東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的氣候特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較_圖文

1、東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的氣候特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較王黎娟1,2何金海1,2管兆勇1,21南京信息工程大學(xué)江蘇省氣象災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京,2100442南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)系,南京,210044摘要利用NCAR/NCEP再分析資料,從氣候特征角度研究了東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的結(jié)構(gòu)和演變特征及其與南海夏季風(fēng)槽的區(qū)別。結(jié)果表明,無論是輻合還是對流,南海夏季風(fēng)槽都強(qiáng)于副熱帶夏季風(fēng)槽。南海夏季風(fēng)槽伸展高度較低,位置少變;而副熱帶夏季風(fēng)槽伸展高度較高,并且隨高度向北傾斜。南海夏季風(fēng)槽建立早且突然,表現(xiàn)為對流層低層正相對渦度突然出現(xiàn),其撤退緩慢;副熱帶夏季風(fēng)槽則是漸進(jìn)式建立,表現(xiàn)為低層云貴高原、廣西地區(qū)的

2、正相對渦度逐步向東北方向擴(kuò)展,其撤退較快。南海夏季風(fēng)槽建立過程中東西風(fēng)向逆轉(zhuǎn)是一個很明顯的指示因子,而副熱帶夏季風(fēng)建立過程沒有伴隨明顯的風(fēng)向逆轉(zhuǎn),主要特征是西風(fēng)增強(qiáng)。南海夏季風(fēng)槽不具備鋒面性質(zhì),副熱帶夏季風(fēng)槽則具備明顯的鋒面性質(zhì)。關(guān)鍵詞:東亞副熱帶,南海,夏季風(fēng)槽,氣候特征。1引言亞洲季風(fēng)是全球最典型最強(qiáng)的季風(fēng)系統(tǒng),研究表明1,亞洲季風(fēng)系統(tǒng)由既相互聯(lián)系又相互區(qū)別的南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)兩個子系統(tǒng)組成;徐淑英等2提出中國大陸上活動的季風(fēng)屬于副熱帶季風(fēng),朱乾根等3較全面地分析了副熱帶季風(fēng)的特點(diǎn)。一般認(rèn)為,低層?xùn)|亞季風(fēng)系統(tǒng)的組成成員主要包括澳大利亞冷性反氣旋、東亞地區(qū)低空越赤道氣流、南海-西太平洋ITC

3、Z(南海部分常稱為南海季風(fēng)槽、西太平洋副熱帶高壓、東亞副熱帶季風(fēng)槽(梅雨鋒和中緯度影響,而高空則為東風(fēng)急流及相應(yīng)的自北向南的越赤道氣流,陳隆勛等4給出了該系統(tǒng)的環(huán)流模型。這些具體的環(huán)流系統(tǒng)共同組成了三維的、隨時間變化復(fù)雜的東亞季風(fēng)體系。研究這些系統(tǒng)成員對進(jìn)一步深入了解東亞季風(fēng)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)和時間變化具有深遠(yuǎn)意義。東亞夏季風(fēng)槽主要由分別從屬于南海熱帶夏季風(fēng)系統(tǒng)中的南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)系統(tǒng)中的副熱帶夏季風(fēng)槽(梅雨鋒組成,南海夏季風(fēng)槽具有比較明顯的熱帶輻合帶特征,其對流活動對華南地區(qū)暴雨有很大影響5,而梅雨鋒由于受中高緯度冷空氣影響,具有典型的副熱帶特點(diǎn)6。以前對亞洲季風(fēng)槽的研究相對較少,對東

4、亞副熱帶季風(fēng)槽與南海季風(fēng)槽差異的研究更為有限,尚未有兩類季風(fēng)槽完整的天氣學(xué)模型。研究兩者的結(jié)構(gòu)特征區(qū)別對認(rèn)識熱帶輻合帶,認(rèn)識東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)很有必要。東亞夏季風(fēng)(包括南海夏季風(fēng)和副熱帶夏季風(fēng)的建立和演變特征也是許多學(xué)者在季風(fēng)研究中的重點(diǎn)729,但較少系統(tǒng)涉及副熱帶季風(fēng)槽演變特征的研究,因此本文主要從氣候特征角度分析東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的結(jié)構(gòu)和演變特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較,擬加深對東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的了解,進(jìn)而更好認(rèn)識東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)。第64卷第5期2006年10月氣象學(xué)報(bào)ACTA METEOROLO GICA SIN ICAOctober2006初稿時間:2005年9月1日;修改稿時間:2005

5、年11月18日。資助課題:國家基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(2004CB418303,2004CB418302、江蘇省高等學(xué)校研究生創(chuàng)新計(jì)劃(E3000000809823。作者簡介:王黎娟,女,1970年生,湖北恩施人,副教授,博士,主要從事季風(fēng)和海氣相互作用的研究。2資料和方法說明夏季風(fēng)槽、風(fēng)場等要素資料來自于NCAR/ NCEP的逐日再分析資料,氣候平均時段取19712000年。來源于NOAA的NDC逐日OL R資料,資料長度為19812000年,分辨率為2.5°×2.5°。文中水汽輸送的計(jì)算方法如下:單位邊長整層大氣的水汽輸送通量Q矢量的計(jì)算公式為Q=1gpspV

