高壓位置與高原熱源變化的關(guān)系范文

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《大氣科學(xué)學(xué)報(bào)》2015年第五期

摘要:

利用1948—2011年NCEP/NCAR逐日再分析資料，采用倒算法計(jì)算了亞洲地區(qū)大氣熱量源匯的值，分析了中南半島和青藏高原地區(qū)大氣熱源的候變化特征及南亞高壓的位置與兩個(gè)地區(qū)熱源變化的關(guān)系。結(jié)果表明，中南半島地區(qū)上空大氣在12候由冷源轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵩础．?dāng)中南半島地區(qū)大氣熱源與東西相鄰地區(qū)熱力梯度減小，且孟加拉灣、中南半島和菲律賓群島地區(qū)的大氣都為熱源時(shí)，南亞高壓中心西移到中南半島上空。當(dāng)青藏高原大氣熱源進(jìn)入一年中的極大值區(qū)時(shí)，南亞高壓中心盤踞在高原上空，當(dāng)高原上空大氣轉(zhuǎn)變?yōu)槔湓磿r(shí)南亞高壓中心退出高原。中南半島地區(qū)的大氣熱源對(duì)南亞高壓的西移有觸發(fā)作用，而南亞高壓中心在青藏高原上空的建立與退出，和高原大氣熱源的強(qiáng)度和大氣環(huán)流的突變有關(guān)。

關(guān)鍵詞:

南亞高壓;中南半島;青藏高原;大氣熱源

南亞高壓是北半球夏季100hPa層上最強(qiáng)大、最穩(wěn)定的控制性環(huán)流系統(tǒng)(朱乾根等，2000)。許多學(xué)者都開展了對(duì)南亞高壓的結(jié)構(gòu)特征、季節(jié)變化、東西振蕩、年際和年代際變化以及其與東亞夏季風(fēng)和我國(guó)降水的關(guān)系等的研究(Zhouetal．，2006;劉梅等，2007;郭準(zhǔn)等，2009;張玲和智協(xié)飛，2010;李崇銀等，2011;王黎娟和郭帥宏，2012)。

南亞高壓主要是因陸地(包括高原和陸地)的加熱作用比海洋強(qiáng)而形成的，但它的活動(dòng)規(guī)律是復(fù)雜的，它不僅受高原及鄰近地區(qū)熱源作用的影響，大氣環(huán)流系統(tǒng)也強(qiáng)烈地影響南亞高亞的活動(dòng)(葉篤正和高由禧，1979)。陶詩(shī)言和朱福康(1964)通過研究南亞高壓的天氣特征，發(fā)現(xiàn)南亞高壓的短期變化呈現(xiàn)為離開青藏高原和返回青藏高原兩種不同的行為，并對(duì)應(yīng)著西太平洋副熱帶高壓的不同變化。朱乾根等(2000)研究得到，南亞高壓為暖高壓，在冬季也存在，其中心位于菲律賓東南沿岸附近，在4月以后開始向西北方向轉(zhuǎn)移，5月移到中南半島，6月跳上高原，7、8月在高原上空最為強(qiáng)盛，9月以后又逐漸轉(zhuǎn)移到海上。青藏高原的抬升加熱與東亞季風(fēng)降水的凝結(jié)潛熱加熱對(duì)對(duì)流層上層南亞高壓的形成起了非常重要的作用(葉篤正和高由禧，1979;劉屹岷等，1999;吳國(guó)雄等，1999)。朱文妹(1987)指出，南亞高壓常取4類路徑并于6—7月間登上青藏高原。劉伯奇等(2009)研究了南亞高壓在4—5月在中南半島上建立的特征及可能機(jī)制。盧楚翰等(2012)研究春季南亞高壓在中南半島上空建立與500hPa副高在孟加拉灣上空斷裂的關(guān)系，同時(shí)涉及了青藏高原感熱的作用。目前對(duì)南亞高壓的位置的時(shí)間變化特征研究較多，但其位置變化的相關(guān)影響因素和這些因素的相關(guān)特征研究較少，同時(shí)針對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間序列，南亞高壓位置和大氣熱源的相關(guān)研究還是較少。本文選取較長(zhǎng)的時(shí)間序列(1948—2011年)資料，主要研究亞洲區(qū)域的中南半島和青藏高原這兩個(gè)地區(qū)上空大氣熱源的多年平均候變化特征，并探討上述兩個(gè)地區(qū)熱源的變化與南亞高壓西進(jìn)和東退的關(guān)系。

