南亚高压位置与中南半岛和青藏高原热源变化的关系

王群,周文君,张福颖,平海波

(1.盐城市气象局,江苏 盐城 224005;2.南京信息工程大学 大气科学学院,江苏 南京 210044)

南亚高压位置与中南半岛和青藏高原热源变化的关系

王群1,周文君1,张福颖2,平海波1

(1.盐城市气象局,江苏 盐城 224005;2.南京信息工程大学 大气科学学院,江苏 南京 210044)

摘要：利用1948—2011年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用倒算法计算了亚洲地区大气热量源汇的值,分析了中南半岛和青藏高原地区大气热源的候变化特征及南亚高压的位置与两个地区热源变化的关系。结果表明,中南半岛地区上空大气在12候由冷源转变为热源。当中南半岛地区大气热源与东西相邻地区热力梯度减小,且孟加拉湾、中南半岛和菲律宾群岛地区的大气都为热源时,南亚高压中心西移到中南半岛上空。当青藏高原大气热源进入一年中的极大值区时,南亚高压中心盘踞在高原上空,当高原上空大气转变为冷源时南亚高压中心退出高原。中南半岛地区的大气热源对南亚高压的西移有触发作用,而南亚高压中心在青藏高原上空的建立与退出,和高原大气热源的强度和大气环流的突变有关。

关键词：南亚高压;中南半岛;青藏高原;大气热源

中图分类号：

文章编号：1674-7097(2015)05-0716-05P463.2

文献标志码：码：A

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20140309015

Abstract:Based on NCEP/NCAR daily reanalyzed data from 1948 to 2011, the atmospheric heat sources in Asia are computed by the inverted arithmetic. Then the characteristics of pentad changes of heat sources over Indo-China Peninsula and Tibetan Plateau and the relationship between South Asia High’s position and changes of heat sources over above-mentioned zones are analyzed. The results show that it is at pentad 12 when the atmosphere over Indo-China Peninsula shifts from a cold source to a heat one. The centre of the South Asia High moves over the Indo-China Peninsula when the thermal gradient decreases between Indo-China Peninsula and the adjacent areas on its east and west sides and the atmosphere over the Bay of Bengal, Indo-China Peninsula and the Philippine Islands all becomes heat sources. The centre of South Asia High moves over the Tibetan Plateau when the Tibetan Plateau heat source develops into its climax period. And the centre moves out the plateau when the atmosphere over the Tibetan Plateau turns cold. The Indo-China Peninsula heat sources trigger the westward movement of the South High. The entering and exiting of the South High over the Tibetan Plateau are influenced by the heat sources’ strength over the plateau and the changes of circulation.

Relationship between South Asia High’s position and changes of

heat sources over Indo-China Peninsula and Tibetan Plateau

WANG Qun1,ZHOU Wen-jun1,ZHANG Fu-ying2,PING Hai-bo1

(1.Yancheng Meteorological Bureau,Yancheng 224005,China;

2.School of Atmospheric Sciences,NUIST,Nanjing 210044,China)

Key words:South Asia High;Indo-China Peninsula;Tibetan Plateau;heat sources

0引言

南亚高压是北半球夏季100 hPa层上最强大、最稳定的控制性环流系统(朱乾根等,2000)。许多学者都开展了对南亚高压的结构特征、季节变化、东西振荡、年际和年代际变化以及其与东亚夏季风和我国降水的关系等的研究(Zhou et al.,2006;刘梅等,2007;郭准等,2009;张玲和智协飞,2010;李崇银等,2011;王黎娟和郭帅宏,2012)。