6、q d p(1式中,V為該單位氣柱內(nèi)各層大氣的風(fēng)速矢量,q是各層大氣的比濕,p s,p分別是大氣柱下界氣壓(地面氣壓和上界氣壓(取300hPa,g是重力加速度, Q的單位為kg/(ms。文中大氣視熱源Q1和視水汽匯Q2的計(jì)算方案10:Q1=c p(9T9t+V T+(pp099p(2Q2=-L(9q9t+ q V+9q9p(3式中=R/c p,R和c p分別為干空氣氣體常數(shù)和定壓比熱,為位溫,T為氣溫,q為比濕,V為水平風(fēng)向量,L為潛熱,其他為氣象常用符號、p0=1000hPa,右端圓括號中3項(xiàng)分別為局地變化項(xiàng),水平平流項(xiàng)和垂直輸送項(xiàng);Q1表示單位時間內(nèi)單位質(zhì)量空氣的加熱率。對式(2和(3從p

7、 t(對Q1為100hPa,對Q2為300hPa到p s(地面氣壓整層垂直積分可得:Q1=Q R+L P+H s(4Q2=L(P-E(5其中:=1gpspt(d p;P,H s和E分別為地面降水量、單位面積向上輸送的感熱通量和渦動水汽通量(蒸發(fā),Q R為輻射加熱(冷卻。可見大氣視熱源Q1由3部分組成:輻射加熱(冷卻、凈的水汽凝結(jié)(降水和地面向上的感熱通量輸送。視水汽匯Q2由兩項(xiàng)組成:凈的水汽凝結(jié)(降水和地面蒸發(fā)。3副熱帶夏季風(fēng)的定義及表示方法陳隆勛等11認(rèn)為從4月起,中國大陸東南部出現(xiàn)副熱帶季風(fēng)雨帶,此雨帶生成后便向南傳播,華南開始前汛期雨季,同時也向西南傳播到廣西。中南半島4月份出現(xiàn)的雨帶是

8、和上述雨帶相連的。這是由冷空氣和副熱帶高壓(副高轉(zhuǎn)向的西南風(fēng)和冬春西風(fēng)槽西風(fēng)匯合而形成的,是典型的副熱帶雨帶。據(jù)此,不妨認(rèn)為副高南側(cè)偏東南風(fēng)轉(zhuǎn)向到華南和中緯度繞經(jīng)高原的偏西氣流匯合就代表了副熱帶夏季風(fēng)的開始。一般認(rèn)為,副高首先在中南半島西側(cè)斷裂,其南側(cè)的偏東南氣流開始轉(zhuǎn)向,因此,本文從相對渦度出發(fā),分析副高斷裂時間,從而定義副熱帶夏季風(fēng)開始的時間。從中南半島西側(cè)(10°15°N,95°100°E850hPa 相對渦度的時間演變(圖1可以看出,4月第3候(21候之前,中南半島西側(cè)一直為帶狀副高控制,維持負(fù)相對渦度,從4月第3候起,副高在此斷裂,出現(xiàn)正渦度,

9、副高南側(cè)偏東南風(fēng)轉(zhuǎn)向到華南和中緯度繞經(jīng)高原的偏西氣流匯合,副熱帶夏季風(fēng)開始。5月第4候(28候,副高東撤至西太平洋,南海夏季風(fēng)爆發(fā),中南半島西側(cè)正渦度達(dá)到0.6×10-5s-2。隨著副高東移北抬,正渦度大值帶也隨之向東移動,中南半島西側(cè)正渦度減小,但仍為正值。 9月中旬(52候開始,正渦度減小,對應(yīng)副高南退;11月初,轉(zhuǎn)為負(fù)渦度,對應(yīng)大陸副熱帶冬季風(fēng)。降水分析(圖略也表明,4月第2候,雨帶還維持在赤道地區(qū),華南地區(qū)降水由西風(fēng)帶造成,4月第3候,華南地區(qū)雨帶伸向中南半島,連成一片,由副高南側(cè)偏東南氣流轉(zhuǎn)向到該地區(qū)和中緯度的冷空氣匯合而形成。因此,副熱帶季風(fēng)開始對應(yīng)著華南前汛期開始11。

10、圖1中南半島西側(cè)(10°15°N,95°100°E850hPa相對渦度的時間演變Fig.1Pentadly temporal evolution of the relativevorticity at850hPa over the west(10°-15°N,95°-100°Eof Indo2China Peninsula485氣象學(xué)報(bào)64卷4副熱帶夏季風(fēng)槽與南海夏季風(fēng)槽氣候特征對比4.1位置特征和對流特征對比季風(fēng)槽/ITCZ 在海平面上表現(xiàn)為低壓槽,所以亞洲熱帶地區(qū)夏季海平面氣壓槽可以表示亞洲夏季風(fēng)槽。從多年平均

11、(19812000年6月海平面氣壓場和OL R 場(圖2可以發(fā)現(xiàn),在低緯地區(qū)有明顯的呈西北東南向的低壓槽自印度大陸西北部穿越印度大陸北部和孟加拉灣北部至孟加拉灣東部,這就 是印度夏季風(fēng)槽,沿著季風(fēng)槽線,有一個很明顯的閉合低壓中心,即印度夏季風(fēng)低壓中心。從中南半島東北部和南海北部至熱帶西太平洋,同樣分布著一條西北2東南向的低壓槽,即南海夏季風(fēng)槽,沿著夏季風(fēng)槽線,也有一個比較明顯的閉合低壓中心,這就是南海夏季風(fēng)低壓中心。從圖中還可以看出,南海夏季風(fēng)槽的范圍是0°20°N ,105°160°E ,但槽的主體位于南海海面。在30°N 附近,中國大陸東部

