副热带高压研究进展及展望（研究展望）

&'()*+*,-。/)01-2345-+6'*/(787(*)7*+9-1:!";-:#和中国科学院重要方向项目BC&D!=8E=!>$共同资助副热带高压研究进展及展望介绍了国家自然科学基金委员会九五重点项目%副热带高压形成和变异的机理&的研究成果'该项目的研究纠正了对副热带高压成因的若干传统认识!揭示了副热带高压脊线年际变化的新事实!发展了脊线这一东西风交界面的动力模型!建立了%全型涡度方程&"%热力适应&理论及%两级热力适应&模式!并通过模拟和资料诊断研究了各副热带高压单体的形成机制及其季节和年际变化!在西太平洋副热带高压变化的规律和机制的研究中得到了新的认识'关键词副热带高压(研究进展(研究展望引言副热带高压$简称副高#及其动力学一直是气象学研究的主题'早在研究了副高的季节变化!指出A$$'G0的西太平洋副热带高压和对流层上层的青藏高压对东亚天气有重要影响'黄士松等详细地研究了高压脊位置"温湿场分布"风场"涡散场"垂直运动及经圈环流等诸多方面!发现副高的结构非常复杂!各个单体之间存在差异'后来国内出现很多后续研究$参阅文献基于副高和非洲"亚洲和西太平洋环流之间的关系的研究表明!副热带高压对亚非季风区天气和气候异常有着重要作用然而这些研究中大多数是诊断分析'由于以往工作中资料的缺乏和学科发展的限制!对副高的认识仍非常有限!其形成机理尚不清楚'与纬向平均或局地H0I1*FFA年国家自然科学基金委员会设立了一个重点项目%副热带高压形成和变异的机理&'从>FF?>FFF年!十余位科学家从如下三个方面进行了集中研究,#西太平洋副热带高压季节变化的规律'针对上述研究内容采用不同的研究方法'第一方面主要应用动力理论结合资料分析!假定副高脊线的季节变动是气候系统中的稳定分量(天气尺度为混沌分量或噪音!进而建立%过滤模型&去研究脊线的移动'于是可把脊线这一东西风交界面当成活动边界!建立动力模型进行研究'还通过引进高度经向偏差的新方法!结合传统的纬向偏差法!揭示了副高脊线年际变化的新事实'第二方面主要应用论!建立了%全型涡度方程&"%热力适应&理论及%两级热力适应&模式!通过模拟和资料诊断来研究各副高单体的形成机制及其季节和年际变化!得到了新的认识L()IQ*)=;(R05&理论!并应用模拟和资料分析去揭示西太副高变化的规律和机制'本文第开拓高低纬环流间的活动界面副高脊面即的动力学研究大气环流最基本的状态是盛行纬向气流!总体上看!中"高纬度地区盛行西风!低纬度地区盛行东风!在东"西风带之间存在一个东西风交界面EJP#'丑纪范及其合作者利用;&JG;&3K提供的>FA@>FF"年再分析月平均风场资料可确定东西风交界面所在的纬度位置'图北半球东西风交界面位置多年季节平均的气候特征$引自文献其是中"东太平洋和北非地区这种特性比较明显!东太平洋上空和北非上空在对流层低层出现纬度极大值中心!在对流层高层分别有纬度极小值中心出现'在夏季!副热带高压脊面呈现较冬季更复杂的特征!从图中可以看出!夏季日界线东西两侧!副热带高压的垂直结构明显不同'日界线以西的大部分地区副热带高压脊面纬度位置从低层到高层逐渐增大!呈现出由南向北倾斜的特征(而在日界线以东的东太平洋"大西洋和北非上空!副热带高压脊面的纬度位置随高度增加而减小!呈现出由北向南倾斜的特征!夏季北半球副热带高压脊面的这种垂直结构和冬季有显著的不同!这是由于其形成的物理机制不同所致!因为副高脊线随高度增加总是向暖区倾斜'在过渡季节秋季#!副热带高压脊面的变化规律接近冬季!随高度增加!其纬度位置减小!呈现出由北向南倾斜的特征在纬向平均意义上!两半球副高带之间的热带地区是东风带!盛行H0I1*FF@年江淮流域洪涝过程为例探讨了当年海温状况对副高活动的影响月海温的主要正相关分布在热带的中"东太平洋"印度洋和南海以及中纬的黑潮海区!