夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析_冯琬

5 期
冯琬等：夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析
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明表 1 中某些因子之间的高度相关有可能是通过 其他因子间接相连的。当分别比较南亚高压(副高) 各因子对副高(南亚高压)的偏相关系数平均绝对 值的大小时，发现南亚高压强度对副高各指数的 影响相对重要，而副高南界对南亚高压各指数的
表1
因子 S 强度 S 面积 S 脊点 S 脊线 S 北界 S 南界 W 强度 0.82** 0.76** 0.60** -0.20 -0.01 -0.79**
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引
言
持发展的趋势，Webster[14]与 Egger[15]通过数值试 验确认季风降水是形成西太副高与南亚高压的原 因。近年来不断有学者证实高层高压通过负涡度 平流的发展影响低层高压[16 18]，下沉气流产生的
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南亚高压与西太平洋副热带高压同属北半球 副热带高压单体，是夏季对流层高层与中低层最 显著的高压系统，对夏季全球大气环流系统以及 天气气候都有重要的影响。关于两者的研究成果 已有很多，不仅只着眼于两者分别的结构特征、 可能的形成机理以及对亚非季风、梅雨锋、中高 纬环流等的影响[1 11]，探讨两者的相互关系也成
W 面积 0.82** 0.77** 0.61** -0.26* -0.07 -0.81**
注：S 代表南亚高压，W 代表西太副高；**代表超过 0.01 的显著性水平检验，*代表超过 0.05 显著性水平检验。
表2
因子 S(W)强度 S(W)面积 S(W)脊点 S(W)脊线 S(W)北界 S(W)南界 W(S)强度 0.45*(0.33*) -0.29(-0.21) 0.07(-0.10) -0.02(0.13) -0.07(0.01) -0.17(-0.42*)
影响相对重要。强度与强度之间的偏相关系数均 通过 0.01 的显著性水平检验，说明强度间的关系 是较稳定、直接的，较少受其他因子的影响。因 此宜采用强度指数来研究两者的相互关系。
南亚高压与西太副高各指数相关系数
W 西伸脊点 -0.71** -0.69** -0.63** 0.22 0.02 0.70** W 脊线 0.15 0.08 0.02 0.33* 0.00 -0.05 W 北界 -0.19 -0.25 -0.3* 0.50** 0.05 0.31* W 南界 -0.77** -0.76** -0.62** 0.44** 0.14 0.83**
基金项目：国家自然科学基金资助项目（41275079）；国家科技支撑计划-延伸期数值预报预测关键技术研究（2009BAC51B03）；国家青年 科学基金项目“青藏高原绕流系统对我国天气气候的影响”（41305077）共同资助 通讯作者：冯琬，女，四川省人，硕士研究生，主要从事气候变化与数值模拟的研究。E-mail：fengwan109@163.com
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资料和方法
数据格点资料采用 1951—2010 年的 NCEP/
NCAR 再分析月平均资料，包括位势高度场、水 平风场、垂直速度场、温度场等资料，水平分辨 率为 2.5 ×2.5 ；降水站点资料来自中国气象局 756 站月平均降水资料；夏季指 6、7、8 三月的 平均状态。 2.1 各指数的定义 本文用 200 hPa 与 500 hPa 等压面分别表示南 亚高压与西太副高，根据国家气候中心对环流指 数的定义，选取强度指数、面积指数、脊点位置、 脊线位置、边界位置来描述高压特征。 （1） 强度指数：在 50～150 E 范围内，对 位势高度大于 1 250 dagpm 网格点的值与 1 249 dagpm 之差值进行累计，累计值为南亚高压强度 指数；在 110～180 E 范围内，对位势高度大于 588 dagpm 网格点的值与 587 dagpm 之差值进行 累计，累计值为副高强度指数。 （2） 面积指数：位势高度大于 1 250 dagpm 的网格点总数为南亚高压的面积指数；位势高度 大于 588 dagpm 的网格点总数为副高的面积指 数。 （3） 南亚高压东伸脊点：取 50～150 E 内 1 250 dagpm 等值线最东位置所在的经度； 副高西 伸脊点：取 90 E～180 内 588 dagpm 等值线最 西位置所在的经度。 （4） 脊线位置：取 70～120 E 内高压脊线 与 21 条经线(每 2 条经线之间相差 2.5 )交点的平 均纬度值为南亚高压脊线位置；取 110～150 E 内副高脊线与 17 条经线（每 2 条经线之间相差 2.5 ）交点的平均纬度值为副高脊线位置。 （5） 北界位置：取 50～150 E 内高压北侧 1 250 dagpm 等值线与每隔 2.5 的经线(从东脊点 往西数)交点的平均纬度值为南亚高压北界位置； 取 90 E～180 内高压北侧 588 dagpm 等值线与 每隔 2.5 的经线(从西脊点往东数)交点的平均纬 度值为副高北界位置。
