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20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型

唐佳 武炳义

唐佳, 武炳义. 20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型. 应用气象学报, 2012, 23(4): 402-413..
引用本文: 唐佳, 武炳义. 20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型. 应用气象学报, 2012, 23(4): 402-413.
Tang Jia, Wu Bingyi. Inter-decadal shift of East Asian summer monsoon in the early 1990s. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(4): 402-413.
Citation: Tang Jia, Wu Bingyi. Inter-decadal shift of East Asian summer monsoon in the early 1990s. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(4): 402-413.

20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40875052

中国气象科学研究院基本科业务经费 2010Z003

国家自然科学基金项目 40921003

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY200906017

详细信息
    通信作者:

    武炳义, E-mail: wby@cams.cma.gov.cn

Inter-decadal Shift of East Asian Summer Monsoon in the Early 1990s

  • 摘要: 利用1979—2009年JRA-25和NCEP/NCAR再分析资料,通过复矢量经验正交方法揭示了东亚地区夏季850 hPa风场变率的优势模态。结果表明:两套再分析资料所揭示的东亚夏季风在20世纪90年代初均发生了年代际转型,与我国夏季降水的年代际转型时间一致。伴随着东亚夏季风的年代际转型,我国北方大部分地区夏季降水减少,尤其是我国东北北部和长江、黄河之间105°E附近区域显著减少,而华南地区和淮河流域降水显著增加。从动力上解释我国夏季降水年代际转型特征,夏季500 hPa高度场两个时段 (1993—2009年和1979—1992年) 的差值分布显示为欧亚大陆北部准纬向遥相关波列,夏季850 hPa风场差值分布表现为贝加尔湖东南侧和日本以南地区存在两个异常反气旋式环流,而我国南方地区和鄂霍次克海附近均为异常气旋式环流。夏季西北太平洋、北印度洋以及部分中高纬度海洋的海温和春季欧亚大陆积雪在20世纪90年代初出现显著变化,春季北极海冰的年代际转型发生在20世纪90年代初,都可能成为东亚夏季风年代际转型的原因。
  • 图  1  夏季平均850 hPa风场回归 (a) M21, (b) M22,(c) M21和M22标准化时间序列

    Fig. 1  Regression map of the summer mean 850 hPa wind (a) M21, (b) M22, (c) normalized time series of M21 and M22

    图  2  夏季平均500 hPa高度场对M21(a) 和M22(b) 的回归 (单位: gpm)

    (浅色和深色阴影区分别表示高度场异常达到0.05和0.01的显著性水平)

    Fig. 2  Regression of summer mean 500 hPa heights derived from a linear regression on M21(a) and M22(b)(unit: gpm)(the light and dark shaded areas denote that height anomalies are significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively)

    图  3  我国夏季降水对M21(a) 和M22(b) 的回归

    (蓝色等值线表示夏季降水异常达到0.05的显著性水平)

    Fig. 3  Regression of Chinese summer rainfall derived from a linear regression on M21(a) and M22(b)

    (blue contours denote summer rainfall anomalies significant at 0.05 level)

    图  4  M21和M22(a) 及J21和J22(b) 标准化时间序列的7年滑动平均以及M21(c) 和J21(d) 的M-K统计量曲线

    (两条细实线表示0.05显著性水平)

    Fig. 4  7-year running means of the normalized time series of M21 and M22(a) and with J21 and J22(b) besides M-K statistic curve line of M21(c) and J21(d)

    (two thin solid lines denote 0.05 significant level)

    图  5  1993—2009年和1979—1992年两个时段我国夏季降水量差值和t检验结果 (蓝色等值线表示降水异常达到0.05显著性水平)

    Fig. 5  The difference distribution of summer (JJA) rainfalls in China between 1993—2009 and1979—1992 with t-test

    (blue contours denote summer rainfall anomalies significant at 0.05 level)