12、日本南部同樣維持著一低壓槽,但沒有閉合中心,槽線大約呈東北西南走向,其中部分位于大陸,部分位于西太平洋,這就是東亞副熱帶季風(fēng)槽。在南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)槽之間為高壓區(qū),為西太平洋副熱帶高壓。圖2多年平均6月海平面氣壓場和OL R 場(陰影區(qū)表示OL R 值低于230W/m 2,粗實(shí)線為海平面氣壓糟線,虛線為副高脊線Fig.2June sea 2level pressure (S LP ,hPa and OLR(w/m 2averaged over 1981-2000(The OLR 230W/m 2is shaded ,and the thick s olid/dash line deli

13、neates the trough line of S LP/the ridge line of subtropical high ,respectively 從多年平均的OL R 場同樣可以發(fā)現(xiàn)有明顯的強(qiáng)對流區(qū)(OL R 低值區(qū)與海平面低槽區(qū)相對應(yīng)。尤其是對應(yīng)于低緯度的兩個閉合低壓中心,分別有OL R 低值中心與之對應(yīng),這也說明熱帶季風(fēng)槽區(qū)對流活動較強(qiáng)。與南海夏季風(fēng)海平面氣壓槽線相比,OL R 低值中心偏南,印度夏季風(fēng)槽也有類似特點(diǎn),說明強(qiáng)對流一般發(fā)生在ITCZ 偏南部分。與副熱帶季風(fēng)槽相對應(yīng),在中國大陸東部日本南部也存在一條OL R 低值帶,說明副熱帶季風(fēng)槽區(qū)也存在對流活動。與南海夏季風(fēng)槽

14、相比,副熱帶季風(fēng)相對較弱,不僅表現(xiàn)在海平面氣壓場的低壓中心,也表現(xiàn)在深對流的強(qiáng)弱方面。4.2高低空流場配置和垂直環(huán)流特征比較風(fēng)場同樣是反映季風(fēng)槽的重要資料,低層流場的氣旋性輻合帶也可以用來表示季風(fēng)槽。圖3是多年平均(19712000年6月不同高度上的風(fēng)場和渦度場,試圖以此來說明夏季風(fēng)槽高低空配置。對流層低層(圖3a ,南海夏季風(fēng)槽主要是由來自孟加拉灣的暖濕西南氣流、105°E 越赤道氣流和西太平洋副熱帶高壓南部的偏東氣流輻合形成,副高是影響南海季風(fēng)槽最大的環(huán)流系統(tǒng)?？梢园l(fā)現(xiàn),由風(fēng)場輻合帶確定的南海夏季風(fēng)槽的位置與海平面氣壓場確定的季風(fēng)槽位置是一致的。從水平風(fēng)場上看,南海夏季風(fēng)槽所對應(yīng)

15、的區(qū)域并不是強(qiáng)風(fēng)區(qū),風(fēng)速大值區(qū)位于季風(fēng)槽的南部,季風(fēng)槽南側(cè)存在一條來自于孟加拉灣的最大風(fēng)速中心軸線,說明西南氣流在熱帶輻合帶形成中的重要地位和作用。值得注意的是,與南海夏季風(fēng)槽有所不同,中國大陸東部日本南部(30°N 左右,副熱帶夏季風(fēng)槽主要表現(xiàn)為一條西南氣流的風(fēng)速氣旋性輻合帶。在水平風(fēng)場上,副熱帶季風(fēng)槽南側(cè)也存在一條最大風(fēng)速中心軸線,但主要是由中緯度繞經(jīng)高原的偏西南氣流和來自西太平洋副高轉(zhuǎn)向的西南氣流以及印度半島的西南氣流組成,前兩支氣流均屬于副熱帶氣流,因此副熱帶夏季風(fēng)槽具有副熱帶性質(zhì)。由于季風(fēng)槽具有強(qiáng)輻合性的特點(diǎn),所以渦度也是反映季風(fēng)槽強(qiáng)弱的一個指標(biāo)。從圖3a 可以看出,自印度

16、大陸經(jīng)過孟加拉灣、中南半島,到南海和熱帶西太平洋地區(qū)為正的相對渦度帶,它與熱帶季風(fēng)槽線的位置較一致,再次說明熱帶夏季風(fēng)槽區(qū)在對流層低層具有明顯的輻合特征。沿著副熱帶季風(fēng)槽也同樣存在一條正相對渦度帶,從相對渦度的大小來看,南海夏季風(fēng)槽強(qiáng)于副熱帶季風(fēng)槽。值得一提的是,副熱帶地區(qū)的正渦度大值帶所表示的季風(fēng)槽位置位于李建平、曾慶存12的副熱帶季風(fēng)區(qū)北側(cè),季5854期王黎娟等:東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的氣候特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較風(fēng)槽南側(cè)的西南風(fēng)最大風(fēng)速帶與副熱帶季風(fēng)區(qū)位置基本一致。從中層流場的情況(圖3b 可見,南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)槽的發(fā)展高度都可以達(dá)到對流層中層,在風(fēng)場上副熱帶季風(fēng)槽表現(xiàn)得更為明

