留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

东亚季风研究的进展

陈隆勋 张博 张瑛

引用本文:
Citation:

东亚季风研究的进展

Progress in Research on the East Asian Monsoon

  • 摘要: 中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Niño形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Niño生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。
  • [1] Yeh Tucheng, staff member of Academia Sinica.On the General circulation over the Eastern Asia (Ⅰ).Tellus, 1957, 9:432-446. 
    [2] Yeh Tucheng, staff member of Academia Sinica.On the general circulation over the Eastern Asia (Ⅱ).Tellus, 1958, 10:58-75.
    [3] Dao Shihyen, Chen Lungshun.The structure of general circulation over continent of Asia in Summer.J Meteor Soc Japan, 1957:215-229. 
    [4] Yeh Tuchang, Dao Shihyen, Li Maicun. The Abrupt Change of Circulation over the Northern Hemisphere During June and October∥The Atmosphere and Sea in Motion. New York:The Rockefelher Institute Press in Association with Oxford University Press, 1959:246-267.
    [5] 《会议文集》编辑组.全国热带夏季风学术会议文集.昆明:云南人民出版社, 1981.
    [6] 《会议文集》编辑组.全国热带夏季风学术会议文集.昆明:云南人民出版社, 1982.
    [7] 陈隆勋, 朱乾根, 罗会邦, 等.东亚季风.北京:气象出版社, 1991.
    [8] 国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10) (季风论文专集).北京:气象出版社, 1987:1-235.
    [9] 国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11) (东亚夏季风).北京:气象出版社, 1987:1-142.
    [10] 丁一汇, 陈隆勋, Murakami M.亚洲季风.北京:气象出版社, 1994:1-263.
    [11] 何金海, 丁一汇, 陈隆勋.亚洲季风研究新进展.北京:气象出版社, 1996:1-231.
    [12] 陈隆勋, 丁一汇, Murakami M, 等.亚洲季风机制研究新进展.北京:气象出版社, 1998:1-334.
    [13] 陈隆勋, 金祖辉.夏季东亚季风环流系统内中期变化的南北半球相互作用∥《会议文集》编辑组.全国热带夏季风学术学术会议文集.昆明:云南人民出版社, 1982: 218-232.
    [14] 金祖辉, 陈隆勋.夏季东亚季风环流系统的中期变化及其与印度季风环流系统的相互关系∥《会议文集》编辑组.全国热带夏季风学术会议文集.昆明:云南人民出版社, 1982: 204-218.
    [15] 陈隆勋.东亚季风环流系统的结构及其中期变动.海洋学报, 1984, 6(4): 744-758. 
    [16] Chen Longxun, Jin Zuhui.The medium-range variations of the summer monsoon circulation system over East Asia.Adv Atmos Sci, 1984, 1: 224-233. doi: 10.1007/BF02678135
    [17] Tao Shiyan, Chen Longxun.The East Asian Summer Monsoon ∥Proceedings of International Conference on Monsoon in the Far East, Tokyo, 1985:1-11.
    [18] Tao Shiyan, Chen Longxun.A review on the East Asian Summer monsoon∥Krishnamurti, Chang C P.Monsoon Meteorology.Oxford: Oxford University Press, 1987: 60-92.
    [19] Chen Longxun, Gao Hui, He Jinhai, et al.Zonal propagation of kinetic energy and convection in the South China Sea and Indian monsoon regions in boreal summer.Science in China (Series D), 2004:47(12):1076-1084. doi: 10.1360/02yd0448
    [20] 高辉, 陈隆勋, 何金海, 等.亚洲赤道地区大气动能的纬向传播.气象学报, 2005, 63(1):1-8. 
    [21] Chen Longxun, Song Yi, Masato Murakami. The Characteristics of Large Scale Convective System Variation During the Onset and Prevailing Periods of Summer Monsoon over the South China Sea and its Relation to the Air-sea Interaction, Part Ⅰ: The Characteristics of Convective System Change During the Onset Period of Summer Monson ∥Atmospheric Circulation to Global Change.Celebration of the 80th Birthday of Professor Ye Duzheng.Beijing : China Meteorological Press, 1996, 289-329.
    [22] Chen Longxun, Xie An.Westward propagation of low-frequency oscillations in the subtropics of eastern hemisphere and its remote correlation.Acta Meteorologica Sinica, 1988, 2(3):300-312.
    [23] 田红, 郭品文, 陆维松.夏季水汽输送特征及其与中国降水异常关系.南京气象学院学报, 2002, 25(4): 496-502. 
    [24] Liang Ping, Li Wei, Chen Longxun, et al. Features and sources of the anomalous moisture transport for the severe summer rainfall over the upper reaches of the Yangtze River.Acta Meteorologica Sinica, 2005, 19 (2): 202-215. 
    [25] 祝从文, 何敏, 何金海.热带环流指数与夏季长江中下游旱涝的年际变化.南京气象学院学报, 1998, 21(1):15-224. 
    [26] 祝从文, 何金海, 吴国雄.东亚季风指数及其与大尺度热力环流年际变化关系.气象学报, 2000, 58(4):391-402. 
    [27] Wang Y F, Wang Bin, Jai-Ho Oh.Impact of preceding El Nino on the East Asian Summer Atmosphere Circulation.J Meteor Soc Japan, 2001, 79:575-588. doi: 10.2151/jmsj.79.575
    [28] 王亚非, 张雁, 陈菊英.一个能反映梅雨现象的东亚夏季风指数.气候与环境研究, 2001, 6(2):147-152. 
    [29] Sun Xiurong, Chen Longxun, He Jinhai.Interannal variation of index of East Asian land-sea thermal difference and its relation to monsoon circulation and rainfall over China.Acta Meteorologica Sinica, 2001, 15(1): 71-85.
    [30] 赵平, 周自江.东亚副热带夏季风指数及其与降水的关系.气象学报, 2005, 63(6):933-941. 
    [31] 赵平, 张人禾.东亚给太平洋偶极型气压场及其与东亚季风年际变化的关系.大气科学, 2006, 30(2):307-316. 
    [32] 何金海, 温敏, 丁一汇, 等.亚澳"大陆桥"对流影响东亚夏季风建立的可能机制.中国科学 (D辑), 2006, 36(10): 959-967. 
    [33] 丁一汇, 李崇银, 何金海, 等.南海季风试验与东亚夏季风.气象学报, 2004, 62(5):561-587. 
    [34] 林之光.我国东部地区夏季风雨带进退规律的进一步研究∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10).北京:气象出版社, 1987:24-31.
    [35] 林之光.我国西部地区夏季风雨季的进退∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11).北京:气象出版社, 1987:70-76.
    [36] Chen Longxun, Li Wei, Zhao Ping, et al.On the process of summer monsoon onset over East Asia.Acta Meteorologica Sinica, 2001, 15(4):436-449. 
    [37] Chen Longxun, Zhu Congwen. Characteristics and Mechanism Analysis of SCS Summer Monsoon Onset during SCSMEX in 1998∥Ding Yihui. Onset and Evolution of the South China Sea Monsoon and its Interaction with the Ocean. Beijing:China Meteorological Press, 1999:210-215.
    [38] 陈隆勋, 刘洪庆, 王文, 等.南海及邻近地区夏季风爆发的特征及其机制的初步研究.气象学报, 1999: 57(1):16-29. 
    [39] 阎俊岳.南海西南风季风爆发的气候特征.气象学报, 1997, 55(2):174-186. 
    [40] 陈隆勋, 王予辉.南海和西太平洋暖池表面海温对东亚季风影响的数值模拟∥何金海, 丁一汇, 陈隆勋.亚洲季风研究新进展.北京:气象出版社, 1996:184-199.
    [41] 陈隆勋, 刘洪庆, 王文, 等.南海及其邻近地区夏季风爆发的特征及其机制的初步研究.气象学报, 1999, 57(1):16-30. 
    [42] Chen Longxun, Liu Hongqing, Wang Wen.Features of Monsoon onset over South China Sea and its Mechanisms∥Murakami M, Chen Longxun.Recent Progress in Studies of Asian Monsoon Mechanism (English edition).Science and Technology Agency of Japan, 1999:339-352.
    [43] Wang Yafei, Takahashi.A case study on the relationship between a preceding La Nina event and East Asian summer atmospheric circulation.Acta Meteor Sinica, 2004, 18(4):387-396. 
    [44] 祝从文, 何金海, 谭言科.春夏季节转换中亚洲季风区副热带高压断裂特征及其可能机制分析.热带气象学报, 2004, 20(3):237-248. 
    [45] 祝从文, 陈隆勋, 何金海.西太平洋副热带高压季节性东移与大尺度环流和温度场变化关系.热带气象学报, 2004, 20 (5) :334-345. 
    [46] Madden R A, Julian P R.Detection of a 40—50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacific.J A S, 1971, 28: 702-708. 
    [47] Madden R A, Julian P R.Description of global-scale circulation cells in the tropics with a 40—50 day period.J A S, 1972, 29: 1109-1123. 
