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羸恋毛
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1 第卷第期年月穆松宁周广庆冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系大气科学 & " $, "- -" ". - " " ## %#" #!"# $ %&% % 冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系穆松宁周广庆中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京中国科学院研究生院北京摘要利用美国冰雪资料中心 5 " & -6% " " 提供的近年逐周的卫星反演雪盖资料考察了冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积 5 "8 & -." " 冬季 8&. 与我国夏季月气候异常的关系分析发现冬季 8&. 与我国夏季气候异常存在明显关联当冬季 8&. 偏大时夏季贝加尔湖以东易盛行异常冷低压内蒙古东部和东北西部易出现凉夏同时东亚副热带西风急流增强西太平洋副热带高压易加强且西伸和北扩江南地区在副高的控制下易干热冬季 8&. 偏小时的情况相反这种显著关联独立于. &9 事件并且在近年来较为稳定冬季 8&. 与我国江南夏季降水在世纪年代初均发生过一次十年际尺度变化表现为在世纪年代初之后冬季 8&. 江南降水明显减小增多同时冬季 8&. 与江淮夏季降水的正相关关系明显增强进一步的分析表明冬季 8&. 可能通过某种途径来影响东亚副热带急流的变化进而影响我国夏季气候异常关键词欧亚大陆雪盖面积气候异常东亚西风急流西太平洋副热带高压文章编号 : 中图分类号 ; 文献标识码!! " # $" %% &%%& & 9!" #!$% &%!! %!#! "% %!#! " &6- -% " " $ :" " $, "- " % -% -" ". 8&.5 "8 & -." "" %#" # ##! " " " -% - " " #, " $ " % " -"$ %$"" " #$ " " " " " &, " " $ $ " % " " " " 5 " "" - -" 8&." 收稿日期收修定稿资助项目中国科学院知识创新工程重要方向项目国家重点基础研究发展规划项目 3 国家自然科学基金资助项目作者简介穆松宁女年出生博士研究方向气候诊断分析. ## # $ % % 通讯作者. # # $ % %

2 卷 "" "% ## " # -# "" " " $ $ " " 3 % - " ". "!.! " "," $% " - " ;%% ;& -% $ - "- "- " " & - - % %" $ " & " " " " & " ", " "" " " " ", % % 5 - """ % ", "- -" 8&. ## %#" # # " $ ". &9 ", " % " 3 ", "" -" 8&. " &," #, %%#" """, " -%" -" 8&. # # & % %, " "" # " " % ", "- -" 8&. ## " " " " " % 8 " $ ""-" 8&.% " " ## %#" #, %".! $. -% %#" #. "! - " "" - " ;%%," $% 引言就积雪对我国气候异常的影响而言大部分研究工作集中在青藏高原积雪对夏季降水的影响由于采用了不同的积雪资料和不同的研究时段研究结果不完全一致有的甚至相反但大部分研究认为冬春季高原积雪偏多时东亚夏季风爆发迟或强度弱我国华南降水减少高原积雪偏少时的情况则相反陈烈庭等陈烈庭韦志刚等吴统文等陈乾金等张顺利等 " " : 冬春季高原积雪与我国夏季气候异常的这种隔季相关可能通过积雪异常本身的持续性张顺利或海表温度异常的持续性陈乾金等或土壤湿度异常的持续性 " : 得以实现相对而言对欧亚大陆积雪影响我国夏季降水异常的研究较少有研究表明冬季欧亚雪盖与江淮降水表现为反相关陈兴芳等与华南华北降水为正相关与西部华中东北地区降水为负相关 " 秋季欧亚雪盖与我国东部夏季降水表现为反相关 " : 欧亚春季雪盖与我国夏季降水的关系总体上很弱但西西伯利亚的春季雪盖面积与华南较小范围的春季降水表现为正相关 " " 的研究显示欧亚春季中高纬雪水当量与我国江南夏季降水表现为明显的反位相变化并给出了可能的物理途径欧亚春季中高纬雪水当量异常可能通过土壤湿度异常使春季异常大气环流型延续至夏季进而影响江南夏季异常降水然而在已有研究中也存在很多不足首先在相当部分研究中相关关系不显著同时缺乏清晰的物理基础在气候预测中很难实际应用其次部分研究中包含了青藏高原的积雪如 " 但由于青藏高原特殊的地形和地理位置其积雪的持续性和变化特征明显不同于高纬度地区 8 因此高原积雪欧亚北部积雪与我国夏季旱涝的关系不同陈兴芳等将两者放在一起来考虑存在不妥第三部分研究从我国降水的某种分布型如通过.98 分解去寻找与之关联的欧亚积雪区 " 但影响我国降水的因子是极其复杂的某种特定的降水分布型很可能是众多因子的综合结果因此很难建立其与积雪的单独联系第四已有研究主要关注欧亚大陆冬春季平均积雪状况与夏季气候异常的关系但穆松宁的分析表明就平均而言冬季雪盖面积主要来源于秋冬两季降雪的贡献其中秋季降雪的贡献是主要的这些来源于不同季节降雪对雪盖面积的贡献实际上是反映并存储了不同季节大气环流演变的综合信息而且有研究表明东亚夏季大气环流夏季旱涝与前期冬季环流有关孙淑清等 : " 谷德军等因此这些来源于不同季节降雪的贡献及其气候效应很可能是不同的用季节平均积雪指数会抹煞其间的差异基于以上考虑本文利用一个新定义的冬季欧亚大陆北部 < 以北 <.<. 新增雪盖面积指数 ". 5 "8 & -." " 简称冬季 8&. 穆松宁详细分析了其与我国夏季气候异常的关系指出了存在这种关系的东亚夏季大气环流背景其结果可为下一步揭示这种隔季相关的物理途径奠定基础进

