3 期祁莉等 : 一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探 683 oftheanomalouscirculationat500hpashowsweakeninganddisappearingoftheridgeonthe northernflankaccordswelwiththeclimat

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徵牵平
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1 第 51 卷第 3 期 2008 年 5 月地球物理学报 CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS Vol.51,No.3 May,2008 祁莉, 张祖强, 何金海等. 一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探. 地球物理学报,2008,51(3):682~691 QiL,ZhangZQ,HeJH,etal.Aprobeintothemaintainingmechanismofonetypeofthedouble ridgesprocessesofwest Pacificsubtropicalhigh. 犆犺犻狀犲犲犑. 犌犲狅狆犺狔.(inChinese),2008,51(3):682~691 一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探祁莉 1,2, 张祖强 2, 何金海 1, 陈桦 3 1 南京信息工程大学, 江苏省气象灾害重点实验室, 南京国家气候中心, 北京常州市气象局, 常州摘要本文通过对 1979~2005 年 5~10 月发生在西太平洋地区的 156 个副热带高压双脊线过程进行统计分析, 发现 87.82% 的双脊线过程的出现是因为南侧新生一脊线, 而且有明显的季节锁相, 即其发生频数在 7 月中旬至 9 月中旬有两个峰值. 历年过程中最典型的南生南存型双脊线过程的合成分析表明该类双脊线过程形成维持和消失与副高南侧外围东风波系统自东南向西北传播发展密切相关.500hPa 距平环流演变显示北侧脊线的减弱消失符合气候规律, 东风波槽前的异常气旋仅影响副高北侧脊线位置 ; 而东风波槽后的异常反气旋性环流有利于南侧脊线异常发展与维持, 造成该类双脊线过程结束后副高异常偏南. 进一步分析发现, 东风波和西太平洋副热带高压的相互作用改变了副高区域垂直运动分布. 这一方面改变了经向风的分布, 使 500hPa 副高南侧脊线区域地转涡度平流项发展 ; 另一方面引起非绝热加热垂直分布不均匀, 在两脊线之间诱生一异常气旋性环流, 在南侧脊线区生成异常反气旋环流. 因此, 东风波与西太平洋副热带高压的相互作用可能会造成副高的不连续南退, 这对副高预报有一定预示作用. 关键词西太平洋副热带高压, 双脊线过程, 南生南存型, 南生北存型, 东风波文章编号 (2008) 中图分类号 P467 收稿日期 , 收修定稿犃狆狉狅犫犲犻狀狋狅狋犺犲犿犪犻狀狋犪犻狀犻狀犵犿犲犮犺犪狀犻犿狅犳狅狀犲狋狔狆犲狅犳狋犺犲犱狅狌犫犾犲狉犻犱犵犲狆狉狅犮犲犲狅犳犠犲狋犘犪犮犻犳犻犮狌犫狋狉狅狆犻犮犪犾犺犻犵犺 QILi 1,2,ZHANGZu Qiang 2,HEJin Hai 1,CHEN Hua 3 1 犓犔犕犈, 犖犪狀犼犻狀犵犝狀犻狏犲狉犻狋狔狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犛犮犻犲狀犮犲牔犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔, 犖犪狀犼犻狀犵 , 犆犺犻狀犪 2 犖犪狋犻狅狀犪犾犆犾犻犿犪狋犲犆犲狀狋犲狉, 犆犕犃, 犅犲犻犼犻狀犵 , 犆犺犻狀犪 3 犆犺犪狀犵狕犺狅狌犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵犻犮犪犾犅狌狉犲犪狌, 犆犺犪狀犵狕犺狅狌 , 犆犺犻狀犪犃犫狋狉犪犮狋 Based on statisticalanalysis ofthe 156 double ridges processes of West Pacific subtropicalhighfrom MaytoOct.in1979~2005,itisfoundinthispaperthat87.82% ofthe double ridgesprocessesoccurbecauseanew ridgeisbornonthesouthernflankandthereis distinct seasonalphase lock,i.e.therearetwopeaksintheoccurringfrequencyduring mid Jul.and mid Sep.Thecompositeanalysisofthe mosttypicalpaternof borninsouthand existinginsouth showsthattheformation,maintenanceand disappearanceofthistypeof double ridgesprocesseshavecloserelationship with propagation oftheeasterly wavesfrom southeasttonorthwestontheperipheryofthesouthernflankofsubtropicalhigh.theevolution 基金项目国家自然科学基金项目 ( ) 江苏省气象灾害重点实验室 ( 南京信息工程大学 ) 项目 (KLME060204) 和江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目 (CX07B_045z) 共同资助. 作者简介祁莉, 女,1981 年生, 博士生, 研究方向 : 季风气候变化.E mail:qili82@126.com 通讯作者张祖强,E mail:zhangzq@cma.gov.cn