    [48] 陈隆勋, 谢安, Murakami Takio.OLR资料所揭示的El Nino和30—60天振荡之间关系∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11).北京:气象出版社, 1987:26-35.
    [49] Chen Longxun, Shao Yongning.Variation of 30—60 day oscillation in atmosphere before and during 1982 El Nino.Acta Meteorologica Sinica, 1991, (4):397-410.
    [50] Zhu Congwen, Nakazawa T, Li Jianping.Modulation of twin tropical cyclogenesis by the MJO westerly wind burst during the onset period of 1997/98 ENSO.Adv AtmosSci, 2003, 20(6): 882-898. doi: 10.1007/BF02915512
    [51] Murakami T, Nakazawa T, He Jinhai.On the 40—50 day oscillation during the 1979 Northern Hemisphere summer Part Ⅰ: phase propagation.J Meteor Soc Japan, 1984, 62:440-468. 
    [52] Chen Longxun, Zhu Congwen, Wang Wen, et al.Analysis of the characteristics of 30—60 day low frequency oscillation over Asia during 1998 SCSMEX.Adv Atmos Sci, 2001, 18:623-638. doi: 10.1007/s00376-001-0050-0
    [53] 陈丽臻, 张先恭, 陈隆勋.长江流域两个典型旱涝年大气30—60天低频波差异的初步分析.应用气象学报, 1994, 5 (4):483-488. 
    [54] Zhu C W, Nakazawa T, Li J P, et al. The 30—60 day intraseasonal oscillation over the western North Pacific Ocean and its impacts on summer flooding in China during 1998. Geophys Res Lett, 30(18), 1952, doi: 10.1029/2003GL017817, 2003.
    [55] 祝从文, Nakazawa T, 李建平.低频振荡对印度-西太平洋地区热带低压/气旋生成的影响.气象学报, 2004, 62(1): 42-50. 
    [56] 宋玉宽, 陈隆勋.夏季低频振荡的数值模拟∥何金海, 丁一汇, 陈隆勋.亚洲季风研究的新进展.北京:气象出版社, 1996:200-210.
    [57] 朱福康.南亚高压的研究及其在天气预报中的应用∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (6).北京:气象出版社, 1983:1-8.
    [58] 陈隆勋, 李维亮.亚洲季风区各月的大气热源结构∥《会议文集》编辑组.全国热带夏季风学术会议文集.北京:云南人民出版社, 1982:246-258.
    [59] 李维亮, 陈隆勋.亚洲上空夏季平均环流的结构及其大气热源分析.气象学报, 1983, 41(1):43-55. 
    [60] Chen Longxun, Li Weiliang, He Jiahua. On the Atmospheric Heat Source over Asia and Its Relation to the Formation of the Summer Circulation∥Proceedings of the First Sino-American Workshop on Mountain Meteorology. Boston: American Meteorological society, 1983: 265-290.
    [61] Zhao Ping, Chen Longxun.The climate characteristics of surface turbulent exchange coefficient and surface heat source over the Qinghai-Tibetan Plateau. Acta Meteorologica Sinica, 2000, 14 (1):13-29.
    [62] Zhao Ping, Chen Longxun.The calculation of solar albedo and radiation balance and the analysis of their climate characteristics over the Qinghai-Tibetan Plateau.Adv Atmos Sci, 2000, 17 (1):140-156. doi: 10.1007/s00376-000-0050-5
    [63] Zhao Ping, Chen Longxun.Role of atmospheric heat source/sink over the Qinghai-Xizang Plateau in quasi-4 year oscillation of atmosphere-land-ocean interaction. Chinese Science Bulletin, 2001, 46(3) :241-245. doi: 10.1007/BF03187178
    [64] 赵平, 陈隆勋.青藏高原大气热量源汇在海-地-气相互作用准4年振荡中的作用.科学通报, 2000, 45(15): 1666-1671. 
    [65] Zhao Ping, Chen Longxun.Interannal variability of atmospheric heat source/sink over the Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau and its relation to circulation.Adv Atmos Sci, 2001, 18(1):106-112. doi: 10.1007/s00376-001-0007-3
    [66] Zhao Ping, Chen Longxun.Climatic features of atmospheric heat source/sink over the Qinghai-Xizang Plateau in 35 years and its relation to rainfall in China.Science in China (Series D), 2001, 44 (Supp) :858-864. 
    [67] Chen Longxun, Li Wei, Zhao Ping.Impact of winter thermal condition of the Tibetan Plateau on the zonal wind anomaly over equatorial Pacific.Science in China (Series D), 2001, 44 (Supp): 400-409. 
    [68] Li Wei, Chen Longxun.Characteristics of seasonal variation of rainfall over the Tibetan Plateau during summer 1998 and its impact on East Asian weather.Acta Meteorological Sinica, 2001, 15(3):293-309. 
    [69] Li Wei, Chen Longxun.Characteristics of the Seasonal Variation of Rainy Season over the Tibetan Plateau in 1998 with Its Impact on East Asian Weather∥The Second Plateau Experiment of Atmospheric Sciences (TIPEX-GAME/Tibet).Beijing: China Meteorological Press, 2002:187-190.
    [70] Chen Longxun, Li Wei.Characteristics of the Seasonal variation of the Atmospheric Heat Sources and the Moisture Sinks over the Tibetan Plateau and its impact in 1998∥The Second Plateau Experiment of Atmospheric Sciences (TIPEX-GAME/Tibet), Beijing: China Meteorological Press, 2002: 183-186.
    [71] Chen L X, Schmidt F, Li W.Characteristics of the atmospheric heat sources and moisture sinks over the Qinghai-Tibetan Plateau during the second TIPEX of summer 1998 and its impact on sur-rounding monsoon.Meteorology and Atmospheric Physics, 2003, 83(1-2): 1-18. doi: 10.1007/s00703-002-0546-x
    [72] 陶诗言, 朱福康.夏季亚洲南部100 hPa流型的变化及其与太平洋副热带高压进退的关系.气象学报, 1964, 34(4): 385-395. 
    [73] 朱福康, 陆龙骅, 陈咸吉, 等.南亚高压.北京:科学出版社, 1981:1-94.
    [74] 陆龙骅, 陈咸吉, 朱福康, 等.南亚高压与我国夏季降水的天气学相关分析∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (6).北京:气象出版社, 1983: 18-25.
    [75] 朱文妹, 楼光平, 赵卫, 等.南亚高压季节性位移及其对我国东部地区雨带的影响∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10).北京:气象出版社, 1987: 131-137.
    [76] 郑庆林, 燕启民, 宋青丽.初夏过渡季节南亚高压北跳加强中期天气过程的数值研究∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10).北京:气象出版社, 1987: 1-221.
    [77] Chen Longxun, Chen Duo, Shen Rugui.The interannual oscillation of rainfall over China and its relation to the interannual oscillation of the air-sea system.Acta Meteorologica Sinica, 1990, 4 (5):598-612. 
    [78] Chen Longxun, Yang Jinhua, Wang Gao.Evolutional features of interannual low-frequency oscillations and their ralation to the occurrence of El Nino.Acta Meteorologica Sinica, 1989, 3 (3):352-365. 
    [79] Chen Longxun, Dong Min, Shao Yongning.The characteristics of interannual variations on the East Asian Monsoon.J Meteor Soc Japan (special issue), 1992: 397-421. 
    [80] Dong Min, Chen Longxun.Interannual Variation of the East Asian Monsoon∥Studies of Asian Monsoon in Japan and China.Japan:Meteorological Research Institute, 1992:268-285.
    [81] Xie An, Chen Longxun, Murakami T.Annual and interannual variations of large-scale circulation over the tropics as revealed from OLR data.Acta Oceanologica Sinica, 1988, 7(2): 195-202. 
    [82] Yang Jinhua, Chen Longxun, Wang Gao.The propagating features of the interannual low-frequency oscillation.Adv Atmos Sci, 1988, 5(4):405-420. doi: 10.1007/BF02656787