1資料和方法

1.1資料利用NCEP/NCAR的1948—2011年64a的逐日再分析溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)等資料，計(jì)算了各層(共12層)大氣熱源Q1和大氣整層積分的＜Q1＞。時(shí)間為1948年1月1日—2011年12月31日。NCEP/NCAR資料全球格點(diǎn)數(shù)為144×73，格距為2.5°(經(jīng)度)×2.5°(緯度)。青藏高原區(qū)域選取的是海拔為2000m以上的地區(qū)。

1.2大氣熱源的計(jì)算方法大氣中的視熱源Q1可由大尺度的觀測(cè)資料通過參考Yanaietal．(1973)、Heetal．(1987)、陳玉英等(2008)的研究方案利用下面的方程求得。為了檢查計(jì)算的Q1的合理性，與其他學(xué)者的研究進(jìn)行比較，結(jié)果表明:Q1與陳隆勛和李維亮(1982)、Yanaietal．(1992)所得到的Q1空間分布對(duì)應(yīng)較好，Q1的數(shù)值大小與LuoandYanai(1984)、Heetal．(1987)的計(jì)算結(jié)果比較接近。因此，這里所計(jì)算的Q1可用于氣候研究。

2中南半島和青藏高原地區(qū)大氣熱源的氣候變化特征

由10～20°N緯度帶的大氣熱源進(jìn)行平均得到的熱源候氣候態(tài)變化(圖1a)可以看出，中南半島地區(qū)(100°E)附近大氣熱量源匯在12候(即2月底3月初)開始由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值，但其與同緯度帶周圍大氣相比已為大氣熱源，同時(shí)與同緯度帶東西相鄰地區(qū)的熱力梯度較大，到了22候(4月中旬)以后，孟加拉灣和菲律賓地區(qū)大氣也轉(zhuǎn)為熱源。到了30候以后(即進(jìn)入夏季)10～20°N緯度帶的大氣熱源中心出現(xiàn)在孟加拉灣，同時(shí)可得中南半島地區(qū)大氣熱源也達(dá)到一年中的極大值。從48候(9月)開始孟加拉灣、中南半島和菲律賓的大氣熱源都開始減弱，大致在63候(11月中旬)，孟加拉灣、中南半島和菲律賓地區(qū)的大氣都同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槔湓础?/p>

由圖1b仔細(xì)分析可得，高原西部地區(qū)(65～75°E)在6候(2月初)開始大氣熱量源匯由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值，高原中部地區(qū)(80～90°E)在12候(2月底3月初)開始大氣熱量源匯由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值，高原東部地區(qū)(90～105°E)在14候前后(3月中旬前)開始大氣熱量源匯由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值。總體上，從12候(即2月底3月初)以后開始青藏高原上空大氣主體由冷源轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵩础Ｍ瑫r(shí)高原西部、中部和東部大氣熱源的變化規(guī)律不同，西部表現(xiàn)為從16—21候其上空大氣熱源進(jìn)入一年中的極大值。高原中部與東部上空大氣熱源變化時(shí)間相同，但量值上東部比中部大的多，這樣將高原中部和東部稱為高原主體，可得在30—48候(即夏季)青藏高原主體上空大氣熱源進(jìn)入到極大值區(qū)，同時(shí)48候(8月底)起，高原西部上空大氣熱量源匯已轉(zhuǎn)為負(fù)值，即為冷源，等到了54候(9月底)高原絕大部分地區(qū)大氣熱量源匯已轉(zhuǎn)為負(fù)值。48—54候，青藏高原上空大氣表現(xiàn)為高原西部為冷源，高原主體(中部和東部)為熱源，高原上空冷熱源共存的特征。

