4～5月南亚高压建立早晚年份环流差异及其可能成因

王黎娟郭帅宏, 何金海管兆勇刘伯奇,

1南京信息工程大学大气科学学院/气象灾害教育部重点实验室，南京210044

2解放军95147部队气象台，梅州514593

3中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG），北京100029

1 引言

南亚高压也称“青藏高压”，是亚洲夏季风系统的主要成员之一，也是除极地涡旋外，北半球100 hPa上最强大、最稳定的控制性环流系统（Mason and Anderson, 1958；Zhao et al., 2009）。3 月以前，反气旋环流中心位于菲律宾群岛以东洋面上，4月开始向西北方向移动至中南半岛上空，形成南亚高压。由冬至夏，高层反气旋环流中心的位置和强度存在着明显的季节变化，在此期间东亚大气环流也从冬季型转为夏季型（朱福康等，1980）。

众多研究给出了由冬至夏南亚高压季节变化的物理图像。4～5月期间，南亚高压通过中心分裂的方式，快速从菲律宾群岛以东洋面上空西移北跳至中南半岛（He et al., 2006）。而中南半岛高空反气旋生成加强和菲律宾群岛以东洋面高空反气旋减弱消亡的同时发生是这一时期南亚高压在中南半岛上空建立过程的主要特征（刘伯奇等，2009）；6月份，南亚高压自中南半岛北部移上高原，强度明显加大，大多为1个中心；7、8月，南亚高压继续西移，高压中心已移至高原上空，高压中心强度达到最大，此外，7、8月多呈两个中心，分别在高原西部和我国东部停留或北上（Qian et al.，2002；谭晶等，2005；郭准等，2009）。冬、夏流型的转换是一种不连续的跳跃过程，并非南亚高压主体逐渐推进，而是经过流场上的快速调整，重建新流型的过程（刘四臣和李维亮，1987）。

对于南亚高压季节变化的机制也有诸多研究成果。有学者从热力学角度研究认为，由冬至夏季节变化过程中，南亚高压的正、斜压分量发生转换，南亚高压在其斜压分量环流的引导下移动（Liu et al., 2000），表现出一种“趋热性”特征（Qian et al.,2002）。吴国雄等（2013）近期研究发现，春季在菲律宾南部持续的对流降水在其北面因水平非均匀加热而形成对流层上层的负涡源有利于南亚高压形成。春末，青藏高原的加热作用对南亚高压的建立和强度有重要作用，夏季青藏高原加热产生准双周振荡，引起南亚高压的东西振荡（Liu et al.,2007a，2007b）。吴国雄和刘屹岷（2000）、刘屹岷等（2001）以热力适应理论和全型垂直涡度方程出发揭示了南亚高压的形成与高原上空非绝热加热的空间非均匀分布的激发有关（吴国雄和刘还珠，1999；刘屹岷等，1999）。之后Wu and Liu（2003）和Liu et al.（2004）又提出了副热带“四叶型”加热分布拼图的副高形成理论，并对该理论的物理内涵及机制做了进一步阐述说明（吴国雄等，2008）。此外，一些研究发现热带地区海温异常也是影响夏季南亚高压的主要原因。热带印度洋暖异常会导致夏季南亚高压增强，中心位置偏南（Huang et al.，2011；Huang et al., 2012；魏维等，2012），在ENSO不同位相夏季南亚高压的强度和中心位置有明显差异（李崇银等，2011），菲律宾附近的热带加热通过经向上的相互作用影响夏季南亚高压的经向范围（Lu，2004）。

综上，目前对南亚高压季节变化的研究主要集中在夏季6～8月期间，而对4～5月由冬至夏季节转换时期的季节变化过程的研究则涉及较少。王黎娟和郭帅宏（2012）初步分析了 4～5月南亚高压在中南半岛上空的建立过程，发现其存在明显的年际变化。而这一时期又正好是冬夏季节转换的过渡时期，因此南亚高压在中南半岛上空的建立过程必然与全球大气环流季节变化相联系，并受其影响。那么，4～5月季节转换时期南亚高压在中南半岛上空建立早晚年的环流差异具有怎样的环流背景？过程特征差异的原因又是什么？本文试图对上述问题做进一步分析。