    [83] Zhu Yanfeng, Chen Longxun.Study on the quasi-four year oscillation of air-sea interaction.Acta Meteorologica Sinica, 2000, 14(3):293-306. 
    [84] 陈隆勋, 赵平, 祝从文, 等.海陆气相互作用的准四年振荡机制.气象科学, 2000, 20(3):240-249. 
    [85] 朱艳峰, 陈隆勋, 宇如聪.中国气候异常变化与ENSO准四年循环的联系分析.热带气象学报, 2003, 19(4): 345-356. 
    [86] Zhu Yanfeng, Chen Longxun.Relationship between the Asian/Austrilian monsoon and ENSO on a quasi-four year Scale.Adv Atmos Sci, 2002, 19(4):727-740. doi: 10.1007/s00376-002-0012-1
    [87] Zhu Congwen, Chen Longxun, Yamazaki N.The interdecadal variation characteristics of artic sea ice cover-ENSO-East Asian monsoon and their relationship at quasi-four years time Scale.Adv Atmos Sci, 1999, 16(4): 641-652. doi: 10.1007/s00376-999-0038-8
    [88] Wu Bingyi, Zhang R, D'Arrigo R.Distinct modes of the East Asian Winter Monsoon.Mon Wea Rev, 2006, 134:2165-2179. doi: 10.1175/MWR3150.1
    [89] Wu Bingyi, Wang Jia.Possible impacts of winter Arctic Oscillation on Siberian High, the East Asian winter monsoon and seaice.Adv Atmos Sci, 2002, 19(2):297-320. doi: 10.1007/s00376-002-0024-x
    [90] Wu Bingyi, Wang Jia.Winter Arctic Oscillation, Siberian High and East Asian winter monsoon.Geophys Res Lett, 29(19), 1897, doi: 10.1029/2002GL015373, 2002.
    [91] Wu B, Huang R H.Relationship between sea level pressure of the tropical western Pacific and subsequent Asian Summer Monsoon.Adv Atmos Sci, 2003, 20(4): 496-510. doi: 10.1007/BF02915494
    [92] Wu B, Huang R H, Gao D Y.Numerical simulations on influences of variation of sea ice thickness and extents on atmospheric circulation.Acta Meteorologica Sinica, 2002, 16(2):150-164.
    [93] 柏晶瑜, 徐祥德, 苗秋菊.北极海冰"强信号"影响域.气象学报, 2000, 58(4):486-491. 
    [94] 陈隆勋, 王予辉, 缪群.南极冰雪覆盖变异对南、北半球大气环流影响的数值试验∥地磁大气空间研究及应用———庆贺朱岗昆教授八十寿辰.北京:地震出版社, 1996:322-332.
    [95] Chen Longxun, Miao Qun.The numerical experiments for climate variability of monsoon under the united effects of Antarctic ice cover and SST.Acta Meteorologica Sinica, 1996, 10(3): 387-397.
    [96] Miao Qun, Chen Longxun.Numerical experiments for the impact of Antarctic ice cover and sea surface temperature on climate variability.Acta Meteorologica Sinica, 1997, 11(1):23-34. 
    [97] 王亚非, 高桥清利.长江中下游降水以及东亚夏季风环流的年代际变化.热带气象学报, 2005, 21(4):351-358. 
    [98] 陶诗言, 朱文妹, 赵卫.论梅雨的年际变异.大气科学, 1988, 12(特刊):13-21.
    [99] 朱文妹, 赵卫, 陶诗言.1987和1980年夏季江淮流域典型旱涝异常年份东亚季风环流的特征∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11).北京:气象出版社, 1987: 36-44.
    [100] 张家诚.关于中国季风性质的几个问题.气象学报, 1959, 30(4): 350-361. 
    [101] 张家诚.经向海陆分布对大气环流的热力作用.气象学报, 1980, 38(3):219-226. 
    [102] 张家诚.极冰的冷源作用和季风.气象, 1981, (7) :6-8. 
    [103] 张家诚.季风环流系统及其相互关系的探讨∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11).北京:气象出版社, 1987:1-8.
    [104] 张家诚.中国及邻近地区冬到夏的季节变化.气象, 1995, 21(7): 3-8. 
    [105] 赵汉光, 张家诚.东亚季风和我国夏季雨带的关系.气象, 1996, 22(4):8-12. 
    [106] 赵溱, 张家诚.高纬度冰雪覆盖对行星季风影响的数值试验∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10).北京:气象出版社, 1987: 8-16.
    [107] 朱福康, 陆龙骅.南半球对北半球初夏季节转换的一种可能机理.气象学报, 1984, 42(4): 448-457. 
    [108] 章基嘉, 朱福康, 彭永清, 等.1979年初夏大气环流季节转化的若干事实.气象, 1984, (6): 2-4. 
    [109] 章基嘉, 朱福康.夏季东亚大气环流的研究.气象科学研究院院刊, 1986, 1(1):83-93. 
    [110] 陈晶华, 陈隆勋.亚洲南部的海陆分布对亚洲夏季风形成的作用.应用气象学报, 1991, 2(4) :355-361. 
    [111] 金华, 何金海, 陈隆勋, 等.亚洲南部地区海陆分布和南半球陆地对亚洲夏季风影响的数值试验.大气科学, 2006, 30(5):1043-1053. 
    [112] Jin Qihua, He Jinhai, Chen Longxun, et al.Impact of oceancontinent distribution over Southern Asia on the formation of summer mosoon.Acta Meteorologica Sinica, 2006, 20(1): 95-108. 
    [113] 李维亮, 钟名森.1979年夏季南海北部地区大气加热和各分量的中期振荡特征∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (10).北京:气象出版社, 1987:137-149.
    [114] 陈明萱, 李维亮.非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用———线性响应∥国家气象局气象科学研究院.气象科学技术集刊 (11).北京:气象出版社, 1987:100-108.
    [115] 徐祥德.热带大气周期性振荡相图结构与南北半球中纬度热力强迫效应的相关关系.大气科学, 1992, 16(2):147-157. 
    [116] 徐祥德, 赵天良, 何金海, 等.澳洲大陆热力强迫对南北半球流型域的影响效应.大气科学, 1993, 17(6):641-650. 
    [117] 徐祥德, 苗峻峰.江淮流域旱涝与大气遥相关经向波列路径特征的相关关系.气象科学, 1993, 13(1): 9-16. 
    [118] 徐祥德, 赵天良.偶极子型系统及其阻塞结构成因的数值试验.气象学报, 1994, 52(1):107-110. 
    [119] 徐祥德, 苗秋菊, 彭世球, 等.长江中下游洪涝与强信号源大圆路径波列的特征∥中国科学院大气物理研究所.东亚季风和中国暴雨———庆贺陶诗言院士八十华诞文集.北京:气象出版社, 1998: 220-229.
    [120] 徐祥德, 张雪金, 姚文清, 等.1998年梅雨期区域边界"水汽流"特征及其对长江流域持续特大暴雨影响∥赵柏林,丁一汇.淮河流域能量与水分循环研究.北京:气象出版社, 1999: 12-19.
    [121] 徐祥德, 陶诗言, 王继志, 等.青藏高原—季风水汽输送"大三角形"影响域特征与中国区域旱涝异常的关系.气象学报, 2002, 60(3): 257-266. 
    [122] 徐祥德.关于大气环流型季节特征形成的物理因子的数值试验.气象科学, 1990, 10(3):226-236. 
    [123] 徐祥德.波射线变形及其影响因子的探讨.气象学报, 1991, 49(3):288-299. 
    [124] 苗秋菊, 徐祥德.区域性旱涝与海温特征分布的相关链模型.应用气象学报, 1998, 9(增刊):47-55. 
    [125] 苗秋菊, 徐祥德, 张雪金.长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征.气象学报, 2002, 60(6): 688-697. 
    [126] 章基嘉, 徐祥德, 苗峻峰.青藏高原地面热力异常对夏季江淮流域持续暴雨形成作用的数值试验.大气科学, 1995, 19 (3): 270-276. 
  • [1] 丁一汇,  吕竞夕,  高士英.  赤道印度洋—太平洋海面经向风的年际低频振荡 . 应用气象学报, 1990, 1(1): 2-11.
    [2] 叶愈源.  华中伏旱形成的季风环流系统及前期下垫面热状况的影响 . 应用气象学报, 1987, 2(1): 97-105.
    [3] 卢文通,  丁一汇,  温市耕.  东亚冬季风中非地转风的初步研究 . 应用气象学报, 1988, 3(2): 138-150.
    [4] 黄真,  陶诗言.  亚洲南部夏季风区在夏季风暴发前后风场的季节变化特征 . 应用气象学报, 1986, 1(2): 142-148.
    [5] 张家诚,  王立.  论1982—1983年冬季东亚气候距平的分布及其形成原因 . 应用气象学报, 1987, 2(1): 36-42.
    [6] 章基嘉,  朱福康.  夏季东亚大气环流的研究 . 应用气象学报, 1986, 1(1): 83-93.
    [7] 盛华,  陶诗言.  北美和东亚背风气旋的统计分析 . 应用气象学报, 1987, 2(2): 215-219.
    [8] 赵宗慈.  利用大气环流模式制做夏季季风模拟 . 应用气象学报, 1989, 4(2): 199-206.
    [9] 李维亮,  缪锦海,  樊云.  非绝热加热在南亚高压建立和振荡中所起的作用 . 应用气象学报, 1987, 2(1): 1-11.
    [10] 陈万奎,  马培民.  四川春季一次层状云宏微观特征和降水机制 . 应用气象学报, 1986, 1(1): 53-58.
    [11] 陈明萱.  长江中下游持续性多雨与南北半球大气环流的季节变化 . 应用气象学报, 1987, 2(2): 209-214.
    [12] 徐建平,  柳振华,  王瑛.  GMS卫星展宽数字资料接收和实时图象系统研制 . 应用气象学报, 1990, 1(3): 253-259.
    [13] 陆龙骅.  1984年夏季张掖地区辐射参数的振荡特征 . 应用气象学报, 1989, 4(1): 43-51.
    [14] 杨红梅,  张家诚.  季风分布及区划问题的初探 . 应用气象学报, 1989, 4(2): 219-223.
    [15] 李维亮,  程耕奎.  1979年夏季青藏高原地区云对辐射周期振荡的作用 . 应用气象学报, 1988, 3(1): 64-69.
    [16] 王树芬.  一次阵风锋过程的边界层下部风场变化分析 . 应用气象学报, 1989, 4(1): 96-97.
    [17] 于淑秋,  林学椿.  中国近五百年旱涝型及环流特征 . 应用气象学报, 1989, 4(2): 163-170.
    [18] 葛润生.  阵风锋的雷达探测和研究 . 应用气象学报, 1986, 1(2): 113-122.
    [19] 安顺清.  巩县和泰安农田水分试验基地简介 . 应用气象学报, 1986, 1(1): -.
    [20] 廖洞贤.  温度和纬圈平均西风等气象要素对赤道的对称分布和反对称分布 . 应用气象学报, 1986, 1(1): 2-8.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  7775
  • HTML全文浏览量:  2383
  • PDF下载量:  2145
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2006-11-13
  • 修回日期:  2006-11-27
  • 刊出日期:  2006-12-31