3南亞高壓在中南半島和青藏高原上空的位置與兩者大氣熱源變化的氣候特征

圖2為100hPa等壓面上流線候氣候態(tài)，由此圖可了解南亞高壓的位置變化情況，由18候的流線分布(圖略)分析可得南亞高壓的中心還位于菲律賓群島以東的洋面上，從19候(圖2a)開始，南亞高壓有兩個(gè)中心，主體仍在菲律賓群島以東的洋面上，次中心已西移到菲律賓和中南半島上空，對(duì)照10～20°N范圍內(nèi)大氣熱源的候經(jīng)度分布(圖1a)分析可得，從3月開始中南半島大氣已有能量的凈收入，經(jīng)過一個(gè)多月的熱量積累，到了4月(19候)南亞高壓部分中心已移到中南半島上空，等到孟加拉灣、中南半島和菲律賓上空的大氣都轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵩?即同緯度帶中中南半島附近熱力梯度變小)，時(shí)間大致為22候(圖2b)以后，南亞高壓中心主體已全部西移到中南半島上空，以上分析可得孟加拉灣、中南半島和菲律賓群島地區(qū)的大氣熱源的變化對(duì)南亞高壓的西進(jìn)有觸發(fā)作用，當(dāng)上述三個(gè)地區(qū)間的熱力梯度變小且大氣都為熱源時(shí)南亞高壓中心位置將會(huì)西移到中南半島上空。

從流線候平均圖(圖略)分析可得從22—26候南亞高壓中心位于中南半島上空，26—30候，南亞高壓中心由中南半島向內(nèi)陸西北方向移動(dòng)，對(duì)照27.5～40°E范圍內(nèi)大氣熱源的候經(jīng)度分布(圖1b)，此時(shí)青藏高原上空大氣主體處于次極大值區(qū)，即將進(jìn)入一年中極大值區(qū)，31候(圖2c)起(進(jìn)入6月)南亞高壓開始在青藏高原上空建立起來，同時(shí)青藏高原上空大氣熱源進(jìn)入一年中的極大值區(qū)，這些對(duì)應(yīng)著6月初大氣環(huán)流的突變(葉篤正等，1958)。從上面分析可得南亞高壓在青藏高原上空的建立不僅與高原加熱場(chǎng)的時(shí)間積累有關(guān)還與大氣環(huán)流背景場(chǎng)的變化有關(guān)。同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)31—48候青藏高原主體大氣熱源值處于極大值區(qū)同時(shí)南亞高壓位于高原上空附近，青藏高原大氣熱源從49候開始減弱，到了54候高原部分地區(qū)大氣已為冷源，而流場(chǎng)圖上南亞高壓也開始南下退出高原地帶，55候(10月初)(圖2d)開始南亞高壓退出高原地帶對(duì)應(yīng)著10月大氣環(huán)流開始突變，以上分析表明夏季青藏高原上空大氣為熱源，同時(shí)處于一年中的極大值區(qū)內(nèi)，這對(duì)于南亞高壓在夏季位于高原上空有對(duì)應(yīng)關(guān)系，表明當(dāng)高原上空大氣為強(qiáng)熱源時(shí)對(duì)南亞高壓位于高原上空有維持作用。

4結(jié)論

1)中南半島地區(qū)大氣在12候(即2月底3月初)開始由冷源轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵩础?)當(dāng)中南半島與同緯度帶東西相鄰地區(qū)大氣熱源梯度的減小(22候)，且孟加拉灣、中南半島和菲律賓群島地區(qū)的大氣都為熱源，南亞高壓中心西進(jìn)到中南半島上空。3)當(dāng)青藏高原大氣熱源進(jìn)入一年中的極大值區(qū)時(shí)，南亞高壓中心開始在高原上空建立并穩(wěn)定維持(31候)，當(dāng)高原上空大氣變?yōu)槔湓磿r(shí)南亞高壓中心移動(dòng)出高原上空(55候)。4)中南半島地區(qū)的大氣熱源對(duì)南亞高壓的西移有觸發(fā)作用，而南亞高壓在青藏高原上空的建立與退出，和高原大氣熱源的強(qiáng)度和大氣環(huán)流的突變有關(guān)，間接表明夏季青藏高原大氣熱源強(qiáng)時(shí)對(duì)于南亞高壓在高原上空有維持作用。

作者：王群 周文君 張福穎 平海波 單位：鹽城市氣象局 南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院