2 3 期祁莉等 : 一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探 683 oftheanomalouscirculationat500hpashowsweakeninganddisappearingoftheridgeonthe northernflankaccordswelwiththeclimatelaws.theanomalouscyclonebeforethetroughof easterlywavesafectsonlythepositionofthenorthernridge,whiletheanomalousanticyclonic circulationbehindthetroughofeasterlywavesisfavorabletothedevelopmentandmaintenanceof thesouthernridge,therefore,thesubtropicalhighisanomalouslyinthesouthwhenthistypeof double ridgesprocessescometoend.itcanbeseenafterfurtheranalysisthattheinteraction betweentheeasterlywavesand WestPacificsubtropicalhighchangesthedistributionofvertical motioninthesubtropicalhighregions.ononehand,itchangesthedistributionofmeridional wind,thusthegeostrophicvortivitydevelopsintheridgeregiononthesouthofthesubtropical highat500 hpa.ontheotherhand,itcausesinhomogeneityoftheverticaldistribution of diabeticheating,triggeringanomalouscycloniccirculationbetweentworidgesandanticyclonic circulationintheridgeregiononthesouth.therefore,theinteraction betweentheeasterly wavesand WestPacificsubtropicalhigh mayresultindiscontinuousretreatofthesubtropical hightothesouth,whichhasominoussignificanceforthepredictionofsubtropicalhigh. 犓犲狔狑狅狉犱 WestPacificsubtropicalhigh,Double ridgesprocess,paternof borninsouthand existinginsouth,paternof borninsouthandexistinginnorth,easterlywaves 1 引言西太平洋副热带高压 ( 以下简称 : 西太副高 ) 的变化十分复杂. 其脊线的南北进退东撤西伸影响着其西南侧的东南气流及转向的西南气流的位置和强弱, 对东亚特别是我国地区夏季降水和旱涝分布有重要影响. 尤其是副高脊线的不连续南北进退, 往往造成长江中下游二度梅的突然开始或结束, 而且预报难度大, 准确率不高. 如 1998 年长江中下游特大洪涝灾害就是由于副高的突然南退所造成的. 对于这次副高突然南退的原因, 众人说法不一 [1~10]. [11] 占瑞芬李建平和何金海指出从副高突然南撤的角度来认识这次过程的观点具有一定局限性, 事实上应是副热带高压脊线在南侧的一次重建过程 : 即在梅雨间歇期副热带高压在其南侧新生一脊线, 形成双脊线现象. 随着副高南侧新生脊线的发展北侧脊线减弱消失, 南侧脊线继续维持, 使得副高位置异常偏南, 长江流域突然进入二度梅. 可见, 这种南生南存型 (Borninsouthandexistingin south,ss, 即南侧新生一脊线, 北侧脊线逐渐减弱消失, 南侧脊线发展强大, 最终南侧脊线取代北侧脊线且稳定发展 ) 的副高双脊线过程为副高脊线的不连续南撤提供了重要的前期信号. 对于副高双脊线这一有意义的现象, 我们已经展开了多方面的研究. 发现这种现象几乎历年都存在. 我们曾对 1962 年二度梅期间和 1998 年梅雨间歇期的双脊线过程进行了诊断分析, 得到了一些 [11,12] 与单脊线副高不同的特征, 发现双脊线过程对副高的南北进退有一定影响. 占瑞芬李建平和何金 [13] 海利用 41 年 NCEP/NCAR 再分析资料对北半球副热带高压双脊线进行气候统计后发现, 双脊线的出现具有明显的季节锁相和地域性 :7 月中旬到 9 月中旬频繁出现在北印度洋中东部到北太平洋中部一带, 尤其是西太平洋副热带地区. 这种季节锁相和地域性使得双脊线过程在气候平均场中也 [14,15] 有明显的反映, 分析发现气候平均场上的 6 次过程均表现为南侧新生一脊线, 发展几天后就减弱消失, 北侧脊线继续维持发展, 我们定义这种双脊线过程为南生北存型 (Borninsouthandexistingin north,sn). 可见, 相对于气候平均场而言, 南生南存型双脊线过程是种异常现象, 它对副高的不连续南北进退, 进而对长江中下游二度梅的突然开始或结束有着重要影响. 但目前这类双脊线过程的特征还不清楚, 动力学和热力学特征有何异常之处? 双脊线过程结束后南侧脊线为何能取代北侧脊线? 什么是影响双脊线过程中脊线维持的关键因子? 这就是本文所要研究的主要问题. 2 资料与方法由于大量采用了 20 世纪 70 年代中期以来的卫星观测资料,NCEP/NCAR 的再分析数据质量得到