3 期穆松宁等冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系 & " " $, "- " ". 8 & -." "& ## : 而可为我国夏季气候预测提供一个有潜在应用价值的新指标资料与雪盖指数本文采用美国冰雪资料中心 5 " & -6% " " &6 提供的 : # 等面积网格卫星反演资料的第三版! # " " : 它是近年年月 : 年 : 月的北半球雪盖资料但在年月年月期间的部分时段存在缺测该资料是在 9!!.&6& ". # "&" " "6 #" & % 逐周卫星图像的基础之上由, " 订正并插值到 : # 的等面积格点上见 "$ % " % "# 其中对早期年资料进行了特别订正以确保该时段资料的质量目前该资料已广泛应用于积雪分布特征及气候效应的研究中如 8 " " 气温和降水资料采用国家气候中心提供的个台站的观测数据高空环流场采用水平分辨率为 :< 的.;! 月平均再分析数据 " 由于秋季和冬季降雪对冬季欧亚大陆雪盖的贡献不同穆松宁为了体现冬季新增加的雪盖面积本文的雪盖面积指数采用穆松宁定义的冬季欧亚大陆北部 < 以北 <.<. 新增雪盖面积指数即欧亚大陆北部冬季末月 8 与其前秋末月 = 的雪盖面积之差简称为冬季 8&. 具体定义如下 8&. & 8& 其中 & # 表示点在该月 # 的积雪发生概率即积雪覆盖率分析表明冬季 8&. 在年际和十年际尺度上均与冬季平均的雪盖面积有很大不同其变率更明显是对冬季天气气候变化特征的一种综合反映穆松宁如无特别说明本文所有研究时段均取为 : 年冬季 8&. 与我国夏季气候异常的关系相关关系图给了冬季 8&. 与中国夏季降水和气温的相关关系总体上冬季 8&. 与夏季降水的相关在整个东部地区的内蒙古东部和东北北部黄河以北地区淮河流域江南地区呈现 >=>= 排列图其中以江南地区的负相关最显著包含个显著相关台站最大相关系数可超过 = : 表明冬季增加的雪盖面积偏大小时随后我国江南夏季降水偏少多另外位于中西部地区的图里河成都西昌德钦等个站的夏季降水也与冬季 8&. 表现出明显的相关其分布形式与东部地区可以构成一个整体而在西部的新疆青海和西藏除北疆为负相关外大部分地区是正相关但由于台站数量较少显著相关区不大就冬季 8&. 与夏季气温的关系而言图, 其呈现出南北相反的相关分布长江以北地区是大范围的负相关区而长江以南除华南沿海和云南外是正相关区其中在内蒙古东部和东北中西部相关关系尤为明显个显著负相关站江南也存在较大范围的显著相关区个显著正相关站另外西北西南和华南也有 : 个站的夏季气温与冬季 8&. 表现出明显相关以上分析表明前冬 8&. 与我国夏季气候异常的关系在全国范围内除个别地区外在降水与气温的变化上是一致的即当冬季欧亚大陆新增加的雪盖面积偏大时江南夏季易干热内蒙古东部和东北中西部易出现凉夏降水偏多虽然没通过信度冬季 8&. 偏小时的情况相反对以上结论我们又采用了全国站的资料和 : 年的!; 5 ;! ; %$"" 全球格点降水资料 " 进行了验证得到极相似的结果图略冬季 8&. 与江南夏季气候异常所表现出的明显关联可能具有潜在的预报价值值得特别关注为了进一步显示冬季 8&. 与我国夏季江南降水的关系根据图的结果选取其在江南地区的相关系数通过 :? 信度检验的个台站作为代表站图中的方框区即杭州屯溪衢县浦城贵溪广昌吉安赣州长沙郴县芷江曲江桂林柳州取其平均夏季降水量作为江南夏季降水指数 & ## " " " 6 简称 & 6 图给出了 & 6 与冬季 8&. 的标准化时间序列及其年滑动平均可发现无论是在年际还是在十年际变化的尺度上两者的变化趋势基本相反相关系数

4 卷图冬季 8&. 与中国夏季降水, 气温的相关系数分布阴影通过 :? 信度检验黑点观测站 8 " % % ", "- -" 8&. ## $ %$""," #$ " &, " :?% % ",% " %" " $ ", " "" 图 & 6 和冬季 8&. 标准化时间序列及其年滑动平均实虚线 8 # "# & 6-" 8&. 5 #, "-" 8&. & 6 - 达到 = : 通过了? 信度检验在十年际尺度上从年代后半期至年代前半期冬季新增雪盖面积较多江南降水偏少而年代开始冬季新增雪盖面积变少江南降水变多同时也发现 & 6 和冬季 8&. 在年代末至年代初及年代末并没有像其他年份那样表现出明显的反位相变化这两个时期恰好是十年际变化的转换期同样的现象亦可能出现在最近几年因为一个新的十年际转换有可能发生但由于资料所限尚不能确定为便于今后的合成分析及更详细的讨论将标准化后冬季 8&. 的值大于 : 小于 = : 的年份定义为大小雪年在本文的研究时段 : 年中可得到个大雪年 : : : 年和个小雪年 : 年利用江南夏季降水指数 & 6 用同样的方法定义了江南多雨年和少雨年那么在个大雪年中共出现个江南少雨年 : : 年在个小雪年里出现个江南多雨年年即在 : 个冬季 8&. 异常年份中有年出现与之变化趋势相反的江南夏季降水异常事件对应准确率达到? 这再次说明冬季 8&. 的变化与江南夏季降水异常的确具有明显关联 " 的研究表明积雪的气候效应可能受到其他较强气候信号如. &9 的影响而穆松宁的分析显示冬季 8&. 独立于. &9 这是否预示着. &9 事件在冬季 8&. 与夏季气候异常关系中也不会有重要影响为此本文在扣除强. &9 年份. &9 监测小组翟盘茂等后再次计算了冬季 8&. 与夏季降水的相关图在扣除个强. &9 年后虽然资料长度缩短相应地通过信度检验的标准提高但冬季 8&. 与夏季降水的相关仍在我国东部自北向