2 资料与方法

2.1 资料及公式说明

本文使用1979～2008年4～5月NOAA的向外长波辐射（OLR）资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料（Kalnay et al., 1996），包括风场、温度场、高度场等，水平分辨率2.5°×2.5°，垂直分层取1000～100 hPa共12个标准等压层。

为反映大气热力状况，本文计算了各层大气视热源，其计算方法采用Yanai et al.（1973）给出的“倒算法”，公式介绍如下：

其中，Q1为大气视热源，由等式右边三项组成：第一项为温度局地变化项，第二项为温度水平平流项，第三项为温度垂直变化项；、、、分别表示平均层的温度、水平速度、垂直速度和位温。

利用吴国雄和刘还珠（1999）得到的不考虑摩擦耗散和倾斜涡度发展（Slantwise Vorticity Development，SVD）作用，而仅考虑外热源作用的全型垂直涡度方程：

其中的非绝热加热项为

根据尺度分析（吴国雄等，1999），方程简化为：

方程右端三项依次为相对涡度平流项、地转涡度平流项和非绝热加热的垂直变化项。

2.2 南亚高压建立过程分类

南亚高压在中南半岛上空建立过程的分类，采用王黎娟和郭帅宏（2012）给出的以反气旋环流西中心在中南半岛上空生成时间早晚进行分类的方法，即：

建立偏早年：西中心生成时间在4月5候以前（不含5候）的，定义为建立偏早年。具体年份有：1984、1985、1986、1990、1991、1994、1996、1999、2001、2002、2006、2008；共12 a。建立偏晚年：西中心生成时间在4月5候以后（不含5候）的，定义为建立偏晚年。具体年份有：1983、1987、1992、1993、1997、1998、2003、2005；共8 a。建立正常年：西中心生成时间在4月5候的，定义为建立正常年。具体年份有：1979、1980、1981、1982、1988、1989、1995、2000、2004、2007；共 10 a。

3 南亚高压建立早晚年的环流特征

3.1 对流层高层的流场特征

刘伯奇等（2009）指出，在气候态下，位于菲律宾群岛以东洋面上空的南亚高压反气旋环流中心于4月5候分裂出位于中南半岛上空的西环流中心，此后西中心发展加强成为南亚高压。而菲律宾群岛以东洋面上空的东中心处于逐渐西移的状态，4月 5候前，反气旋环流中心位于160°E附近，4月5候随着环流中心的分裂，东中心西移至140°～150°E，4月6候以后，东中心便稳定地位于130°～145°E，直至5月3候完全消亡。

王黎娟和郭帅宏（2012）进一步分析发现南亚高压的建立过程存在明显的年际变化。图 1、2分别给出了建立早晚年OLR和150 hPa流场的逐候演变情况。从流场上，建立偏早年（图1），4月3候（图1a）菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心位于 140°E，西移速度较气候平均快，且环流主体已西伸至中南半岛上空，并于4月4候（图1b）分裂出西环流中心。此后，西中心不断发展加强，而菲律宾群岛以东洋面上空的东环流中心则稳定地位于在130°～145°E，并于5月3候（图略）完全消亡。建立过程持续到5月2候，建立时间比气候平均长 1候。建立完成后（图略），中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较宽。

图1 南亚高压建立偏早年OLR（阴影区为OLR＜240 W m−2的区域）和150 hPa流场逐候演变特征Fig.1 The time evolution of outgoing longwave radiation (OLR) (shading: OLR＜240 W m−2) and the streamline fields at 150 hPa in the the South Asia high (SAH) early-establishment years

建立偏晚年（图2），4月3、4、5候（图2a，b，c），西太平洋上空均无闭合的反气旋性环流中心，到4月6候（图2d）西环流中心出现，但生成位置偏南，与此同时菲律宾群岛以东洋面140°E附近上空出现环流辐散中心，该辐散中心于5月2候（图2f）完全消亡。5月1候西环流中心接近中南半岛南部，建立过程持续到5月2候，建立时间比气候平均少2候。且建立完成后（图2f），中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较窄。

