西太平洋副高的年際變化及其對我國東部夏季降水的影響

曹云飛 楊明

摘要利用國家氣候中心給出各項(xiàng)西太平洋副高指數(shù)、我國東部地區(qū)108個(gè)測站逐月降水量和同期NCEP/NCAR再分析月平均高度場網(wǎng)格資料，分析了500 hPa西太平洋副高的年際變化特征，并通過SVD方法分析500 hPa西太平洋副高年際變化對我國東部地區(qū)降水的影響。結(jié)果表明，500 hPa西太平洋副高的面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)均具有準(zhǔn)2年的周期。副高的年際變化對我國東部降水分布空間型有顯著影響，第1對空間分布型的方差貢獻(xiàn)達(dá)56%，可知副高北抬是導(dǎo)致我國東部夏季降水呈“- + -”的主要原因。

關(guān)鍵詞西太平洋副高；夏季降水；年際變化；500 hPa高度場；SVD分析

中圖分類號S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）23-0179-03

Interannual Variability of the Western Pacific Subtropical High and Its Impact on Summer Precipitation in Eastern China

CAO Yunfei，YANG Ming

（Anhui Air Traffic Management Bureau，Civil Aviation Administration of China，Hefei，Anhui 230051）

AbstractUsing the Western Pacific subtropical high index supplied by the National Climate Center，the monthly precipitation of the eastern China 108 stations and the monthly average height field grid data of NCEP/NCAR reanalysis in same period，the interannual variability of the 500 hPa west Pacific subtropical high was analyzed and the effect of 500 hPa west Pacific subtropical high on the precipitation in eastern China was analyzed by SVD method.The results showed that the area index and intensity index of the 500 hPa west Pacific subtropical high had quasi 2 year cycles.The interannual variation of the subtropical high had a significant effect on the spatial distribution of precipitation in eastern China. The first contribution to the spatial distribution of the variance was 56%. It could be seen that the north elevation of the subtropical high was the main reason for fluctuation change of the summer precipitation in eastern China.

Key wordsWest Pacific subtropical high；Summer precipitation；Interannual variation；500 hPa height field；SVD analysis

作者簡介曹云飛（1989—），男，江蘇淮安人，助理工程師，從事航空氣象服務(wù)與研究工作。

收稿日期2017-05-24

西太平洋副熱帶高壓與我國天氣關(guān)系重大，作為東亞季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的重要成員，其活動(dòng)和變異直接影響著東亞，特別是我國東部天氣氣候變化。副熱帶高壓的面積、強(qiáng)度、南北位置（北部邊緣或脊線）和東西進(jìn)退（西伸脊點(diǎn)）決定著東亞季風(fēng)、梅雨過程尤其是長江流域降水的分布以及華北、華南地區(qū)的旱澇和氣溫變化等[1-2]。

研究西太平洋副熱帶高壓的氣候變化對于了解東亞，特別是我國的氣候變化具有非常重要的意義。慕巧珍等[3]分析1880—1999年的副高指數(shù)序列發(fā)現(xiàn)，副高面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)、西伸脊點(diǎn)指數(shù)均具有明顯的3～5年準(zhǔn)周期。錢代麗等[4]研究了近57年來西太平洋副高面積的年代際振蕩與我國降水的聯(lián)系，得出隨著西太平洋副熱帶高壓面積長期趨于增大，東亞夏季風(fēng)異常偏弱，降水分布由“北多南少”轉(zhuǎn)為“北少南多”，而降水線性增長的區(qū)域則呈現(xiàn)出較上一周期明顯北移的特征；同時(shí)，副高脊線北跳與我國東部雨季開始和結(jié)束有密切的關(guān)系。每年副高脊線穩(wěn)定通過20°N和25°N的早晚和副高位置的不同組合，直接影響我國夏季降水的分布型和旱澇，特別是副熱帶高壓脊線指數(shù)。筆者選取國家氣候中心（NMC）給出的西太平洋副高指數(shù)的定義，分析了500 hPa西太平洋副高的年際變化特征，并通過奇異值分解（SVD）方法分析500 hPa的副高年際變化對我國東部地區(qū)降水的影響。

1資料與方法

1.1資料來源

所用資料包括：①NCEP/NCAR再分析1951—2010年月平均資料，其中位勢高度場、風(fēng)場資料取500 hPa層，分辨率2.5°×2.5°。②國家氣候中心（NMC）提供的1951—2010年我國東部（105°～135°E，20°～45°N）108個(gè)測站月平均降水量資料。③國家氣候中心提供的西太平洋副熱帶高壓特征指數(shù)（面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)）。

1.2分析方法

利用國家氣候中心提供的西太平洋副熱帶高壓特征指數(shù)資料，采用功率譜分析方法[5]研究副高指數(shù)的年際變化特征，在此僅分析年際變化，年代際變化通過11年滑動(dòng)濾波予以濾除。

