春季东亚高空西风急流变异与东亚夏季副热带季风活动遥相关特征

第２７卷增刊地理科学

Ｖ０１．２７

ｓｕｐｐ．

２００７年１２月

ＳＣＩＥＮＴＩＡＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡＳ１ＮＩＣＡ

Ｄｅｃ．，２００７

春季东亚高空西风急流变异与东亚夏季

副热带季风活动遥相关特征

于秀晶１，２，一，谢今范３

．（１．中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室，吉林长春１３００６２；２．吉林省气象科学研究所，

吉林长春１３００６２；３．吉林省气候中心，吉林长春１３００６２）

摘要：利用１９４８—２００６年ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ再分析资料，计算了２００ｈＰａ纬向风的方差场，定义了春季东亚对流层上层（２００ｈＰａ）的西风急流指数．，Ｅ＾ｓ，分析了其与东亚夏季副热带季风强度指数Ｊ鲥母的相关关系。结果表明：①＿，啪主要反映出春季东亚高空西风急流的强度和东西方向位置的变化，并且与东亚夏季副热带季风存在显著的负相关，当西风急流发生强（弱）的异常时，预示东亚夏季副热带季风在３０。Ｎ一３５０Ｎ的江淮流域地区活动偏弱（强）；

②．，Ｅ＾ｓ与南印度洋经北太平洋至东太平洋地区的夏季２００ｈＰａ速度势场呈准大圆路径“＋、一、＋”显著相关波

列，当西风急流偏强（弱）时，一般对应着夏季北太平洋地区的加热场偏强（弱）；③西风急流强（弱）的异常，与

５００

ｈＰａ夏季西北太平洋副热带高压在３００Ｎ以北的西太平洋地区活动减弱（增强）对应；④当西风急流强时，将

强迫出滞后３个月的８５０ｈＰａ风矢量场的主要分布特征是，亚洲大陆为反气旋性环流，东亚沿岸出现明显的南风负异常，东亚夏季副热带季风较常年弱，反之东亚夏季副热带季风强。关键词：春季；东亚高空西风急流；变异；东亚夏季风；遥相关中图分类号：Ｐ４６３

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－０６９０（２００７）增刊一００９１—０６

近几十年来，随着东亚季风研究的深入，季风和气候平均的北半球副热带西风急流轴的南北两在气候变化研究中的重要性更加明显【ｌ∞】。许多侧；北半球副热带西风急流存在着两个显著不同的学者从不同的角度对东亚季风进行了研究【４。Ｊ，高模态，其中一个模态反映的是亚太地区尤其是东亚空西风急流对东亚夏季风影响的研究就是其中的地区的西风急流的南北变异，另一个模态出现在重要部分。在２０世纪５０年代，叶笃正等研究指１５００Ｅ～１２００Ｗ的中、东太平洋上。东亚副热带西出【８Ｊ，东亚季节转换是与６月和ｌｏ月大气环流的风急流位置异常年的大气环流差异分析表明【１¨，突变相联系的，这种突变的重要标志和特征之一就急流异常偏北时，长江流域降水量偏少；急流异常是２００ｈＰａ高度东亚西风急流的北跃和南移过程。偏南时，长江流域易引发洪涝。东亚高空西风急流急流是一股强而窄的气流带，东亚西风带急流是对在由冬向夏的转变过程中一般存在着两次向北突

流层上层的一个重要风系，是影响整个亚太地区天跳现象Ｈ２１，并与东亚夏季风活动有密切关系。急

气、气候异常的重要系统之一。东亚大气环流的季流轴在三维空间呈准水平，多数轴线呈东西走向，节转换、季风区雨季的开始和结束都与西风急流位若急流与强烈发展的大型扰动相伴随出现，急流轴置及其南北移动和强度变化有密切的联系。东亚可以转成南北向Ｄ３］。

西风急流与亚洲一太平洋一北美气候的关系研究高空西风急流异常变化的根本原因在于地气指出旧Ｊ，相对于厄尔尼诺和南方涛动（ＥＮＳＯ）而系统吸收太阳辐射的变化。西风急流中心的季节言，急流对亚太地区气候的影响更为显著。东亚地变化和热带地区的加热活动有明显的联系¨４１。