图2 南亚高压建立偏晚年OLR（阴影区为OLR＜240 W m−2的区域）和150 hPa流场逐候演变特征Fig.2 The time evolution of OLR (shading: OLR＜240 W m−2) and the streamline fields at 150 hPa in the SAH delayed-establishment years

从150 hPa流场的逐候演变上可以看出，建立偏早年的建立过程时间较长，建立过程中，东部环流中心西移速度快，建立完成后，中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较宽；建立偏晚年的建立过程时间较短，建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心，建立完成后，中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较窄；而建立正常年（图略）则与气候平均一致。

3.2 对流层低层风场与海平面气压场特征

南亚高压作为大气环流的高层组成部分，其变化过程必然与低层大气环流紧密联系。图3给出了4～5月南亚高压建立早晚年850 hPa距平风场和海平面气压（SLP）距平场。建立偏早年，850 hPa赤道太平洋地区为东风距平（图3a1），菲律宾群岛以东洋面为距平风的辐合区，赤道中东太平洋海域为距平风辐散区。而海平面气压在热带西太平洋地区为负距平（图3b1），负距平大值区位于菲律宾群岛东北向海域。

图3 4～5月850 hPa距平风场（a1，a2）（阴影区为散度距平，单位：10−7 s−1）和海平面气压距平场（b1，b2）（单位：hPa，阴影区为负距平区）：（a1, b1） 建立偏早年；（a2，b2）建立偏晚年）Fig.3 (a1, a2) Wind anomaly fields at 850 hPa (shading indicates divergence anomaly, units: 10−7 s−1) and (b1，b2) sea level pressure (SLP) anomaly fields(units: hPa; shading denotes negative SLP anomaly areas) from April to May: (a1, b1) The early-establishment years; (a2, b2) the delayed-establishment years

建立偏晚年，850 hPa赤道太平洋地区为较强的西风距平（图3a2），菲律宾群岛以东洋面为距平风的辐散区，赤道中东太平洋海域为较强的距平风辐合区。而热带西太平洋海平面气压距平则为正值（图3b2），正距平大值区同样位于菲律宾群岛东北向海域。

以上环流形势表明，建立偏早年，低层菲律宾群岛以东洋面气流辐合异常加强，热带西太平洋海平面气压异常减弱，低层赤道东风随之加强，即Walker环流强，而 Walker环流上升支异常加强区域位于菲律宾群岛东北向海域上空；建立偏晚年，低层菲律宾群岛以东洋面气流辐合异常减弱，热带西太平洋海平面气压则异常增高，低层赤道东风随之减弱，即Walker环流弱，而Walker环流上升支异常减弱区域也位于菲律宾群岛东北向海域上空。

可见，南亚高压建立早晚年，对流层低层大气环流呈现反相分布形势，与之相联系的Walker环流强度也存在明显差异，而菲律宾群岛以东洋面又是Walker环流上升支异常的大值区域，因此位于该区域上空的南亚高压反气旋环流将受显著影响，进而造成南亚高压早晚年环流存在明显差异。

通过以上分析可以看出，南亚高压在中南半岛上空建立早晚年的环流差异主要体现在东、西两个环流中心的演变上，因此，本文将分别从东、西环流中心的演变特征入手，分析揭示环流差异的可能原因。

4 南亚高压建立早晚年环流差异的可能成因

4.1 中南半岛上空反气旋环流中心建立早晚的可能成因

刘伯奇等（2009）研究指出 4～5月南亚高压在中南半岛上空的建立过程主要受大气热力作用影响，而中南半岛上空反气旋环流中心的生成是由于中南半岛地区对流建立，其上空上升运动加强，对流层高层辐散运动加剧造成。那么，中南半岛上空反气旋环流中心生成的早晚是否也与中南半岛地区对流建立早晚有关呢？