摘
要： 利用 1951—2010 年 NCEP/NCAR 再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压 （简
称西太副高）的相关性。结果发现，夏季南亚高压与西太副高的联系密切，年际尺度上强度指数之间的显著正 相关关系相对稳定，两者同时偏强（简称同强）与同时偏弱（简称同弱）的模态超过 70%。当南亚高压与西太 副高同强（同弱）时，西风急流偏强（偏弱），高纬度地区大气环流呈经向（纬向）型，太平洋 EAP 遥相关为 正（负）位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系，西风急流可作为中纬度地 区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响，高原 热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置，是 了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。 关 键 词：气候学；统计特征；大气环流；南亚高压；西太平洋副热带高压 中图分类号：P424.4 文献标识码：A Doi：10.3969/j.issn.1004-4965.2014.05.016
为研究工作涉及的问题。陶诗言等[12]首先研究了 季节尺度南亚高压与西太副高的进退关系，认为 两者“相向而行，相背而去”。有学者以此为基础， 研究了月尺度以内两者的联系，并为夏季日常的 天气预报分析做出显著贡献。张可苏等[13]在理想 转盘试验里发现，高层高压可诱使中低层高压维
收稿日期：2013-05-06；修订日期：2014-03-09
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相关性分析
表 1 列举了南亚高压与西太副高指数之间的
3.1 相关系数分析 两两相关系数：南亚高压强度、面积与脊点等因 子分别与副高强度、面积、脊线呈正相关，与副 高西伸脊点、北界、南界呈负相关；南亚高压脊 线、北界、南界等指数与副高强度、面积呈负相 关关系，对副高西伸脊点、脊线、北界与南界呈 正相关的关系。此外，南亚高压北界、西太副高 脊线与各个指数的相关系数相对较弱（除去副高 脊线与南亚高压脊线），而其他指数两两之间的 相关系数大多通过 0.05 的显著性水平检验，说明 南亚高压与西太副高的联系密切。 3.2 偏相关系数分析 由表 1 得知， 南亚高压与西太副高密切相关， 但尚不清楚这是否只是两指数的独立贡献，因此 分别计算了两高压各个指数的偏相关系数(表 2)， 以说明南亚高压与西太副高的相互影响。在排除 了其他变量影响后， 两者的偏相关系数明显下降， 且大部分没有通过 0.05 的显著性水平检验，这说
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纬向温度梯度也可影响低层高压运动[19 20]。
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反观年际变化的研究，大多着眼于两高压脊 点间的联系以及由此引发的对中国夏季旱涝的作 而对其他高压指数相互关系的描述很少， 用[21 22]，
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适用于两者相关性研究所选用的指数不统一，对 高压异常引发的东亚大气环流系统的整体变化涉 及较少。针对以上问题，本文利用月平均资料研 究了适合讨论年际尺度南亚高压与西太副高相互 关系的指数，并对南亚高压与西太副高演变时的 大气环流状态以及相应的中国夏季降水作分析， 以探求两者相互影响的具体情况、对东亚地区大
第 30 卷 第 5 期 2014 年 10 月
JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGY
热 带 气 象 学 报
Vol.30, No.5 Oct., 2014
冯琬，范广洲，朱丽华，等. 夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析[J]. 热带气象学报，2014，30(5): 963-970.