东亚季风研究的进展

  • 中国气象科学研究院, 北京 100081

摘要: 中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Niño形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Niño生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。

English Abstract

    • 中国现代的季风研究由竺可桢、涂长望和黄士松开始, 他们先后研究了中国大陆夏季风分类以及夏季风在中国大陆上北进过程。建国后, 在20世纪50 —60年代, 叶笃正和陶诗言领导了中国科学院地球物理研究所大气环流研究组对亚洲大气环流和季风的结构、季节突变以及青藏高原的作用进行了大量研究[1-4], 得到了许多成果。在同一时期, 高由禧和徐淑英在季风气候方面进行了研究, 他们提出了中国大陆上季风主要为副热带季风。随着中国气象局建立了与中国科学院合作的联合天气预报中心, 顾震潮、陶诗言和刘匡南带领中国气象局气象研究所开展了季风研究, 在青藏高原和南亚高压对东亚季风和降水的影响以及中国梅雨活动、冬季季风活动进行了许多研究。此外, 南京大学的黄士松等在东亚大气环流领域也进行了许多研究。作为这一时期的总结, 1987年叶笃正、陶诗言、朱抱真和陈隆勋4人因“东亚大气环流研究”获得国家自然科学奖一等奖。

      自20世纪70年代开始, 中国气象学家又重新恢复了中国季风的研究。首先于1972年开始, 在国家气象局资助和广东省气象局主持下, 由李真光负责开展了中国热带天气研究计划, 其中有中国季风研究课题。这个课题于1978年成立了以陶诗言为顾问, 樊平为负责人, 陈隆勋为技术组长的全国季风研究组, 连续召开了两次学术研讨会, 发表了大量的研究成果, 出版了两次学术文集[5-6]。在这个时期, 提出了许多有意义的学术成果, 例如提出了与印度季风相独立的东亚季风环流系统、亚洲大气热源分布、南海西太平洋热带季风和大陆副热带季风以及季风在中国大陆推进的过程和特征、东亚季风系统中热带和副热带季风相互作用的特征等。1983年, 在中美政府间研究合作“季风研究”项目, 国家气象局将全国季风研究组由云南省气象局转移到中国气象科学研究院主持, 由陶诗言作顾问, 张家诚为中美季风合作中方首席科学家 (1986年后改由陈隆勋担任中方首席科学家), 一直到1995年合作结束。作为这一时期全国季风研究的成果, 出版了《东亚季风》专著[7], 对这个时期中国气象局组织的全国季风研究组有关东亚季风研究的结果作了总结并出版了两本论文集[8-9]。1997年由中国气象科学研究院申报, 陈隆勋、丁一汇、朱乾根、罗会邦和何金海等5人因“东亚季风研究”获得了国家自然科学奖二等奖。自1993年开始直到1999年3月, 在中国气象局主持下, 由中国气象科学研究院组织许多中国学者参加中国科技部和日本科技厅在“亚洲季风机制”项目下进行合作研究, 由萧永生、丁一汇和陈隆勋任中日亚洲季风机制合作组正副组长, 陈隆勋为联络员和中方季风研究技术组组长。在青藏高原上设立了4个自动热量平衡观测站, 一直观测到1999年3月。在1998年又与第二次青藏高原气象科学考察计划 (TIPEX) 合作, 在高原上增加了狮泉河和改则等两地的自动热量平衡观测站, 积累了大量高原热量平衡观测资料, 对青藏高原上热量平衡及对东亚季风的影响作了大量研究, 并在中日科学家合作下, 出版了3本季风论文集[10-12]

      1995年开始, 由周秀骥发起和主持在中国气象科学研究院酝酿进行南海季风科学考察试验 (SCSMEX)。由丁一汇和陈隆勋组织中美科学家联合起草了SCSMEX科学计划, 随后获得科技部支持, 于1998年5—8月在中国气象局国家气候中心的主持下并由丁一汇和李崇银领导组织顺利完成了科学试验。这个试验的主要目的是研究南海海洋-大气相互作用对南海季风爆发及变化的影响。在同一时期, 中国科学院大气物理研究所陶诗言和黄荣辉也与日本科学家进行了合作, 在国内组织了季风研究, 取得了大量有意义的成果。曾庆存、王会军、李建平提出了表达全球及东亚季风活动的新概念, 吴国雄研究组对青藏高原、副热带高压对东亚季风活动影响的研究以及符淙斌提出人类活动、生态对季风影响, 都对东亚季风研究起了很大推动作用。

      回顾现代中国季风研究历史, 可以看到, 在中国气象科学研究院及其前身中央气象研究所和气象科学研究院成立起就一直把中国季风列为主要研究项目之一, 组织了院内许多科学家进行研究, 1983—1999年间又花了大量精力组织了全国季风研究组并与全国季风科学家高度合作, 进一步开展季风研究, 取得了许多重要成果。下面将综述中国气象科学研究院有关中国季风研究的一些成果, 这些成果是中国气象科学研究院科学家与国内许多季风科学家切磋和协作完成的, 与院外科学家的贡献是分不开的。

    • 在20世纪50—60年代, 中国气象学家已发现在亚洲大气环流中, 东亚季风的特征及变化与印度季风有许多不同[1-4]。1982—1985年间, 陶诗言、陈隆勋和金祖辉[13-18]正式提出东亚季风环流系统的概念 (以下称为EAMCS), 在夏季, 它与印度季风环流系统 (INMCS) 的不同之处在于:低空INMCS由南半球马斯克林冷反气旋-索马里低空越赤道气流-印度季风槽组成, 由于青藏高原阻挡, INMCS与北方副热带季风并不完全相连; 而对EAMCS, 则由澳大利亚冷反气旋-南海越赤道气流-南海热带辐合带-副热带高压 (南侧东风和北侧副热带高压转向的副热带西南季风)-副热带雨带 (梅雨带)-中高纬冷性偏北风组成。这是因为东亚地区没有青藏高原阻挡, 因而存在副热带季风系统和南方热带季风系统、北方中高纬系统相互影响。自从提出东亚季风环流系统后, 许多学者做了大量的研究, 肯定了这个系统的存在及其对中国天气气候的影响, 同时也提出了许多问题, 其中包括INMCS和EAMCS相互作用中哪一方为主?中国东部夏季强降水的水汽来源是否主要来自孟加拉湾及适合东亚季风活动的季风指数如何定义等问题, 目前仍有争议。对此, Chen等[19], 高辉等[20]利用NCEP/NCAR资料对1980—1997年850 hPa上5°~15°N总动能和TBB的纬向传播进行研究, 发现无论是近赤道区还是西南季风区, 总动能有3个中心, 即阿拉伯海西部、孟加拉湾以及南海地区, 其中以孟加拉湾的最强。对于南海地区, 总动能几乎全部是由西太平洋自东向西经南海传播到孟加拉湾东部 (约100°E) 的, 几乎没有看到来自印度季风区的总动能经孟加拉湾传播到南海。这表示:虽然从阿拉伯海到西太平洋, 热带季风均为自西向东的西风, 但总动能中心代表的天气系统基本上是由东向西传播, 基本上不受上游印度季风影响。在5°~15°N东亚季风区TBB扰动传播也是由东向西传播, 许多TBB扰动可以传到印度季风区。对印度季风区, 来自索马里越赤道气流转向的动能扰动只能向东传播到孟加拉湾。赤道附近区域 (0°~5°N) 动能扰动也是由西太平洋向西传播到孟加拉湾, 而赤道地区 (2.5°S~2.5°N) 的经向风也是向西传播。实际上, Chen等[21]利用TBB资料也得出以上结果, 而Chen等[22]在利用8年OLR资料分析22.5°N低频振荡传播时也提出除了El Niño年以外, 低频振荡几乎都是由西太平洋向西传播经南海到孟加拉湾的。国外许多学者亦证实准双周振荡也是由东向西传播的。这表明, 对东亚季风系统, 主要扰动及变化主要受西太平洋影响, 印度季风对东亚季风的影响是比较小的。