3 684 地球物理学报 (ChineseJ.Geophys.) 51 卷很大改善. 因此, 本文主要分析 NCEP/NCAR 2 再分析数据集 1979~2005 年 5~10 月逐日标准等压面常规资料. 涉及的基本要素包括位势高度场 ( φ ) 三维风场 ( 狌, 狏, 狑 ) 比湿 ( 狇 ) 等. 祁莉何金海等 [12] 提出了如下确定西太副高双脊线过程的定量指标 : (1) 定义狌 =0 且狌 >0 的线为副高脊线. 狔 (2) 发生在西太平洋地区 (5 N~40 N,100 E~ 160 E). (3) 两条脊线位于由某一条特征等高线 ( 如 585 dagpm 等高线 ) 界定的西太副高单体内部, 且两条脊线有公共的经度范围存在. (4) 双脊线持续维持 3 天以上. 本文先将 1979~2005 年 5~10 月的各要素场进行 3 天滑动平均 ( 要求双脊线过程持续维持 3 天以上 ), 再根据以上定量指标确定历年各个过程. 3 西太副高双脊线过程的气候统计特征 1979~2005 年 5~10 月间共发生 156 次西太平洋副热带高压双脊线过程, 其中有 137 次过程 ( 占总数的 87.82%) 的出现是因为副高南侧新生一脊线,17 次过程新生脊线位于副高原脊线北侧, 另外 2 次过程为原副高脊线发生断裂后错位南北分离并相向移动而形成的. 可见, 副高双脊线过程的出现主要是由于南侧新生一脊线而形成, 其维持时间最长达到 25 天 ; 而北侧新生的脊线均不稳定, 最长的只维持了 4 天. 由南侧新生脊线而形成的双脊线过程, 过程结束后表现为南侧脊线维持的有 31 例, 北侧脊线维持的有 65 例, 另外的 43 例双脊线过程的结束是由于两条脊线的相背移动使得两脊线的公共经度消失所造成的. 对 1979~2005 年 5~10 月西太副高双脊线过程进行统计, 即某一天 100 E~160 E 范围内出现双脊线过程, 即在该天上计一次, 对 27 年的资料进行统计得到所有 156 次副高双脊线过程发生频数随时 [13] 间的分布 ( 图 1). 可以看出, 与占瑞芬等对 41 年双脊线事件的统计特征一致, 西太副高双脊线过程的发生也有明显的季节锁相, 在 7 月中旬至 9 月中旬出现峰值, 可能由于该时段副高脊线比较偏北, 从而有利于其南侧新生一条脊线以构成双脊线结构 ; 发生频率最高的是 7 月 31 日和 8 月 1 日, 达到 18 次 ; 另外有 26 天没有出现一次双脊线过程. 与占 [13] 瑞芬等的统计结果所不同的是, 双脊线过程出现的频数在 9 月 6 日左右出现了一个相对低谷, 使其在 7 月下旬至 9 月下旬出现两个峰值. 这是因为, 本 [13] 文并未统计 3 天以下的双脊线过程, 而占瑞芬等统计的对象为双脊线事件, 并未要求双脊线维持 3 天以上. 图 ~2005 年 5~10 月 500hPa 西太副高双脊线过程出现的频数分布 ( 单位 : 次 ) Fig.1 Dailytotalnumberofthe500hPaWestPacificsubtropicalhighdoubleridgesprocessgenesis 4 南生南存型西太副高双脊线过程环流演变特征为了解南生南存型西太副高双脊线过程的环流演变特征, 在上面确定的所有西太副高双脊线过程中, 挑选维持时间 10 天以上的典型南生南存型过程 ( 共 6 例, 取其中 5 例进行合成, 因为剩余的一例维持在 20 天以上, 远高于其他过程, 因此在合成时剔除 ) 进行合成 ( 选取的个例见表 1). 这些个例集中发生在 7 月下旬至 8 月中旬, 季节差异较小. 合成时以南侧新生脊线出现时为合成参考点 ( 第 0 天 ), 同时为考察双脊线过程出现前期和过程结束后的大气环流特征, 向前向后各顺延 5 天. 合成后南生南存型双脊线过程的 500hPa 流场如图 2 所示 ( 因为限定副高双脊线过程发生区域为 5 N~40 N,100 E~160 E, 因此, 此范围之外的副

３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８５表１南生南存型双脊线过程合成个例大向西延伸至１４０Ｅ南北方向跨越１５Ｎ２５Ｎ犜犪犫犾犲１犆犪犲犳狅狉犮狅犿狆狅犻狋犻狀犵狋犺犲犛狅狌狋犺犅狅狉狀犛狅狌狋犺范围由于东风波的大范围发展副高单体外围出现犘犲狉犻狋犻狀犵犱狅狌犫犾犲狉犻

