东亚夏季风环流系统多时间尺度演变特征

•亚洲大气环流内部动力过程 •
•年代际变化 •年际变化 •季节变化 •季节内
亚洲夏季风系统成员
多年平均6-8月200hPa距平风场（年代际）
•A
•C
多年平均6-8月500hPa高度距平(年代际)
•-
•+
多年平均6-8月850hPa距平风场(年代 际)
•C
•A
盛夏（7月）东亚高空西风急流位置年代际变化
的波动）后
的经验正交
函数展开，
(a) 标准化
的第一主分
量（方差贡
献率为34%
•东亚夏季风年代际变异模态， •方差贡献率为34%东亚夏季风年代际变异模态的时间序列
） •（b）
标准
（标准化），图中虚线为时间系列的3次多项式趋势线 化的第一主
分量的时间
年代际：Decade variations for the rainfall over China
•5月3候
•10初
•5月4候
•9月底
•6月2候
•9月底
•南海 季风爆 发晚于 气候平 均
•中南半岛 •南端对流弱， •季风开始 •晚
1wenku.baidu.com93
•图 26 1993年亚洲季风区33～122天滤波的OLR逐侯演变图，4月第5侯至9月第2侯。 •图中阴影区为OLR的值小于-5W/m2的区域，表示对流活跃区，虚线代表OLR的值大于 •5W/m2，也即对流不活跃区，等值线的间隔为5W/m2。
关键海域
1) Niño-3 index
(5°S–5°N, 90°–150°W).
2) Pacific decadal oscillation
(PDO; 35°–45°N, 160°E–160°W)
3) Indian Ocean
(INDIAN: 10°S–25°N, 45°–100°E)
4) North Atlantic Oscillation
东亚夏季环流年际、季节内
演变特征及与海温异常关系
亚洲夏季风爆发过程与 东亚环流年际、季节内演变特征
Tao和Chen（1987）指出，亚洲夏季风最早在南海爆发，平均于5月中旬 爆发，然后分阶段向西北和北方逐渐扩展。
何金海和朱乾根等人（1996）发现5月份苏门答腊的TBB低中心向西北移 动到中南半岛，表明中南半岛和孟加拉湾地区的夏季风对流已充分建立。
•阴影为Student t检验达到95%显著性水平的区域
•冷位相异常年：是指PDO指数小于冷位相期平均值-0.5的年份 ； •暖位相异常年：是指 PDO指数大于暖位相时期平均值0.6的年
•冬季的PDO指数对夏季850hPa风距平场的回归系数 •阴影为Student t检验达到95%显著性水平的区域
•图5 亚洲夏季风爆发关键区区域平均OLR的时间演变序列 •横坐标表示侯，水平的虚线表示OLR的值等于230W/m2， •1表示中南半岛南端，2表示孟加拉湾东部，3表示南中国海，4表示印度次大陆
亚洲夏季风环流系统气候平均态的 季节内演变阶段
(对流-风场-降水)
1. 中南半岛南端爆发 (5月2候)
2. 孟加拉湾东部爆发 (5月3候 )
•2-7年
•图12 PDO指数的小波功率谱图
•图13 Nino3指数的小波功率谱图
•25-50年
2008 July-2011Apr. SST (averaged between 5N-5S)
ERSST :extended reconstructed sea surface temperature 2°* 2° grid during 1854–2000
•中南半岛 •对流强， •季风开始 •早
•南 海 季 风 爆 发 •梅•雨早早(短) 于 •图气1994年亚洲季风区30～122天滤波的OLR逐侯演变图， •4候月第5侯至9月第2侯，其余与图26同 平
1994
东亚夏季风环流年际异常特征
(1)南海夏季风平均5月4候爆发
(2)南海季风爆发晚于气候平均, (爆发偏晚) 东亚夏季风环流偏弱 有利长江流域夏季降水偏多.
•阴影为Student t检验达到 95%显著性水平的区域
• •SSTA averaged by 120-150E/25-39N
•SSTA averaged by(120-160E/5-20N)
• 东亚夏季风环流及中国东部夏 季降水型的年代际变化与北太 平洋 海温的年代际(PDO)变化 一致；
• 北太平洋中纬度海温的年代际 变化可能是东亚夏季风环流发 生年代际变化的重要外强迫因 子.
•Difference between 1980~1999 and 1951~1971 for Percent of JJA rainfall
•夏季降水距平年代际变化(9年滑动平均)
•（a）华北17个站
•（c）华南15个站
•（b）长江17个站
•（d）新疆8个
•A
•C
•C
•A
•东亚夏季风降水年代际变异模态正、负异常年风场的距平合成图, •阴影区表示环流异常的Student t检验超过了0.05的信度检验。
cold 1890–1920, warm 1920–55, cold 1955–2000 .