5 期穆松宁等冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系 & " " $, "- " ". 8 & -." "& ## 南呈 >=>= 分布江南地区仍有个站的夏季降水与冬季 8&. 表现为显著负相关内蒙古东部也有个显著正相关站与图相比无明显差异另外扣除冬季海温影响后的冬季 8&. 与夏季降水的偏相关系数分布图略也再次证实海温的影响不显著两者关系基本无变化这意味着冬季 8&. 与夏季降水之间的关系也独立于. &9 同样的情况也出现在冬季 8&. 与夏图扣除个强. &9 年后冬季 8&. 与夏季降水的相关系数分布其余同图 8 &# 8, " % ", "- -" 8&. ## " # ". &9 季气温的关系中图略这一结论无疑提高了冬季 8&. 潜在的预报价值十年际变化特点图表明冬季 8&. 在年前后发生了一次明显的气候转变即冬季 8&. 在年代初之后明显减小那么在冬季 8&. 发生这种转变前后我国夏季气候是否也存在明显差异冬季 8&. 与我国夏季气候异常关系的稳定性如何是否也具有十年际变化特征在这里需指出的是由于雪盖资料长度较短受其限制在讨论冬季 8&. 与我国气候异常年际关系的稳定性时所采用的两个时间段长度有时不一致降水首先利用 : 年个台站的降水资料计算了在冬季 8&. 发生明显转变之后的 : 年以及之前的年相应夏季降水率的平均值之差 ;=; 图可发现显著的正差值区主要位于江南中心值超过 ## 另外内蒙古东部也有一小范围的显著负差值区这意味着在冬季 8&. 发生明显转变的前后江南夏季降水也存在明显差异即年之前冬季 8&. 整体偏大相应地江南夏季降水偏少年之后冬季 8&. 明显减小江南夏季降水则明显增多利用!; 降水资料进行的同样计算图略也证实了这一结论进一步地计算图方框区图 ;=; 夏季降水的差异单位 ## 阴影通过 :? 信度检验, 图方框内平均夏季降水的突变检验水平虚线检验通过 :? 信度水平临界值 8 % ## $ %$"" " ##, "- "- $ ; :; -"% %, :?, &" "@ " ",8-8,% - 3 "" "% " " " # ## ", 8 ", %" " :?% % " " "

6 卷 < < <.<. 区域平均的夏季降水用来表征江南地区夏季降水量其简称突变检验图, 表明自年代初年间开始江南夏季降水明显增多这与图所显示的结果是一致的也与 " 的研究结论一致因此发生在年代初的江南夏季降水明显增多也可能与此时冬季 8&. 的明显减小有关由图还可清楚地看出在年之前的 : 年当中年的江南夏季降水与冬季 8&. 表现为反位相变化两者对应准确率为? 然而在年之后其对应准确率可达到? 明显高于前期这说明冬季 8&. 与江南夏季降水的关系在年代初之后明显增强那么在每一个十年际尺度内冬季 8&. 与我国夏季气候异常的关系如何它们的关系是否一致发生明显转变后其与其他地区夏季降水的关系是否也发生明显变化鉴于此本文分别计算了在冬季 8&. 转变之前之后的时间段冬季 8&. 与夏季降水的相关图 : 可发现在两个时段 ; 年和 ; : 年内冬季 8&. 与全国夏季降水的关系在中东部地区均表现为自北向南的 >= >= 分布与整个研究时段 : 年内的情况十分一致图只是关系的强弱有所不同在 ; 时段年这种关系在全国范围内均较弱相关系数普遍在左右江南地区仅柳州站的夏季降水与冬季 8&. 表现为明显负相关在 ; 时段 : 年冬季 8&. 与夏季降水的关系明显增强图 :, 尤其在江淮和江南地区相关系数在很大区域可达以上需要指出的是由于资料样本很短年达到信度水平的标准很高但在江淮地区的东部仍有一块区域呈显著的正相关在江南地区也有赣州和零陵两个站达到显著负相关这表明进入年代后冬季 8&. 不但与江南降水的关系明显增强这与前面二者对应准确率的分析是一致的同时与江淮夏季降水的关系变得显著综上所述冬季 8&. 与我国夏季降水的关系相对稳定不论在整个研究时段 : 年还是在年和 : 年这两个时间段两者相关系数的符号基本不变但在年以后冬季 8&. 与江淮江南夏季降水的关系都明显增强这里需要强调在上面的两个时段内所分析的年际变化是相对于各自研究时段即扣除了十年际变化而我们通常对年际变化的定义是针对年的气候平均这其中实际上已包含了完整的十年际变化本文的研究时段 : 年与当前采用的气候平均时段年是很接近的因此在下面的分析中年际变化仍包含十年际变化由于近年来淮河流域洪涝灾害频发因此对年代初之后冬季 8&. 与江淮夏季降水之间这种加强的相关关系进行了更细致的考察针对冬季 8&. 转变之前之后的时间段计算了各台站夏季降水与冬季 8&. 呈同位相或反位相变化的年份数在这里为确保两个时间段长度相同根据图选取冬季 8&. 与江南夏季降水指数 & 6 反位图 :;,; 两时段内冬季 8&. 与夏季降水的相关系数分布其余同图 8 :&# 8, " % ", "- -" 8&. ## $ %$"" " $ ;,;