图4给出了南亚高压建立早晚年OLR随时间沿 5°～20°N 的演变情况。可以看出，建立偏早年中南半岛地区对流开始早（图4a），4月 3候对流已开始活跃，此时菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心主体西伸至中南半岛，但环流中心依然位于菲律宾以东洋面（图1a）；4月4候对流逐渐增强，此时中南半岛东部上空反气旋环流中心生成（图1b）；4月6候伴随对流进一步增强，反气旋中心稳定维持在中南半岛上空（图1d）。

建立偏晚年中南半岛对流开始晚（图 4b），5月1候才开始有活跃迹象，此时西环流中心位于中南半岛南部洋面（图2e），5月 2候伴随着中南半岛对流全面活跃，反气旋中心在中南半岛上空开始稳定维持（图2f）。

结合图1、图2和图4发现，无论南亚高压建立早年还是晚年，中南半岛对流活跃都稍早于南亚高压在该地区建立，表明中南半岛地区对流活跃与南亚高压建立关系密切，可能是其在该地区建立的重要原因。

进一步分析中南半岛地区对流活动造成的上升运动和对流层高层辐散运动变化情况。图 5、6分别给出了南亚高压建立早晚年中南半岛上空反气旋环流中心生成前后（建立偏早年为4月2候至4月5候，建立偏晚年为4月4候至5月1候）的上升运动和对流层高层辐散运动变化情况。

建立偏早年，4月2候（图5a），中南半岛地区对流尚未建立，该地区上空的上升运动和高层辐散运动较弱；4月3候（图5b），当中南半岛地区对流出现初步建立迹象时，该地区上空的上升运动和高层辐散运动迅速加强，此时菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心主体西伸至中南半岛；4月4候（图5c），中南半岛地区对流开始建立，由于对流强度偏弱，中南半岛地区上空的上升运动和高层辐散运动并没有进一步增强，但仍维持较强的强度，此时中南半岛上空反气旋环流中心生成；4月5候（图5d），随着对流的发展加强，中南半岛地区上空的上升运动和高层辐散运动进一步增强西扩，中南半岛上空的反气旋环流则随之增强。

建立偏晚年，4月4、5、6候（图6a, b, c），中南半岛地区对流都尚未建立，该地区上空的上升运动和高层辐散运动都相对较弱，只是4月6候，当反气旋环流中心在中南半岛以南海域生成时，中南半岛地区上空的上升运动有所加强；5月 1候（图 6d），当中南半岛地区对流开始建立时，中南半岛地区上空的上升运动和高层辐散运动迅速增强西扩，反气旋环流中心也随之移上中南半岛。

事实上，对流层高层反气旋和对流加热存在正反馈。高空辐散运动发展有利于上升运动增强，进一步促进对流的发展。结合图4并对比图5、6可以看出，中南半岛上空反气旋环流中心生成早晚与中南半岛地区对流建立发展关系密切。当中南半岛地区对流建立发展早时，其上空上升运动和高层辐散运动发展加强早，中南半岛上空反气旋环流中心生成早；而高空辐散运动发展有利于上升运动增强，促进对流进一步发展，使得高空反气旋加强。晚年情况则反之，中南半岛地区对流建立发展晚，中南半岛上空上升运动和高层辐散运动发展加强偏晚，中南半岛上空反气旋环流中心生成偏晚，高层反气旋和对流加热正反馈较早年偏晚偏弱。

图4 4～5月OLR沿5°～20°N平均的时间—经度剖面：（a）建立偏早年；（b）建立偏晚年。阴影区为OLR＜240 W m−2的区域，单位：W m−2Fig.4 Time–longitude sections of OLR averaged over 5°–20°N from April to May: (a) The early-establishment years; (b) the delayed-establishment years.Shading: OLR＜240 W m−2, units: W m−2

前面的分析表明南亚高压建立早晚年，Walker环流存在显著差异，而中南半岛地区的上升运动作为Walker环流上升支的一部分，则该地区的对流活动将受Walker环流异常的影响，进而影响中南半岛上空反气旋环流中心建立的早晚。即南亚高压建立偏早年，Walker环流强，处于其上升支范围的中南半岛地区对流建立发展早，其上空反气旋环流中心生成早；建立偏晚年，Walker环流弱，处于其上升支范围的中南半岛地区对流建立发展晚，其上空反气旋环流中心生成晚。