4 ３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８５表１南生南存型双脊线过程合成个例大向西延伸至１４０Ｅ南北方向跨越１５Ｎ２５Ｎ犜犪犫犾犲１犆犪犲犳狅狉犮狅犿狆狅犻狋犻狀犵狋犺犲犛狅狌狋犺犅狅狉狀犛狅狌狋犺范围由于东风波的大范围发展副高单体外围出现犘犲狉犻狋犻狀犵犱狅狌犫犾犲狉犻犱犵犲狆狉狅犮犲严重变形在副高南侧１４５Ｅ１６０Ｅ１３Ｎ附近年份出现时间维持时间天１９８３８０２８１５１４１９８８７２６８１０１６时副高北侧脊线原脊线略有北抬１３０Ｅ以东均１９８９７２２８０６１６位于３０Ｎ以北第２天东风波继续发展壮大已有１９８９８０９８２４１６１９９０７２１８０４１５新生一条脊线西太副高呈现双脊线结构特征同闭合中心与之对应同时副高南侧脊线也有所发展高脊线图中并未绘出在合成参考时刻之前２１６５Ｅ１７５Ｎ出现了闭合的反气旋中心第４天南侧脊线对应的反气旋中心略有减弱东风波的气天副热带地区为强大的反气旋所控制在１３０Ｅ旋中心强度却大大增强中心西移至１３０Ｅ２０Ｎ２７５Ｎ和１６５Ｅ３０Ｎ各有一反气旋中心副高脊线维持在２５Ｎ３０Ｎ附近呈现为明显的单脊线附近此时副高北侧脊线西段由东西走向转为东特征然而１５０Ｅ１７０Ｅ范围副高外围出现气旋性北西南走向随后由于低值气旋中心的西移副高北侧脊线西段减弱消失第６天东风波控制了２０Ｎ变形有一浅薄低值槽呈东北西南走向即有一东附近１１０Ｅ１６０Ｅ范围内地区副高南侧脊线西伸风波系统发展到参考时刻第０天该东风波发展强至１２５Ｅ附近北侧脊线则继续北抬１３０Ｅ以东部图２南生南存型双脊线过程合成的５００ｈＰ流场演变图中虚实线分别代表脊线和槽线字母Ａ和Ｃ分别表示反气旋和气旋中心Ｆ２Ｄｏｍｐｏｖ５００ｈｐｍｆｄｏｆｈｓｓｄｏｕｂｄｇｐｏｇｙＴｈｄｈｄｎｄｎｎｄｄｇｎｄｏｕｇｈｐｖＡｎｄＣｙＬｈｏｗｈｎｏｆｎｏｎｎｄｏｎｐｖｙｙｙ