17、顯,來自北方的西北氣流和副高北側(cè)的西南氣流在30°N 附近輻合。渦度場上南海夏季風(fēng)槽的強(qiáng)輻合中心已減弱,而副熱帶季風(fēng)槽相對渦度值卻有所加大,并且渦度大值帶位置較低層偏北。比較而言,南海夏季風(fēng)槽伸展高度較低,位置少變;而副熱帶夏季風(fēng)槽伸展高度較高,并且隨高度向北傾斜。 夏季最明顯的高層特點(diǎn)(圖略是位于印度北面圖3多年平均6月不同高度上的風(fēng)場和相對渦度場(a.850hPa ,b.500hPa ;陰影區(qū)為正相對渦度,單位:10-5s -2,圖中粗實(shí)線表示渦度大值帶Fig.3J une wind and relative vorticity (10-5 s -2averaged over 1

18、971-2000(a.850hPa ,b.500hPa ;the value of relative vorticity 0is shaded ,and the thicksolid line delineates the high value band of relative vorticity 的南亞反氣旋環(huán)流系統(tǒng),印度、孟加拉灣地區(qū)和南海、熱帶西太平洋地區(qū)均處于南亞高壓南側(cè)的偏東氣流控制之下。對應(yīng)低層南海夏季風(fēng)槽位置的東風(fēng)氣流并不是最強(qiáng),最強(qiáng)的東風(fēng)急流更為偏南。值得注意的是,在高層并沒有出現(xiàn)兩支東風(fēng)氣流。正好相反,副熱帶地區(qū)為南亞高壓北側(cè)的強(qiáng)大偏西氣流控制,低層副熱帶季風(fēng)槽的位置與最強(qiáng)西

19、風(fēng)氣流帶一致。同樣的,圖中的渦度分布也說明存在強(qiáng)大的南亞高壓,西太平洋上的正渦度區(qū)為洋中槽。通過以上分析,可以認(rèn)為南海夏季風(fēng)槽主要的特點(diǎn)是低層輻合、高層輻散。低層主要受孟加拉灣的西南暖濕氣流與西太平洋副高南部的偏東氣流共同影響,表現(xiàn)為風(fēng)向氣旋性輻合帶,高空為南亞高壓南側(cè)的強(qiáng)大東風(fēng)氣流控制,這樣的高低空配置很容易使低層對流和上升運(yùn)動得以建立和加強(qiáng)。南海夏季風(fēng)槽伸展高度較低,位置少變。比較而言,副熱帶夏季風(fēng)槽的主要特點(diǎn)也是低層輻合、高層輻散。但低層主要受來自印度半島的西南氣流和西太平洋副高北側(cè)的西南氣流共同影響,表現(xiàn)為西南氣流的風(fēng)速氣旋性輻合帶,在中層表現(xiàn)為來自印度半島和西太平洋副高北側(cè)的西南氣流

20、與來自中高緯西北氣流的輻合帶,高空為南亞高壓北側(cè)強(qiáng)大的偏西氣流控制。副熱帶夏季風(fēng)槽伸展高度較高,位置隨高度向北傾斜。無論是輻合還是對流,南海夏季風(fēng)槽都強(qiáng)于副熱帶夏季風(fēng)槽。從多年平均6月沿120°E 的垂直環(huán)流剖面(圖4圖4多年平均6月沿120°E 的垂直環(huán)流剖面(陰影區(qū)表示上升運(yùn)動2hPa/s ,單位:為10-2hPa/s Fig.4J une vertical circulation along 120°E averaged over 1971-2000(The ascending m otion 2hPa/s is shaded ;unit :10-2hPa/

21、s 685氣象學(xué)報(bào)64卷可以更清楚地了解夏季風(fēng)槽的三維結(jié)構(gòu),圖中的陰影部分表示上升運(yùn)動的大值區(qū)。可以發(fā)現(xiàn),南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)槽都對應(yīng)著比較明顯的上升運(yùn)動,不同的是,在南海夏季風(fēng)槽區(qū)(10°20°N ,強(qiáng)大的上升氣流到對流層高層后轉(zhuǎn)而向南,在5°S 以南下沉,維持一個明顯的經(jīng)向環(huán)流圈。低空盛行南風(fēng),高空盛行北風(fēng),這種經(jīng)圈環(huán)流不同于Hadley 環(huán)流。而副熱帶地區(qū)(30°N 只在對流層底層表現(xiàn)出較弱的下沉運(yùn)動,對應(yīng)副高低層的下沉氣流。還可以發(fā)現(xiàn),南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)槽最大上升速度都位于300400hPa 附近,二者大小相當(dāng);副熱帶季風(fēng)槽對流達(dá)到

22、的高度高,但寬度較南海夏季風(fēng)槽窄。4. 3溫濕場特征對比從6月份se 和正相對渦度的垂直剖面(圖5可以發(fā)現(xiàn),30°N 附近等se 線密集,水平梯度大,說明副熱帶夏季風(fēng)槽具有明顯的鋒面性質(zhì),正渦度對應(yīng)的副熱帶夏季風(fēng)槽伸展高度較高,并隨高度向北傾斜;10°20°N 附近,等se 線的水平梯度很小,表明南海夏季風(fēng)槽不具備鋒面性質(zhì),而南海夏季風(fēng)槽所對應(yīng)的正渦度只伸展到500hPa 附近,這與前面的結(jié)論是一致的。20°30°N ,300hPa 附近的高溫區(qū)對應(yīng)南亞高壓。圖5多年平均(19712000年6月se (實(shí)線,單位:K 和正相對渦度(陰影區(qū)沿11