    图  6  1993—2009年和1979—1992年两个时段夏季850 hPa风场差值分布 (阴影区表示夏季850 hPa经向风异常达到0.05显著性水平) 及500 hPa高度场的差值分布 (单位:gpm)(浅色和深阴影区表示高度场异常分别达到0.05和0.01显著性水平) (a) NCEP/NCAR再分析资料风场差值, (b) JRA-25再分析资料风场差值,(c) NCEP/NCAR再分析资料高度场差值,(d) JRA-25再分析资料高度场差值

    Fig. 6  The difference distribution of summer 850 hPa wind between the two periods (1993—2009 and 1979—1992) (shaded areas denote that meridional wind anomalies are significant at 0.05 level) with mean 500 hPa height (unit: gpm)(the light and dark shaded areas denote height anomalies are significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively) (a) the difference of wind derived from NCEP/NCAR reanalysis data, (b) the difference of wind derived from JRA-25 reanalysis data, (c) the difference of height derived from NCEP/NCAR reanalysis data, (d) the difference of height derived from JRA-25 reanalysis data

    图  7  1993—2009年和1979—1992年两个时段夏季海表面温度合成差以及t检验 (单位:℃)(浅色、深色阴影区域分别表示海温异常达到0.05和0.01显著性水平)

    Fig. 7  The difference distribution of summer sea surface temperature between the two periods (1993—2009 and 1979—1992) with t-test (unit:℃)

    (light and dark shaded areas denote the summer sea surface temperature anomalies are significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively)

    图  8  1993—2007年和1979—1992年两个时段春季欧亚大陆平均积雪水当量合成差 (a) 与积雪水当量差值的t检验 (b)

    (红、蓝色区域分别表示积雪水当量正异常和负异常达到0.05显著性水平)

    Fig. 8  The difference distribution of spring mean snow-water equivalent between the two periods (1993—2007 and 1979—1992)(a) and the t-test of the difference distribution of spring mean snow-water equivalent (b)(the red and blue areas denote positive and negative anomalies of spring mean snow-water equivalent are significant at 0.05 level)

    图  9  春季北极海冰密集度 (SIC) 差值分布和春季北极海冰密集度的EOF第1模态分布

    (a)1993—2009年和1979—1992年两个时段春季SIC差值的t检验 (红色和蓝色区域分别表示海冰正异常和负异常达到0.05显著性水平),(b) EOF第1模态的空间分布, (c) EOF第1模态时间序列的M-K统计量曲线 (两条细实线表示0.05显著性水平)

    Fig. 9  The difference distribution of Arctic sea ice concentration (SIC) in spring and the distribution of EOF1 of spring SIC (a) the distribution of difference of spring Arctic SIC between the two periods

    (1993—2009 and 1979—1992)(red and blue areas denote that positive and negative anomalies of the spring Arctic SIC are significant at 0.05 level), (b) spatial distribution of EOF1, (c) M-K statistic line of EOF1 time series (two thin solid lines denote 0.05 significant level)

