（气象学专业论文）1951—2003年东亚冬、夏季风特征及其与我国大尺度南北旱涝的关系研究.pdf

1 9 5 1 - 2 0 0 3 年东亚冬、夏季风 特征及其与我国大尺度南北旱涝的关系研究 摘要 本文对我国 汛期降水的南北早涝特征， 东亚冬、 夏季及逐月季风指数的变化特征， 以 及 季风与我国气温及南北早涝的关系作了 全面分析，主要研究内 容和结论如下: 分析了我国东部4 -9 月逐月、逐季降水的跷跷板结构和气候特征，结果表明:不同时 段跷跷板结构的 位置和强度不同。 当时间 尺度加大时，南北旱涝特征也更明 显。 定义并计 算了1 9 5 1 - 2 0 0 3 年我国的 南、 北早涝指数。 研究了1 9 5 1 - 2 0 0 3 年我国南、 北 旱涝特征的 长期 趋势和年代际变化。研究了南、北早涝指数与冷暖事件年的关系。 延长并计算了1 8 7 3 - 2 0 0 3 年东亚冬、 夏季及其逐月的季风强度指数， 研究了1 9 5 1 2 0 0 3 年冬、 夏季及逐月季风强度指数的长期变化趋势。结果表明， 近 5 0年来，夏季及 6月、7 月季风明显加强. 8 月季风略有增强;冬季及1 月、 2 月季风强度明 显减弱，1 2 月 季风指数 无明显趋势。研究还表明，冬、夏季及逐月季风指数有明显的年际及年代际变化特征，月、 季之间有较大差别。强、弱冬、夏季风年与一定的大气环流相对应。突变分析的结果表明， 近5 0 年来， 1 月 季风强 度在1 9 8 5 年前后突变减弱， 工 月季风突 变与 大气环流的 突变相对应。 分析表明， 冬、 夏季及逐月季风指数与我国同期气温场呈显著的负相关。 强夏季( 冬季) 风时，我国同期气温偏高 ( 偏低) :弱夏季 ( 冬季)风时，气温偏低 ( 偏高) 。 东亚季风与我国汛期南北早涝的关系有明 显的时间变化。 4 月份季风强时， 有利于北涝 南早;季风弱时， 有利于北早南涝。 夏季和7 月、8 月季风强时，有利于北早南涝;弱季风 时，有利于北涝南早。东亚冬季风异常可隔季影响到我国次年夏季环流和天气状况的异常。 冬季风强时，有利于次年夏季出现北早南涝;弱冬季风时，次年夏季多出现北涝南旱。 东亚强、弱冬、夏季风年时， 北半球同 期5 0 0 h p a 具有截然不同的环流异常分布。 强冬 季风年时，次年7 月份从我国大陆低纬地区至阿拉斯加东部呈现出强的e a p 遥相关型。 关健词:南北早涝;东亚冬/ 夏季风指数:长期趋势;年代际变化;大气环流:突变; 华南汛期:长江中下游地区:e n s o t h e s t u 街o n r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c h a r a c t e r i s t i c s o f e a s t a s i a n w i n t e r / s u m m e r m o n s o o n i n t e n s i t y i n d i c e s a n d t h e l a r g e s c a l e s o u t h e r n / n o r t h e r n d r o u g h t / fl o o d i n c h i n a f r o m 1 9 5 1 t o 2 0 0 3 abs t ract t h e p a p e r c o m p r e h e n s i v e ly a n a l y z e d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s o u t h e r n / n o r th e rn d r o u g h t / fl o o d o f fl o o d p e r io d p r e c ip it a t i o n in c h i n a , t h e v a r i a b l e f e a t u r e s o f t h e e a s t a s i a n w in t e r / s u m m e r a n d m o n t h l y ( d j f / j j a ) m o n s o o n i n d i c e s , a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m o n s o o n in d i c e s a n d t e m p e r a t u r e a n d s o u t h e r n / n o r t h e rn d r o u g h t / fl o o d in c h i n a . t h e ma i n c o n t e n t s a n d r e s u l t s a r e a s f o l l o ws . t h e s p a t ia l s e e s a w s t r u c t u r e s a n d c l i m a t e f e a t u r e s o f a p r i l t o s e p t e m b e r in e a s t c h i n a w e r e s t u d i e d m o n t h b y m o n t h and s e a s o n妙s e a s o n i n t h i s p a p e r , t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p o s it i o n a n d in t e n s i t y a r e d i ff e r e n t in d i ff e re n t p e r io d . t h e f e a t u r e s o f s o u t h e m / n o r th e rn d r o u g h t/ fl o o d a re m o r e o b v i o u s l y w h e n t im e s c a l e i s m o r e l a r g e . t h e i n d e x o f s o u t h e r n / n o r th e r n d r o u g b t/ fl o o d w a s d e f in e