23、0°130°E 的緯度2高度剖面Fig.5Mean latitude 2height cross section over 1971-2000of the se s olid line ,units :Kand positive relative v orticity (shading averaged over 110°-130°E along 120°E for June 在濕度場上(圖6,6月份在南海季風(fēng)槽和副熱帶季風(fēng)槽區(qū)都為比濕大值帶,也存在兩條和季風(fēng)槽圖6多年平均(19712000年6月850hPa 比濕場(單位:g/kg ,粗實(shí)線表

24、示比溫大值帶Fig.6J une specific humidity (thin solid line ,units :g/kg at 850hPa averaged over 1971-2000(Thick solidlines delineate the high value bands of specific humidity 走向基本一致的濕度“槽”,說明夏季風(fēng)槽附近都對應(yīng)著明顯的高濕區(qū)。比較而言,南海地區(qū)濕度“槽”的位置和相對渦度大值帶的位置更為接近,而副熱帶地區(qū)濕度“槽”比副熱帶季風(fēng)槽略微偏南。4.4水汽輸送和加熱場特征對比圖7為多年平均6月整層水汽輸送,已經(jīng)顯示出夏季水汽輸送的氣

25、候特征:有一條強(qiáng)勁的源自南圖7多年平均(19712000年6月整層水汽輸送場(單位:kg/(m s ;陰影區(qū)為水汽輸送大值區(qū),粗實(shí)線表示水汽輸送大值帶Fig.7J une vertically integrated moisture flux (units :kg/(ms averaged over 1971-2000(Thick solid linesdelineate the high value bands of moisture flux 半球在索馬里沿岸越過赤道,經(jīng)過阿拉伯海、印度、孟加拉灣,由中國南海地區(qū)折向北經(jīng)中國東部地區(qū)伸向朝鮮、日本和西北太平洋地區(qū)的水汽輸送大值7854期王黎

26、娟等:東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的氣候特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較帶,像一條大河,匯聚了3支(50°60°E ,105°E 和130°E 源自南半球的越赤道水汽輸送和副高南側(cè)的東南風(fēng)輸送。值得注意的是,與南海夏季風(fēng)槽對應(yīng)的水汽輸送主要來自50°60°E ,105°E 和130°E 的越赤道水汽輸送;而副熱帶季風(fēng)槽所對應(yīng)的水汽輸送還來自于副高南側(cè)的東南風(fēng)水汽輸送。從多年平均6月份熱源分布(圖8a 可以看出, 沿南海季風(fēng)槽和副熱帶季風(fēng)槽區(qū)范圍分別為兩條較強(qiáng)的熱源區(qū),其中南海南部、菲律賓以東及160°E 西太平洋熱帶輻

27、合帶附近有較強(qiáng)的加熱中心,其分布與南海夏季風(fēng)槽走向基本一致;同時,中國大陸東部和日本南部也有明顯的強(qiáng)熱源中心存在,其分布與副熱帶夏季風(fēng)槽的走向也基本一致。比較而言,南海地區(qū)加熱場比副熱帶地區(qū)加熱場強(qiáng)一些。從多年平均6月份視水汽匯分布(圖8b 來看,沿南海季風(fēng)槽和副熱帶季風(fēng)槽區(qū)范圍分別為水汽匯高值帶,都存在強(qiáng)水汽匯中心,其形勢與比較接近,說明其加熱主要是由凝結(jié)過程造成10。圖8多年平均(19712000年6月加熱場Q 1(a.單位:W/m 2和視水汽匯Q 2(b.單位:W/m 2;粗實(shí)線分別表示加熱場和視水汽匯大值帶Fig.8J une vertically integrated apparen

28、t heat source Q 1(a and apparent moist sink Q 2(b averaged over 1971-2000(units :W/m 2;The thick solid lines delineate the high value bands 5副熱帶夏季風(fēng)槽和南海夏季風(fēng)槽演變特征比較5.1夏季風(fēng)槽的建立和撤退夏季風(fēng)槽的建立時間也是季風(fēng)槽演變過程需要研究的重點(diǎn)。已有研究表明7,13216,南海地區(qū)夏季風(fēng)爆發(fā)的主要特征是亞洲低緯副熱帶高壓斷裂以及西太平洋副熱帶高壓脊撤出南海,南海地區(qū)由西南風(fēng)控制,還有大范圍深對流出現(xiàn)。南海夏季風(fēng)建立時,強(qiáng)大的西南暖濕氣流與撤出

29、南海地區(qū)的副高南側(cè)的偏東氣流交匯,形成南海夏季風(fēng)槽,所以南海夏季風(fēng)槽的建立也是南海夏季風(fēng)爆發(fā)的重要標(biāo)志之一。副熱帶高壓北側(cè)的西南暖濕氣流與來自中緯度的偏北氣流交匯,形成副熱帶季風(fēng)槽,副熱帶夏季風(fēng)槽隨著副高的南北移動而移動,隨時間而變化。由于季風(fēng)槽具有強(qiáng)輻合性的特點(diǎn),所以渦度也是反映季風(fēng)槽強(qiáng)弱的一個指標(biāo),因此可以從渦度場出發(fā),分析渦度場季節(jié)變化的關(guān)鍵時段、關(guān)鍵區(qū)域和關(guān)鍵征兆,從而進(jìn)一步討論季風(fēng)槽的建立特征。從冬夏轉(zhuǎn)換時期亞澳季風(fēng)區(qū)850hPa 相對渦度場分布(圖9可以看出,1月第3候(圖9a 是典型的冬季特征,赤道附近為正渦度帶,對應(yīng)著冬季的ITCZ ,孟加拉灣、中南半島、南海和大陸副熱帶地區(qū)基