      在盛夏, 低空或整个对流层合成的水汽输送流线从南半球经索马里到阿拉伯海, 再由孟加拉湾经中南半岛到南海进入中国大陆中东部, 出海到西太平洋, 或经中南半岛到中国西南地区。因而, 一般认为中国夏季降水的水汽来自孟加拉湾。但许多学者利用EOF分析表明中国夏季东部涝年与来自孟加拉湾的水汽并没有多大关系[23], 南海异常水汽输送是由东向西的。Liang等[24]、梁萍、何金海、陈隆勋和李薇利用1980—1997年NCEP/NCAR再分析资料 (R2) 分别对中国江南、华北和长江上游暴雨时期综合降水的整层水汽来源作了研究。研究中取该时期江南地区56次暴雨个例、华北地区 (35°~42.5°N, 110°~120°E) 48次暴雨个例和长江上游 (28°~32°N, 100°~110°E) 52次暴雨个例进行综合分析, 并利用暴雨日前3 d的逐日整层水汽输送异常分布 (多年平均格点候水汽输送减暴雨日及前3 d格点的水汽输送矢量之差)、暴雨日前3 d逐日间整层水汽输送矢量差以及暴雨区暴雨日及以前3 d的总降水量 (江南)、纬向和经向水汽输送量 (uqvq) (华北和西南地区) 与各地uqvq进行相关分析, 结果表明:无论是江南还是华北或长江上游暴雨的发生, 在暴雨区的东方或是东南方自前3 d到前1 d都有异常的水汽输送反气旋和逐日水汽输送差值反气旋出现。到暴雨前1 d, 在暴雨区北方则出现来自北方的水汽输送差气旋, 即江南暴雨发生日之前来自30°N以南西太平洋有异常水汽输送, 经南海东北部或西太平洋沿海进入暴雨区的水汽输送加强, 到前1 d北方水汽输送加强。对华北地区暴雨, 则有来自黄海的水汽输送逐日加强; 对长江上游则有来自南海东南部水汽输送逐日加强。对暴雨区暴雨量或uqvq的相关表明, 暴雨区的降水量 (江南) 或uq, vq (华北和长江上游) 3~4 d在西太平洋均有一个uq的相关区, 并逐日东移靠近暴雨区, 而1~2 d前转为暴雨区前的vq相关区。这些均表明, 虽然暴雨时水汽输送矢量流经暴雨区, 但暴雨日之前变化不大, 暴雨发生需要来自西太平洋或南海东南部的水汽输送变强, 亦即促使暴雨的水汽输送尚需要东亚季风系统内来自西太平洋或南海的水汽输送, 并不主要直接依赖于来自孟加拉湾的水汽输送加强。实际上, 水汽输送量在中南半岛西岸达到最大, 而经中南半岛到达东岸时, 水汽输送值达到最小, 到南海后逐渐加大, 再进入大陆, 这种水汽输送加大不是来自南海补给就是来自西太平洋。

      ① 梁萍, 何金海, 陈隆勋, 等.有关华北夏季强降水的水汽来源.待发表.

      近10年来, 许多学者对用来表达东亚季风强弱的季风指数作了许多研究。由于影响东亚季风系统和印度季风系统季风变化的机制不同, 特别是中国大陆的副热带季风, 其形成机制与印度季风不同, 因而将印度季风的季风指数用到东亚季风并不合适, 需要寻找合适的季风指数。在这方面, 祝从文等[25-26]将副热带地区东西向气压差与低纬度高低层纬向风切变相结合定义了一个东亚季风指数, 该指数较好地反映了东亚冬夏季风的变化。在夏季, 该指数年际异常对西太平洋副热带高压南北位置变化和长江中下游旱涝具有较强的反映能力。Wang等[27]则定义一个东亚季风指数 (EAMI), 该指数对东亚夏季风的南北分布有重要指示意义。王亚非等[28]对此指数作了进一步修改, 设计了一个新的东亚季风指数 (EAMI2), 新的指数能反映梅雨现象, 与中国的梅雨有更好相关, 现在已在国家气候中心气候系统诊断预测室的有关业务中应用。中国大陆副热带季风的形成机制主要是中国大陆与西太平洋海陆热力差及大陆南侧海洋 (如南海) 海陆热力差, 在此概念下, Sun等[29]利用中国东部大陆地温和西太平洋海表温度之差以及中国华南地温及南海海温之差加权组合成一个东亚季风指数。这个指数与中国长江中下游降水的相关显著, 中心达到0.01置信度, 并且它的数值大小能基本上区别中国夏季3个雨型的变化, 这个指数亦能反映大陆副热带地区季风的变化。另一方面, 赵平和周自江[30]利用1961—1999年NCEP/NCAR的月平均再分析资料定义夏季蒙古地区和西太平洋副热带高压地区气压差作为东亚副热带夏季风指数, 结果表明, 该指数能较好地反映以蒙古为中心的东亚大陆夏季热低压和西太平洋副热带高压变化的耦合特征, 根据指数的结构, 发现蒙古低压变化对长江流域雨带的变化比副热带高压的影响更大。赵平、张人禾[31]更进一步利用EOF分析了其第二模态。主要是冬夏东亚大陆上述两个系统的耦合配置, 亦是东亚地区和太平洋中纬、副热带地区之间的偶极子 (APD)。在冬季主要反映了蒙古低压和太平洋阿留申低压, 而夏季则反映蒙古低压与太平洋副热带高压配置, 形成东亚冬季风和夏季风强弱异常变化。

    • 1987年以前的东亚季风研究中, 都是将亚洲热带夏季风爆发起始地定在南海, SCSMEX选定南海作试验的理由之一也在于此。在SCSMEX实施中, 许多学者提出亚洲夏季风爆发最早源地可能不在南海。目前许多学者提出起源于苏门答腊附近。何金海、温敏、丁一汇、张人禾[32]提出这是一个亚澳“大陆桥”, 它是北半球春季亚洲季风区对流活跃的地区, 对流的建立和推进与东亚夏季风建立关系密切。早在4月中旬, 中南半岛即有对流出现, 对季风环流演变有重要影响。4月中旬以前, 中南半岛和印度半岛对大气的加热均以感热为主, 视加热率随高度递减。之后中南半岛由于对流建立而转为潜热加热, 对流层中低层视加热率随高度递增。这种加热率的垂直分布以及与印度半岛加热之间的差异, 是导致副热带高压带在孟加拉湾上空断裂的关键。中南半岛上空加热率垂直梯度的变化超前于孟加拉湾涡度的变化, 是上述机制的有力证据。副热带高压带断裂后, 中南半岛及附近地区对流进一步加强。此后, 对流加热、副热带高压东撤和季风推进之间存在一种正反馈关系, 是夏季风和对流自中南半岛推进至南海地区的一种可能机制。此外, 一些学者仍认为亚洲夏季风爆发最早起源于南海, 但起源于南海赤道, 或由西太平洋云团传入南海而激发, 或起源于中南半岛 (中部或西部), 或起源于北方云带进入南海而激发, 几种主要的观点尚未完全统一。在SCSMEX总结[33]则定于起源于中南半岛以南的南海地区。

      早在1987年, 林之光[34-35]利用中国的降水资料在中国东部和西部大陆地区降水的季节变化进行了研究, 结果表明夏半年我国大陆降水起始于长江以南的江南地区, 而西部雨季开始则与东部十分不同。此外, 提出雨带除了华南—长江—华北的跳跃外, 还应加上长江—江淮—华北的跳跃。我国许多天气预报工作者都指出最早开始于江南雨季, 后向南移动到广东, 随后西传到广西。这些雨季又叫“春雨”, 也定义为华南前汛期雨季早期。Chen等[36-37]利用多年降水资料证实了这个事实, 并提出要分清热带季风和副热带季风的爆发。4月的江南雨季随后移到广东和广西, 中南半岛4月末雨季开始期的低空环流均是副热带高压控制了南海, 其西端伸到南海西南边缘, 副热带高压转向的西南风自南海西南近赤道地区伸向中南半岛到南海北部以至华南地区, 这支西南风北侧发生了许多雨区。这些雨区几乎是同一时期出现的, 不应称为热带季风爆发, 因为它们是副热带性质的。到5月上旬, 苏门答腊出现强对流, 在苏门答腊西侧、南侧有热带性质的赤道西风, 北侧有阿拉伯海冷反气旋东侧偏北风到达印度半岛南端后转向的副热带西风, 这两支西风与南海副热带高压东风汇合随后转向的西南风相会于苏门答腊, 形成强对流云团, 经常在孟加拉湾引发副热带气旋, 把上述对流云团带到孟加拉湾北部。这种对流云团减弱后西风也随即减弱并大多消失或随副热带气旋北上, 造成孟加拉湾西南风消失, 到5月下旬才再出现, 一般定义5月下旬出现的西南风为孟加拉湾热带季风爆发。因而将5月初过程定为孟加拉湾热带季风爆发, 尚需进一步研究。南海热带夏季风爆发首要条件应为副热带高压完全撤出南海, 高空反气旋北进到中南半岛。而孟加拉湾夏季风爆发首要条件是当阿拉伯海反气旋西移或减弱并且印度以南热带西风加强并北移, 孟加拉湾才于5月下旬夏季风爆发。