4.2 菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心维持及消亡的可能成因

图5 建立偏早年南亚高压在中南半岛上空建立各候沿5°～20°N平均的散度（阴影，单位：10−6 s−1）、垂直速度（等值线，单位：10−2 Pa s−1）和纬向垂直环流（矢量，单位：m s−1）：（a）4月2候；（b）4月3候；（c）4月4候；（d）4月5候Fig.5 Longitude–height sections of the divergence (shading, units: 10−6 s−1), vertical velocity (contours, units: 10−2Pa s−1), and zonal–vertical circulation(vector, units: m s−1) averaged over 5°–20°N in the SAH early-establishment years: (a) The 2nd pentad of April; (b) the 3rd pentad of April; (c) the 4th pentad of April; (d) the 5th pentad of April

从南亚高压建立早晚年的建立过程特征可以看出，建立偏早年在建立过程中菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移速度快，而建立偏晚年在建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心出现。出现这种特征差异的原因是什么？当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心稳定位于130°～145°E范围后便逐渐减弱消亡，那么这一时期它的维持及消亡机制又是什么呢？下面将做进一步分析。

4.2.1 环流中心西移演变特征分析

从图 1、2给出的南亚高压建立早晚年的过程特征可以看出，建立偏早年，4月3候（图1a）菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心已西移至 140°E，此后便维持在该区域附近直至其消亡；建立偏晚年，4月3候（图2a）西太平洋上空则无闭合的反气旋性环流中心出现；而建立正常年和气候平均场上（图略），此时的反气旋环流中心仍位于160°E附近。可见，4月前3候是各建立类型菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心西移演变特征差异最明显的时期，因此有必要针对这一时期的大气热力及运动状况进行分析。

图6 建立偏晚年南亚高压在中南半岛上空建立各候沿5°～20°N平均的散度（阴影，单位：10−6 s−1）、垂直速度（等值线，单位：10-2Pa s-1）和纬向垂直环流（矢量，单位：m s−1）：（a）4月4候；（b）4月5候；（c）4月6候；（d）5月1候Fig.6 Longitude–height sections of the divergence (shading, units: 10−6 s−1), vertical velocity (contours, units: 10−2 Pa s−1), and zonal–vertical circulation(vector, units: m s−1) averaged over 5°–20°N in the SAH delayed-establishment years: (a) The 4thpentad of April; (b) the 5th pentad of April; (c) the 6th pentad of April; (d) the 1st pentad of May

图7给出了南亚高压建立早晚年4月1～3候菲律宾群岛以东洋面上空的上升运动和大气热力状况。建立偏早年（图 7a），菲律宾群岛以东洋面上空的大气非绝热加热中心位于150°～160°E区域上空500～400 hPa附近，非绝热加热大值区向西扩展至 130°E，上升运动大值区也同时向西扩展，与非绝热加热大值区相对应。

建立偏晚年（图 7b），菲律宾群岛以东洋面上空的大气非绝热加热中心也位于150°～160°E区域上空500～400 hPa附近，上升运动大值区与非绝热加热中心相对应，但非绝热加热大值区和上升运动大值区均未向西扩展，且大值区范围较建立偏早年和气候平均（图略）小，整体强度偏弱。

比较而言，建立偏早年，由于Walker环流强，菲律宾群岛以东洋面上空的环流上升支和大气非绝热加热中心西扩明显。根据热力适应理论（吴国雄和刘屹岷，2000），“过流现象”向高层大气排放的负涡度将增多，即在加热层顶以上的高度，尽管非绝热加热已消失，但由于热力适应，仍然存在上升运动及反气旋性辐散，使得大气中非绝热加热制造的负涡度传入更高层的大气中。由于菲律宾群岛以东洋面130°～165°E区域上空的大气非绝热加热影响的最大高度在250～200 hPa附近，因此处于更高层次的150 hPa将存在过流现象。而建立偏早年，菲律宾群岛以东洋面上空的大气非绝热加热大值区西扩明显，大值范围扩展至130°E附近，该地区非绝热加热作用整体偏强，因此过流向高层大气排放的负涡度将增多，高空负涡度源随之增强，而高压系统有着向负涡度源运动的趋势，因此菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移速度加快，导致这一时期反气旋环流中心位置较为偏西；建立偏晚年，由于Walker环流弱，菲律宾群岛以东洋面上空的上升运动和大气非绝热加热大值区范围偏小，大值范围只西伸至140°E附近，该地区非绝热加热作用整体偏弱，因此过流向高层大气排放的负涡度将减少，高空负涡度源随之减弱，导致其上空无闭合的反气旋性环流中心出现。

