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基于NCEP/NCAR大气环流资料、CMAP和GPCP降水资料、Hadley中心海表面温度(SST)资料,本文研究了对流层厚度(TT)的气候态特征、5月份南海周边(80°E-140°E,10°S-20°N) TT的年际变化特征及其与东亚气候的联系、冬季南海周边TT的年代际变化及其与东亚气候的联系。主要研究内容和结论如下: (1) TT的气候特征 东半球热带TT的气候态大值中心存在季节性的南北移动。北半球冬季大值中心位于南半球的海洋上空,春季大值中心向北半球移动,夏季大值中心位于北半球大陆,秋季退回到北半球海洋,冬季退回到南半球海洋上空。年平均的TT气候态大值中心位于西太平洋及其邻近地区,表现为类似Matsuno-Gill型的空间分布,且北半球的分量强于南半球。 (2)5月南海周边TT的年际变化 5月份时气候态的TT在南海周边为大值中心,且年际变率与同纬度相比较大。对5月份南海周边TT进行EOF分解,其第一模态(EOF1)解释了83.08%的总方差,表现为全区同号的空间分布。对同期环流场的一元线性回归分析发现,EOF1的年际变化空间型是厚度场对位于苏门答腊岛的关于赤道对称的加热的Matsuno-Gill型响应。而苏门答腊岛的加热是由于印度洋SST海盆增暖加热大气,使得对流活动增强,从而增加的降水释放凝结潜热加热大气导致。 对应于5月份南海周边TT年际尺度EOF1,我国东北华北地区同期降水增加。6月份西太平洋对流层低层出现异常反气旋,7月份异常反气旋增强为两个中心且西侧中心位于东亚大陆,8月份增强的反气旋西侧中心位置维持,东侧中心向东北方向移至日本以南。由于7、8月份异常反气旋位置的变化,7月份华南地区降水减少,华北南部地区降水增加,而在8月份华南降水异常变得不显著,华北南部的降水正异常向东北方向延伸到朝鲜半岛。 5月份南海周边TT年际变化EOF1与前期热带海温存在密切联系。前一年冬季太平洋上的El Ni(n)o信号会通过大气桥引起印度洋海温增暖,并一直维持到随后的春季,进而引起5月TT的变化。 (3)冬季南海周边TT的年代际变化 在SST年代际突变的背景下,冬季TT在1997年发生年代际突变。其距平平均值由1979-1996年的-11gpm增加到1997-2014年的11gpm。TT平均值的年代际突变是由于在SST La Ni(n)a年代际转变背景下南海周边SST增暖引起的感热增加以及降水增多引起的潜热增加,这两者共同导致对流层受到更多的非绝热加热,从而引起对流层增暖、TT增厚。 除平均值发生变化外,突变前后南海周边TT的年际变率主模态也发生了显著变化。与突变前相比,突变后主模态的空间分布型减弱西移,但其主导性增强(解释方差从突变前的74.82%增加到突变后的85.61%)。减弱西移的空间型是由热带SST主模态在太平洋上的El Ni(n)o信号增强西伸导致。而增强的主导性则是由于南海周边SST主模态主导性在突变后增强(解释方差从突变前的60.66%增加到突变后的72.92%)并且TT与SST的关系在突变后变得更密切(突变前南海周边TT的PC1与SST的PC1的相关系数为0.91,突变后为0.96)。 对应于南海周边TT年际变化主模态空间型的改变,西太平洋地区异常反气旋的强度和位置也发生改变。突变前异常反气旋位于西太平洋上,突变后异常反气旋增强且西移至南海与华南地区。因此,与TT年际变化相联系的气温和降水异常的强度和位置也随之改变:突变前气温和降水的正异常位于西太平洋上空,而突变后气温和降水异常西移至东亚大陆上空且范围增大。