1981—2000年夏季青藏高原大气热源低频振荡特征及其影响

３期
彭玉 萍等 ：１ ８－ ２ ０ ９ １ ０ ０年夏季青 藏高原大气热源低频 振荡特征及其影响
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高原热源 Ｌ Ｏ和 Ｂ Ｆ ＷＯ的特征研究很少 ， 它是 由
何 种 物理 过程 激 发起 来 的 ？有必 要 对热 源 低频 振
从 夏 季 的 ６ ８ 供 ９ ） 长 至 ４ ９月 供 １３ — 月 ２ ｄ延 — ８ ｄ，并 对 分析 结 果进 行信 度 检验 。发 现 热源 Ｌ Ｏ ） Ｆ
年夏季青藏高原东部逐 日大气热源（ Ｅ Ｐ Ｑ１ ｆ ｈ ａｔｒ ｉｅ ｎＰａ ａ ） Ｑ１ Ｔ ， ｔｅｅｓ ｎＴｂ ｔ ｌｔ ｕ的主要振荡周期及其对应的传播特 ｏ ｅ ａ ｅ 征 ，并取 其中 １ ８ 、１９ 年进行更详细的分析 。结果表 明：（）夏季高原 东部 大气 热源存在两种低频振荡 ，主 ９５ ９２ １
列 中先滤 除 代表 季节 变 化趋 势 的 １ ～２波 。 虑 到 考
和降水的相关情况。 凝聚谱通过 ９ ％的信度检验 ， ５ 在计算 中时间序列长度取 ｎ 天为 ９ （ ８ ， ２ ６ 月） ｄ —
边界效应等的影响 ， 还将时间序列作了适当延长 ，
最大滞后时间长度为 ｍ天 ， 按照交叉谱方法的要
第 ２ ８卷 第 ３ 期
２ １ 年 ０ 月 ０２ ６
热
带
气
象
学
报
Ｖｌ ． ． Ｎ Ｏ． ０ ２８ １ ３ Ｊ ｕｎ． ，２０１ ２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＴＲＯＰＩ ＯＦ ＣＡＬ Ｍ ＥＴＥ０ＲＯＬＯＧＹ
彭 玉萍 ，何 金海 ，陈隆勋 ，等． ９ １ ２ ０ 年 夏 季青 藏高 原大 气热 源低 频振 荡特 征 及其影 响 ［ ． 带气 象学 报 ，２ １ ，２（）３ ０３ ８ １８－ ０ ０ Ｊ 热 ］ ０２ ８３： ３ －３
皆明显 年 份（９ ２ ） 只有 Ｂ １９ 年 和 ＷＯ 明显年 份 （９ ５ １ ８ 年） 的特 征 。如 图 ｌ所示 ，对 １ ８ （ ｌ 、ｌ） ９ ５年 图 ａ ｂ
（ 吉 Ｑ Ｑ ｌ） ｄ Ｊ Ｆ ）
其 中 ，Ｑ１表示单位质量大气 的热源（ ； ｓ 汇） Ｐ 及
尸 分别 为地 面 气压 和 大气 层顶 气 压（ １０ｈ ａ ； ｆ 取 ０ Ｐ ）
式，
靠由此计算 出来的 Ｑ １也精确些 ，因而只对青藏
高 原东 部 （７５～３ ． Ｎ， ０～１０ｏ１ 均整层 大 ２ ． ７５。 ９ ０ Ｅ平 气 热源 的逐 日值 进 行 分析 。
３１ １ ８ 、 １９ ． ９ ５ ９ ２年个 例 的热 源 波谱分 析
为显示 ｌ８一２ ０ 年 ２ 年 中如何决定各年 ９ ｌ Ｏ０ Ｏ
料用倒算法计算得到大气热源总量 Ｑ１引 ［ 。把高
原 地 区分 为东 西两 个 地 区 ， 高原 探 空测 站来 看 ， 从 东 部测 站远 比西部 多 ，ＮＣ Ｐ 资 料在 东 部也 较可 Ｅ