区副热带西风急流位置的年际变化特征、影响及其２００

ｈＰａ西风急流中心的位置随着热带加热场的季

可能机制的研究结果表明【１０ｌ，东亚副热带西风急节变化而变化，表现出较好的一致性。大陆地区，流（ＥＡＪｓ）南北变动的影响主要集中在亚澳季风区

尤其是青藏高原的加热所导致对流层中上层经向

收稿日期：２００ｒ７—０６—２１；修订日期：２００７—１１－－２５

基金项目：国家自然科学基金项目（４０２７５０１９）和国家自然科学基金项目（４０５７５０４７）资助。

作者简介：于秀晶（１９７２一），女，吉林白山人，工程师，主要从事气候诊断和评价方法的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｘｉｕｊｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ

万　

方数据

地

理温度梯度的两阶段明显反向，是东亚高空西风急流两次向北突跳的主要原因【ｌ２Ｉ。夏季热带地区的对流加热可以跨越赤道影响另一个半球冬季急流的位置和强度的变化¨引。

以往的研究多侧重于夏季高空西风急流，在急

流发生发展机制、其位置变化对天气和气候尤其是

降水等方面的影响，以及急流对东亚夏季风的影响等方面的研究取得明显进展，对春季西风急流的研究相对较少。本文通过研究春季西风带急流异常变化与东亚夏季副热带季风的遥相关关系，揭示东亚高空西风急流变异对东亚夏季副热带季风活动影响的事实，为东亚夏季副热带季风强弱的预测奠

定一定基础，并初步探讨了春季西风急流指数与东

亚夏季风的遥相关。

１资料和方法

１．１资料

利用ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ月平均再分析资料，包括１９４８年１月一２００６年１２月的月平均２００

ｈＰａ、８５０

ｈＰａ高空风场资料和５００ｈＰａ位势高度数据，１９６１年１月一２０００年１２月２００ｈＰａ速度势数据，数据格点分辨率为２．５０×２．５０。

１９４８—２００２年东亚夏季副热带季风强度指数（，ＳＭｏ）资料引自文献［７］。１．２方法

用相关分析方法进行了春季高空西风急流与

东亚夏季副热带季风、速度势场和高度场的相关分

析。用合成分析方法计算了风矢量合成场，方法详见文献［１３］。

２春季东亚高空西风急流指数的确定

春季最大风速中心一般出现在３００Ｎ附近的对流层上层２００ｈＰａ高度上【１７Ｊ，本文选取２００

ｈＰａ

作为研究对流层中上层春季西风急流的高度（下文的高空均指２００ｈＰａ高度）。从１９４８～２００６年的统计结果看，春季东亚高空西风急流的强弱和位置的年际变化较大，急流中心风速的最大值达５９ｍ／ｓ，最小值为４４ｍ／ｓ，最大风速中心的位置一般在欧洲区域（２００Ｎ～３００Ｎ）以及东亚至北太平洋区域（３００Ｎ一３７０Ｎ）范围内变动。

根据春季高空西风急流强弱年际变化较大的特点，计算了春季北半球２００ｈＰａ纬向风的方差场（图１）。在中纬度区域，方差场上存在大值区（阴

万　

方数据科学

２７卷

枷而（Ｅ季－ｕ）

（１）

式（１）中，％＝％一％＝÷∑ＭＦ一去∑Ｈｉ，

÷∑％，为Ｉ、ｌＩ区所有格点的平均纬向风速差

增刊于秀晶等：春季东亚高空西风急流变异与东亚夏季副热带季风活动遥相关特征

图ｌ１９４８—２００６年春季北半球２００ｈＰａ纬向风的方差场（阴影区为方差值≥４．５的区域）

Ｆｉｇ．１

Ｖａｒｉａｎｃｅｆｉｅｌｄｏｆ２００ｈＰａｚｏｎａｌｗｉｎｄ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎ

ｔｈｅＮｏｒｔｈｅｒｎＨｅｍｉｓｐｈｅｒｅｉｎｓｐｒｉＩ唱

ｆｒｏｍｌ９４８ｔ０２００６（ｔｈｅ

ｖａｒｉｔｍｃｅｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅ

ｓｈａｄｏｗｍ８ｔｆｉ＇ｅｎｌｏｌｔｔｈａｎ４．５）

１２

ｍ／ｓ。上述分析表明，本文所定义的凡＾ｓ可以较

影响。结果表明，５５ａ中约有３６ａ的毛Ｍ蜊和‰∞，与］ＥＡＳ反向变化，即急流偏强（弱）时，东亚夏季副热带季风大多偏弱（强）。从图２也可看出，＿，Ｅ＾。与

好地反映出春季东亚高空西风急流的强弱和东西方向位置的变化。３

春季东亚高空西风急流与东亚夏季副热带季风的关系

通过分析１９４８—２００２年凡舾与‰伽和，ＳＭ螂

（毛Ｍ删和毛Ｍ∞，分别为３０。Ｎ和３５。Ｎ的，跚垂）的关系，探讨了春季西风急流对东亚夏季副热带季风的

４

３０。Ｎ－３５。Ｎ江淮流域活动的‰伽和，ｓＭ∞５有明显

的负相关关系，二者的相关系数分别为一０．５０和一０．４２，显著性水平ＯｔＩ＞０．００１。当春季高空西风急流偏强时，在３０。Ｎ一３５。Ｎ的江淮流域活动的东亚夏季副热带季风强度多偏弱，而急流偏弱时，东亚夏季副热带季风强度多偏强。

４

：

毒：

一ｌ一２—３

０，ＩＭ ∞

ｌ

２

３２

毒１。

一ｌ一２．３

－２

一ｌ

２

图２１９４８—２００２年．，Ｅ＾５与毛Ⅲｏ（ａ）和Ｊｓ－“（ｂ）的相关图（显著性水平ａ≥ｏ．００１）

ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｋｅｔｏｈｅｓｂｅｔｗｅｅｒｄＥ＾ｓａｎｄ

Ｆｉｇ．２

ｂⅧ（ａ）。ＪｓＭⅧ（ｂ）ｆｒｏｍ

１９４８

ｔｏ

２００２

（ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌａ≥Ｏ．００１）

４春季东亚高空西风急流变异对东亚夏季副热带季风作用机制分析

４．１急流与加热场

呈辐散状态，与大气热源相对应；速度势为正值区

域，其对流层上层大气呈辐合状态，与冷源相对应。利用１９６１—２０００年全球２００ｈＰａ高度的速度势（ｘ）资料，计算了多年平均的夏季速度势场（图

略）。北太平洋大部分区域为大面积的负值区（辐

一般，速度势为负值区域，其对流层上层大气

万方数据　

地理散区），辐散中心出现在菲律宾附近，从这个地区

气流向南北流出，最后分别在中国华北地区到西伯

利亚、南印度洋到西南太平洋地区下沉，从而形成

行星尺度的哈得莱环流。图３显示的是Ｌ。与夏

图３１９６１—２０００年．，Ｅ＾ｓ与夏季全球２００ｂ＿Ｐａ速度势

（ｘ姗）的相关场（阴影区为显著性水平ａ≥ｏ．１的区域）

Ｆｉｇ．３

Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ

ｏｆ

ｂｅｔｗｅｅｎＪｒａｓ

ａｎｄ

ｇｌｏｂｅ

Ｘ２００ｉｎ

ｓｕｍｍｅｒｆｉｕｍ１９６１

ｔｏ２０００

（ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ

ｌｅｖｅｌ

０ｆ

ｓｈａｄｏｗ删８

ｉｓ

ａ≥０．１）

季２００ｈＰａ速度势的相关场。１５０Ｓ～５００Ｓ，７５０Ｅ—１１５０Ｅ的南印度洋和５００Ｓ一４００Ｎ。１４００Ｗ～１２００Ｗ

的东太平洋地区为正相关区：中心相关系数均为

０．２４，显著性水平仅≥０．１，东亚沿岸至北太平洋地

区为大面积的负相关区，中心相关系数达一０．３６，

相关的显著性水平ａＩ＞０．０５，亚洲大陆相关系数较小。东亚高空西风急流与南印度洋经北太平洋至东太平洋地区的夏季２００ｈＰａ速度势场，呈准大圆路径“＋、一、＋”显著相关波列。当西风急流强时，夏季北太平洋区域对流层上层速度势值减小，大气辐散增强，对应的北太平洋上空大气温度偏高，亚洲大陆上空大气温度变化不明显；相反急流

弱时，北太平洋区域对流层上层速度势值增大，大气辐散明显减弱，北太平洋上空大气温度偏低，亚洲大陆上空大气温度变化不明显。４．２急流与高度场

１９４８～２００６年凡＾ｓ与夏季５００ｈＰａ位势高度的相关场显示（图４ａ），亚洲地区（００Ｎ一５００Ｎ，６００

Ｅ一１２００

Ｅ）和赤道太平洋地区（００Ｎ一２００Ｎ，

１２０。Ｅ～１２００ｗ）存在大面积显著的正相关区，其

中，南亚地区（０。Ｎ～３００Ｎ，６００Ｅ一１２００Ｅ）的相关

万　

方数据科学２７卷

最显著，中心相关系数达Ｏ．４８以上。显著性水平ａ≥０．０５，北太平洋地区（３００Ｎ～４００Ｎ）为负相关区，中心相关系数为一Ｏ．２４，显著性水平ａ≥０．１。对西风急流强（弱）的典型年夏季５００ｈＰａ高度距平场进行合成分析表明（图４ｂ，图４ｃ），当春季高空西风急流强时，以３０。Ｎ为界，３００Ｎ以南的西北太平洋地区为正距平控制区，以北为负距平控制区；相反，急流弱时，３０。Ｎ以北的东亚地区和东太平洋为较大范围的正距平控制区域，３００Ｎ以南为负距平区。