  • [1] Ding Y H. The variability of the Asian summer monsoon. J Meteorol Soc Jpn, 2007a, 85B: 21-54. doi:  10.2151/jmsj.85B.21
    [2] 赵平, 南素兰.气候和气候变化领域的研究进展.应用气象学报, 2006, 17(6):725-735. doi:  10.11898/1001-7313.20060610
    [3] Ding Y H, Wang Z Y, Sun Y. Inter-decadal variation of the summer precipitation in East China and its association with decreasing Asian summer monsoon.Part Ⅰ: Observed evidences. Int J Climatol, 2007, 28(9): 1139-1161. doi:  10.1002/joc.1615/full
    [4] Wu B Y, Zhang R H, Wang B, et al. On the association between spring Arctic sea ice concentration and Chinese summer rainfall. Geophys Res Lett, 2009, 36(9): L09501. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DQJZ200904007.htm
    [5] 黄荣辉, 徐予红, 周连童.我国夏季降水的年代际变化及华北干旱化趋势.高原气象, 1999, 18(4): 465-476. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX199904000.htm
    [6] 赵平, 周秀骥.近40年我国东部降水持续时间和雨带移动的年代际变化.应用气象学报, 2006, 17(5):548-556. doi:  10.11898/1001-7313.20060512
    [7] 张庆云, 吕俊梅, 杨莲梅, 等.夏季中国降水型的年代际变化与大气内部动力过程及外强迫因子关系.大气科学, 2007, 31(6): 1290-1300. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200706024.htm
    [8] 黄荣辉, 陈际龙, 刘永.我国东部夏季降水异常主模态的年代际变化及其与东亚水汽输送的关系.大气科学, 2011, 35(4): 589-606. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201104001.htm
    [9] 刘海文, 丁一汇.华北夏季降水的年代际变化.应用气象学报, 2011, 22(2):129-137. doi:  10.11898/1001-7313.20110201
    [10] Nitta T. Convective activities in the tropical western Pacific and their impact on the Northern Hemisphere summer circulation. J Meteorol Soc Jpn, 1987, 65(3): 373-390. doi:  10.2151/jmsj1965.65.3_373
    [11] Wallace J M, Gutzler D S. Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter. Mon Wea Rev, 1981, 109(4): 784-812. doi:  10.1175/1520-0493(1981)109<0784:TITGHF>2.0.CO;2
    [12] 邓伟涛, 孙照渤, 曾刚, 等.中国东部夏季降水型的年代际变化及其与北太平洋海温的关系.大气科学, 2009, 33(4):835-846. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200904017.htm
    [13] Kwon M, Jong-Ghap J, Wang B, et al. Decadal change in relationship between east Asian and WNP summer monsoons. Geophys Res Lett, 2005, 32(16): L16709. doi:  10.1029/2005GL023026
    [14] Wang B, Fan Z. Choice of South Asian summer monsoon indices. Bull Amer Meteor Soc, 1999, 80(4): 629-638. doi:  10.1175/1520-0477(1999)080<0629:COSASM>2.0.CO;2
    [15] 张庆云, 陶诗言, 陈烈庭.东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流.气象学报, 2003, 61(4): 559-568. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB200305005.htm
    [16] Shi N, Zhu Q G. An abrupt change in the intensity of the East Asian summer monsoon index and its relationship with temperature and precipitation over East China. Int J Climatol, 1996, 16(7): 757-764. doi:  10.1002/(ISSN)1097-0088
    [17] Huang G, Yan Z W. The East Asian summer monsoon circulation anomaly index and its interannual variations. Chinese Sci Bull, 1999, 44(14): 1325-1329. doi:  10.1007/BF02885855
    [18] 赵平, 陈军明, 肖栋, 等.夏季亚洲—太平洋涛动与大气环流和季风降水.气象学报, 2008, 66(5): 716-729. doi:  10.11676/qxxb2008.066
    [19] Kwon M, Jong-Ghap J, Kyung-J H. Decadal change in east Asian summer monsoon circulation in the mid-1990s. Geophys Res Lett, 2007, 34(21): L21706. doi:  10.1029/2007GL031977
    [20] Wu B Y, Zhang R H, Ding Y H, et al. Distinct modes of the East Asian summer monsoon. J Clim, 2008, 21(5): 1122-1138. doi:  10.1175/2007JCLI1592.1
    [21] 张人禾, 武炳义, 赵平, 等.中国东部夏季气候20世纪80年代后期的年代际转型及其可能成因.气象学报, 2008, 66(5): 697-706. doi:  10.11676/qxxb2008.064
    [22] Onogi K, Tsutsui J, Koide H, et al.The JRA-25 reanalysis. J Meteorol Soc Jpn, 2007, 85(3): 369-432. doi:  10.2151/jmsj.85.369