南亚高压主要是因陆地(包括高原和陆地)的加热作用比海洋强而形成的,但它的活动规律是复杂的,它不仅受高原及邻近地区热源作用的影响,大气环流系统也强烈地影响南亚高亚的活动(叶笃正和高由禧,1979)。陶诗言和朱福康(1964)通过研究南亚高压的天气特征,发现南亚高压的短期变化呈现为离开青藏高原和返回青藏高原两种不同的行为,并对应着西太平洋副热带高压的不同变化。朱乾根等(2000)研究得到,南亚高压为暖高压,在冬季也存在,其中心位于菲律宾东南沿岸附近,在4月以后开始向西北方向转移,5月移到中南半岛,6月跳上高原,7、8月在高原上空最为强盛,9月以后又逐渐转移到海上。青藏高原的抬升加热与东亚季风降水的凝结潜热加热对对流层上层南亚高压的形成起了非常重要的作用(叶笃正和高由禧,1979;刘屹岷等,1999;吴国雄等,1999)。朱文妹(1987)指出,南亚高压常取4类路径并于6—7月间登上青藏高原。刘伯奇等(2009)研究了南亚高压在4—5月在中南半岛上建立的特征及可能机制。卢楚翰等(2012)研究春季南亚高压在中南半岛上空建立与500 hPa副高在孟加拉湾上空断裂的关系,同时涉及了青藏高原感热的作用。目前对南亚高压的位置的时间变化特征研究较多,但其位置变化的相关影响因素和这些因素的相关特征研究较少,同时针对较长时间序列,南亚高压位置和大气热源的相关研究还是较少。本文选取较长的时间序列(1948—2011年)资料,主要研究亚洲区域的中南半岛和青藏高原这两个地区上空大气热源的多年平均候变化特征,并探讨上述两个地区热源的变化与南亚高压西进和东退的关系。

1资料和方法

1.1　资料

利用NCEP/NCAR的1948—2011年64 a的逐日再分析温度场、风场和气压场等资料,计算了各层(共12层)大气热源Q1和大气整层积分的。时间为1948年1月1日—2011年12月31日。NCEP/NCAR资料全球格点数为144×73,格距为2.5°(经度)×2.5°(纬度)。

青藏高原区域选取的是海拔为2 000 m以上的地区。

1.2　大气热源的计算方法

大气中的视热源Q1可由大尺度的观测资料通过参考Yanai et al.(1973)、He et al.(1987)、陈玉英等(2008)的研究方案利用下面的方程求得:

(1)

(2)

其中:θ为位温;V为水平风矢量;ω为p坐标系中的垂直速度;k=R/cp,R和cp分别是气体常数和干空气的等压比热;p0=1 000 hPa;ps为地面气压,pt指大气层顶(设pt=100 hPa)。

为了检查计算的Q1的合理性,与其他学者的研究进行比较,结果表明:Q1与陈隆勋和李维亮(1982)、Yanai et al.(1992)所得到的Q1空间分布对应较好,Q1的数值大小与Luo and Yanai(1984)、He et al.(1987)的计算结果比较接近。因此,这里所计算的Q1可用于气候研究。

2中南半岛和青藏高原地区大气热源的气候变化特征

由10～20°N纬度带的大气热源进行平均得到的热源候气候态变化(图1a)可以看出,中南半岛地区(100°E)附近大气热量源汇在12候(即2月底3月初)开始由负值转为正值,但其与同纬度带周围大气相比已为大气热源,同时与同纬度带东西相邻地区的热力梯度较大,到了22候(4月中旬)以后,孟加拉湾和菲律宾地区大气也转为热源。到了30候以后(即进入夏季)10～20°N纬度带的大气热源中心出现在孟加拉湾,同时可得中南半岛地区大气热源也达到一年中的极大值。从48候(9月)开始孟加拉湾、中南半岛和菲律宾的大气热源都开始减弱,大致在63候(11月中旬),孟加拉湾、中南半岛和菲律宾地区的大气都同时转变为冷源。

图1　10～20°N(a)、27.5～40°N(b)范围内大气热源64 a平均的时间—经度剖面Fig.1　The time-longitude cross-section of 64-year mean between (a)10—20°N,(b)27.5—40°N