d , a n d w e h a v e u s e d t h e m e t h o d t o c a l c u l a t e t h e i n d e x fr o m 1 9 5 1 t o 2 0 0 3 . w e h a v e ana l y z e d t h e s e c u l a r t r e n d a n d d e c a d a l v a r i a t i o n o f t h e f e a t u re s o f s o u t h e rn / n o r th e rn d r o u g h t / fl o o d d u r in g 1 9 5 1 - 2 0 0 3 .t h e re l a t i o n b e t w e e n t h e i n d e x o f s o u t h e r n / n o r th e rn d r o u g h t / fl o o d and c o l d / wa r m e v e n t s wa s a l s o s t u d i e d . t h e e a s t a s i an w i n t e r / s u m m e r and m o n t h l y m o n s o o n in d i c e s a r e c o n s t r u c t e d f o r t h e p e r i o d o f 1 8 7 3 - 2 0 0 3 / 2 0 0 4 and t h e ir s e c u l a r t r e n d v a r i a t io n s a r e ana l y z e d e v i d e n c e s u g g e s t s t h a t t h e s u m m e r , j u n e and j u ly m o n s o o n w a s g r e a t ly e n h anc e d fr o m 1 9 5 1 t o 2 0 0 3 w i t h o b v i o u s l y e n f e e b le d f o r t h e w i n t e r . j anu a ry a n d f e b r u a ry m o n s o o n . t h e r e s u lt s a l s o s h o w t h a t e a s t a s i an w i n t e r / s u m m e r and m o n t h l y m o n s o o n i n t e n s ity i n d i c e s d i s p l a y o b v i o u s in t e r a n n u a l and i n t e r d e c a d a l v a r i a t io n s . t h e r e a r e b i g g e r d i ff e r e n t b e t w e e n m o n t h a n d s e a s o n . t h e s t r o n g / w e a k w in t e r / s u m m e r m o n s o o n y e a r s c o r r e l a t e w i t h d e f i n i t e c ir c u l a t i o n . a l s o , ana l y s i s s h o w s t h a t t h e j anu a ry m o n s o o n d i s p l a y e d e n f e e b le d s u d d e n c h ang e a r o u n d 1 9 8 5 c o n c u r r e n t l y w i t h t h e a b r u p t c h ang e in g e n e r a l c ir c u l a t i o n o f a t m o s p h e re . s t u d i e s o f th e re l a t i o n s o f t h e e a s m i e a wm and m o n th l y in t e n s i t y i n d i c e s t o n h o m o c h r o n o u s t e m p e r a t u r e o v e r c h i n a b y u s i n g t h e d a t a f o r t h e p a s t 5 3 y e a r s s h o w t h a t t h e y t a k e o n d i s t i n c t n e g a t i v e c o r r e l a t i o n . i t w a s w a r m ( c o l d ) w h e n s u m m e r ( w in t e r ) m o n s o o n w a s s t r o n g , a n d c o l d ( w a r m ) w e a t h e r w h e n s u m m e r ( w i n t e r ) m o n s o o n w as we a k . t h e r e l a t i o n s b e t w e e n t h e i n d i c e s o f e ast a s i a n w i n t e r / s u m m e r a n d m o n t h l y m o n s o o n a n d t h e s o u t h e r n / n o r th e rn d r o u g h t / fl o o d in c h i n a h a v e n o t i c e a b le t im e v a r i a b i l i t y . t h e r e w i l l b e m o r e d r o u g h t in n o r t h a n d fl o o d i n g in s o u t h w h e n a p r i l m o n s o o n w a s