南亚高压与西太副高各指数的偏相关系数
W(S)脊点 -0.23(0.10) 0.14(-0.11) -0.20(-0.26*) 0.06(-0.12) 0.05(-0.17) 0.08(-0.23) W(S)脊线 0.23(0.33) -0.16(-0.29*) 0.00(-0.16) 0.13(-0.13) -0.11(0.27*) 0.01(0.10) W(S)北界 0.14(0.37) -0.10(-0.32*) -0.13(-0.22) 0.25(-0.09) -0.14(0.06) 0.02(0.09) W(S)南界 -0.17(-0.15) 0.05(0.07) -0.01(0.04) 0.07(-0.20) 0.20(0.16) 0.23(0.48*)
高逐年强度与对应的 9 年滑动值分别做标准化处 理后的时间序列， 可见两者在最近 60 年来均整体 呈现增强趋势，同时在 1950—1980 年强度偏弱， 1980 年后偏强，1970 年代末出现明显突变。采用 Yamamoto 法与滑动 t 检验对其进行突变检验， 均 发现两者在 1977、1978 年通过 0.01 的著性性水 平检验， 同时证明了高压在 1975—1980 年的转型 期。高压强度的逐年波动较大，趋势相似，多为 南亚高压强度增强（减弱），副高强度也同时增 强（减弱）。强弱变化的振荡周期明显，谱分析 表明两者强度均有 4 年左右的振荡周期（图略）。 4.2 年际变化特征分析 将南亚高压与西太副高强度指数分别做 9 年 滑动平均处理，将逐年数值减去对应年份的滑动 平均值，并将结果标准化处理，由此得到年际信 号（图 2）。于是强度序列仅保留明显的年际变 化，而强烈的年代际变化趋势则被滤去。选取标 准化距平数值为正的年份为强年，数值为负的年
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气环流的作用效应。
（6） 南界位置：取 50～150 E 内高压南侧 1 250 dagpm 等值线与每隔 2.5 的经线(从东脊点 往西数)交点的平均纬度值为南亚高压南界位置； 取 90 E～180 内南侧 588 dagpm 等值线与每隔 2.5 的经线(从西脊点往东数)交点的平均纬度值 为副高南界位置。 2.2 偏相关系数 鉴于用到多个指数来表示高压特征，而每一 项指数可能含有其他指数的影响，为了更真实反 映各个量的相互关联，本文采用偏相关系数进行 进一步分析。偏相关就是固定其他变量不变而研 究两变量间相关性的统计方法，偏相关系数绝对 值越大，表示两者偏相关程度越强[23]，通过比较 各偏相关系数绝对值的大小可以反应不同因子对 某一要素的重要性[24]。一般认为，当研究 n 组 m 个相关变量 X1，X2，……，Xm 时，将其中的 m-2 个变量保持固定不变而研究另两个变量的相关才 能真实反映这两个相关变量间的相关性[25]。
文章编号：1004-4965(2014)05-0963-08
夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析
冯琬 1，范广洲 1, 2，朱丽华 1，胡德强 1， 周定文 1，张永莉 1
（1. 成都信息工程学院大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225； 2. 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，江苏 南京 210044）
由于副高不仅有年际变化，也有显著的年代 际变化，下面分别研究了这两种不同时间尺度两 高压的偏相关系数（表略）。结果表明，高压强 度间正相关关系仍然表现在年际尺度中，而年代 际中南亚高压强度对副高强度的影响为正相关， 副高对南亚高压强度的影响则为负相关，即在不 同时间尺度变化中两者强度的相互作用关系有所 变化，故本文重点讨论了两者的年际关系，暂时 不对两者年代际关系展开详细研究。
W(S)面积 0.35*(0.14) -0.15(-0.06) 0.02(-0.10) -0.05(0.08) -0.18(-0.05) -0.13(-0.32*)
注：南亚高压（副高）强度对副高（南亚高压）各指数的偏相关是排除面积、脊点、脊线、北界、南界等五个南亚高压（副高） 指数后的，以此类推；*代表超过 0.05 显著性水平检验。其余说明同表 1。