      在同一时期, Chen等[21]根据1985—1991年TBB资料在南海季风爆发期发现, 5月20日左右对流云带突然从赤道以北跳到10°~15°N, 冬季控制南海的低空副热带高压突然撤离南海, 热带西南季风北进到华南沿海, 南海夏季风爆发。并且发现在非El Niño年, 南海季风爆发与来自太平洋暖池的强对流云西移进入南海有关。陈隆勋、刘洪庆、王文等[38]利用OLR和1975—1993年间TBB资料及NCEP/NCAR再分析风场资料对南海季风爆发作进一步研究, 提出10°~20°N, 110°~120°E区域内TBB值≤270 K和OLR值≤220 W/m2及西沙站风向转为西南风可以作为南海热带季风爆发指标, 爆发期云带大部分来自南方, 有些年份可来自北方 (1975—1993年中有5年), 阎俊岳[39]也发现这一特征, 实际上1998年SCSMEX南海夏季风爆发期云带可能也来自北方。他们还提出南海夏季风爆发早年和正常年 (迟年) 4月份南海SST和140°E以西的西太平洋SST为正距平暖年 (冷年), 而El Niño (La Niña) 年为迟年 (正常或旱年)。对此, 陈隆勋、王予辉[40], 陈隆勋等[41], Chen等[42]还利用NCAR公共气候模式CCM1做了南海SST异常对南海夏季风爆发影响的数值试验, 结果表明SST暖 (冷) 年将加强和维持南海季风及其雨带提早 (推迟) 出现, 这和上述La Niña (El Niño) 年对南海影响是一致的。Wang等[43]研究了前期La Niña和东亚季风的关系。

      从目前研究结果来看, 亚洲热带季风爆发起源地尚未有完全一致的结论。从许多事实来看, 与南海季风爆发相连的云带或雨带出现可以来自四方, 但哪一方最多尚需用更多年份资料来加以论证。在研究中, 最为重要的是分清热带季风还是副热带季风引起的降水, 不能把副热带气流引起的对流和降水作为热带季风爆发。

      在季节变化中, 春夏之间亚洲大陆南部副热带高压带断裂并退出南海是十分关键的。祝从文等[44-45]对此作了分析, 提出了一种可能的机制, 对南海夏季风建立的环流和温压场条件及可能的预报方法有进一步帮助。

    • 众所周知, Madden和Julian[46-47]最早发现赤道地区存在一种周期为30~60 d的振荡, 以后[22]又发现副热带、甚至中高纬度也存在这类低频振荡, 并且可以影响印度和澳大利亚季风爆发和季风活跃和中断。20世纪80年代以后中国气象科学研究院也开始对低频振荡进行研究 (以下称为MJO)。

      中国气象科学研究院最早对MJO的研究集中于MJO对El Niño生成影响的研究。陈隆勋等[48]研究1982年太平洋赤道上OLR的MJO与El Niño的关系, 发现1982年El Niño的前冬, 西太平洋赤道不断有强的MJO发生并传播到东太平洋赤道, 是激发1982年El Niño形成的因子之一。Chen等[49]进一步研究了MJO和El Niño生成的关系及El Niño生成后MJO发生源地由西太平洋转移到东太平洋赤道的现象, 更证实了1987年的结果。Zhu等[50]发现在1997—1998年ENSO形成期间, 出现了西风MJO爆发, 可能调制了两对热带气旋出现, 一对在印度洋 (1996年10月), 另一对在西太平洋 (1997年5月), 影响El Niño。

      MJO在赤道上传播方向是由西向东的, 其他地区是否如此? Chen等[22]利用8年OLR资料, 研究了22.5°N副热带地区MJO传播特性, 发现除了El Niño年之外, 其他年份均是与赤道相反是由东向西传播的, 这种MJO一般起源于中太平洋向西传播到孟加拉湾。随后, Chen等[49]及不少学者指出30°N以南西传的MJO也十分明显, 常与副热带高压西传有关, 甚至可以影响四川旱涝。对MJO的经向传播, Murakami等[51]发现1979年东亚地区MJO和印度地区一样可以自赤道向北传播到约30°N附近。Chen等[22]进一步发现东亚地区存在自高纬向中纬传播的MJO, 和来自赤道MJO相会于约30°N附近, 南北MJO汇合带是中国东部降水带的所在。上述结果在1998年长江洪涝发生中也得到证实。Chen等[52]也发现起源于西太平洋西部的MJO气旋向西传播到南海然后向北传播和来自北方的MJO汇合于长江中下游, 引起梅雨开始并形成长江洪涝。陈丽臻等[53]分析了长江流域两个典型旱涝年的MJO特征, 发现涝年MJO明显, 而旱年MJO不明显且传播方向也不同。这也反过来表明了MJO对长江降水的作用。

      Zhu等[54]进一步研究了1998年长江中下游洪涝, 指出该年夏季西北太平洋季风槽和副热带气旋出现反时针旋转的传播, 出现30~60 d振荡式的对流异常加强和抑制, 使长江中下游得到更多降水, 形成洪涝。祝从文等[55]进一步用EOF分析MJO研究了1996年9日至1997年6月MJO活动对生成在印度洋-西太平洋海域热带低压/气旋的影响。结果发现, 除西北太平洋之外, 发生在其他区域的热带低压/气旋有半数以上生成在向东移动的MJO的湿位相中。伴随MJO的向东传播, 热带低压/气旋平均位置也随之向东移动, 而生成在西北太平洋的热带低压/气旋分别受到向东和向西传播的MJO影响。数值模式是否能表现低频振荡是模式能否预报中期过程的关键之一。在这方面, 宋玉宽、陈隆勋[56]用CCM模式作了试验, 取得了一定的成果。

    • 早在1979年第一次青藏高原气象学科学考察试验 (QXPMEX) 中, 许多学者注意到青藏高原发生的低涡东移发展对江淮梅雨的影响。朱福康[57]总结了青藏高原对行星尺度环流演变的作用及和我国季节转换、雨季开始的关系。与此同时, 也重新提起了青藏高原大气热源计算及大气热源对我国季风影响的研究。陈隆勋和李维亮等[58-60]提出了一个利用气象卫星资料计算大气热源的方法, 并利用了当时仅有的一些气候资料计算了亚洲地区大气热源分布, 提出夏季孟加拉湾大气热源和马斯克林冷源以及南海-西太平洋热源和澳大利亚冷源是控制印度和东亚季风系统的两个热机, 在研究中发现青藏高原热源不是亚洲最强的热源, 亚洲季风区夏季最强大气热源在孟加拉湾。在中日“亚洲季风机制”的合作下, 在青藏高原进行热量平衡观测以后, 根据观测数据, Zhao等[61-63]计算了1993—1997年青藏高原地面大气湍流交换系数、太阳辐射和长波辐射, 做了一系列拟合公式, 以此来计算1960—1995中各年各月青藏高原整层大气热源分布, 并且分析了热源和中国降水的关系, 发现青藏高原的整层热源与江淮流域的夏季降水有很好的相关。赵平、陈隆勋[64-66]还进一步发现青藏高原冬季大气冷源强度和太平洋SST有很好的相关。冬季高原冷源和4月西太平洋暖池SST有很好的负相关, 即高原冬季强冷源异常, 对应着暖池暖SST异常, 随后, 相关中心逐渐东南移动, 于11月以后相关区出现在赤道东太平洋。这表明冬季青藏高原强冷源可以激发次年末在赤道东太平洋出现的暖海温异常。分析风场异常表明, 高原冬季强冷源时低空出现绕青藏高原的异常反气旋环流, 其东侧的异常北风 (冬季风) 到达赤道, 然后向东传播到东太平洋, 这和El Niño发生的环流变化特征是一致的。为了验证此过程, Chen等[67]利用CCM1/NCAR公共气候模式在高原上空1—2月放置一个强迫冷源, 然后积分, 结果出现上述绕高原的异常反气旋、偏北风异常加强到达赤道西太平洋, 赤道西风东传到赤道东太平洋。这表明青藏高原冬天强冷源是El Niño生成的重要因子之一。