7 期穆松宁等冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系 & " " $, "- " ". 8 & -." "& ## 相变化对应较好的 : 年作为冬季 8&. 转变之前的研究时段而转变后仍采用 : 时段这样两个时段均为年图给出了夏季降水与冬季 8&. 呈同或反位相变化的年份可达到年以上的站点分布情况发现在年代之前冬季 8&. 与夏季降水的关系主要体现在江南和华北南部的反位相与江淮降水关系不强图在年代初之后冬季 8&. 与江淮和中西部地区及东北西部和南部的降水表现出明显的同位相变化图, 而与江南和华北南部的反位相关系有所减弱但在江南的减弱主要体现在西部地区在江南东部两者关系变化不明显这与从图的分析表明冬季 8&. 与江南夏季降水的关系在年代初之后明显增强的结论并不矛盾以上分析再次说明冬季 8&. 与江南江淮夏季降水的关系具有明显的十年际变化特点这对我国夏季降水趋势预测是会有所帮助的气温类似的我国夏季气温在冬季 8&. 转变前后的气候差异也比较明显图表现为全国大范围的增温但在江南的大部分地区除外其中我国西北中部和东部东北华北西南西部和华南沿海为显著的增温区中心值超过 A 这表明在年之前后冬季 8&. 整体偏大小上述地区夏季气温偏低高就冬季 8&. 与气温关系的稳定性而言在年之前图, 内蒙古东部东北西部黄淮至西北的部分地区为负相关区其他地区为正相关区其中位于江南地区的柳州和榕江两站的夏季气温与冬季 8&. 表现为明显正相关即总体上表现为自北向南的 =>= > 的关系与降水关系对应较好但相关系数不大在年之后图 % 两者的关系发生了明显变化主要表现为在东北东部华北中部至长江以北地区两者由正相关转变为负相关同时在东北江南和西南南部两者关系明显加强并与整个时段的关系分布更为接近图, 但由于样本较短大部分地区仍未通过信度检验因此冬季 8&. 与我国夏季气温的关系也同样具有十年际变化并表现出与降水情况的不同主要体现在华北和西北北部二者关系在两个时段发生了变化以上分析表明冬季 8&. 发生明显转变后我国大部分地区尤其是北方夏季气温明显升高但这种增暖趋势是否受冬季 8&. 变化的影响尚不清楚另外冬季 8&. 与夏季气温的关系存在十年际变化特点的可能原因是什么由于受到资料长度的限制本文对此不作深入研究冬季 8&. 与夏季大气环流的关系大气环流异常是大范围气候异常的背景那图 : 年和, : 年期间冬季 8&. 与夏季降水呈同位相空心圆反位相实心圆变化年份可达年以上? 的台站分布 8 ", " " - $ %" "" "-%" ## # %, $ %", -" 8&.-"%% % # "? :, : 5 $ % % %" """ # " # $$ " $ -" 8&. # "

8 卷么冬季 8&. 与我国夏季气候异常之间的这种明显关联是否具有异常大气环流背景的支持本文考察了冬季 8&. 与其后夏季不同层次的高度场风场温度场对流活动和水汽输送的滞后相关高度场和西太平洋副热带高压首先计算了冬季 8&. 分别与夏季各层高度场的相关图给出了冬季 8&. 与 :; 高度场的相关系数分布图, 可清楚地发现在亚洲东部贝加尔湖以东为显著负相关区 :< 以南及其以东洋面为显著正相关区该区域为夏季西太平洋副热带高压的位置这种显著的相关分布可由 ; 向下一直延伸至近地面图略只是在对流层中高层尤其明显同样的分布形式也出现在冬季 8&. 与夏季各层温度场相关关系上图略这说明当冬季 8&. 偏大时夏季贝加尔湖以东易盛行深厚的异常冷低压受其影响内蒙古东图 ;=; 夏季气温的气候差异单位 A 阴影通过 :? 信度检验,;%; 两时段内冬季 8&. 与夏季气温的相关系数分布说明同图 8 % ## " #$ " A, "- ; ; -"% %, :?, % # 8, " % ", "- -" 8&. ## " #$ " " $,;%; 部和东北西部易出现凉夏同时偏大的冬季 8&. 也有利于夏季西太平洋副热带高压的加强和西伸北扩进而我国江南地区夏季出现干热当冬季 8&. 偏小时的情况相反由图还可发现在欧亚大陆中高纬度地区自西向东出现 =>= 的相关分布虽然位于中欧和哈萨克斯坦地区的相关系数不显著但也表现出准正压性而且也是在对流层中高层更明显而低层相对较弱因此冬季 8&. 偏大可能不利于夏季鄂霍次克高压的建立和维持但可能有利于乌拉尔山至哈萨克斯坦地区阻高的建立和维持冬季 8&. 偏小时的情况则相反对.! 高度场资料进行的分析也证实了上述结论图略由图知 :< 以南及其以东洋面的显著正相关区有利于西太平洋副高的西伸和北扩而西太平洋副热带高压是影响我国夏季旱涝的关键因子之一为此对极端大小雪年标准化冬季 8&. 异常值大于小于 = 的年份对应的夏季副高情况进行了分析图给出了极端大雪年年和极端小雪年 : 年夏季 :; 西太平洋副高的合成及逐年分布情况从其合成分析来看在极端大雪年表征 :; 副高的 : $# 等值线覆盖范围明显大于其气候平均态其西界可达到 :<. 较气候态偏西了 :< 经度同时其北界也明显北扩至 < 可覆盖我国江南地