SVD方法是一種比較有效的分析2個(gè)要素場耦合形態(tài)的工具[6]。在此選擇SVD方法分析500 hPa高度場和降水場的耦合程度。選取夏季（6—8月）西太平洋副高區(qū)域內(nèi)（110°～180°E，10°～35°N）500 hPa高度場為右場，同期我國108站的夏季降水為左場。

2500 hPa夏季西太平洋副高指數(shù)的年際變化特征

從圖1可以看出，1956—2005年500 hPa西太平洋副高面積指數(shù)與強(qiáng)度指數(shù)的變化趨勢具有一致性。功率譜分析顯示（圖2），面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)均具有準(zhǔn)2年的年際變化周期。

3西太平洋副高年際變化對我國夏季降水的SVD分析

計(jì)算同期6—8月500 hPa西太平洋副高高度場與我國東部雨季降水量場之間的協(xié)方差矩陣，以我國東部地區(qū)雨季降水量為左場，6—8月西太平洋副高（110°～180°E，10°～35°N）500 hPa平均高度場為右場，進(jìn)行SVD分解。分解結(jié)果得到前6種模態(tài)的方差貢獻(xiàn)、累積方差貢獻(xiàn)和相關(guān)系數(shù)如表1所示。

從表1可以看出，前6對空間分布型的累積方差可解釋總方差的95%以上，每對奇異向量之間的相關(guān)系數(shù)明顯超過0.01（α0.01=0.402）顯著性水平，前3對奇異向量就解釋了總方差的84%，因此分析前6對奇異向量對應(yīng)的耦合模態(tài)，特別是第1、第2、第3對空間分布型即可描述我國東部雨季降水與500 hPa同期西太平洋副高高度場的耦合關(guān)系。6—8月500 hPa副高高度場與我國東部地區(qū)雨季降水場奇異值分解得到的第1對異性相關(guān)系數(shù)分布（圖3）解釋了總方差的566%，左右場的相關(guān)系數(shù)為0.571>α0.01，表明這種耦合特征具有很高的指示意義。

從左場第1模態(tài)異性相關(guān)系數(shù)（圖3a）可以看出，在山東、福建、雷州半島為負(fù)相關(guān)區(qū)，但相關(guān)系數(shù)不大；而在長江中下游地區(qū)為正中心，從北到南呈“- + -”型；500 hPa西太平洋副高高度場中以負(fù)相關(guān)為主，負(fù)中心位于114° E、22° N（圖3b）。表明當(dāng)西太平洋副高北抬會導(dǎo)致我國長江中下游地區(qū)降水增多。

6—8月500 hPa西太平洋副高高度場與我國東部地區(qū)雨季降水場奇異值分解得到的第2對異性相關(guān)系數(shù)解釋了總方差的16.0%，左右場的相關(guān)系數(shù)為0.620>α0.01。左場第2模態(tài)相關(guān)系數(shù)反映出長江以南為大片的正相關(guān)區(qū)，而長江以北為負(fù)相關(guān)區(qū)（圖4a）；相應(yīng)的右場相關(guān)系數(shù)分布為西正東負(fù)，正中心位于朝鮮半島南側(cè)，負(fù)中心位于太平洋上（圖4b）。表明副熱帶系統(tǒng)活躍且西伸明顯，相應(yīng)地導(dǎo)致長江以南降水偏多。

第3對異性相關(guān)系數(shù)解釋了總方差的11.4%，左右場的相關(guān)系數(shù)為0.667。左場第3模態(tài)異性相關(guān)系數(shù)在江蘇、山東、安徽為正相關(guān)區(qū)，而華南地區(qū)為負(fù)相關(guān)區(qū)（圖5a）；對應(yīng)500 hPa西太平洋副高高度場，我國東海地區(qū)為負(fù)值區(qū)，而160°E以東以及北部為正值區(qū)（圖5b）；表明當(dāng)西太平洋副高北抬或東撤時(shí)江蘇沿海地區(qū)降水增多。

4小結(jié)

（1）500 hPa西太平洋副高強(qiáng)度、面積兩項(xiàng)指數(shù)的功率譜分析顯示，面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)都具有準(zhǔn)2年的周期。

（2）通過對我國東部夏季降水場與同期6—8月500 hPa環(huán)流場經(jīng)SVD分解得到的不同模態(tài)空間分布型的分析，結(jié)果表明，西太平洋副高北抬會導(dǎo)致我國長江中下游地區(qū)降水增多；副熱帶系統(tǒng)活躍且西伸明顯，相應(yīng)地導(dǎo)致長江以南降水偏多；當(dāng)西太平洋副高北抬或東撤時(shí)江蘇沿海地區(qū)降水增多。

（3）研究中發(fā)現(xiàn)第1對空間分布型的方差貢獻(xiàn)達(dá)560%，可知在實(shí)際中副高的北抬是導(dǎo)致我國東部夏季降水呈“- + -”的主要原因。

45卷23期曹云飛等西太平洋副高的年際變化及其對我國東部夏季降水的影響

參考文獻(xiàn)

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