4.2.2 环流中心维持及消亡的分析

根据简化后的全型垂直涡度方程（公式3），由于菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心位于高压脊线附近，因此相对涡度平流作用很弱，可以忽略，故（3）式变为：

从气候平均的150 hPa流场逐候演变（图略）可以看出，东中心于5月3候完全消亡，在消亡的前3候（4月6候至5月2候），菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心稳定的位于（130°～145°E，5°～12.5°N）区域范围内，而环流中心区域的经向风较小，因此这一区域的地转涡度平流作用同样很弱（图8），可以忽略，则（4）式变为：

所以，在菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心维持及消亡期间，涡度的局地变化主要受非绝热加热的垂直变化影响。

图7 4月1～3候垂直速度（阴影，单位：10−2 Pa s−1)和大气视热源Q1（等值线，单位：W m−2）沿5°～15°N平均的经度—高度剖面：（a）建立偏早年；（b）建立偏晚年Fig.7 Longitude–height sections of vertical velocity (shading, units: 10−2 Pa s−1) and the apparent heat source Q1 (contours, units: W m−2) averaged over 5°–15°N from the 1st to 3rd pentad of April: (a) The early-establishment years; (b) the delayed-establishment years

图8 气候平均150 hPa相对涡度平流项、地转涡度平流项和非绝热加热垂直变化项（单位：10−10 s−2）在（130°～145°E，5°～12.5°N）内均值的时间序列Fig.8 Time series of the climatic mean relative vorticity advection, geostrophic vorticity advection, and diabatic heating vertical change (units: 10−10 s−2) at 150 hPa averaged over (130°–145°E, 5°–12.5°N)

当Q1z＞0时，∂ζ∂t＞0，有正涡度贡献；当Q1z＜0 时，∂ζ∂t＜0，有负涡度贡献。因此，当Q1z的绝对值增大时，表明非绝热加热的垂直变化作用对涡度的贡献增大，即非绝热加热的垂直变化作用增强。

图8给出了气候平均150 hPa相对涡度平流项、地转涡度平流项和非绝热加热垂直变化项在（130°～145°E，5°～12.5°N）内均值的时间序列。可以看出，菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心消亡的前3候（24～26候），相对涡度平流项和地转涡度平流项接近于 0，进一步说明涡度的局地变化主要依靠非绝热加热的垂直变化作用。

从图8中还可以看出地转涡度平流项的变化趋势与非绝热加热垂直变化项的变化趋势一致，表明两者可能存在密切关系。当菲律宾群岛以东洋面上空的Q1z＜0，且Q1z绝对值减小，即非绝热加热垂直变化作用减弱时，负涡度减小，高空反气旋环流随之减弱，环流西侧的南风风量减小，由于该反气旋环流位于中南半岛上空反气旋环流的东侧，受其东侧偏北气流影响，则菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流所在区域的北风风量将加大，导致地转涡度平流项向正平流方向变化。特别是5月3候（27候），当非绝热加热垂直变化作用明显减弱时，菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心消亡，该环流中心所在区域由中南半岛上空反气旋环流东侧的偏北气流完全占据，导致地转涡度平流项向正平流方向增强明显；反之，当菲律宾群岛以东洋面上空的Q1z＜0，且Q1z绝对值增大，即非绝热加热垂直变化作用增强时，负涡度增加，高空反气旋环流随之增强，其西侧的南风风量加强，则地转涡度平流项向负平流方向变化。以上分析说明地转涡度平流项的变化受到非绝热加热垂直变化作用的影响。