ＮＮ

ＮＮ

ＮＮ

Ｎ

甜妒耵妒”．ｏ

取Ｑ

∞．Ｂ∞１

１００．Ｂ１２０．Ｂ

１４０．Ｅ

１６０．Ｂ

１８０

１６０智１４０Ｗ／１２，０‘Ｗ

图４１９４８－２００６年．，Ｅ＾ｓ与夏季５００ｈＰａ位势高度的相关场

（ａ，阴影区为显著性水平ａ≥Ｏ．１）；西风急流强（ｂ）、弱（ｃ）

典型年的夏季５００ｈＰａ位势高度距平合成场（矿ｍ）

Ｆｉｇ．４

Ｔｈｅ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

ｃｏｄｆｉｃｉｅｎｔｓ

ｂｅｔｗｅｅｎＪｒａｓａｎｄ

５００ｈＰａ

ｇｅｏｐｏｔｅｎｔｌａｌ

ｈｅｉｇｈｔｉｎ

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２００６（ａ，ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌｏｆ

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ａｎｏｍａｌｙ

ｏｆｔｙｐｉｃａｌＪｒａｓｓｔｒｏｎｇ

ｙｅａｒｓ（ｂ）ａｎｄ．］ｚａｓｗｅａｋｙｅｍ（ｃ）（ｇｙｍ）

４．３急流与低空流场

利用春季东亚高空西风急流和弱的各８个典型年，对夏季８５０ｈＰａ低空流场进行矢量合成分析，得到典型合成差值场（强减弱）。在差值场上（图５），赤道太平洋地区出现明显的东风负异常，

增刊于秀晶等：春季东亚高空西风急流变异与东亚夏季副热带季风活动遥相关特征

９５

亚洲大陆为反气旋性环流，东亚地区（２０。Ｎ～５００Ｎ）出现明显的南风负异常。而在气候平均８５０ｈＰａ风矢量场上（图略），夏季赤道地区盛行东风，东亚沿岸为南风。所以，当春季高空西风急流强时，夏季西北太平洋副热带高压南侧东风偏弱，东风转向北上影响东亚地区的势力弱，东亚沿岸出现南风负异常。相反，急流弱时，西北太平洋副热带高压南侧东风偏强，转向北上影响东亚地区的势力强，东亚沿岸出现南风正异常。

Ｗ

图５春季东亚高空西风急流强和弱的典型年夏季８５０

ｈＰａ流场的合成差值场（强减弱）（ｍ／ｓ）

Ｆｉｇ．５

Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｔｌｄｄｏｆ８５０ｈＰａ

ｗｉｎｄ

ｖｅｃｔｏｒ

ｉｎ

ｔｙｐｉｃａｌ

ｓｔｒｏｎｇ

ａｎｄｗｅａｋ

Ｊｚａｓ

ｙｅａｒｓ（ｓｔｒｏｎｇ

ｍｉｎｕｓ

ｗｅａｋ）（ｍ／ｓ）

５结论

（１）定义了春季东亚高空西风急流指数‰，

该指数主要反映了春季东亚高空西风急流的强度

和东西方向位置的变化，并且与毛Ｍ伽和‰∞，存在

显著的负相关关系，表明当春季东亚高空西风急流发生强（弱）的异常时，预示东亚夏季副热带季风在３００Ｎ一３５０Ｎ的江淮流域地区活动偏弱（强）。由此揭示了影响东亚夏季副热带季风在３００Ｎ一３５。Ｎ的江淮流域活动的强度指数厶Ｍ删和，ｓＭ∞，变‘

化的前期强信号场。

（２）初步探讨了春季东亚高空西风急流的变

化与东亚夏季副热带季风活动的遥相关的某些可能物理机制。＾鸺与南印度洋经北太平洋至东太平洋地区的夏季２００ｈＰａ速度势场，呈准大圆路径“＋、一、＋”显著相关波列。当春季东亚高空西风急流强时，夏季北太平洋区域对流层上层速度势值减小，大气辐散增强，对应的北太平洋大气温度偏

