论文部分内容阅读
本文首先利用1948-2007年共60年的NCEP/NCAR再分析资料以及1979-2007年的CMAP降水资料，对亚洲夏季风区的降水演变、大尺度环流的水平分布及其垂直结构进行了详细的分析，从而探讨了亚洲夏季风的建立及其推进过程。接着使用NCEP/NCAR再分析资料倒算出大气视热源，通过研究对流层中高层的纬向海陆温度偏差以及大气非绝热加热的时空特征，寻找它们与亚洲夏季风环流之间的联系。最后，本文通过CCM3模式揭示了东亚大陆的潜热反馈对东亚副热带夏季风环流的建立与维持的贡献，以及它与亚洲热带夏季风环流的维持的内在联系，主要结论如下：
1、东亚夏季风环流于气候平均态的第22候(4月16-20日)，率先在副热带地区建立，主要表现为高低层经向风的季节反转、经向季风环流的形成以及位势高度场由冬季型的相当正压结构逆转为夏季型的斜压结构。与此同时，正的大气非绝热加热贯通了该地区的整个对流层。
对流层高层风场、高度场的季节演变表明，副热带高压的中心在第22候突然由菲律宾以东地区跳至中南半岛上空，导致了东亚副热带地区受高压北侧的西北风控制，经向风由冬季型的南风逆转为夏季型的北风。加上该地区明显的降水，引起了局地的垂直上升运动，第22候，22.5°-30°N范围内的上升运动发展旺盛，达到了对流层顶，导致经向Hadley环流的下沉支首先在该地区断裂，配合高低层的经向风的反转，构成了反Hadley的季风环流。位势高度的纬向偏差在冬季表现为东高西低，以120°E为界，海陆上空呈现相当正压结构；在夏季则表现为斜压结构，中低层为西低东高，对应东亚大陆的季风低压与西太平洋副热带高压，高层为西高东低，对应南亚高压与中东太平洋槽。正好在第22候，纬向偏差环流的结构发生了冬、夏季位相的替换。这些季节演变特征表明东亚夏季风环流的三维结构于第22候，率先在副热带地区建立。此时，对流层中高层(500-200hPa)的纬向热力分布由大陆冷海洋暖的冬季位相过渡到大陆暖海洋冷的夏季位相，它是导致东亚副热带夏季风环流建立的重要机制。
第14候开始，我国江南地区(22.5°-30°N，110°-120°E)出现了明显的持续性降水，伴随着显著的凝结潜热释放。凝结潜热由对流活动垂直向上输送，加热该地区的中高层，导致该地区上空的大气逐渐由热汇转为热源，第22候，正的非绝热加热率贯通了东亚副热带地区的整个对流层，这与上述夏季风环流、热力分布的建立时间十分吻合。
2、潜热反馈是东亚副热带夏季风环流建立的一个推动力。如果关闭潜热反馈，将延迟该地区的纬向热力对比由冬至夏的季节反转、缩短夏季位相维持的时间。并且，该地区的上升运动很微弱，对流层高层的经向风常年维持南风，导致东亚副热带地区的局地经向季风环流不能闭合。
东亚大陆的凝结潜热与副热带地区夏季型热力场的建立有着密切的联系。如果关闭潜热反馈，大大减弱、减慢了东亚大陆(包括青藏高原)由春至夏的增温效应，不但延迟了对流层中高层的纬向海陆热力对比从冬季型的大陆冷海洋暖过渡到夏季型的大陆暖海洋冷，还提前了它由夏季位相向冬季位相的过渡，换占之，缩短了夏季型热力分布维持的时间。在风场上，对流层高层的经向风发生了本质的变化，它几乎在气候态的全年都维持南风，并没有发生由南风转北风的季节转变。由于没有凝结潜热的反馈作用，副热带地区的非绝热加热表现为大范围的负值，即热汇区，该地区的上升运动十分微弱。总之，在气候态的全年，东亚副热带地区的局地季风环流不能够闭合。
3、夏季平均而言，关闭东亚大陆的潜热反馈，将破坏局地的位势高度场纬向偏差的斜压结构，并且引起南亚高压的减弱、南退，以及分裂成两个中心带，使得高层盛行偏南风，不能形成闭合的局地经向环流。
去潜热的敏感性试验表明，夏季平均状况下，东亚大陆的暖区范围变得狭窄，西北太平洋的冷区侵入我国东部地区，东西向温度梯度比控制试验减小了很多。虽然从宏观上来看，夏季平均的海陆对比表现为西暖冬冷，然而东亚副热带地区的局地位势高度纬向偏差呈现西低东高的分布，海、陆上空均表现为相当正压结构，斜压型受到破坏。
关闭潜热反馈，使得对流层低层的副热带高压的位置偏西，东亚副热带地区出现了一个反气旋性环流的异常，从而削弱了该地区夏季风的强度；不仅如此，对流层高层的南亚高压的强度受到明显的减弱，并且具有南退的趋势，更重要的是，南亚高压在东亚副热带地区发生凹陷，分裂成两个中心，受其东部中心带的影响，东亚副热带地区高空盛行偏南风，与控制试验的北风形成鲜明的对比。从而使得经向环流圈的高低层都为南风，赤道以及低纬地区的上升气流在中纬度地区下沉，东亚副热带地区不能形成闭合的经向季风环流。由此可见，潜热反馈是维持东亚副热带夏季环流的必不可少的因子。
4、亚洲热带夏季风的建立具有阶段性以及高层纬向风反转的一致性。
伴随着索马里越赤道急流的建立，赤道西风逐渐加强北抬。处于印缅槽前的中南半岛、孟加拉湾地区的对流活动发展强盛，造成副热带高压首先在该地区断裂，经向温度对比反转，中南半岛夏季风于第26候爆发，孟加拉湾夏季风随后建立。当副热带高压完全撤离南海地区时，其西部边缘转向的西南风、印缅槽前的西南风，以及来自澳大利亚.印度尼西亚的越赤道气流汇合共同影响南海，意味着南海夏季风的爆发(第28候)。受到印缅槽后下沉运动影响的印度半岛，只有当经向温度偏差发生季节转型后，夏季风才能够建立(第31候)。
通过分析200hPa的纬向风的季节演变，我们发现亚洲热带地区比较一致地在第26-27候由西风突变为东风，这主要是由南亚高压的重建引起的。第26候，原本位于菲律宾以东的洋面上的高压中心突然西跳至中南半岛的高空，15°N以南，50°E以西的大范围的低纬地区处于高压南侧东风的控制之下，导致该地区的东风几乎同时建立。
5、关闭东亚大陆的潜热反馈，减弱了夏季平均的南亚季风的强度，并且在南海地区的低层激发了气旋性环流，该地区对流活动得以发展。
关闭东亚大陆的潜热反馈，使得高原附近的热源中心消失，并且大陆的暖区缩小、南移，强度变弱，因此夏季平均状况下，南亚地区的经向海陆热力差异受到显著的减弱。通过分析低层风场的水平特征，我们发现南亚低纬地区出现了大范围的东风异常，从而减弱了该地区夏季盛行的西风带，中南半岛甚至被东北风控制，这些特征预示了南亚季风的减弱，因此该地区的夏季平均降水具有减少的趋势。然而在南海地区，情景却有所不同，关闭潜热反馈在该地区的低层风场激发了一个气旋性环流，使得对流活动发展，降水增多，其释放的凝结潜热由对流活动垂直向上输送，加热中高层的大气，因此在500-200hPa平均的经向温度偏差场上出现了一个相对暖中心，增强了该地区的海陆热力对比，从而有利于夏季风的增强。