$V8F 与夏线%分布图阴影&气候态分布 V J!3. $ % -56 $ \ %6?< - XI=%?65? -6?.55? X%%Y.D -6 E Y $PY8[%? G 5 ] -E] $ % G 5 ] ]? -E] $ %E G <S 5 -?] -E 6 ] 区在极端小雪年的情况相反!副高的范围明显缩小!其主体位置在西太平洋洋面!我国江南在其西北侧的西南气流控制下!$

9 #期! ;:# 穆松宁等&冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系!!! >Z8-?? <C - E P ; F. V 8-EFG 8.55 <<< $$# 6D 图I!#J=K"$%%X冬季!V8F与夏季 $ %!%%Y$ D%X%%Y位势高度场的相关系数分布阴影&通过JXc信度检验 V I!& - D E E!V8F.55 $ %!%% Y!$ D%X%% Y? -6 6 #J=K?<? $%%X! E - D >!东亚副热带急流图#%给出了冬季!V8F与夏季$%%Y纬向风场!%%Y温度场的相关!同时还给出了大小雪年$%%Y风场的合成差矢量分布!为清晰起见! 图中仅给出通过 JXc 信度检验的相关系数首先就冬季!V8F与夏季!%%Y温度场的相关而言!贝加尔湖以东为显著负相关区!!X `; 以南的东亚地区为显著正相关区!即冬季!V8F 偏大 $小 %时!贝加尔湖以东变冷 $暖 %而!X `; 以南的东亚变暖图 J!极端大 $实线%小 $虚线%雪年对应的夏季X%%Y西太 $冷%!表明东亚南北温差增大 $小%!根据热成风理平洋副热带高压 XI=%?65 等高线的逐年 $细线%及合成 $粗论!增强 $减弱%的南北热力差异必导致西风急流也随之加强 $减弱 % 上述推论可由冬季!V8F 与夏线%分布图阴影&气候态分布 V J!3. $ % -56 $ \ %6?< - XI=%?65? -6?.55? X%%Y.D -6 E Y $PY8[%? G 5 ] -E] $ % G 5 ] ]? -E] $ %E G <S 5 -?] -E 6 ] 区在极端小雪年的情况相反!副高的范围明显缩小!其主体位置在西太平洋洋面!我国江南在其西北侧的西南气流控制下!有利于水汽输送逐年 XI=%?65 等高线的分布情况亦支持上述合成结果! 在##个极端大小雪年中!J 年的 XI=%?65 线变化趋势符合其合成情况但同时也注意到!在大小雪年均有个别年份出现相反的情况!如 #JJX 年季$%%Y 纬向风的相关系数分布得到证实 $图 #%中的阴影区 %!亚洲东部自高纬向低纬出现 abab的显著相关的经向分布!其中以东亚副热带 $!X `;""X `;!#%% `F"#!% `F%的正相关区最明显!这意味着当冬季!V8F 偏大 $小 %时!夏季东亚副热带西风急流 $ F 3 P! ], 简称 F3P,%会显著加强 $减弱 % 这一结论由大小雪年的$ 只给出$ % %Y 副热带急流合成图 $ X5, 和! %5,等值线表征副热带西风急流%$图# %D%再次证实另外!由图# % 中大小雪年$ % %Y风场合成差的矢量分布可以发现!在大 $小%雪年夏季! 东北亚地区盛行气旋 $反气旋 %性异常环流!其中贝加尔湖以北地区的异常北 $南 %风尤其显著!这 $极端小雪年%的副高明显偏强并西伸北扩!这也说明影响夏季副高和我国气候异常的因子是多方面有利于 $不利于%西伯利亚北部的冷空气向贝加尔的综上所述!在大雪年!夏季西太平洋副高明显湖以东地区输送同时!在!X `; 以南的东亚地区加强西伸并北扩!我国江南在副高控制下易干热而小雪年则有利于水汽向江南地区的输送盛行相反的反气旋 $气旋 %性异常环流!这有利于西太副高的西伸和北扩 $东退和南缩%