w e a k , a n d a s t h e m o n s o o n w a s s t r o n g , t h e re w i l l b e m u c h m o r e fl o o d in g i n n o r t h a n d d r o u g h t i n s o u t h . i n c o n t r a s t , t h e r e w i l l b e m o re d r o u g h t i n n o r t h a n d fl o o d in g in s o u t h w h e n s u m m e r a n d j u ly a n d a u g u s t m o n s o o n w a s s t r o n g , a n d as t h e m o n s o o n w as w e a k , t h e r e w i l l b e m u c h m o re fl o o d i n g i n n o r th a n d d r o u g h t i n s o u t h . t h e e as t a s i a n w in t e r m o n s o o n a n o m a l y h a s b i s e a s o n a l e ff e c t o n t h e c i r c u l a t i o n a n d w e a t h e r in t h e f o l l o w i n g s u m m e r . t h e r e w i l l b e m o r e d r o u g h t in n o r th a n d fl o o d i n g i n s o u t h 认t h e f o l lo w i n g s u m m e r w h e n w in t e r m o n s o o n w a s s t r o n g , a n d a s t h e m o n s o o n w a s w e a k , t h e re w i l l b e m u c h m o r e fl o o d i n g i n n o r t h a n d d r o u g h t in s o u t h in t h e f o l l o w in g s u m m e r . t h e n o r th e rn 5 0 0 h p a c o r r e s p o n d i n g p e r i o d c ir c u la t i o n s h o w e d d i ff e r e n t a n o m a l o u s d i s t r ib u t i o n f o r t h e y e a r s o f t h e s t ro n g a n d w e a k e a s m / e a wm w e r e e x a m in e d . i t i s f o u n d t h a t w h e n t h e e a s t a s i a n w i n t e r m o n s o o n w a s s t r o n g , t h e r e e x i s t s a s t r o n g e a p t e l e c o n n e c t i o n p a tt e rn a t 5 0 0 h p a i n t h e f o l l o w i n g j u l y t h a t e x t e n d s f r o m t h e l o w l a t i t u d e ma i n l a n d o f c h i n a t o t h e e a s t o f al ask a . k e y w o r d s : s o u t h e r n / n o r t h e rn d r o u g h t / fl o o d ; e a s t a s i a n w i n t e r / s u m m e r m o n s o o n in t e n s i t y in d e x ; s e c u l a r t r e n d ; in t e r d e c a d a l v a r i a t io n ; a t m o s h p h e r i c c ir c u la t i o n ; a b r u p t c h a n g e ; r a in y s e a s o n i n s o u t h c h i n a ; l o w e r - m i d d l e r e a c h e s a r e a o f t h e y a n g tz e r i v e r ; e n s o 学位论文独创性声 明 本人郑重声明: 1 、坚持以 “ 求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成 果 。 3 、 本论文中除引文外，所有实验、 数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写过 的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了声明并表示 了谢意。 作者签名: 日期: 张 立 % i z -o d 碑支 耳 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保 留、使用学位论文 的规 定， 学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文 的电子版和纸质版 ; 有权将学位论文用于非东利 目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅; 有权将学位论文的内容编入有关数据 库进行检索; 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。 保密的学位论 文在解密后适用本 规定。 作者签名: 日期:玉立乌 复 ， 为 五钾牟 第一章绪 论 1 . 