图9，10分别给出了南亚高压建立早晚年菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心消亡前2候至消亡当候（建立偏早年为5月1候至5月3候，建立偏晚年为4月6候至5月2候）的150 hPa非绝热加热垂直变化项逐候演变。结合对应的 150 hPa环流场（建立偏早年为图1e、f，5月3候图略；建立偏晚年为图2d、e、f）可以看出，无论是建立偏早年还是建立偏晚年，当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心稳定位于 130°～145°E这一区域后，环流强度与该地区上空的非绝热加热垂直变化作用有着很好的对应关系，即当该地区上空的Q1z＜0，且Q1z绝对值增大，非绝热加热垂直变化作用增强时，反气旋环流随之加强，当Q1z绝对值减小，非绝热加热垂直变化作用减弱时，反气旋环流随之减弱，乃至消亡。

然而，南亚高压建立早晚年菲律宾群岛以东洋面上空的非绝热加热垂直变化作用又存在明显差别，导致对应的反气旋环流演变特征存在明显差异。建立偏早年（图9），菲律宾群岛以东洋面上空Q1z＜0，Q1z绝对值较大，非绝热加热垂直变化作用较强，当反气旋环流中心消亡后，该地区上空仍保持着较强的非绝热加热垂直变化作用（图 9c），从而为该地区提供较强的负涡度，致使中南半岛上空的南亚高压反气旋环流东伸明显，环流东西范围较宽（图略）；而建立偏晚年（图10），菲律宾群岛以东洋面上空Q1z＜0，Q1z绝对值偏小，非绝热加热垂直变化作用明显弱于建立偏早年，且衰减较快，因此菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心明显偏弱且消亡较早，致使南亚高压建立过程时间短，且完全建立后的南亚高压反气旋环流东西范围较窄（图2f）。

图9 南亚高压建立偏早年150 hPa非绝热加热垂直变化项逐候演变特征：（a）5月1候；（b）5月2候；（c）5月3候。阴影区为非绝热加热垂直变化项＜−0.5 的区域，单位：10−10 s−2Fig.9 The time evolution of the diabatic heating vertical change at 150 hPa in the SAH early-establishment years: (a) The 1st pentad of May; (b) the 2nd pentad of May; (c) the 3rd pentad of May.Shading indicates areas that diabatic heating vertical change is less than −0.5, units: 10−10 s−2

通过以上分析可以看出，当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移稳定至 130°～145°E这一区域后，非绝热加热的垂直变化对该环流中心的维持及消亡起主要作用。非绝热加热垂直变化与大气热力状况及上升运动有关，而南亚高压建立早晚年菲律宾群岛以东洋面上空的大气热力状况及上升运动又由于 Walker环流的强弱而存在显著差别，从而导致了该地区上空反气旋环流中心的演变差异。

可见，南亚高压建立早晚年，无论是中南半岛地区还是菲律宾群岛以东洋面，影响环流演变的因子由于 Walker环流的强弱而存在显著差异，而Walker环流又受海温影响。图11给出了南亚高压建立早晚年前期冬春季节（12月至3月）的海温距平分布。可以看出，建立偏早年（图11a），热带西太平洋特别是菲律宾群岛东北向海域海温异常偏高，而热带中东太平洋海温异常偏低。这种海温分布导致Walker环流加强，上升支异常加强区位于菲律宾群岛东北向海域上空，这与图3分析结果相一致；建立偏晚年（图11b），海温距平分布则与建立偏早年相反，菲律宾群岛以东洋面海温异常偏低，导致Walker环流减弱。