资料 ；由美国国家环境预报 中心 和美国大气科学
研 究 中心 （ Ｅ ／ ＡＲ 共 同完 成 的 １８— ２ ０ ＮＣ ＰＮＣ ） ９ １ ０Ｏ 年 逐 Ｈ再分 析 资料 ，水平 分 辨率 为 ２５。 ．ｏ ． ×２５ 。 ２２ 大 气热 源计 算 方 法 ． 由 热 力 学 方 程 可 得 大 气 热 源 （ ） 计 算 公 汇 的
文章 编 号 ： １０ ．９ ５２ １）３０ ３ －９ ０ ４４ ６ （０ ２０ －３００
１８—２ Ｏ １ Ｏ Ｏ年夏季青藏高原 大气 热源 ９ 低 频 振 荡 特征 及 其 影 响
彭玉萍 １ ，何金 海 ，陈隆勋 ２ ， ２ ，张博 。
（． １ 南京 信息 工程 大学 ，江苏 南 京 ２ ０ ４ ； １０ ４
２ ．中国气 象科 学研 究 院 ，北 京 １０８ ；３ ０ ０ １ ．国家 气 象 中心 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ １
摘
要 ：青藏高原的大气热源及其影响以及环流的低频振荡已有很多探讨 ， 但有关高原大气热源低频振荡
及其对环流影响的研究 目前 尚未 充分 开展 。利用倒算法计算得到的大气热源总量（ ） 诊 断和分析 １ ８－ ２ ０ Ｑ１， ９ １ ００
而 言 ，Ｂ ＷＯ 最为 明显 ，有两 个 时段 （ 月 １ ６ ０日一 ７月 １日 、８月 １ ５日一９月 ３ 通过 ９ ０日 都 Ｏ％的
（ ）为整层大气 中单位面积气柱内 Ｑ１ Ｑ１ 的垂直 积分 ， （ ） Ｅ负） ，表示气柱中总体是非 Ｑ１ 为ｉ （ 时 绝热加热（ 冷却） 也称之为大气热源（ ， 热汇） 本文 。
报 因子之一 。（ ４ ）提 出高原大气热源影响东亚环
流 和 降水 的机制 之 一是通 过 大气 环 流 的低频 振荡 进 行传 播 的［ ，指 出除热 带 地 区 ，青 藏 高原 和 副热带 地 区也存 在 ３ ６ 振 荡 ， Ｏ ０ｄ 并发 现 在影 响 我 国大陆 东部 降水 的东 移 Ｌ Ｏ 中 ， Ｆ 青藏 高 原对 其 有 明显影 响 ，而且 高 原 的加热 强迫 能够 激 发产 生
一
支 沿 亚 欧 大 陆 东 部 海 岸 向 东 北 方 向 传 播 的
Ｒ ｓｂ 列 ， 频散 效应 可影 响到更 远 的东 太平 ｏｓｙ波 其 洋 以至北 美 地 区的大 气环 流 。 目前 有 疑 问 的是 ，青 藏 高 原 被 认 为 是 环 流
Ｌ Ｏ和 Ｂ Ｆ ＷＯ的源地 ，由此影响周 围地 区，但对
通过 ９ ％的信度检验 ，Ｂ ０ ＷＯ 的周期也很显著 ， 在 ６月上旬一７月上旬通过检验。为了说明热源 数据 的可信性 ，依据热源重要组成部分就是降水
产生 的凝 结 潜热 的原 理 ，本 文利 用交 叉 谱方 法 ［］ ２ ９ 分析 了 １８ 、１９ 年夏 季高 原东 部 的大 气热 源 ９５ ９２
求 ，ｎ ｒ一般取 ｎｌ ～ ／，周期值为 ２ ／， ＝０ ／ ｎ３ Ｏ ｋ ｋ ， ｍ
