从东亚季风到全球季风

从东亚季风到全球季风

摘要：区域季风和全球季风的分布依赖于季风的定义。本文基于“季风是热带大气水汽中心随越赤道气流向赤道外季节扩展”的定义总结并讨论了东亚季风的区域特征、亚洲季风的季节进程、全球季风的分布、季风的年际－年代际变化、季风与海温异常的关系、季风边缘活动带等方面。

关键词：东亚季风全球季风年际－年代际变化

1 引言

季风是一个古老的气候学问题，季风一词起源于阿拉伯语“Mausim”，意思是季节“Season”，现在英语称 “Monsoon”。早期人们用季风来表示印度洋，特别是阿拉伯海沿海地区地面风向的季节反转，即一年中半年吹西南风，而另半年吹东北风。

随着人们对季风认识的不断深入，原有季风的概念得到了很大程度的扩展，从单纯表示风向的季节性变化反转，扩展到表示几乎与亚洲、澳大利亚和非洲的热带、副热带大陆，以及毗邻的海洋地区所有的天气年循环相关的现象。南亚是著名的季风区，季风的各种特征在这里表现得最明显。季风具有区域特征，东亚季风对我国天气和气候有着十分重要的影响。我国季风专家近年来对东亚季风进行了广泛的研究。早在1930年代竺可桢（1934）就对夏季风进退及其与我国汛期降水关系做过研究。涂长望和黄士松（1944），陶诗言（1948）以及高由禧等（1962)研究了东亚季风的进退对中国气候年内变化的影响。之后，陈隆勋等（1991）和丁一汇（1994）对东亚季风的结构和性质有系统的总结研究。最近，黄荣辉等（2003）对东亚季风的变率及其成因做了很好的综述。

由于这方面的研究成果较多，在这一概述性短文中只就几个问题进行讨论，而不引用过多的文献，目的是对区域和全球季风分布有所了解。这些问题是基于作者对季风的理解，大致包括：季风的定义、表示季风特征的物理量、亚洲季风的季节进程、季风的年际和年代际变化、季风与海洋异常的关系、季风边缘活动带等方面。

2 季风的定义

Ramage (1971)考虑季风区风向的季节变化给出了全球季风环流区分布图（图1）。季风区的范围主要在赤道以北的热带和副热带地区，包括赤道北非、印度、中国和日本，南半球还包括澳大利亚北部。从陆地上来看，主要季风区在亚洲－澳大利亚以及非洲。

图1 Ramage (1971)总结给出的季风环流区

考虑风场的季节性强度变化，Li and Zeng（2002）提出了一个动态标准化的季风季节变率指数。由此指数给出了全球热带季风、副热带季风和中高纬度季风的地理分布。在环印度洋地区，上述两个工作所描述的热带季风区是基本一致的。

1980年代，Webster(1987)又给出了一个更为普遍的季风定义：冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季节性交替出现。

我国气象学家，如李崇银等（Li and Qu，1999）还强调越赤道气流对季风的影响。

综合上述季风的风向季节转变、干湿季节转换和季风与越赤道气流的联系，钱维宏等（Qian 2000; Qian et al.,2002a ）提出了“季风是热带大气水汽中心随越赤道气流向赤道外季节扩展”的定义。基于这一定义，全球季风的区域分布如图2所示。在赤道上有三个大的水汽中心，最大的水汽中心区在赤道东印度洋－赤道西太平洋，另外两个中心分别在美洲赤道上和非洲赤道上。这三个中心随越赤道气流向赤道外季节扩展就形成了亚洲季风区、澳大利亚季风区、南北非洲季风区和南北美洲季风区。在赤道上有些地区只满足风向的季节变化但不满足干湿转换。在副热带地区很多地方既满足风向变化又满足干湿转换和受越赤道气流的影响。

图2 深阴影区为多年平均的热带水汽中心范围，赤道外粗线区内为干湿转换区，斜线区为受越赤道气流影响的季风区（Qian et al., 2002a）。

3 表示季风特征的物理量

在南亚大陆地区风向的变化与干湿转换是一致的，但在副热带地区和中高纬度地区风向的变化并不完全与干湿转换一致。季风往往是指夏季来自热带气团的降水，因此需要考虑与越赤道气流有联系。在北半球的一些地区，从西风带来的西南气流与降水会在一个地方发生，如华南的3-4月份，但这时的降水是非热带性质的。因此，简单地用风场和降水来判断季风还不够。不过，风和降水是季风分析的两个基本要素。

由于风和降水的直接观测仅仅在有人的陆地上，广大海洋上和高山地区缺少资料大大影响了对季风的全面认识。近20年来卫星观测资料的积累弥补了上述不足。卫星观测的水汽亮温（TB）、黑体辐射温度（Tbb）以及向外长波辐射（OLR）在季风研究中有了应用。但是，卫星资料，特别是Tbb和OLR资料能够较好地反映热带（20度纬带）内的对流活动，在高原地区和副热带地区反映的就不完全是对流特征了（朱亚芬等，2001）。

4 亚洲季风的季节进程

在北半球，从初夏到盛夏位于赤道东印度洋－赤道西太平洋的水汽中心是随越赤道气流向亚洲大陆扩展的。考虑水汽和越赤道气流的推进，Qian and Lee（2000）给出了亚洲季风推进的季节进程图（图3）。亚洲位于这个水汽中心的下风方，24－27候湿的水汽区扩展到中印半岛，28候季风突然在南海爆发。图4和图5是南海季风突然爆发时的降水和850百帕风场分布。这时的东亚降水通过越赤道气流成为了热带性质的降水。一条雨带从赤道印度洋经过孟加拉湾、南海到达西北太平洋。与这条雨带相联系的一条西南季风气流反映了亚洲

季风的内在联系。但由于受到不同地方海陆热力对比和高原热力对比的影响，亚洲季风又反映出地方特点，如南亚（印度）季风、东南亚（南海）季风、东亚季风、西北太平洋季风和高原季风等。在亚洲大陆上，28－41候季风在南亚（印度）由南向北扩展，28－32候季风沿高原的东部由南向北扩展，28－36候季风扩展到华东和日本，37－39候季风扩展到华北和朝鲜半岛。

图3 亚洲季风的季节进程（Qian and Lee 2000）

图4 气候平均第28候降水，单位：mm/d（Qian et al.,2002b）

图5 气候平均第28候850百帕流场分布，单位：m/s （Qian et al.,2002b）5 季风的年际和年代际变化