      对1998年TIPEX, Li等[68-69], Chen等[70]研究了1998年青藏高原各地雨季开始日期, 提出雨季开始于高原东南部, 在4月已开始, 但3000 m以上高原地区雨季开始于5月中旬, 然后向西北推进, 到达拉萨时为6月24日, 到达西部时则到7月以后。拉萨多年平均雨季开始日为6月6日, 最早可到5月中旬, 最迟则到6月30日。研究中还利用该年在青藏高原设置的5个自动热量平衡观测站资料计算了该年夏季青藏高原大气热源分布。随后, Chen等[71]分析了该年青藏高原大气热源和该年夏季长江中下游洪涝的关系。此外还利用CCM1/NCAR气候模式放置了青藏高原多年气候平均的大气热源作控制试验和1998年夏季逐日热源作敏感性试验, 模拟结果发现:出现两次副热带高压的向北推进, 正是该年长江中下游6月和7月两次强降水过程。副热带高压两次北进, 形成了长江流域的两次梅雨期。

      青藏高原热力过程对南亚高压有很大的影响。在这个领域中, 许多学者作出了优秀的成果。早在1964年, 陶诗言和朱福康[72]就研究了夏季亚洲南部100 hPa流型的变化与西太平洋副热带高压进退的关系, 发现南亚高压东进 (西退) 时, 西太平洋副热带高压西进 (东退) 的特征, 这是国内得到的重要结果。随后, 朱福康、陆龙骅、陈咸吉等[73]作了大量工作, 总结写出《南亚高压》一书, 这是国内外有关南亚高压的第一次总结。陆龙骅、陈咸吉和朱福康等[74]又进一步研究了南亚高压与我国夏季降水的天气学相关分析, 肯定了南亚高压东部型和西部型。朱文妹、楼光平、赵卫和董敏[75]则进一步研究了南亚高压季节性位移对我国东部地区雨带的关系。郑庆林、燕启民和宋青丽[76]更进一步用数值试验模拟出了初夏过渡期南亚高压北跳加强过程及对中期天气过程的作用。这些结果表明在高原影响下的南亚高压变化会对中国天气产生很大影响。

    • 许多研究都反映亚洲季风有明显的年际和年代际变化。一般认为存在准2年和准3~5年的年际振荡以及自1970年以来太平洋SST明显变暖的年代际变化特征。Chen等[77]研究了中国降水的年际变化, 发现存在准2年和准4年年际振荡。Chen等[78]则进一步提出El Niño/ La Niña是准2年和准4年的振荡合成的结果, 无论Nino区的SST以及高空风都存在上述二种年际振荡。为了进一步分析准4年振荡的流场和SST场的相关特征, Chen等[79], Dong等[80]进一步研究了东亚季风系统中热带季风正在变弱的年代际变化, 并用海陆热力差异变弱来解释。Xie等[81]用OLR资料研究了热带年际变化特征, 也发现准2年和准4年的年际变化特征。并且这些年际振荡有明显的纬向和经向传播特征[82]

      为了说明准4年振荡的海洋和大气之间相互作用, Zhu等[83], 陈隆勋、赵平、祝从文和朱艳峰[84]利用复SVD技术分析了850 hPa风场和SST准4年振荡的8个相关位相, 他们发现:在东太平洋赤道SSTA的最弱位相 (La Niña), 东亚沿海出现异常强北风, 而南半球澳大利亚区同时出现强异常南风, 二支异常南北风汇合于西太平洋赤道, 在赤道转变为异常西风, 汇合区随后东移, 异常西风也向东传播, 到达东太平洋赤道正是出现SSTA最强位相即El Niño时期。因而El Niño出现需要南北半球同时出现向西太平洋赤道汇合的经向风, 并且北半球的偏北风以及南半球的偏南风都要维持1年以上, 亦即东亚沿海出现异常偏北强冬季风开始, 偏北风需维持1年, 夏季也是异常北风, 亦即夏季西南季风要弱。利用CSVD方法, 朱艳峰、陈隆勋和宇如聪[85]进一步分析了准4年振荡与中国气候变化的关系。Zhu等[86]进一步提出在ENSO准4年振荡过程中, 亚澳季风系统的协调是十分重要的, 这里的亚澳季风是东亚和澳洲的季风, 东亚季风系统间的协调对ENSO生成是十分重要的。Zhu等[87]认为北极冰在ENSO形成中也起了很重要作用, 谱分析结果表明ENSO-西太平洋副热带高压-北极冰之间存在一个循环影响。此外, ENSO-东亚季风-北极冰的准4年振荡中也存在年代间变化。北极冰自19世纪70年代早期开始减少, 而SST变暖开始于19世纪70年代中期, 所以早于SST开始变暖数年, 亦即全球变暖中北极冰变化开始早, 东亚夏季风由强变弱和冬季风由弱变强的变化也发生于19世纪70年代中期, 显然是SST变化调制的。对4年振荡, Niño3 SSTA指数比西太平洋副热带高压和北极地区冰面积指数变化早6~9个月, 是赤道Walker环流和西太平洋北极在准4年振荡中遥相关结果。Wu等[88]研究了东亚冬季风的不同模态, 他们通过解由冬季月平均850 hPa风场异常构成的复Hermite矩阵, 研究了东亚冬季风第一模态及其与大气环流的关系。研究发现, 东亚冬季风第一模态由两个截然不同、交替出现的模态或者它们的线性组合构成。其中, 一个模态与冬季西伯利亚高压、东亚大槽、东亚高层急流和局地Hadley环流关系密切, 与以往的研究结果非常一致; 而另外一个模态则是一个东亚冬季风变率的新模态, 它与冬季西伯利亚高压变化没有关系, 而与热带地区的大气环流异常关系密切, 包括赤道中、东太平洋海温和南方涛动指数。但是, 由于该东亚冬季风变率的新模态呈现准正压结果, 因此, 海-陆热力差异异常不是产生该模态的主要原因。研究指出, 单一的东亚冬季风指数对于研究和预测东亚冬季风变化是不合适的。与此同时, Wu等[89-91]还研究了冬季北极涛动对冬季西伯利亚高压、东亚冬季风的影响, 结果表明冬季北极涛动可以直接影响东亚冬季风也可以影响冬季西伯利亚高压, 并间接影响东亚季风。此外, 也发现冬季赤道西太平洋环流状况对后期南亚和东亚季风以及我国夏季降水均有显著的滞后影响。冬季赤道西太平洋海平面气压偏高 (低), 对应反气旋 (气旋) 性环流异常, 致使后期东亚和南亚夏季风偏弱 (强) 以及我国长江流域夏季降水偏多 (少)。Wu等[92]还研究了海冰厚度和范围变化对大气环流的影响, 发现厚度可以直接导致强的东亚冬夏季风并可激发出超越亚洲大陆的遥相关波列, 直至影响南海和菲律宾的夏季对流活动。柏晶瑜、徐祥德和苗秋菊[93]也研究了北极海冰对中国降水区的强信号影响区域, 确认了影响源区。

      南极冰覆盖异常对南北半球大气环流也有明显影响。在这方面, 陈隆勋、王予辉和缪群[94], Chen等[95]以及Miao等[96]利用一个三层数值模式, 在不同的南极冰盖面积设置下进行数值试验, 结果表明南极冰盖面积的正负距平不但可以影响南极的大气环流, 而且可以影响东亚季风及中国夏季降水。主要的问题是“赤道障碍”, 试验发现, 在南海和西太平洋赤道存在一个南半球对北半球的影响通道, 这与东亚季风系统中自南半球到北半球的越赤道气流及该地区的强ITCZ (热源) 有关。

      王亚非和高桥清利[97]分析了长江中下游降水与东亚季风年代际变化关系。在季风年际变化问题, 陶诗言、朱文妹和赵卫[98]研究了梅雨的年际变化特征。朱文妹、赵卫和陶诗言[99]研究了1987年和1980年江淮流域典型旱涝年东亚季风特征, 这些工作都对江淮梅雨形成的东亚季风特征提出了明确的结果, 对江淮旱涝预报起了推进作用。