    [23] Kalnay E, Kanamitsu M, Kistler R, et al.The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bull Amer Meteor Soc, 1996, 77(3): 437-471. doi:  10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2
    [24] Smith T M, Reynolds R W. Extended reconstruction of global sea surface temperatures based on COADS data (1854—1997). J Clim, 2003, 16(10): 1495-1510. http://www.bioone.org/servlet/linkout?suffix=i1551-5036-68-sp1-1-bibr057&dbid=16&doi=10.2112%2FSI68-001.1&key=10.1175%2F1520-0442-16.10.1495
    [25] Armstrong R L, Brodzik M J, Knowles K, et al. Global Monthly EASE-Grid Snow Water Equivalent Climatology. Boulder, CO: National Snow and Ice Data Center, 2007.
    [26] Rayner N A, Parker D E, Horton E B, et al. Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century. J Geophys Res, 2003, 108(D14): 4407. doi:  10.1029/2002JD002670
    [27] Yang S, Lau K-M, Kim K-M. Variations of the East Asian jet stream and Asian-Pacific-American winter climate anomalies. J Clim, 2002, 15(3): 306-325. doi:  10.1175/1520-0442(2002)015<0306:VOTEAJ>2.0.CO;2
    [28] Inoue T, Matsumoto J. A comparison of summer sea level pressure over East Eurasia between NCEP-NCAR reanalysis and ERA-40 for the period 1960-99. J Meteorol Soc Jpn, 2004, 82(3): 951-958. doi:  10.2151/jmsj.2004.951
    [29] 赵天保, 符淙斌.几种再分析地表气温资料在中国区域的适用性评估.高原气象, 2009, 28(3): 594-606. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX200903015.htm
    [30] 赵天保, 华丽娟.几种再分析地表气压资料在中国区域的适用性评估.应用气象学报, 2009, 20(1): 70-79. doi:  10.11898/1001-7313.20090109
    [31] Kaihatu J M, Handler R A, Marmorino G O, et al. Empirical orthogonal function analysis of ocean surface currents using complex and real-vector methods. J Atmos Oceanic Technol, 1998, 15(4): 927-941. doi:  10.1175/1520-0426(1998)015<0927:EOFAOO>2.0.CO;2
    [32] Barnett T P. Interaction of the monsoon and Pacific trade wind system at interannual time scales.Part Ⅰ: The equatorial zone. Mon Wea Rev, 1983, 111(4): 756-773. doi:  10.1175/1520-0493(1983)111<0756:IOTMAP>2.0.CO;2
    [33] Wu B Y, Zhang R H, D'arrigo R. Distinct modes of the East Asian winter monsoon. Mon Wea Rev, 2006, 134(8): 2165-2179. doi:  10.1175/MWR3150.1
    [34] 魏凤英.气候统计诊断与预测方法研究进展——纪念中国气象科学研究院成立50周年.应用气象学报, 2006, 17(6):736-742. doi:  10.11898/1001-7313.20060611
    [35] North G R, Bell T L, Cahalan R F, et al. Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions. Mon Wea Rev, 1982, 110(7): 699-706. doi:  10.1175/1520-0493(1982)110<0699:SEITEO>2.0.CO;2
    [36] 武炳义, 张人禾.东亚夏季风年际变率及其与中、高纬度大气环流以及外强迫异常的联系.气象学报, 2011, 69(2): 219-233. doi:  10.11676/qxxb2011.019
    [37] Wu Z W, Wang B, Li J P, et al. An empirical seasonal prediction model of the east Asian summer monsoon using ENSO and NAO. J Geophys Res, 2009, 114: D18120. doi:  10.1029/2009JD011733
    [38] 魏凤英.我国短期气候预测的物理基础及其预测思路.应用气象学报, 2011, 22(1):1-11. doi:  10.11898/1001-7313.20110101
    [39] 杨修群, 黄士松.外强迫引起的夏季大气环流异常及其机制探讨.大气科学, 1993, 17(6): 697-702. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK199306007.htm
    [40] 李双林, 王彦明, 郜永祺.北大西洋年代际振荡 (AMO) 气候影响的研究评述.大气科学学报, 2009, 32(3): 458-465. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJQX200903015.htm
    [41] Wu B Y, Yang K, Zhang R H. Eurasian snow cover variability and its association with summer rainfall in China. Adv Atmos Sci, 2009, 26(1): 31-44. doi:  10.1007/s00376-009-0031-2
    [42] Wu B Y, Zhang R H, Wang B. On the association between spring Arctic sea ice concentration and Chinese summer rainfall: A further study. Adv Atmos Sci, 2009, 26(4): 666-678. doi:  10.1007/s00376-009-9009-3
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-12
  • 修回日期:  2012-06-01
  • 刊出日期:  2012-08-31

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