综上所述，有理由认为前期冬春季节热带太平洋海温异常分布，影响后期Walker环流的强弱，进而影响中南半岛至菲律宾群岛以东洋面上空的上升运动及大气热力状况，最终导致南亚高压建立期间环流的演变差异。根据 Zhu et al.（2011）的研究，4～5月伴随着中南半岛及其南部的对流活跃，亚洲南部热带地区开始进入夏季风阶段。此时由于中南半岛对流活跃引起的大气热状况改变对南亚高压在中南半岛的建立起主要作用（王黎娟等，2012），而菲律宾以东洋面上空大气热状况影响洋面上空反气旋环流中心的维持及消亡。可见，4～5月南亚高压的建立因中南半岛上空大气热状况而表现出明显的“趋热性”。有研究表明（Liu et al,2000；Qian et al, 2002）6月份因为青藏高原的热力作用致使南亚高压从中南半岛北上高原，“趋热性”亦显著。因此，由春至夏转换季节南亚高压西进中南半岛建立和夏季北上高原都是主要受大气的热力状况驱使，本质上基本一致。

图10 南亚高压建立偏晚年150 hPa非绝热加热垂直变化项逐候演变特征：（a）4月6候；（b）5月1候；（c）5月2候。阴影区为非绝热加热垂直变化项＜−0.5 的区域，单位：10−10 s−2Fig.10 The time evolution of the diabatic heating vertical change at 150 hPa in the SAH delayed-establishment years: (a) The 6th pentad of April; (b) the 1st pentad of May; (c) the 2nd pentad of May.Shading indicates areas that diabatic heating vertical change is less than −0.5, units: 10−10 s−2

图11 前期冬春季节（12～3月）海表温度距平场（单位：°C）：（a）建立偏早年；（b）建立偏晚年Fig.11 Sea surface temperature (SST) anomaly fields (units: °C) in previous winter and spring (from December to March): (a) The early-establishment years;(b) the delayed-establishment years

5 总结与讨论

本文在前期工作的基础上进一步分析了1979～2008年4～5月南亚高压在中南半岛上空建立早晚年份的环流差异及可能成因，得到以下主要结论：

（1）南亚高压建立早晚年，对流层高低层环流形势存在显著差异：在对流层高层，南亚高压在中南半岛上空建立早晚年份的环流差异主要体现在东、西两个环流中心的演变上。偏早年，东部环流中心西移速度快，建立完成后，中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较宽，整个建立过程时间较长；偏晚年，建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心，建立完成后，中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较窄，整个建立过程时间较短；在对流层低层，风场和海平面气压场呈现反相的分布形势，与之相联系的Walker环流强度也存在明显差异，位于菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流将受到显著影响，进而造成南亚高压早晚年环流存在明显差异。

（2）南亚高压建立偏早年，Walker环流强，处于其上升支范围的中南半岛地区对流建立发展早，其上空上升运动和高层辐散运动发展加强早，中南半岛上空反气旋环流中心生成早；建立偏晚年，Walker环流弱，处于其上升支范围的中南半岛地区对流建立发展晚，其上空上升运动和高层辐散运动发展加强晚，中南半岛上空反气旋环流中心生成晚；且无论南亚高压建立早年还是晚年，中南半岛对流活跃都稍早于南亚高压在该地区建立。表明中南半岛地区对流活跃与南亚高压建立早晚关系密切，可能是其在该地区建立的重要原因。

（3）菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心的西移快慢及有无闭合环流中心出现受该区域上空的上升运动和大气非绝热加热作用影响。当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移稳定至130°～145°E这一区域后，非绝热加热的垂直变化对该环流中心的维持及消亡起主要作用。由于Walker环流的强弱影响菲律宾群岛以东洋面非绝热加热垂直变化，进而导致该地区上空反气旋环流演变的差异。

（4）由于前期冬春季节热带太平洋海温的异常分布，引起了后期Walker环流的强弱变化，进而影响了中南半岛至菲律宾群岛以东洋面上空的大气热力状况及上升运动，最终导致南亚高压建立期间环流的演变差异。

通过本文分析可以发现，菲律宾群岛以东洋面上空的非绝热加热垂直变化作用在5月3候（建立偏晚年为5月2候）会明显减弱，致使该区域上空的反气旋环流中心消亡，南亚高压在中南半岛上空完全建立。而非绝热加热垂直变化作用为什么会在这一时期突然减弱？则需要今后更进一步的研究。

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