5 686 地球物理学报 (ChineseJ.Geophys.) 51 卷分整体位于 35 N 以北 ; 东风波继续北抬发展, 第 9 天时, 东西方向横跨 70 个经度, 向北延伸至 30 N, 有一闭合气旋中心位于 130 E,25 N 附近, 副高南侧脊线进一步发展强大, 相应的反气旋中心位于 160 E,20 N, 而北侧脊线开始减弱, 整体退至 115 E 以东, 脊线上转为双中心结构, 两中心分别位于 122 E,35 N 和 160 E,35 N; 随后, 北侧脊线继续减弱东退, 北侧脊线上西端反气旋中心东移, 东端反气旋中心西移, 第 13 天 ( 图略 ) 两中心合并, 合并后的中心位于 153 E,37 N 附近, 此时, 东风波北抬接近 30 N; 第 14 天东风波北抬至 30 N 以北, 使得北侧脊线西段减弱消失 ; 第 15 天副高北侧反气旋中心减弱消失, 南侧脊线及其对应的反气旋中心发展维持于 10 N~20 N 范围, 比双脊线前期南退 10 个纬度左右, 此时双脊线过程结束. 可见, 南生南存型西太副高双脊线过程结束于第 14 天, 整个过程一共维持了 15 天. 从双脊线过程维持期平均的 500hPa 流场分布 ( 图 3) 可以看出, 副高区南北侧两条脊线均有闭合中心与之对应, 北侧脊线位于 35 N 附近, 南侧脊线较强, 向西延伸至 110 E 附近. 两条脊线之间有一季风槽维持, 强度大, 影响范围广, 向东伸至 150 E 左右, 造成副高外围严重变形, 季风槽上有两个气旋中心与之对应. 与 [14,15] 气候平均场上 6 次过程相比, 南生南存型双脊线过程中的南侧脊线较强且有闭合中心与之对应, 图 3 南生南存型双脊线过程维持期平均的 500hPa 流场图中虚实线分别代表脊线和槽线, 字母 A 和 C 分别表示反气旋和气旋中心. Fig.3 500hPastreamfieldduringtheperiodof thessdoubleridgesprocess Thedashedandreallinesindicateridgeandtroughrespectively. Leters A and C showthecentersofanticyclones andcyclonesrespectively. 这可能是此类过程南侧新生脊线能最终取代北侧的原因之一. 从整个过程 500hPa 环流场演变看, 这次双脊线过程形成维持和消失与副高南侧外围东风波系统自东南向西北传播发展密切相关, 即存在显著的副热带高压与其南侧东风波的相互作用. 在引言中已提到, 南生南存型西太副高双脊线过程相对西太副高双脊线过程的气候平均状况为异常情况, 因此本文对 500hPa 距平流场进行合成, 结果如图 4 所示. 第 0 天, 双脊线过程已经形成, 相应的 500hPa 距平环流场上北侧原脊线位于一异常气旋环流和反气旋环流的交界地区 ; 两脊线之间为一异常气旋性环流, 中心位于 160 E,25 N 附近 ; 而南侧新生脊线南侧有一异常反气旋环流生成, 但此时该反气旋性环流较弱, 没有闭合中心对应. 新生南侧脊线南北两侧的异常气旋及反气旋正是由于东风波的形成发展而生成. 第 2 天, 随着东风波的发展, 槽后异常反气旋环流有所加强,150 E,10 N 附近有闭合中心出现与之对应 ;115 E,20 N 及 125 E,35 N 上各有一异常反气旋环流中心, 第 4 天这两个异常反气旋打通合并, 并位于北侧脊线上. 但到第 6 天位于北侧脊线上的异常反气旋环流减弱消失, 造成北侧脊线有所减弱, 仅维持于 110 E 以东的异常气旋与反气旋中心交界区 ; 而南侧脊线则随着东风波槽后异常反气旋的发展而加强, 且南侧脊线与该异常反气旋中心更加靠近 ; 位于两脊线间的东风波槽前异常气旋环流也大有发展, 向西伸展至 100 E 附近. 第 12 天南侧脊线贯穿其上的异常反气旋环流中心, 北侧脊线继续减弱, 且仍位于异常气旋与反气旋环流交界区. 第 14 天, 南侧脊线与其上异常反气旋环流继续加强, 北侧脊线已减弱至仅维持于 140 E~ 160 E 经度范围. 第 15 天, 北侧脊线完全减弱消失, 双脊线过程结束. 由此可见, 整个双脊线过程北侧脊线均位于异常气旋与反气旋环流的交界区, 其上并无异常气旋环流出现, 表明北侧脊线的减弱消失符合气候平均场演变, 其位置演变则与东风波槽前的异常气旋北移有关 ; 相反, 南侧脊线区异常反气旋环流 ( 即东风波槽后异常反气旋环流 ) 的出现和发展维持是双脊线过程结束后南侧脊线能最终维持的关键原因, 也是南生南存型西太副高双脊线过程的结束能够造成副高不连续南撤的关键因子. 各个个例也有类似的特征. 因此, 该东风波系统与西太副高的相互作用是造成南侧新生脊线能够最终取得北侧脊线的关键原因.

３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８７图４南生南存型双脊线过程合成的５００ｈＰ距平流场演变图中虚实线分别代表图２中的脊线和槽线Ｆ４Ｄｏｍｐｏｖ５００ｈｐｎｏｍｍｆｄｏｆｈｓｓｄｏｕｂｄｇｐｏｇｙｙＴｈｄｈｄｎｄｎｎｄｄｇｎｄｏｕｇｈｎｆ２ｐｖｇｙ量值始终很小地转涡度平流项和余差

6 ３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８７图４南生南存型双脊线过程合成的５００ｈＰ距平流场演变图中虚实线分别代表图２中的脊线和槽线Ｆ４Ｄｏｍｐｏｖ５００ｈｐｎｏｍｍｆｄｏｆｈｓｓｄｏｕｂｄｇｐｏｇｙｙＴｈｄｈｄｎｄｎｎｄｄｇｎｄｏｕｇｈｎｆ２ｐｖｇｙ量值始终很小地转涡度平流项和余差项则有利于５东风波与西太副高的相互作用负涡度的发展相比之下地转涡度平流项贡献最强大尺度运动的涡度方程可以简写为根据方程１可知地转涡度平流项与该区域的南北风发展有关已有研究表明南北风发展确是影响副狌狏 ζ 狏 ζ 狏 ζ 狌犚犳 ζ β ζ 狓狓狋狔狔ＡＢＣＤＥ１方程１为本文的涡度方程诊断形式表示涡度局地倾向Ａ与平流作用项Ｂ地转涡度平流项Ｃ绝高短期变异的重要因素１６因此东风波可能通过异常南北风及相应异常地转涡度平流的出现影响南生南存型西太副高双脊线过程的维持图６给出了异常垂直环流和异常加热场１６的对涡度散度项Ｄ以及包括倾斜或扭曲效应边界摩纬度高度剖面１２０Ｅ１５０Ｅ平均此经度范围为南生南存型双脊线过程南北两脊线的主要影响区擦效应和次网格积云对流效应组成新余差项Ｅ有关域图３在第２天近赤道地区为较强下沉运动对南侧脊线区域５Ｎ２０Ｎ１２０Ｅ１５０Ｅ进行涡度方程诊断涡度方程１中各项的高度时间剖面如图５所示比较涡度方程１右端四项的贡献我们可以看到相应于５００ｈＰ南侧脊线区负涡度的发展辐散项与平流项起阻碍作用而且平流项伴随有异常冷中心位于４００５００ｈＰ１０Ｎ附近６００７００ｈＰ有一异常顺时针环流其北侧均为异常上升运动１０Ｎ以南地区对流层高层出现较弱的异常北风低层为异常南风第３天１０Ｎ上的异常顺时针环流在３００ｈＰ出现另一中心呈现双中心

