东亚夏季风年代际变化的波包传播特征及其影响研究

论文摘要

东亚季风变化及其影响是中国气候最主要的特征之一,尤其是东亚夏季风是影响中国夏季降水分布的最重要因子。东亚夏季风的年代际变化异常不仅影响中国气候的年际和年代际变化,而且对世纪时间尺度的中国降水也有明显影响,因此,加强东亚夏季风年代际变化规律及其影响的研究具有重大意义。本文基于广泛使用的NCEP/NCAR再分析资料,利用波包传播诊断方法（WPD）及相关的统计方法,诊断分析和讨论了东亚夏季风年代际变化特征、环流异常与扰动波能分布及波能传播特征,并从波能传播的角度研究了其变化机制。（1）多尺度扰动波包气候平均表明,全球扰动波包基本都呈纬向带状分布,在由冬到夏季节转变过程中,赤道地区波包大值区加强北推可达10°N；热带和中纬度西风带扰动频繁区域往往表现为强的波包大值中心,而副热带高压控制下的主体区域往往表现为强的波包小值中心。（2）1950～2008年间的东亚夏季风呈现出显著的年代际强弱变化特征,可划分为三个年代际变化时期：1950～1965年为东亚夏季风偏强时期,1975～2008年为东亚夏季风偏弱时期,1966～1974年为东亚夏季风由偏强向偏弱发生年代际强弱转变的转换时期。合成分析表明,东亚夏季风偏强（弱）时期,北半球高、中、低层大气环流的主要特征为在亚洲北部地区、北非大陆为负（正）距平中心,太平洋北部地区为弱的正（负）距平,呈现出强（弱）东亚夏季风期间,亚洲、北非两地低压系统偏强（弱）,副高系统较强（弱）相反的环流变化特征。同时,还显示了强夏季风时期,低层（海平面气压、850hPa）亚洲中纬地区包括东亚季风区及北非地区是全球两个最强扰动能量中心,其次是亚洲南部的阿拉伯海、印度半岛、孟加拉湾、中南半岛到澳大利亚以北地区,印度洋北部地区、赤道太平洋地区为扰动能量较强区域。（3）东亚夏季风与大范围的扰动能量呈显著的正相关关系。扰动波包影响东亚夏季风变化的关键区,海平面和850hPa低层有东亚中纬地区（30～50°N,80～120°E）、北非地区（0-～0°N,0～40°E）和北澳越赤地区（15°S～15°N,90～120°E）；500hPa中层有东亚中纬地区（30～50°N,80～120°E）和北澳越赤地区（15°S～15°N,90～120°E）。各关键区区域平均波包往往先于东亚夏季风出现强弱位相的转换。低层（海平面气压、850hPa）东亚中纬地区、北非地区关键区均较东亚季风主体区域波包突变变化早；中层（500hPa）则热带北澳越赤关键区、东亚中纬关键区均较东亚季风主体区域波包突变早。并且关键区区域平均波包具有年代际的周期振荡变化。（4）扰动能量经、纬向传播特征显示,强东亚夏季风时期,中低层（500hPa、850hPa、海平面气压）东亚季风区扰动能量主要受来自高纬（40°～60°N）南传累积及南半球低纬的苏门答腊以南区域向北传播累积的影响,没有明显的纬向传播影响。弱东亚夏季风时期,中低层东亚中纬地区（20°～40°N）扰动能量向更低纬地区传播并减弱,期间低层东亚地区（海平面气压、850hPa）中纬（30°N）受源自西太平洋扰动能量自东向东西传播的影响,低纬0°～20°N范围内受来自北非地区扰动能量传播影响,中层（500hPa）没有表现出明显的纬向传播特征。（5）东亚夏季风年代际变化的波包传播与亚洲-太平洋流型、海温及华北、长江流域的降水分布都有显著的相关性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 现有研究中存在的问题
• 1.4 拟研究的问题和内容安排
• 1.5 本章小结
• 第2章 资料和方法
• 2.1 资料
• 2.2 波包传播诊断方法
• 2.3 滤波方法
• 2.4 Mann-Kendall气候突变检验
• 2.5 Morlet小波变换方法
• 2.6 旋转经验正交分解（REOF）
• 第3章 东亚夏季风爆发和推进的多尺度波包分布及传播的气候特征
• 3.1 瞬变波包的气候分布及东亚夏季风爆发和推进的波包传播特征
• 3.2 东亚夏季风爆发和推进期的平均波包传播特征
• 3.3 全球扰动波包的年代际变化特征
• 3.4 本章小结
• 第4章 东亚夏季风强弱年代期波包及环流距平分布特征
• 4.1 东亚夏季风的年代际转换特征
• 4.2 强、弱东亚夏季风时期不同层次波包及环流距平分布特征
• 4.3 强、弱东亚夏季风年代际转换时期的波包及环流分布特征
• 4.4 本章小结
• 第5章 影响东亚夏季风年代际强弱变化的波包关键影响区及其变化特征
• 5.1 不同层次波包影响东亚夏季风强弱变化的关键区
• 5.2 关键区的波包分布特征
• 5.3 本章小结
• 第6章 东亚夏季风扰动能量的经向和纬向传播特征
• 6.1 海平面气压场扰动能量经、纬向传播特征
• 6.2 850hPa高度场扰动能量经、纬向传播特征
• 6.3 500hPa高度场扰动能量经、纬向传播特征
• 6.4 本章小结
• 第7章 东亚夏季风年代际变化的波包传播与亚太流型及我国东部降水的关系
• 7.1 东亚夏季风年代际变化的波包传播与亚太流型的联系
• 7.2 北半球夏季典型区域波包值的年代际变化特征及其与地温和海温的联系
• 7.3 北非典型区域的波包传播特征
• 7.4 北非地区地表温度和北大西洋海温与东亚夏季风年代际变化的关系
• 7.5 东亚夏季风年代际变化波包传播对我国东部降水的影响
• 7.6 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 全文总结
• 8.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 博士研究生期间发表的论文