    • 一般认为季风系统形成主要是海陆热力差异季节变化造成的风系的季节变化。因而季风系统形成机制的分析, 会涉及复杂的海陆分布的影响。对东亚季风系统, 它的南半球部分有澳大利亚大陆及其周围海洋, 北半球部分有印尼、菲律宾、中南半岛以及亚洲大陆及南海、西太平洋等海洋, 造成复杂的热力差。张家诚[100-104], 赵汉光和张家诚[105]以及赵溱和张家诚[106]对影响季风形成的一系列因子作了研究, 强调除了纬向的海陆热力差以外, 还要注意经向海陆热力差以及北半球主要为大陆而南半球主要为海洋的南北半球海陆差异, 此外还要注意高纬度冰雪覆盖对季风的作用。朱福康、陆龙骅[107]也注意到南半球的作用, 章基嘉、朱福康和彭永清等[108], 章基嘉和朱福康[109]更全面地讨论和总结了东亚大气环流形成和季节转换的机制。一般认为, 对中国大陆的副热带季风而言, 要注意北方冰雪和南方海洋 (南海及南半球海洋) 以及青藏高原、大陆和西太平洋热力差异; 但对热带季风而言, 要注意亚洲大陆南部的中南半岛、印度半岛及非洲大陆及周围阿拉伯海、孟加拉湾、南海和热带西太平洋的海陆热力差异。早在1991年, 陈晶华和陈隆勋[110]作了保留和去掉菲律宾、印尼、中南半岛和印度次大陆把这些大陆统统改为海洋的对比数值试验。在试验中, 去掉的次大陆地区以邻近海洋的海温来代替。研究发现, 去掉这些亚洲南部次大陆后, 实际观测到的印度季风槽和南海热带辐合带、南海和孟加拉湾的强越赤道气流和低空西南季风强中心均消失, 自阿拉伯海到东亚, 亦即印度和东亚季风系统的特征大部分消失。金华、何金海、陈隆勋和祝从文[111]利用CCM3/NCAR公共气候模式进行数值模拟试验, 对亚洲夏季风而言有以下主要结果: ①控制试验流场基本上模拟出东亚和印度季风系统主要的夏季风特征; ②去掉非洲和印度次大陆后, 不能出现印度季风系统特征, 但东亚季风系统中, 南海西南季风、越赤道气流以及澳洲冷反气旋等仍都出现, 均未有影响, 也未减弱, 这表明非洲、印度半岛及邻近海洋是形成印度季风系统的主要机制, 但对东亚季风系统的形成影响不大, 亦即不是形成东亚季风系统的主要因子; ③去掉100°E以东和22.0°N以南陆地时, 出现不了东亚季风系统各成员, 但仍完整保留了印度季风系统各成员, 表明上述的东部海陆分布是形成东亚季风系统的主要因子; ④在控制试验中出现了孟加拉湾强降水中心, 此强降水中心在去掉非洲和印度次大陆后, 中心降水强度几乎减弱一半, 而去掉中南半岛等100°E以东陆地后, 也几乎减弱了一半, 因而有理由推测孟加拉湾夏季强降水是印度和东亚季风系统联合作用下形成的, 不能单一归于印度季风系统; ⑤保留亚洲南部全部陆地时, 南海出现夏季西南季风及明显的季节变化, 但去掉中南半岛及菲律宾和印尼陆地后, 夏季风推进不到南海, 这表明了中南半岛等陆地对南海夏季风形成及季节变化起了关键作用; ⑥非洲大陆对索马里低空越赤道气流及印度西南季风有很大作用, 但澳大利亚对南海西南季风的作用不如北半球中南半岛等海陆分布对它的作用。为了进一步深入了解非洲、印度半岛、中南半岛和澳大利亚等海陆分布及其海陆热力差的作用, Jin等[112], 金华、何金海和祝从文仍利用CCM3/NCAR公共气候模式分别去掉各个亚洲南部地形, 并积分5年, 讨论夏冬的东亚和印度季风的特征, 发现中国大陆的副热带季风形成主要是在大陆和太平洋的纬向海陆热力差起主要作用下形成的, 大陆和南方海洋的热力差也起作用, 但不如前者。这和Sun等[29]所设计的副热带季风指数的思路是一致的。大陆冬季风在亚洲南部热带地区传播主要依靠中南半岛-南海的热力差。

      ② 金啟华, 何金海, 祝从文. 亚洲南部地区海陆分布对亚洲冬季风影响的数值试验.待发表.

      许多工作用动力学方法来研究季风形成和变化机制。这方面, 李维亮和钟名森[113]在分析1979年南海北部热源振荡的基础上讨论了南海的季风变化, 陈明萱和李维亮[114]利用动力学方法研究非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用。

      在季风动力学方面, 自20世纪90年代开始, 徐祥德等研究了季风动力过程波流作用。徐祥德等[115-121]探讨了大气系统的各类广义外强迫源及其不同时空尺度遥响应作用, 其中包括全球性斜压热力结构, 南北半球海陆热力差异, 高原、极地、海洋区域性强迫源影响及其遥响应特征。

      徐祥德[122]采用数值试验方法探讨了太阳辐射季节特征差异 (冬夏全球斜压结构特点)、南北半球大地形强迫以及涡动扩散等因子共同影响下大气行星尺度环流型响应特征, 进一步认识准定常纬向波流型季节特征模态。

      徐祥德[115]研究了海陆热力结构同跨赤道气流的关系。将此类三维行星对流环流扩展为南北半球范围, 并采用数值模拟的方法, 揭示了海陆热力结构季节变化对此类即三维行星经圈环流流型的影响。

      近年来, 大量观测事实的研究结论已打破了环绕东风带不受侵犯及其两半球相互独立的经典概念。观测和理论两方面的研究指出, 中纬度的扰动可以深入到低纬度, 有时甚至可以传播到另一半球的热带外区域。徐祥德、赵天良、何金海等[116]研究了澳州大陆热力强迫对南北半球环流异常的影响。研究表明, 澳大利亚热力强迫引起低频波列的传播, 由此引起的北半球局地环流改变而构成的流型域。计算结果进一步揭示了澳洲热力强迫产生的经向波列与南北半球流型域动力结构的相关关系。另外, 这类跨赤道的经向波列也可能与北半球副热带高压、南半球澳大利亚高压两者呈正相关的观测事实有一定内在联系。

      徐祥德和苗峻峰[117]研究了江淮流域旱涝与遥相关经向波列路径的关系。分析表明6月、8月遥相关波列与7月有较明显的差异, 其中主要表现在构成遥相关波列的高相关区位置发生偏移。这类高相关区中心位移现象不仅与EU, PNA型交替增强特征相关, 而且恰恰反映出江淮梅雨期各阶段阻塞高压系统配置关系的变动。通过计算得到江淮降水与同期500 hPa高度场相关图可较清晰地描述出梅雨期各阶段环流系统的相互配置及其中高纬冷空气与低纬暖湿空气在江淮地区的交汇图像。

      徐祥德[123]从各类影响因子与波射线路径的定性模型出发, 认识遥相关波列路径形成的物理机制及动力因子。关于海温异常与中高纬度500 hPa环流型的关系。苗秋菊等[124-125]采用统计、动力分析和数值模拟试验综合分析长江中下游地区洪涝对赤道东太平洋海温强信号遥响应动力学问题, 可揭示出长江中下游地区典型旱涝年春季与夏季, 北半球500 hPa高度距平场季平均环流型均存在类似“大圆”路径的波列特征, 旱涝年的波列位相相反。春季环流场的异常对夏季旱涝预报具有一定的指示意义; 提出赤道东太平洋海温异常对长江流域洪涝是一个重要预报指标。北极海冰异常可能作为冬季影响北半球环流型及其天气的低频波强迫源。从北极出发在东亚区域呈类似二维Rossby波波列流型特征, 这说明, 北极海冰的异常变化可能形成经向波型遥相关特征影响北半球及中国区域环流异常, 从而导致华北地区旱、涝年际变化[93]

      对于青藏高原加热影响问题, 章基嘉、徐祥德、苗峻峰[126]采用了诊断分析与数值模拟试验结合的途径, 探讨了青藏高原前期下垫面状况异常与后期东亚夏季风异常以及暴雨雨带持久或稳定的问题。高原对流云活动特征与上下游暴雨系统间异常循环过程对亚洲季风持续异常的影响对长江流域洪涝预测是十分重要的。数值模拟结果揭示出1998年特大暴雨关键降水期6月中下旬与7月供应长江流域雨带水汽源及其水汽通道的显著变化。7月强降水水汽来源主体变为高原中部区域西边界与南边界水汽能量的共同作用, 且南边界水汽输入作用相对较弱[120]。另外, 将夏季中国大陆上沿着副热带高压北侧东西向切变线或准静止锋云雨带构成的管状次级经向垂直环流圈称为“季风流管”。它的特征反映了东亚季风区东西风急流、副热带高压等系统的配置关系及其相互影响。徐祥德[123]探讨了上述次级经向垂直环流圈结构特征与非绝热因子、高原地形以及行星尺度环流系统的相关关系, 进而揭示季风流管形成与维持的物理机制。

      从以上总结来看, 中国气象科学研究院在中国季风研究领域中作了许多组织和研究工作, 得到了大量研究成果, 涉及了季风研究的各个领域。在这个基础上, 中国气象科学研究院有条件进一步推进我国的季风研究, 为提高我国天气气候形成和变化机理及业务水平做出更大的贡献。

参考文献 (126)

目录

    /

    返回文章
    返回