688 地球物理学报 (ChineseJ.Geophys.) 51 卷图 5 南侧脊线区域 (5 N~20 N,120 E~150 E) 涡度方程各项 ( 阴影, 单位 :10-10 s -2 ) 的高度时间剖面图 (a) 散度项 D, 等值线为垂直速度距平 ( 单位 :Pa/s);(b) 地转涡度平流项 C, 等值线为经向风距平 ( 单位 :m/s);(c) 平流项 B;(d) 余差项 E.

7 688 地球物理学报 (ChineseJ.Geophys.) 51 卷图 5 南侧脊线区域 (5 N~20 N,120 E~150 E) 涡度方程各项 ( 阴影, 单位 :10-10 s -2 ) 的高度时间剖面图 (a) 散度项 D, 等值线为垂直速度距平 ( 单位 :Pa/s);(b) 地转涡度平流项 C, 等值线为经向风距平 ( 单位 :m/s);(c) 平流项 B;(d) 余差项 E. Fig.5 Height timecrosssectionofitemsofvorticitytrendequation (shaded,in10-10 s -2 ) abovethesouthridgeregion (5 N~20 N,120 E~150 E) (a)d,contourstandsfortheanomalyverticalvelocity(inpa/s);(b)c,contourstandsfor theanomalymeridionalwind(inm/s);(c)b;(d)e. 结构 ; 其北侧的上升运动明显加强, 且有异常加热中心出现, 中心位于 400hPa; 其南侧对流层高低层的异常北风 / 南风也有所加强. 第 5 天 10 N 上的异常顺时针环流北移至 15 N 附近, 且低层的环流中心消失, 高层的环流中心上移至 200~300hPa; 北侧的异常加热中心也有所加强并上移, 表明此时的异常加热以凝结潜热为主 ; 其南侧的异常下沉运动及冷却中心却比前期有所减弱 ;20 N 以南对流层高层均为异常北风. 第 10 天异常垂直环流也达到最强, 异常顺时针环流中心位于 15 N 的 400hPa 等压面上, 两侧为异常下沉运动 / 上升运动及相应的冷却中心 / 加热中心, 对流层高层的异常北风向北扩展至 25 N, 高低层的异常经向风都达到最强. 可见, 随着东风波的发展移动及其与西太副高的相互作用, 副高区域垂直运动场发生了变异, 这改变了副高南侧脊线区域的经向垂直环流, 造成高层出现异常北风, 低层出现异常南风, 加强了 500hPa 等压面上副高南侧脊线区域的地转涡度平流, 有助于局地异常反气旋的发展和南侧脊线的维持. 此外, 两脊线之间的异常上升运动携带水汽释放凝结潜热, 使两脊线之间为异常加热区, 南侧脊线及其南侧为异常冷却区, 异常中心均位于对流层高层 (300~ 400hPa), 根据吴国雄等提出的全型垂直涡度方 [17~22] 程, 在异常加热 / 冷却中心的下方 (500hPa) 将有异常气旋 / 反气旋的生成, 即两脊线之间有异常气旋的发展, 促使东风波槽前异常气旋移动, 影响副高北侧脊线位置 ; 而南侧脊线及其南侧有异常反气旋的发展, 有利于南侧脊线加强维持. 因此, 东风波的传播及其与西太平洋副热带高压的相互作用, 改变了副高垂直运动场, 使得副高新生南侧脊线取代北侧原脊线, 造成副高的不连续南撤.

３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８９图６合成的距平垂直环流和加热率的高度纬度剖面图１２０Ｅ１５０Ｅ平均阴影单位ＫｄＦ６Ｃｏｍｐｏｄｎｏｍｏｏｎ１２０Ｅ１５０Ｅｏｆｖｍｆｄｎｄｈｎｇｈｄｄｎｋｄｇｙ结束有着重要影响对历年过程中最典型的南生南６结果与讨论存型双脊线过程进行合成分析其

