
来说偏东 8 个经距，脊线位置偏北，588dagpm 位势高度等值线范围明显偏小，强度也偏弱，脊线位置偏北；南亚高压东伸脊点位势高度偏东年副热带高压
588dagpm 比偏西年偏东 20多个经距，脊线位置偏南，范围明显的偏大。

这与
文献[12]中有关南亚高压与西太平洋副热带高压的西伸和东退的关系是吻合的。

5.2 南亚高压异常年份我国夏季降水合成分析
图4给出了南亚高压的偏东年和偏西年我国的夏季降水的距平合成分析(阴影区域
为通过α=0.05的显著性检验)。

从图 4(a)可以看到，当南亚高压偏东年时，我国
内蒙古东北部地区、西藏东部地区和江淮流域出现降水正异常区域，尤其是我国长江中下游流域呈现出大范围的降水正异常大值区，并通过了α=0.05的显著性检验；我国华南地区以及东南沿海出现了降水的负距平，出现了60 mm的降水负距平中心。

从图 4(b)可以看到，当南亚高压偏西年时，我国东南沿海以及华南地区出现
了大范围的降水正距平区域，并出现了降水正距平的大值中心；内蒙古东北部地区、长江中下游地区出现降水的负距平区域，并通过了α=0.05的显著性检验。

因此，可以看到，当南亚高压东伸脊点的位置偏东时，东南及华南地区出现降水偏少，长江中下游流域出现降水偏多；当南亚高压的东伸脊点的位置偏西时，长江中下游流域出现降水偏少情况，东南及华南地区出现降水偏多情况。

①南亚高压的东伸指数、强度指数、面积指数、中心位置指数都存在显著的年代际变化，而南亚高压的南北偏移指数和脊线位置指数则存在年际变化的特征。

②南亚高压的东伸指数与面积指数和强度指数之间具有显著的线性相关关系，当南亚高压的东伸脊点的位置不变时，南亚高压的面积和强度具有很好的偏相关性；当南亚高压的面积不变时，南亚高压的东伸脊点的位置和强度之间的偏相关系数没有通过α=0.05的显著性检验，说明二者之间没有对应关系。

南亚高压的东伸脊点的位置和强度的关系并不确定，当南亚高压的强度变强时，东伸脊点位置的变化不一定很明显。

③南亚高压的东伸指数与我国内蒙古东北部地区、青藏地区、长江中下游江淮流域地区的降水有着显著性的正相关关系，与华南大部分地区、蒙古中西部地区的夏季降水有着显著性的负相关关系。

南亚高压的东伸指数与我国东部地区的降水的显著性更好。

因此，研究我国东部长江流域和东南沿海地区夏季降水的关系时，可用南亚高压的东伸指数来表征南亚高压。

④南亚高压东伸脊点偏东年, 南亚高压面积变大、强度变强, 西太平洋副热带高压
向西延伸至我国东南沿海附近, 东南沿海及华南地区为降水负距平，江淮流域为降水正距平；南亚高压东伸脊点偏西年，南亚高压面积变小、强度变弱, 西太平洋副热带高压向东退居至海上, 东南沿海及华南地区出现降水正距平, 江淮流域为降水
负距平。

【相关文献】
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