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彭玉萍等 ：１８ － ２ ０ 年夏季青藏高原大 气热源低频振荡特征及 其影响 ００ ９１
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均周期为 ｌ天的准双周振荡（ｗｏ ，第二主要振 ４ Ｂ ）
荡 为平 均 周 期 为４ 天 的低 频 振 荡（Ｆ 。Ｂ ９ Ｌ Ｏ） ＷＯ和 Ｌ Ｏ都 显著 的年份 有 ９ ：９ １ １８ 、９ ６ １９ 、 Ｆ 年 １８ 、９３ １８ 、９ １ １９ 、１９ 、 １９ 、 １９ 、１９ 年 ，其 余 的 ｌ年 ９２ ９５ ９６ ９８ ９９ １
在 ，高 原抬 升 的地表 对大 气 的加热 激发 了亚 洲 大 气环 流 的关键 性 变化 。开 启高 原大 气热 源对 亚洲 大气 环 流影 响 的研究 。 随后 展 开多方 研究 ：１ （）高 原 大气 热源 的计 算 ［ ］从 辐 射 、 热 和凝结 潜 热 ３， 咱 感 等 物理 量 出发 ， 计算 了青 藏 高原 的大气 热 源强 度 ， 建 立较 为 完善 的高 原大 气热 源水 平 和垂直 分 布数 据 库 。（）在数 据 库 基 础上 讨论 了高 原 大气 热 源 ２ 与 周边 地 区高低 空 环 流 的关 系 ［１，提 出高 原 的 ７４ －］ 感 热加 热 能为 周边 环 流场 的转 变提 供有 利背 景 。
验 ，确定 被检 验 出的波 是否 可信 。
２ 资料 和方法
２１ 资 料选 取 ．
３ 夏季青 藏高原东部热 源低频振荡 分析
利 用 １８－ ２ ０ ９ １ ０ ０年 ＮＣ Ｐ的逐 日再 分 析资 Ｅ
本文所用资料包括 ：中国气象局百度文库家信息 中
心 提供 的 １８— ２ ０ 年 ７０ ９ １ ０ ０ ６ 个代 表 站 的逐 日降水
验 ，其 区域 和时 间段 都大 幅减 少 ，而 Ｂ ＷＯ 几乎
每年夏季都通过 ９ ％ ５ 信度检验 。为了较好地研究
Ｌ Ｏ 的特 征 ， 文选 取通 过 ９ ％信度 检 验作 为标 Ｆ 本 ０ 准 ，Ｌ Ｏ有 ９年 通过 ９％信度 检 验 。 Ｆ ０
进一步讨论 Ｑ Ｅ Ｐ振荡对周边环流和降水的影 １Ｔ 响 。文中利用小波分析方法并做 了各波段信度检
收稿 日期 ：２ １．９０ ；修订 日期 ：２ １—１３ ０ ００—６ ００１－０
基金 项 目 ：国家 自然 科学 基金 面上 项 目（０ ７０ ９；国家 自然科 学基 金重 点项 目（０３ ０８ ９ ７ １０ ） 同资助 ４ ４ ５２ ） ４ ６３ １， ０ １０ ３共
通讯 作者 ：彭玉 萍 ，女 ，湖南 省 人 ，硕士 ，主要从 事气 候 变化 及其 预测 的研 究 。Ｅｍａ ：ｐｐ ０ ＠１６ｔｍ — ｉ ｙ０ ７ ２ ． ｌ ｏ
中 （ ）的计 算 方法 一 般称 为倒 算 法 ，得 到 大气 Ｑ１ 中热 源 （ ） 量 的大 小 。Ｙａａ 等【曾利用 倒 算法 汇 总 ｎｉ