10 卷图 : 冬季 8&. 与夏季 ; 纬向风深浅阴影通过 :? 信度检验的正负相关系数 ; 温度场等值线的相关系数分布及大小雪年 ; 风场的合成差矢量分布粗箭头风场合成差通过 :? 信度检验, 大粗实线小虚线雪年和气候态实线对应的夏季 ; 副热带西风急流合成图 8 " % % ", "- -" 8&. ; -$ " " % " $ :? % % " ;" #$ " % " % #$ " % ;-, "- " " - :" "% - $ :? %% " ",% #$ " ##.! "; " - "% " - " %#" " 进一步当冬季 8&. 偏大时加强的东亚副热带急流在一定程度上可能会阻挡其北侧从高纬而来的冷空气继续南下使之在贝加尔湖以东地区堆积使急流北侧更冷而南侧趋于更暖南北的热力差异更强这一方面有利于西太平洋副热带高压的加强西伸和北扩另一方面也有利于贝加尔湖以东异常低压的维持和进一步发展进而急流得以进一步增强当冬季 8&. 偏小时情况相反以上分析和推测说明冬季 8&. 异常时东亚副热带急流异常和贝加尔湖以东高度场异常在一定程度上可能是两者相互作用的结果因此有必要进一步考察夏季东亚副热带急流与大气环流的同期相关将 :< :< <.<. 区域图方框平均的夏季 ; 纬向风定义为夏季东亚西风急流指数. "! " "6 简称. 如图所示. 与冬季 8&. 呈较一致的同位相变化相关系数为 : 可通过? 信度检验表明两者关系的确显著进一步我们分别计算了. 与 ; 高度场与我国夏季降水的相关图可发现在高度场上东亚地区的北部是显著的负相关区而 :< 以南为显著正相关区同时欧亚大陆北部表现出 =>= 相关系数的纬向分布型这些都十分类似于冬季 8&. 与夏季高度场的关系图而且. 与高度场的关系更明显由. 的大小值年份所对应的夏季 ; 风图夏季. 实线和冬季 8&. 虚线的标准化时间序列 8 # "#.-" 8&. 场的合成差矢量分布图矢量可发现. 偏大小时其北侧受控于异常气旋反气旋性环流贝加尔湖以北盛行强异常北南风而其南侧则是反气旋气旋性异常环流这也十分类似于冬季 8&. 异常的情况图另外在细节上. 与其北侧的高度场相关数值可达以上而与其南侧的则会弱一些在合成的风矢量场上也是如此这表明引起. 异常北侧环流的影响可能更重要和主动些进而由. 冬季 8&. 与夏季环流场之间这种相类似的关系也会得出两者与我国夏季气候异常也具有类似的关系图, 综合以上的分析冬季 8&. 可能通过影响东亚副热带急流来影响西太平洋副热带高压即冬季

#期! ;:# 穆松宁等&冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系!!! >Z8-?? <C - E P ; F. V 8-EFG 8.55 <<< $$! 6D!V8F急流副高这其中贝加尔湖以北的异常经向风对急流异常来说可能是十分重要的!异常北 @<?!东亚对流和水汽输送在冬季!V8F的异常年份!伴随着异常的夏季大 $南%风越强!输送至贝加尔湖以东的冷空气越多气环流背景!

根据热成风理论!贝加尔湖以北的异常北合成差值的垂直纬向剖面 $图 #!%!" 为正 $负 % $南%风随之增强!这说明贝加尔湖以北异常经向表示下沉 $上升%运动!可见位于$K `;"!% `; 江南风的维持和加强与贝加尔湖以东变冷 $暖 %在一定地区的显著下沉区几乎存在于整个对流层!说明在程度上可能存在相互作用大雪年该地区夏季的对流活动受到抑制!

11 #期! ;:# 穆松宁等&冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系!!! >Z8-?? <C - E P ; F. V 8-EFG 8.55 <<< $$! 6D!V8F急流副高这其中贝加尔湖以北的异常经在冬季!V8F的异常年份!伴随着异常的夏季大 $南%风越强!输送至贝加尔湖以东的冷空气越多气环流背景!东亚地区的对流和水汽输送也应出现 $少%!该区越冷 $暖%!南北热力差异越强 $弱%!急异常考虑到冬季!V8F 异常时江南夏季异常降水流越强 $弱%当然!贝加尔湖以东变冷 $暖%也同出现在#%I `F"#$% `F 范围内 $图 #%!为此分析了样有利于贝加尔湖东西两侧热力差异增强 $减大小雪年夏季#%I `F"#$% `F 平均垂直速度 " 的弱%!根据热成风理论!贝加尔湖以北的异常北合成差值的垂直纬向剖面 $图 #!%!" 为正 $负 % $南%风随之增强!这说明贝加尔湖以北异常经向表示下沉 $上升%运动!可见位于$K `;"!% `; 江南风的维持和加强与贝加尔湖以东变冷 $暖 %在一定地区的显著下沉区几乎存在于整个对流层!说明在程度上可能存在相互作用大雪年该地区夏季的对流活动受到抑制!不利于降图#$!$ %夏季"F与!%%Y高度场的同期相关系数 $等值线%以及夏季"F强弱年对应的夏季$%%Y风场合成差矢量分布 $深浅阴影&通过JXc信度检验的正负相关!粗箭头&风场合成差通过JXc信度检验%$ D%夏季"F和夏季降水的相关系数分布 $说明同图#% V #$!$ %& - D E "F.55!%% Y $ - -. %! -56 $%% YE $ %D?<? \ $ % - 6 $ % - JXc - E -? E \ "F]!??? \ -E6 JXc $ D% 5 V #!D. -D E "F &??< 6 图#!!$, %大小雪年对应的夏季#%I `F"#$% `F 纬向平均垂直速度" 合成差值剖面 $单位&#%a$Y %$ D%大小雪年对应的夏季整层水汽通量 $由#%%%Y积分至!%%Y%合成差矢量分布 $单位&\?.a#.5a#%深浅阴影&通过JXcJ%c信度检验,% V #!!$ %f.. - $ #%a$y -?#%I `F #$% `FD E ]?< 6 ]? D% E 6.G -5#%%%Y -!%%YD E -E] <f $ -E] $?? ]?? ]% - - D J%c $ JXc%.?8. d $?