由图1b仔细分析可得,高原西部地区(65～75°E)在6候(2月初)开始大气热量源汇由负值转为正值,高原中部地区(80～90°E)在12候(2月底3月初)开始大气热量源汇由负值转为正值,高原东部地区(90～105°E)在14候前后(3月中旬前)开始大气热量源汇由负值转为正值。总体上,从12候(即2月底3月初)以后开始青藏高原上空大气主体由冷源转变为热源。同时高原西部、中部和东部大气热源的变化规律不同,西部表现为从16—21候其上空大气热源进入一年中的极大值。高原中部与东部上空大气热源变化时间相同,但量值上东部比中部大的多,这样将高原中部和东部称为高原主体,可得在30—48候(即夏季)青藏高原主体上空大气热源进入到极大值区,同时48候(8月底)起,高原西部上空大气热量源汇已转为负值,即为冷源,等到了54候(9月底)高原绝大部分地区大气热量源汇已转为负值。48—54候,青藏高原上空大气表现为高原西部为冷源,高原主体(中部和东部)为热源,高原上空冷热源共存的特征。

3南亚高压在中南半岛和青藏高原上空的位置与两者大气热源变化的气候特征

图2为100 hPa等压面上流线候气候态,由此图可了解南亚高压的位置变化情况,由18候的流线分布(图略)分析可得南亚高压的中心还位于菲律宾群岛以东的洋面上,从19候(图2a)开始,南亚高压有两个中心,主体仍在菲律宾群岛以东的洋面上,次中心已西移到菲律宾和中南半岛上空,对照10～20°N范围内大气热源的候经度分布(图1a)分析可得,从3月开始中南半岛大气已有能量的净收入,经过一个多月的热量积累,到了4月(19候)南亚高压部分中心已移到中南半岛上空,等到孟加拉湾、中南半岛和菲律宾上空的大气都转变为热源(即同纬度带中中南半岛附近热力梯度变小),时间大致为22候(图2b)以后,南亚高压中心主体已全部西移到中南半岛上空,以上分析可得孟加拉湾、中南半岛和菲律宾群岛地区的大气热源的变化对南亚高压的西进有触发作用,当上述三个地区间的热力梯度变小且大气都为热源时南亚高压中心位置将会西移到中南半岛上空。

图2　64 a平均的第19(a)、22(b)、31(c)、55(d)候100 hPa的流线分布Fig.2　The 64-year climatic mean pentand streamline field at 100 hPa　　a.Pentand 19;b.Pentand 22;c.Pentand 31;d.Pentand 55

从流线候平均图(图略)分析可得从22—26候南亚高压中心位于中南半岛上空,26—30候,南亚高压中心由中南半岛向内陆西北方向移动,对照27.5～40°E范围内大气热源的候经度分布(图1b),此时青藏高原上空大气主体处于次极大值区,即将进入一年中极大值区,31候(图2c)起(进入6月)南亚高压开始在青藏高原上空建立起来,同时青藏高原上空大气热源进入一年中的极大值区,这些对应着6月初大气环流的突变(叶笃正等,1958)。从上面分析可得南亚高压在青藏高原上空的建立不仅与高原加热场的时间积累有关还与大气环流背景场的变化有关。同时分析发现31—48候青藏高原主体大气热源值处于极大值区同时南亚高压位于高原上空附近,青藏高原大气热源从49候开始减弱,到了54候高原部分地区大气已为冷源,而流场图上南亚高压也开始南下退出高原地带,55候(10月初)(图2d)开始南亚高压退出高原地带对应着10月大气环流开始突变,以上分析表明夏季青藏高原上空大气为热源,同时处于一年中的极大值区内,这对于南亚高压在夏季位于高原上空有对应关系,表明当高原上空大气为强热源时对南亚高压位于高原上空有维持作用。

4结论

1)中南半岛地区大气在12候(即2月底3月初)开始由冷源转变为热源。

2)当中南半岛与同纬度带东西相邻地区大气热源梯度的减小(22候),且孟加拉湾、中南半岛和菲律宾群岛地区的大气都为热源,南亚高压中心西进到中南半岛上空。

3)当青藏高原大气热源进入一年中的极大值区时,南亚高压中心开始在高原上空建立并稳定维持(31候),当高原上空大气变为冷源时南亚高压中心移动出高原上空(55候)。

4)中南半岛地区的大气热源对南亚高压的西移有触发作用,而南亚高压在青藏高原上空的建立与退出,和高原大气热源的强度和大气环流的突变有关,间接表明夏季青藏高原大气热源强时对于南亚高压在高原上空有维持作用。

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(责任编辑：刘菲)