信度检验 ；而 Ｌ Ｏ， Ｆ 该年小波分析不明显 ，图中
未 有通 过 信度 检验 的时段 。对 １９ （ ｌ 、ｌ） ９ ２年 图 ｃ ｄ 而 言 ，热 源 Ｌ Ｏ 的波列 从 ６月 上旬 一 ７月下 旬 均 Ｆ
（ ３ ）高原大气热源对东亚特别是 中国地区降水变
１ 引
言
化有 很大 影 响［－１ １２ ，高原 的热 力作 用 与我 国东 部 ５１ 大 陆 的降水有 显 著相 关 ，可 以作 为降 水形 势 的预
早在 １５ ９０年代 ，叶笃正等…和 Ｆｏｎ ］ ｌ ［ ｈ 提出 青 藏高原 （ 以下简称 高原） 在夏季是 大气热源所
Ｉ 【 ｒ ・，｝］ ＋、 ｌ － 、嚣 毒 ｊ Ｊ ｉ
，
Ｂ ＷＯ、Ｌ Ｏ 的特征 ，选 取 １ ８ 、１ ９ Ｆ ９ ５ ９ ２年 给 出小
波及信度分析结果 。图 １ １８ 、１９ 年的 Ｏ１ 为 ９５ ９２
小波分析及其信度检验的分布 ，其中虚线代表边
界效 应 。选 此 两年 主 要是 举例 说 明 Ｂ ＷＯ 和 Ｌ Ｏ Ｆ
计算青藏高原上大气热源（ 的变化 。 汇）
２３ 低 频 振 荡分 析 方法 ．
对 １８— ２ ０ ９ １ ０ ０年 夏 季青 藏 高原 东部 的逐 日 热 源资 料采 用 Ｍｏｌ 小波 分 析 ， 了突 出季 节 内 ｒｔ ｅ 为 振 荡周期 ，采用 傅 里 叶谐 波分 析 方法 在整 个 年序
要为 １ ～２ ０ ０ ｄ振荡（ ＷＯ， ｕ ｓＢｉ ｅ ｌ ｃｌ ｔ ｎ ， Ｂ Ｑ ａｉ ｗｅｋｙＯｓｉａ ｏ １ 其次 为 ３ ６ 振荡（ Ｆ Ｌ ｗＦ ｅｕｎ ｙＯｓｉａ ｏ） ． ｌｉ ０～ ０ｄ Ｌ Ｏ， ｏ ｒｑ ｅｃ ｃｌｔ ｎ。 ｌｉ
（）在 １ ８ 、１９ ２ ９ ５ ９ ２年中 ，高原热源低 频振 荡与当地 降水低频振荡有很好 的同位相谱相关 ，表 明热源低频振荡很 可 能由凝结潜 热的振荡激发的 ，这证明 了本文热源数据 的可靠性 。（）高原在 夏季 主要是振荡源地 ，但也接受 ３ 外来影 响。高原热源 Ｂ ＷＯ 生成后主要在 原地维持振荡 ，并受来 自孟加拉湾的热源 Ｂ ＷＯ影 响 ，有 时部分 振荡 向外（ 主要 向东） 传播 ； 热源 Ｌ Ｏ情况 与 Ｂ Ｆ ＷＯ类似 ，以本 地振荡 为主但也受来 自东部大陆 Ｌ Ｏ的影响 ，外传时 Ｆ
则主要 向西。所 以研究 高原热源低频振荡需要特别注意热源 Ｂ ＷＯ。 关 键 词 ：青藏高原 ；大气热源 ；低频振荡 ；小波分析 ；交叉谱 文献标识码 ：Ａ Ｄｏ：１．９９ ．ｓ ． ０ —９ ５２ １ ． ． ５ ｉ ０３ ６ Ｊｉ ｎ１ ４４ ６ ．０ ２ ３０ ｓ ０ ０ ０
中图分 类号 ：Ｐ ２ ． ４ ３５
荡进行研究 。 本文利用倒算法计算 出来的 １ ８— ９１
２ ０ 年 大 气 热 源 （ ） 料 ，讨 论 高 原 东 部 热 源 ００ Ｑ１资 （ Ｅ Ｐ 的频 谱 特 征及 其 来 源 ，在 此基 础 上 可 以 Ｑ１ Ｔ ）
在 ９ ％信度检验时 ， ０ 中只有 ５ ５ ２年 年通过信度检