30、本為負(fù)渦度,與冬季副高位置一致,只有青藏高原東南部和云貴高原、廣西地區(qū)有一正渦度中心,這主要與高原的地形繞流作用有關(guān)。而到3月中旬,即3月第3候(圖9b 時,云貴高原、廣西地區(qū)的正渦度向東北方向伸展至江淮流域及江南地區(qū),并與日本南部的正渦度帶連通,與此同時云貴高原、廣西地區(qū)的正渦度也向西南方擴(kuò)展至孟加拉灣東部,這是由冬向夏轉(zhuǎn)換的最早信號。南海夏季風(fēng)爆發(fā)之前,4月第3候(圖9c ,赤道附近的正渦度帶與云貴高原正渦度帶在孟加拉灣東部連通,意味著副熱帶高壓在此斷裂,副高南側(cè)偏東南風(fēng)轉(zhuǎn)向到華南和中緯度繞經(jīng)高原的偏西氣流匯合,副熱帶夏季風(fēng)開始,但整個南海地區(qū)仍然為負(fù)渦度,在西太平洋副高控制之下,中國大陸

31、副熱帶地區(qū)正渦度與3月中旬比較而言有所減弱,說明副熱帶夏季風(fēng)槽還沒有建立。這 圖9冬向夏轉(zhuǎn)換時期亞澳季風(fēng)區(qū)850hPa 相對渦度場分布(a.1月第3候,b.3月第3候,c.4月第3候,d.5月第4候,e.6月第2候;陰影區(qū)為正渦度區(qū),單位:10-5s -2Fig.9Temporal evolution of 850hPa relative vorticity in the transition periods from winter to summer in the Asian 2Australian monsoon region(a.3rd pentad of January ,b.3rd

32、pentad of March ,c.3rd pentad of April ,d.4th pentad of May ,e.2nd pentad of J une ;shaded areas show the positive relative vorticity ,unit :10-5s -2種分布一直持續(xù)到5月第4候(圖9d 開始發(fā)生明顯的變化:原來位于赤道附近的正渦度帶明顯北抬,南海地區(qū)出現(xiàn)正渦度,標(biāo)志著南海夏季風(fēng)建立。孟加拉灣、中南半島、南海及菲律賓以東都為正渦度,與南海夏季風(fēng)槽相對應(yīng)。這與已有研究結(jié)果得到的南海夏季風(fēng)爆發(fā)日期為5月第4候是一致的。而大陸副熱帶地區(qū)的正渦度不僅沒有明顯

33、增加,反而在長江口以東地區(qū)斷裂,表明副熱帶夏季風(fēng)槽此時還沒有完全建立。6月第2候(圖9e ,南海夏季風(fēng)槽區(qū),孟加拉灣、中南半島、南海及菲律賓以東依然為正渦度,有所不同的是,從云貴高原經(jīng)中國大陸東部一直到日本島中南部為大片的正渦度區(qū),且強(qiáng)度明顯加強(qiáng),達(dá)0.4×10-5s -2,表明該地區(qū)輻合加強(qiáng),副熱帶夏季風(fēng)槽完全建立,正渦度帶對應(yīng)副熱帶夏季風(fēng)槽,副熱帶夏季風(fēng)達(dá)到盛期。從以上分析可以看出,就氣候平均而言,副熱帶夏季風(fēng)建立與副熱帶夏季風(fēng)槽建立并不完全同步。副熱帶夏季風(fēng)于4月第3 候副高在中南半島西側(cè)斷裂就開始了,此時華南前汛期開始,5月中旬熱帶季風(fēng)爆發(fā),華南前汛期達(dá)到盛期,副熱帶夏季風(fēng)槽

34、仍然不明顯,6月中旬長江梅雨期,副熱帶夏季風(fēng)盛期,副熱帶夏季風(fēng)槽才完全建立。從平均相對渦度剖面(圖10可以看出兩個季風(fēng)槽的建立有不同的特征。南海季風(fēng)槽建立的時間是5月第4候,表現(xiàn)為10°20°N 范圍內(nèi)突然出現(xiàn)正渦度;而25°30°N ,從3月中旬就出現(xiàn)了正渦度,但相對較弱,6月第2候,正渦度明顯加強(qiáng),同時向北擴(kuò)展,副熱帶季風(fēng)槽完全建立。比較而言,副熱帶季風(fēng)槽的建立是漸進(jìn)的,表現(xiàn)為正渦度的逐步向北擴(kuò)展;而南海季風(fēng)槽的建立具有爆發(fā)性和突然性,這個結(jié)論與其他學(xué)者的研究是一致的17218。南海季風(fēng)槽于5月第4候突然建立以后,進(jìn)入一個短暫的不活躍、甚至是中斷期,

35、表現(xiàn)為10°20°N 正渦度帶中斷。進(jìn)入6月以后,季風(fēng)槽逐漸加強(qiáng),輻圖10多年平均(19712000年850hPa 相對渦度沿110°120°E 的緯度2時間剖面(陰影區(qū)為正渦度區(qū),單位:10-5s -2Fig.10Mean latitude 2time (pentad cross section over 1971-2000of the 850hParelative vorticity averaged over 110°-120°E(The positive relative vorticity area is shaded ,u