8 ３期祁莉等一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探６８９图６合成的距平垂直环流和加热率的高度纬度剖面图１２０Ｅ１５０Ｅ平均阴影单位ＫｄＦ６Ｃｏｍｐｏｄｎｏｍｏｏｎ１２０Ｅ１５０Ｅｏｆｖｍｆｄｎｄｈｎｇｈｄｄｎｋｄｇｙ结束有着重要影响对历年过程中最典型的南生南６结果与讨论存型双脊线过程进行合成分析其５００ｈＰ环流场演变表明这次双脊线过程形成维持和消失与副高本文通过对１９７９２００５年１５６个西太平洋副南侧外围东风波低值槽系统自东南向西北传播发热带高压双脊线过程进行统计分析发现８７８２展密切相关相应的距平环流合成场表明整个双脊双脊线过程的出现是因为南侧新生一脊线双脊线线过程北侧脊线均位于异常气旋与反气旋环流的交过程有明显的季节锁相其发生频数在７月下旬界区其上并无异常气旋环流出现表明北侧脊线的至９月下旬出现两个峰值这可能是因为该时段副减弱消失符合气候平均场演变其位置演变则与东高主体位置偏北从而有利于其南侧新生一条脊线风波槽前的异常气旋移动有关相反南侧脊线区异以构成双脊线结构常反气旋环流即东风波槽后异常反气旋环流的出相对于气候平均场而言南生南存型西太副现和发展维持是双脊线过程结束后南侧脊线能最终高双脊线过程是一种异常现象它对副高的不连续维持的关键原因也是南生南存型西太副高双脊南北进退进而对长江中下游二度梅的突然开始或线过程结束后造成副高不连续南撤的关键因子