•Anomalous SST over tropic of western pacific averaged by (120-150E/5-20N )
Anomalous SST over western pacific averaged by (120-150E/25-39N )
•A
•C
•A
•C
•东亚夏季风降水年代际变异模态正、负异常年风场 的距平合成图, •阴影区表示环流异常的Student t检验超过了0.05的 信度检验。
•（C）降水正异常年850hPa风场 •（d）降水负异常年850hPa风场
•PDO冷、暖位相异常年冬季 SST的距平合成图 •(a)为冷位相异常年；(b)为暖 位相异常年，
•7月东亚高空西风急流位置指数标准化时间序列
夏季西太平洋副热带高压脊线位置
(a) Q1大气视热源
(b) Q2视水汽汇 anomaly
averaged by (120-160E/5-20N) during 1958~1997
•1949～
2001年全球
陆地降水资
料，并进行
11年滑动平
均（滤去10
年以下尺度
李崇银和屈昕（1999）认为南海季风在南海的北 部和南部同时爆发（北部比中部和南部早建 立的证据不足）。
亚洲夏季风的爆发与推进
•图4 亚洲夏季风爆发的关键区 •India表示印度次大陆，BOB表示孟加拉湾东部，Indochina表示中南半岛南端及其
•毗邻的安达曼海域，SCS表示南中国海。
•5月2候 •5月3\4候 •5月4\5侯 •6月2\3候
(NAO; 40°–60°N, 20°–60°W)
Niño-3 index
(5°S–5°N, 90°–150°W).
Nino3 SSTA EE-EC随时间的分布
PDO index
(35°–45°N, 160°E–160°W)
cold :1890–1930, warm 1930–75
•年平均的PDO指数（直方条）及其相应的11年滑动平均曲线
丁一汇，李崇银，何金海等（2004 ）综合各种研究结果指出， 亚洲夏季风的首先爆发可能发生在中南半岛邻近的广大区域。
亚洲夏季风爆发过程
C. P. Chang（1995）：认为5月初到5月中旬，当 有强冷锋侵入南海时，副热带高压东撤，南 海盛行西风，标志着南海季风开始。
Yan, J.,（1997）认为季风先在南海北部出现， 以后南海中部和南部开始盛行西风。
•图4 亚洲夏季风爆发的关键区 •India表示印度次大陆，BOB表示孟加拉湾东部，Indochina表示中南半岛南端及其
•毗邻的安达曼海域，SCS表示南中国海。
•5月2候
•10月 •图6 亚洲夏季风爆发各个关键区降水和850hPa纬向风的时间-纬度剖面图
•（a）中南半岛；（b）孟加拉湾；（c）南海；（d）印度次大陆 •图中阴影表示降水大于6mm/day，等值线表示850hPa纬向风，粗的实线为零风速线。
•对1900年1月至1999年12月北太平洋20oN以北的SST场去掉全球 增暖的趋势后做经验正交函数分解图中 年平均的PDO指数（直 方条）以及相应的11年滑动平均曲线
INDIAN index
(10°S–25°N, 45°–100°E)
NAO index
(40°–60°N, 60°–20°W)
吴国雄和张永生(1998) ；蒋尚城(1998) ；梁建茵，吴尚森(2000 ）; 冯瑞权，王安宇，吴池胜等(2001) 5月上旬孟加拉湾东岸夏季西南风首先爆发，然后向西、向东传到南海地区
，引起南海季风爆发
（Lau, K.M., and S. Yang，1997；Webster, P.J. et. al., 1998; Qian, W., and S. Yang, 2000； Wang, B., and Lin, H., 2002 ）注意到，夏季风最早的 爆发通常于5月初在中南半岛西部的南端开始
3. 南海季风爆发
(5月4候)
4. 印度夏季风爆发 (6月2侯 )
5. 长江流域梅雨期开始 (6月3侯 )
6. 江淮流域梅雨结束 (7月3侯 )
•30～122天滤 波的OLR逐侯
演变图，阴影 区为OLR的值 小于 -3W/m2
活跃区）。
•印
•4
度
•中南半岛南部
•1
•BOB
•2
•SCS
•3
亚洲夏季风的爆发与推进
•（a）正异常年850hPa风场；（b）负异常年850hPa风场，
•年平均的PDO指数（直方条）及其相应的11年滑动平均曲线
•对1900年1月至1999年12月北太平洋20oN以北的SST场去掉全球 增暖的趋势后做经验正交函数分解图中 年平均的PDO指数（直 方条）以及相应的11年滑动平均曲线
•PDO冷、暖位相异常年冬季SST的距平合成图 •(a)为冷位相异常年；(b)为暖位相异常年，
东亚夏季风环流系统多时间 尺度演变特征
大气外强迫因子
(海洋信号)
年代际变化 年际变化 季节变化
•不同情形下太平洋SST的第一特征向量场 a）原始的海温距平场，方差贡献率为18%；（b)去除年际变化（ENSO）信息后的海温场，
•方差贡献率为10%；（c)去除年代际（PDO）信息后的海温场，方差贡献率为14%