36、nits :10-5s -2合也相應(yīng)加強(qiáng),槽的位置停留在15°N 附近,對應(yīng)的正渦度值增大,7月季風(fēng)槽強(qiáng)度稍有減弱,8月再次增強(qiáng),位置少變,然后逐漸南移、減弱。副熱帶季風(fēng)槽于6月第2候建立以后,沒有經(jīng)歷不活躍期,而是一直增強(qiáng),位置北移,8月初達(dá)最北位置,進(jìn)入9月以后季風(fēng)槽迅速減弱南退,比南海季風(fēng)槽快得多。比較而言,副熱帶夏季風(fēng)槽推進(jìn)是一個緩變的過程,但南撤是一個急速的過程,而南海夏季風(fēng)槽正好相反。從相對渦度的水平分布(圖11來看,中國大陸東部于9月第2候轉(zhuǎn)為負(fù)渦度控制,這是副熱帶地區(qū)由夏向冬轉(zhuǎn)換的最早信號。10月第5候,云貴高原、中國大陸東部和日本南部都在負(fù)渦度控制之下, 冬季風(fēng)形勢

37、完全建立。還可以發(fā)現(xiàn),低緯度地區(qū)的正渦度軸線從9月第2候到10月第5候顯著南撤。圖11夏向冬轉(zhuǎn)換時期亞澳季風(fēng)區(qū)850hPa 相對渦度場分布(a.9月第2候,b.10月第5候;陰影區(qū)為正渦度區(qū),單位:10-5s -2Fig.11Temporal evolution of 850hPa relative vorticity in the transition periods from summerto winter in the Asian 2Australian monsoon region(a.2nd pentad of September ,b.5th pentad of October ;

38、the positive relative vorticity is shaded ,units :10-5s - 25.2風(fēng)場的演變特征南海夏季風(fēng)爆發(fā)過程中對流層低層表現(xiàn)出明顯的風(fēng)向逆轉(zhuǎn)(圖12。5月中旬以前南海地區(qū)主要為偏東氣流,5月第4候,南海夏季風(fēng)爆發(fā),偏東風(fēng)被強(qiáng)大的西南氣流代替,風(fēng)向逆轉(zhuǎn)具有突發(fā)性。而副熱帶地區(qū)風(fēng)場表現(xiàn)出不同的特點(diǎn):3月中旬,25°30°N 副熱帶地區(qū)西南風(fēng)就有所增強(qiáng),開始由冬向夏季轉(zhuǎn)換,6月第2候,這支西南氣流進(jìn)一步增強(qiáng),并逐漸向北擴(kuò)展,副熱帶夏季風(fēng)建立,8月第2候,西南氣流到達(dá)最北位置,30°N 附近轉(zhuǎn)為副高南側(cè)偏東氣流控制,隨后副熱

39、帶夏季風(fēng)迅速南撤。這與渦度表示的夏季風(fēng)槽演變是一致的。比較而言,南海夏季風(fēng)槽建立過程中風(fēng)向逆轉(zhuǎn)是一個很明顯的指示因子,所以南海地區(qū)東風(fēng)轉(zhuǎn)為西風(fēng)也被許多專家學(xué)者作為一個指標(biāo)來定義南海夏季風(fēng)的爆發(fā)。而對于副熱帶夏季風(fēng)來說,季風(fēng)建立過程沒有伴隨明顯的風(fēng)向逆轉(zhuǎn),主要特征是西風(fēng)的增強(qiáng)。圖12多年平均(19712000年850hPa 水平風(fēng)場沿110°120°E 的緯度2時間剖面(圖中實(shí)線表示西南風(fēng)的推進(jìn)和撤退Fig.12Mean latitude 2time section over 1971-2000of the 850hPa wind vector averaged from 1

40、10°to 120°E (The solid line shows the advance andretreat of the southwesterly 6結(jié)論副熱帶夏季風(fēng)槽和南海夏季風(fēng)槽分別是南海夏季風(fēng)和副熱帶夏季風(fēng)的主要成員,它們都是亞洲夏季風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分。比較而言,兩者具有以下異同點(diǎn):(1南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)都具有對流、輻合的特征。在對流層低層,南海夏季風(fēng)槽主要表現(xiàn)為來自孟加拉灣的暖濕西南氣流與西太平洋副熱帶高壓南部的偏東氣流輻合帶,而副熱帶夏季風(fēng)槽主要表現(xiàn)為西南氣流的風(fēng)速氣旋性輻合帶;無論是輻合還是對流,南海夏季風(fēng)槽都強(qiáng)于副熱帶夏季風(fēng)槽;南海夏季風(fēng)槽伸

41、展高度較低,位置少變;而副熱帶夏季風(fēng)槽伸展高度較高,并且隨高度向北傾斜。(2南海夏季風(fēng)槽和副熱帶夏季風(fēng)槽附近都對應(yīng)著明顯的高濕區(qū);南海夏季風(fēng)槽不具備鋒面性質(zhì),副熱帶夏季風(fēng)槽具備明顯的鋒面性質(zhì)。(3南海夏季風(fēng)槽對應(yīng)的水汽輸送主要來自50°60°E,105°E和130°E的越赤道水汽輸送;而副熱帶季風(fēng)槽所對應(yīng)的水汽輸送還來自于副高南側(cè)的東南風(fēng)水汽輸送;南海季風(fēng)槽和副熱帶季風(fēng)槽區(qū)附近都有較強(qiáng)的加熱中心,但南海地區(qū)加熱場比副熱帶地區(qū)加熱場強(qiáng)。(4南海夏季風(fēng)槽的建立時間是5月第4候,表現(xiàn)為對流層低層正渦度突然出現(xiàn),南海季風(fēng)槽的建立具有爆發(fā)性和突然性;副熱帶夏季風(fēng)槽