9 690 地球物理学报 (ChineseJ.Geophys.) 51 卷进一步分析发现, 东风波和西太平洋副热带高压的相互作用改变了副高南侧脊线区域的经向垂直环流, 造成高层出现异常北风, 低层出现异常南风, 加强了 500hPa 等压面上副高南侧脊线区域的地转涡度平流, 有利于南侧脊线的维持发展 ; 而且两脊线之间的异常上升运动携带水汽释放凝结潜热, 使两脊线之间为异常加热区, 南侧脊线及其南侧为异常冷却区. 根据吴国雄等提出的全型垂直涡度方程, 异常加热 / 冷却中心的下方 (500hPa) 将诱生异常气旋 / 反气旋, 即两脊线之间有异常气旋的发展, 南侧脊线及其南侧有异常反气旋的发展. 因此, 东风波的传播及其与西太平洋副热带高压的相互作用, 可能造成副高的不连续南撤, 这为副高的预测提供了一定依据. 然而, 东风波如何与西太副高相互作用? 如何改变副高垂直运动场? 这些将是我们下一步继续深入讨论的问题. 参考文献 (References) [1] 陶诗言, 倪允琪, 赵思雄等.1998 年夏季中国暴雨的形成机理与预报研究. 北京 : 气象出版社, ~31 TaoSY,NiY Q,ZhaoSX,etal.FormingMechanismand ForecastStudies of China Floods in 1998 Summer (in Chinese).Beijing:ChinaMeteorologicalPress, ~31 [2] 廖移山, 杨荆安, 沈铁元.1998 年二度梅雨期西太平洋副热带高压活动的诊断分析. 应用气象学报,2002,13(3):269~276 Liao Y S,YangJA,Shen T Y.A diagnosticanalysisof activitiesofthe WesternPacificSubtropicalHighduringthe second Meiyu period in 犑狅狌狉狀犪犾狅犳犃狆狆犾犻犲犱犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵犻犮犪犾犛犮犻犲狀犮犲 (inchinese),2002,13(3):269~276 [3] 黄荣辉, 徐予红, 王鹏飞等.1998 年夏长江流域特大洪涝特征及其成因探讨. 气候与环境研究,1998,3(4):300~313 HuangR H,XuY H,WangPF,etal.Thefeaturesofthe catastrophicfloodoverthechangjiangriverbasinduringthe summer of 1998 and cause exploration. 犆犾犻犿犪狋犻犮犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾犚犲犲犪狉犮犺 (inchinese),1998,3(4):300~313 [4] 孙淑清, 马淑杰. 西太平洋副热带高压异常及其与 1998 年长江流域洪涝过程关系的研究. 气象学报,2001,59(6):719~729 SunS Q,MaSJ.Astudyontherelationshipbetweenthe anomalyofsubtropicalhighoverthe WesternPacificandthe heavy flooding in Yangtze River Valey in 犃犮狋犪犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵犻犮犪犛犻狀犻犮犪 (inchinese),2001,59(6):719~729 [5] 陈烈庭. 青藏高原异常雪盖和 ENSO 在 1998 年长江流域洪涝中的作用. 大气科学,2001,25(2):184~192 ChenL T.Theroleoftheanomaloussnowcoveroverthe Qinghai XizangPlateauandENSOinthegreatfloodof1998 in the Changjiang River Valey. 犆犺犻狀犲犲犑狅狌狉狀犪犾狅犳犃狋犿狅狆犺犲狉犻犮犛犮犻犲狀犮犲 (inchinese),2001,25(2):184~192 [6] 许晨海, 倪允琪, 朱福康.1998 年 7 月西太平洋副压显著南落的原因. 气象,2000,26(8):6~9 Xu C H,NiY Q,Zhu F K.Causeofthe WestPacific Subtropical High southward withdraw in July 犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵狔 (inchinese),2000,26(8):6~9 [7] 何敏, 徐力, 李维京等. 热带环流异常对 1998 年长江流域特大洪涝灾害的影响. 南京气象学院学报,2001,24(4): 467~475 He M,XuL,LiW J,etal.Relationshipbetweentropical circulationanomalyandtheyangtzeriverbasinfloodingin 犑狅狌狉狀犪犾狅犳犖犪狀犼犻狀犵犐狀狋犻狋狌狋犲狅犳犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵狔 (in Chinese),2001,24(4):467~475 [8] 任荣彩. 夏季西太副高结构及短期变异的个例和数值试验研究 [ 博士论文 ]. 北京 : 中国科学院大气物理研究所,2002 RenRC.CaseandnumericalstudiesonsummerWestPacific SubtropicalHighstructureandshort term variability [Ph. D.thesis](in Chinese).Beijing:Instituteof Atmospheric Physics,ChineseAcademyofSciences,2002 [9] HeJinhai,ZhouBing,Wen Min,etal.Verticalcirculation structure, interannual variation features and variation mechanism of Western Pacific Subtropical High. 犃犱狏. 犃狋犿狅. 犛犮犻.,2001,18(4):497~510 [10] 温敏. 西太平洋副热带高压的结构和变化特征及其与东亚夏季风的关系 [ 博士论文 ]. 南京 : 南京气象学院,2002 Wen M. The structure and variety ofthe West Pacific SubtropicalHighanditsrelationtotheEastAsiansummer monsoon [Ph.D.thesis](in Chinese).Nanjing:Nanjing InstituteofMeteorology,2002 [11] 占瑞芬, 李建平, 何金海. 西太平洋副热带高压双脊线及其对 1998 年夏季长江流域二度梅的影响. 气象学报,2004, 62(3):294~307 ZhanRF,LiJP,HeJH.Influenceofthedoubleridgesof westpacificsubtropicalhighofthesecond meiyuoverthe YangtzeRivervaleyduring1998. 犃犮狋犪犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵犻犮犪犛犻狀犻犮犪 (inchinese),2004,62(3):294~307 [12] 祁莉, 何金海, 占瑞芬等.1962 年西太平洋副热带高压双脊线演变过程的分析. 大气科学,2006,30(4):682~692 QiL,HeJH,ZhanRF,etal.CharacteristicstudyofWest Pacific subtropical high double ridges process in 犆犺犻狀犲犲犑狅狌狉狀犪犾狅犳犃狋犿狅狆犺犲狉犻犮犛犮犻犲狀犮犲 (in Chinese), 2006,30(4):682~692 [13] 占瑞芬, 李建平, 何金海. 北半球副热带高压双脊线的统计特征. 科学通报,2005,50(18):2022~2026 ZhanRF,LiJP,HeJH.Climatologicalcharacteristicsof the double ridges of subtropical high in the northern hemisphere. 犆犺犻狀犲犲犛犮犻犲狀犮犲犅狌犾犲狋犻狀 (inchinese),2005,50 (18):2022~2026 [14] 祁莉, 管兆勇, 张祖强等. 气候平均场中的西太平洋副热带高压双脊线过程及其与季风槽准 10 天振荡的关系. 大气科学,2008,32(1):165~174 QiL,GuanZY,ZhangZ Q,etal.Climatologicalviewon doubleridgesprocessofthe WestPacificSubtropical High anditsrelationtoquasi 10 dayoscilationofmonsoontrough. 犆犺犻狀犲犲犑狅狌狉狀犪犾狅犳犃狋犿狅狆犺犲狉犻犮犛犮犻犲狀犮犲 (in Chinese),

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12 $5 #% 7(QR# &) 16 ] ^,( K, ) M,U * 4 1 / * +K,,-,. /01 +N: 1 +,:,- 1, R 2 b 34 2b 5,67 8(9) : ; :5 ( 5 1 (bm ) <8 > ; G B C / D E

12 $5 #% 7(QR# &) 16 ] ^,( K, ) M,U * 4 1 / * +K,,-,. /01 +N: 1 +,:,- 1, R 2 b 34 2b 5,67 8(9) : ; :5 ( 5 1 (bm ) <8 > ; G B C / D E 163 ( ) Vol.16 No.3 2016 5 JournalofNorthwestA&FUniversity(SocialScienceEdition) May 2016 : (, 401120)! ":! " # $ % &,' ( ) * +, -./ 01 + &, & 23 45,-+67 89:;,-,-,; < ) * = >? @ A " 6 7 B C D E + F,GH8A"67IJ,-