高，而亚洲大陆对流层上层速度势变化较小，大气

温度变化小，大陆、海洋大气温差相对减小，导致东

万　

方数据亚夏季副热带季风向北活动的纬向温差驱动力减弱，夏季风偏弱；而当急流弱时，夏季北太平洋对流层上层速度势值增大，大气辐散明显减弱，北太平洋大气温度偏低，亚洲大陆对流层上层速度势变化较小，大气温度变化小，海陆大气温差因此增大，导致东亚夏季副热带季风向北活动的纬向温差驱动力增强，夏季风增强。与大陆相比较，海洋大气温度的变化对春季高空西风急流和东亚夏季副热带季风强和弱的变化起着更为重要的作用。

当春季东亚高空西风急流强时，夏季５００

ｈＰａ

高度距平场上，在３０。Ｎ以北的西北太平洋地区副热带高压活动减弱，副热带高压南侧气流转向北上影响东亚地区的机会减少，同时东北亚地区高度场为正距平，对偏南气流的北上起到很强的阻挡作用，大陆和海洋高度场的共同作用。导致东亚夏季副热带季风较常年偏弱。当春季高空西风急流弱

时，在３００Ｎ以北的西北太平洋地区副热带高压活动增强，其南侧气流转向北上影响东亚地区的机会增加，同时亚洲地区多低值系统活动，易引导偏南气流北上影响东亚地区，东亚地区盛行较强的南风，在大陆和海洋环流系统的共同作用下，东亚夏季副热带季风偏强。

当高空西风急流强时，将强迫出滞后３个月

８５０

ｈＰａ风矢量场的主要分布特征是，西北太平洋

副热带高压南侧东风偏弱，其转向北上影响东亚地区的势力偏弱，东亚出现明显的南风负异常，东亚夏季副热带季风弱。相反，当急流弱时，西北太平洋副热带高压南侧东风偏强，继而转向北上影响东亚地区的势力强，东亚地区为南风正异常，夏季风强。

（３）本文主要研究春季东亚高空西风急流对东亚夏季副热带季风的影响，冬季西风急流对东亚夏季副热带季风的影响如何，尚需进一步研究。另

外对西风急流的研究，还需从候、旬或月等时间尺

度上做大量细致的工作。

致谢：本研究以及本论文的写作都得到廉毅

先生和刘实先生的指导，在此深表感谢！’

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ＪｅｔＳｔｒｅａｍｉｎＳｐｒｉｎｇａｎｄＥａｓｔＡｓｉａｎＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌＳｕｍｍｅｒＭｏｎｓｏｏｎＡｃｔｉｖｉｔｉｅｓ

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ｏｖｅｒ

ｇｒｅａｔｃｉｒｃｌｅｗａｙ“ｐｏｓｉｔｉｖｅ，ｎｅｇａｔｉｖｅ，ｐｏｓｉｔｉｖｅ”ｗａｖｅｔｒａｉｎ

ｔｈｅＳｏｕｔｈ

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ＥａｓｔＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎ；ｗｈｅｎｔｈｅＥａｓｔＡｓｉａｎｗｅｓｔｅｒｌｙｊｅｔＮｏｒｔｈｅｒｎＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎＷａｓｕｓｕａｌｌｙｏｂｖｉｏｕｓ

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Ａｓｉａｎｓｕｍｍｅｒｍｏｎｓｏｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｗｏｕｌｄｂｅｓｔｒｏｎｇｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｒｉｎｇ；ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅｗｅｓｔｅｒｌｙｊｅｔｓｔｒｅａｍ；ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎ；ＥａｓｔＡｓｉａｎ

ｓｕｎｌｎｌｅｒ

ｍｏｎｓｏｏｎ；ｒｅｍｏｔｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

万方数据　

春季东亚高空西风急流变异与东亚夏季副热带季风活动遥相关特征

作者：作者单位：

于秀晶， 谢今范， YU Xiu-Jing， XIE Jin-Fan

于秀晶,YU Xiu-Jing(中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室,吉林,长春,130062;吉林省气象科学研究所,吉林,长春,130062;吉林省气候中心,吉林,长春,130062)， 谢今范,XIE Jin-Fan(吉林省气候中心,吉林,长春,130062)地理科学

SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA2007,27(z1)

刊名：英文刊名：年，卷(期)：

参考文献(17条)

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