12 卷图冬季 8&. 与夏季大气环流关系示意图 8 & "%#$ " " $, "- -" 8&. ## "# $ %% % ". "! 水发生夏季 9B 合成差值分布图略也表明大小雪年江南地区上空对流明显减弱增强另外图, 给出了大小雪年对应的垂直积分 ;; 的整层夏季水汽输送通量合成差矢量分布结合气候态分布状况在大雪年夏季东亚大陆沿岸盛行显著的东北风异常抑制了水汽沿副高西北侧从热带向中纬度的输送从而削弱了江南地区的水汽条件也不利于降水的发生上述情况在小雪年则相反综上所述当欧亚大陆冬季增雪面积出现异常时我国夏季气候出现的异常具有显著的大气环流异常背景东亚地区主要的大尺度环流系统与冬季 8&. 的变化存在明显关联图欧亚大陆冬季新增雪盖面积增多可能通过某种途径导致东亚北部地区夏季大气加热减弱进而贝加尔湖以东盛行深厚的异常冷性低压这在一方面可以导致内蒙古东部和东北西部发生凉夏另一方面使得东亚地区南北热力差异增强从而使得东亚副热带急流明显增强增强的急流可进一步阻挡北方的冷空气南下使其在东亚北部持续堆积进一步加强南北的热力差异同时急流南侧不易受冷空气侵袭大气易于加热有利于西太平洋副热带高压的加强西伸和北扩从而控制我国江南地区对流活动和水汽输送受到抑制出现干热天气其中东亚副热带急流是联系高低纬环流系统异常变化的纽带而贝加尔湖以北的异常北风对于贝加尔湖以东地区的异常冷低压和东亚副热带急流的增强来说很可能起到关键作用结论和讨论本文利用一个新定义的冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积指数冬季 8&. 详细分析了其与我国夏季气候异常及东亚夏季大气环流异常的关系主要结论如下冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积 8&. 和我国夏季气候异常存在明显关联当冬季 8&. 偏大时我国内蒙古东部和东北西部易出现凉夏江南夏季易干热冬季 8&. 偏小时的情况相反这种关系独立于. &9 信号即它不是. &9 信号的反映冬季 8&. 与我国夏季气候异常之间的关系在近年来较为稳定无论是包含了还是未包含十年际变化冬季 8&. 和我国江南地区夏季降水在年代初均发生过一次十年际尺度变化表现为冬季 8&. 在年代初之后明显减小而江南降水则明显增多同时冬季 8&. 与江淮夏季降水的正相关关系明显增强上述关系具有显著的东亚夏季异常大气环流背景支持冬季 8&. 偏大时贝加尔湖以东地区盛行深厚的异常冷低压受其影响内蒙古东部和东北西部易出现凉夏同时加强的南北热力差异使得东亚副热带西风急流增强在阻碍了其北侧贝加尔湖以东冷空气南侵的同时也有利于其南侧的西太平洋副高的加强西伸和北扩使我国江南地区在副高控制下对流活动和水汽输送明显减弱出现干热