42、的建立時間為6月第2候,比較而言,副熱帶夏季風(fēng)槽的建立是漸進(jìn)的,表現(xiàn)為低層云貴高原、廣西地區(qū)的正相對渦度逐步向東北方向擴(kuò)展。在撤退方面,南海夏季風(fēng)槽撤退比較緩慢,而副熱帶季風(fēng)槽的撤退要快得多,10月下旬就完全撤出中國大陸?？偠灾?副熱帶夏季風(fēng)槽推進(jìn)是一個緩變的過程,但南撤是一個急速的過程,而南海夏季風(fēng)槽正好相反。(5南海夏季風(fēng)槽建立過程中東西風(fēng)向逆轉(zhuǎn)是一個很明顯的指示因子,對于副熱帶夏季風(fēng)來說,季風(fēng)建立過程沒有伴隨明顯的風(fēng)向逆轉(zhuǎn),主要特征是西風(fēng)增強(qiáng)。參考文獻(xiàn)1Tao Shiyan,Chen Longxun.A review of recent research on theEast Asia

43、n summer monsoon in China.In:Krishnamuri ed.Monsoon Meteorology.Oxford University Press,1987.60292 2徐淑英,高由禧.我國季風(fēng)進(jìn)退及其日期的確定.地理學(xué)報(bào),1962,28(1:1218Xu Shuying,G ao Y ouxi.Advance and retreat of the monsoon in China and its date definition.Acta G eographica Sinica(in Chi2nese,1962,28(1:12183Zhu Qiangen,He J

44、inhai,Wang Panxin.A study of the circula2tion differences between East Asian and Indian summer mon2soons with their interaction.Adv Atmos Sci,1986,3(4:46624774陳隆勛,朱乾根,羅會邦等.東亞季風(fēng).北京:氣象出版社,究進(jìn)展.大氣科學(xué),2003,27(4:6182627G ao Shouting,Zhao Sixiong,Zhou Xiaoping,et al.Progress ofresearch on sub2synoptic scale

45、 and mesoscale torrential rain sys2征.熱帶氣象,1985,1(1:9218Zhu Qiangen,He Jinhai.On features of the upper circulation in the establishment of Asian monsoon in1979and its medium2range oscillation.J Tropical Meteor(in Chinese,1985,1(1:9218象學(xué)報(bào),2004,62(5:5612586Ding Y ihui,Li Chongyin,He Jinhai,et al.South

46、China Sea monsoon experiment(SCSMEXand the East Asian summermonsoon.Acta Meteor Sinica(in Chinese,2004,62(5:5615868Wu G X,Zhang Y.Tibetan Plateau forcing and timing of themonsoon onset over South Asia and South China Sea.Mon WeaRev,1998,126(4:91329279Wang Bin,Wu Renguang.Peculiar temporal structure

47、of theSouth China Sea summer monsoon.Adv Atmos Sci,1997,14(2:177219310Luo Huibang,Y anai Michio.The large2scale circulation and heatsources over the Tibetan Plateau and surrounding areas duringthe early summer of1979part II:Heat and moisture budgets.Mon Wea Rev,1984,112(5:966298911Chen Longxun,Li We

48、i,Zhao Ping,et al.On the process ofsummer monsoon onset over East Asia.Acta Meteor Sinica,2001,15(4:436244912Li Jianping,Zeng Qingcun.Significance of the normalized sea2sonality of wind filed and its rationality for characterizing themonsoon.Science in China(Series D,2000,43(6:6462653 13He Jinhai,Xu

49、 Haiming,Wang Lijuan,et al.Climatic featuresMeteor Sinica,2003,17(suppl:19234 期 4 王黎娟等 : 東亞副熱帶夏季風(fēng)槽的氣候特征及其與南海夏季風(fēng)槽的比較 593 14 李崇銀 ,張利平 . 南海夏季風(fēng)活動及其影響 , 大氣科學(xué) ,1999 , 460 Chongyin , Zhang Liping. Summer monsoon activities in t he Li nese , 1999 , 23 (3 :2572266 1322142 Sout h China Sea and its impacts. Ch

50、inese J At mos Sci (in Chi2 15 謝安 ,劉霞 ,葉謙 . 南海夏季風(fēng)爆發(fā)特征及其指數(shù) . 見 : 何金 16 王黎娟 ,何金海 ,管兆勇 . 蘇門答臘地區(qū)對流活動及其與南海 inclines nort hward wit h altit ude , however , t he SCSSM T extends up to a lower level , and it s position is seldom ly , and ret reat s slowly , but t he STSM T establishes step by step wit h t h

51、e positive relative vorticity initially over t he Yunnan - Guizhou Plateau and Guangxi areas spreading gradually nort heastward , and wit hdraws rapidly. changed. The SCSSM T onset s early and abruptly wit h t he low level positive relative vorticity appearing sudden2 characteristic of t he westerly

52、 enhancement . The STSM T has clearly f rontal property , yet t he SCSSM T has not . Key words : East Asian subt ropical , Sout h China Sea ,Summer monsoon t rough , Climatological feat ures. Based on t he NCEP/ NCAR reanalysis data , an investigation has been carried on t he climatologically st ruc2 t ural and evolutional feat ures of t he East Asian subt ropical summer monsoon t rough ( STSM T and it s co