几个热带海区的中心相关系数普遍高于(负相关位于北太平洋西风漂流区和西太平洋菲律宾以东!中心值在以上'随着时间变化!热带的正相关区强度较为稳定!南海和菲律宾海区的正相关区明显扩大(黑潮区则由正相关变成负相关'因此!夏季月西太平洋副高强度与前期海温的相关分布$引自文献信度水平的区域副高偏强时!前期的热带中"东太平洋和印度洋海区的海温持续偏高!相关强度在海温超前副高个月左右时达到最强'这说明海气相互作用的强度具有季尺度的特征(而南海及菲律宾附近相关符号的转变!则说明西太平洋海温与副高强度的关系随季节而不同'天变化的新现象由于亚洲夏季风的建立!北半球副热带高压系统在东经的亚洲季风区内出现断裂!夏季北半球副热带高压的年际"季节和季内变化在亚洲季风区表现最为的研究表明!夏季西太平洋副热带高压的年际变化反映了东亚夏季风强弱的变化!强夏季风年A$$'G0西太副高脊线位于以北!并分裂成两个中心!印度低压强'弱季风年西太平洋副热带高压脊线位于以南!表现为太平洋中部高压中心向西伸展的高压脊!印度低压弱'西太平洋副热带高压脊线和西端脊点有显著的季节变化'西太平洋副热带高压脊线位置月最北平均位于!":AV;!盛夏以后脊线由北向南退'西太平洋副热带高压西端脊点位置月最东!平均位于>%%:AVJ月最西平均位于>$F:%VJ$东亚夏季风期间#西太平洋副热带高压西端脊点东退! 月平均的西太副高西端脊点位于>!$VJ 天的周期从北太平洋中部的副高中心一次次的向西扩张到>!$VJ 以西!这类过程大 多出现在亚洲夏季风强度偏弱年 >FA#年#(第二种模态表现为副高 系统以 天的周期一次次的由东向西扩充时!在东经>!A>AAVJ 之间停滞!这 类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏强年 >FF#年#'夏季江淮流域 梅雨锋的活跃"中断和结束与北太平洋副热带高压系统 天季内振荡有关'西太平洋副热带高压 天的短期活动受%A#AV; 西风带活动的影响!当西风槽在中国 沿海和西太平洋地区向南伸展到 揭示夏季西太平洋副热带高压异常与热带西风带环流关系副热带高压强度异常与西风急流的异常有密切关系'副高偏强时!冬夏季的中高 纬度环流表现为东亚大槽和贝加尔湖脊均偏强!是经向型的环流!副高偏弱时则相反' 在副高强年!不论冬夏季急流风速均增强!中心向南扩!副高南侧的东风急流也加强( 弱年则相反'变化最大的部位在急流的出口区' 张庆云和陶诗言 研究指出!夏季西太平洋副高脊线两次北跳与低层赤道西风两次北跳及赤道对流向北推移密切相关'初夏西太平洋地区低层赤道西风爆发后!赤道 对流加强!随着赤道西风和赤道强对流北上!热带对流加强'夏季!东亚-西太平洋 区域赤道强对流北移不显著时!热带地区对流较弱!则西太平洋副热带高压脊线相对 偏南(当赤道强对流北移显著时!热带对流加强!则西太平洋副热带高压脊线相对偏 北'夏季赤道强对流北移状况与 !$$'G0 异常西风传播方向有关!当中高纬纬向环流较 强时!异常的西风由高纬向低纬方向传播!赤道强对流北移不显著!热带对流偏弱! 西太副高脊线相对偏南(当低纬环流较强时!异常的西风由低纬向高纬方向传播!赤 道对流显著北移!热带对流加强!西太平洋副热带高压脊线相对偏北' 张庆云和陶诗言 进一步研究了夏季位于西太平洋副热带高压南侧的东亚热带季风以及北侧梅雨锋强弱与西太平洋副热带高压脊线位置异常的关系'夏季西太平洋 副热带高压脊线位置异常偏北时!东亚热带季风区上升运动加强"梅雨锋区上升运动 减弱(夏季西太平洋副热带高压脊线位置异常偏南时!热带季风区上升运动减弱"梅 雨锋区上升运动加强' 月西太平洋副热带高压脊线位置偏北"偏南时北半球A$$'G0 位势高度距 平合成图'图 为西太平洋副热带高压脊线位置偏北时A$$'G0 位势高度距平场特征! 吴国雄等,副热带高压研究进展及展望西太平洋低纬地区 !AV;以南#为负距平!中纬度地区