13 期穆松宁等冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系 & " " $, "- " ". 8 & -." "& ## : 东亚副热带急流是联系高低纬环流系统变化的纽带冬季 8&. 可通过某种途径来影响急流的变化进而影响我国夏季气候异常而贝加尔湖以北的异常经向风对贝加尔湖以东的温度异常和东亚副热带急流异常来说可能起关键作用有大量的研究表明青藏高原积雪对我国夏季气候异常具有重要影响那么本文定义的冬季 8&. 与江南夏季降水的关系是否在一定程度上具有高原积雪的贡献作用由冬季 8&. 与北半球冬春季雪盖面积的逐点相关分布图可看到图略在青藏高原地区的相关关系较弱这说明冬季 8&. 变化信号中高原积雪信号不强其与我国夏季气候异常之间的关系也应与高原积雪关系不大但也应注意到由于卫星反演积雪数据在高原地区有较大误差欧亚大陆北部积雪与青藏高原积雪的关系还需要更详实的资料验证另一方面本文采用的冬季 8&. 与夏季东亚大气环流及我国气候异常之间的显著关联是隔季相关时间跨度较长由于大气本身的记忆时间只有月尺度这种关联定要通过某种中间过程来实现那么冬季 8&. 的变化通过什么具体途径来影响夏季大气环流有研究表明欧亚大陆积雪可通过影响春季到夏季的辐射和水文过程融雪过程而影响大气的加热过程进而对夏季风产生影响 3 " " " 我们的深入分析表明冬季 8&. 与欧亚北部大范围地区春季雪量异常表现为雪水当量 & - ". " 为十分显著的正相关图略进一步这种与冬季 8&. 存在明显关联的欧亚北部春季雪水当量异常与夏季东亚大气环流以及与我国气候异常的相关关系类似于冬季 8&. 的情况图略这意味着冬季 8&. 可能通过春季到夏季的融雪过程异常而影响大气的季节加热过程并与东亚夏季大气环流产生关联进而影响我国夏季气候异常最近 " 的工作表明欧亚中高纬春季雪水当量与江南夏季降水为明显的反位相变化春季异常大气环流型可能通过异常的土壤湿度延续至夏季影响江南夏季降水经比较 " 的工作无论是与欧亚春季雪水当量密切相关的江南夏季降水异常区域还是相应的夏季异常大气环流型都与本文的结论十分类似这也证实了冬季 8&. 与我国夏季气候异常的这种隔季相关是具有物理基础的这对于我国短期气候预测业务尤其是夏季降水趋势预测而言无疑具有潜在的应用价值但同时也应该认识到这种隔季相关的物理机制可能十分复杂其中的具体物理过程尚需深入的研究如春季雪水当量异常如何影响春夏季陆面特征变化土壤温湿度或其他特征进而如何调制大气的能量过程而对环流产生影响另外春季雪水当量异常与夏季降水与东亚夏季中低纬环流的关系弱于冬季 8&. 的情况这是否意味着春季雪水当量异常并非是唯一的中间过程由于篇幅所限这些方面的内容我们将另文阐述参考文献! # " B3 : " # $.!&. - -% % " " 3 9B " & -6% " " 3 9 "# "$ % " % "# 3 "5;C# B&% " 5 %". -%,%#" "!"# &% : 陈烈庭阎志新青藏高原冬春季积雪对大气环流和我国南方汛期降水的影响长江流域规划办公室中长期水文气象预报文集第一集北京水电出版社 : B 5 6#$%" # -" $ - % "# $ %% % " " " $ $ " % ## %" ;$ # B " # % " %8 % " 3 " % ; - ; : 陈烈庭青藏高原冬春季异常雪盖与江南前汛期降水关系的检验和应用应用气象学报增刊 B5 5 "$$%" " " $, "- # -% -" $ D ;" " " ## " D "!$$ " & $$ B 5 6" % " -% D ;" " " $ " ## #!!"# &% 陈乾金高波李维京等青藏高原冬季积雪异常和长江中下游主汛期旱涝及其与环流关系的研究气象学报 : : : : : D 3B " &" " $ # -" -% " 5, ";" " " # - % " - "# $ %!%" " %&% ::: : : 陈兴芳宋文玲冬季高原积雪和欧亚积雪对我国夏季旱涝

14 卷不同影响关系的环流特征分析大气科学 ::: : 8& B % " " % -% " 5, ";". -" ## "# " : :: : 8 5 ",". "! -" # " " " " ## #!!"# &% & 6" % " " ## $ %$"". "" %" -" %! ## # ; "69, % 6" #". &9 监测小组厄尔尼诺事件的划分标准和指数气象 :. &9 " $ 5 " %. " % " : 8! " " " 6#. -% " $ #" : 谷德军梁建茵郑彬等华南季风降水开始日的异常与前冬大气环流和海温的关系大气科学 :: B 3 " " " " " ## # & "" " " " # $ %% % " &&5" $ % -"!"# $ %&% % ::. #" " " 5.;! $ %" 3!# " & % 穆松宁冬季欧亚大陆雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系及其机理研究北京中国科学院大气物理研究所博士学位论文 & " $, "- -" ". - " "-" ## %#" # " # % # % ; "" 6 "" "!"# $ %; %!% # &% %,! - 8 #, -% # "! $" 3!# " & % 孙淑清孙柏民 : 东亚冬季风环流异常与中国江淮流域夏季旱涝天气的关系气象学报 : : & &D & 3 : 5 " $, "- " # -" # % % ". "! ## " " "!%" " % &% : : 韦志刚罗四维董文杰等青藏高原积雪资料分析及其与我国夏季降水的关系应用气象学报增刊 B & " & -% " D ;" " % " -" ## D "!$$ " & $ $ 3. -%, " " %" -" ##!!" # &% "#3; 9, " $ $ ##. "! -"-" $. - #" : 吴统文钱正安青藏高原冬春积雪异常与中国东部地区夏季降水关系的进一步分析气象学报 : :: : 5 D! 8 " ", "- -" $ - $" # D ;" ## "!%" " %&% ::: : 5 D! 5 ", "- 5, "-" -"! ## #!, " " " #" : ;! ;!,$ %$""! # ",, " " " "#" # %# "$ " 3!# " & % : :: & B B, "-. -" -% ## 6" #" : 5 "!5 5 B % # " $ " % -#. $$ " " $ ## %#"! " -"" 6 " & % $ 3 :. -% " ## # & "& " "!! # "% #$!!"# &% ; B ;," 5, " $ -" %" -"" # $ % " " $%% % ". "! ## #!, " " " #" : :: 张顺利青藏高原对中国东部气候与天气异常的影响及雅鲁藏布江流域的水平衡研究北京中国科学院大气物理研究所博士学位论文 &B 6 % " 5, " ;" %#"%- " #. " -",% ",, ; "" 6 "" "!"# $ %; %!% # &% % 张顺利陶诗言青藏高原积雪对亚洲夏季风影响的诊断及数值研究大气科学 : &B5 & 6 % -% " 5, ";"! ## #!"# $ %&% % : 翟盘茂江吉喜张人禾. &9 监测和预测研究北京气象出版社 $$ ; " 8 % ". &9 % 3 " %; $$

南京气象学院学报第卷

南京气象学院学报第卷 Ò Ò 潘敖大孙照渤在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系并采用大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验结果表明赤道东太平洋区域的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响海温正异常时南支雨带旱北支雨带不明显海温负异常时南支雨带涝北支雨带旱前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布