1引言 我国位于著名的东亚季风区， 降 水主要集中 在东部地区， 西部地区很少。 春夏季的降水 深受季风活动的 影响，由 季风异常引 起的大尺度早涝 是最为 严重的 气候灾害之一。 如 1 9 9 1 年我国江淮流域及 1 9 9 8 年长江中下游地区的特大洪水，最近几十年非洲撒哈拉地区的持续 干早都给当 地居民 造成巨 大损失。 我国东部夏季受东亚季风年际 及季节内 变异的影响， 早涝 经常同时发生，降 水分布以 南北早涝 形态为主，即某地区 早 ( 涝) 时， 另一地区涝 ( 早) 。 国内 外学者对季风的 研究已 取得很大进展， 特别是关于 亚洲 季风的 季内、 年际和年代际变化， 亚洲季风与e n s o 循环相互作用等方面的进展尤为显著，但仍有许多问 题需进一步研究。2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初以 来，全球气候系统发生了 很大的 变化，全球气候变暖， e n s o 发 生频率高而强， 与之相关的我国 的南北早涝也发生了年代际等变化。 因此， 利用最新的资料， 分月、 分季研究我国 大尺度南北早涝的气候特征， 东亚季风的 年际、 年代际变化及长期趋势 变化特征，以 及东亚季风与南北早涝的关系， 从而能够使得早涝预测的准确率得到提高， 具 有很重要的意义。 1 . 2研究动态 1 . 2 . 1大尺度旱涝特征 目 前， 对 全球或半 球大尺 度降 水异 常及其 引 起的旱 涝的 研究已 经 进 行了 很多 工 作u - + 关于我国 全国 或局部地区早涝 发生的 规律， 早涝成因以 及早涝 预测方面， 我国 气象工作者也 已进行了很多工作。 我国东部夏季雨带的 位置与大尺度旱涝分布密切相关， 雨带的位置偏北或偏南可以引起 不同 的 早涝分 布。 早在7 0 年 代， 序荃 荪等 15 1根 据1 9 5 2 - 1 9 7 4 年6 - 8 月 总降 水量 距 平百 分 率分布图 及5 0 0 h p a 环流形势， 把我国 东部地区 夏季大范围 降 水分布趋势概括为三类雨型， 即:i 类雨型 主要多雨区在黄河流域及其以北，江淮流域大范围少雨，梅雨不明显且易出 现大范围较明显的伏早， 而华南往往也是一多雨区;1 1 类雨型 主要多雨区位于黄河以南至 长江以北地区， 降水中心在淮河流域， 黄河以 北和长江以南的 大部分地区以少雨为主: i ii 类 雨型主要多雨区在长江沿岸及其以南，淮河以北大范围地区及东南沿海地区少雨。 第一章绪 论 1 . 1引言 我国位于著名的东亚季风区， 降 水主要集中 在东部地区， 西部地区很少。 春夏季的降水 深受季风活动的 影响，由 季风异常引 起的大尺度早涝 是最为 严重的 气候灾害之一。 如 1 9 9 1 年我国江淮流域及 1 9 9 8 年长江中下游地区的特大洪水，最近几十年非洲撒哈拉地区的持续 干早都给当 地居民 造成巨 大损失。 我国东部夏季受东亚季风年际 及季节内 变异的影响， 早涝 经常同时发生，降 水分布以 南北早涝 形态为主，即某地区 早 ( 涝) 时， 另一地区涝 ( 早) 。 国内 外学者对季风的 研究已 取得很大进展， 特别是关于 亚洲 季风的 季内、 年际和年代际变化， 亚洲季风与e n s o 循环相互作用等方面的进展尤为显著，但仍有许多问 题需进一步研究。2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初以 来，全球气候系统发生了 很大的 变化，全球气候变暖， e n s o 发 生频率高而强， 与之相关的我国 的南北早涝也发生了年代际等变化。 因此， 利用最新的资料， 分月、 分季研究我国 大尺度南北早涝的气候特征， 东亚季风的 年际、 年代际变化及长期趋势 变化特征，以 及东亚季风与南北早涝的关系， 从而能够使得早涝预测的准确率得到提高， 具 有很重要的意义。 1 . 2研究动态 1 . 2 . 1大尺度旱涝特征 目 前， 对 全球或半 球大尺 度降 水异 常及其 引 起的旱 涝的 研究已 经 进 行了 很多 工 作u - + 关于我国 全国 或局部地区早涝 发生的 规律， 早涝成因以 及早涝 预测方面， 我国 气象工作者也 已进行了很多工作。 我国东部夏季雨带的 位置与大尺度旱涝分布密切相关， 雨带的位置偏北或偏南可以引起 不同 的 早涝分 布。 早在7 0 年 代， 序荃 荪等 15 1根 据1 9 5 2 - 1 9 7 4 年6 - 8 月 总降 水量 距 平百 分 率分布图 及5 0 0 h p a 环流形势， 把我国 东部地区 夏季大范围 降 水分布趋势概括为三类雨型， 即:i 类雨型 主要多雨区在黄河流域及其以北，江淮流域大范围少雨，梅雨不明显且易出 现大范围较明显的伏早， 而华南往往也是一多雨区;1 1 类雨型 主要多雨区位于黄河以南至 长江以北地区， 降水中心在淮河流域， 黄河以 北和长江以南的 大部分地区以少雨为主: i ii 类 雨型主要多雨区在长江沿岸及其以南，淮河以北大范围地区及东南沿海地区少雨。 何 敏 等6 朱 乾根等m 对我国 夏 季( 6 - s 月) 降 水进行e o f 分析， 得出 前 三 个特征向 量 场代表了 三种典型的 雨型分布， 而这三种典型的 雨型分布与文献 t 的分法基本一致。 施能等 e 采用三级逐步 判别法对1 9 5 1 一1 9 9 4 年我国 东部地区 夏季降 水进行统计诊断分 析，得到了3 类雨型的判别函数，历史拟合达4 4 / 4 4 ，并提出可用夏季五个地区的降水量定 量诊断我国东部夏季雨型。 叶 瑾 琳、 王 绍 武 等 9 1 利 用r e o f 方 法 对东 部降 水 进 行 分 区， 将 其 划 分为 有 代 表 意 义 的6 个中心区，来补充原来划分的6 种早涝型，更符合实际的早涝分布。 1 . 2 . 2大尺度旱涝与东亚季风的联系 造成我国 大尺度早涝异常气候的成因是很复杂的，它既受到大气内 动力学的作用， 又受 到大气下垫面热力异常的影响。 季风是联结大尺度环流热力场和区域气候变化的重要环流系 统。 早在5 0 年 代， 竺可 祯fiul陶诗 言1w 、 高由 禧1y 1就 将 夏季 早涝 与 大 气环 流的 持续 异常 及 季风联系起来。 夏季中国东部的雨带从华南向华北推移速度的快慢以 及停滞时间的长短与东 亚夏季风北推的速度及季风强度密切相关。 目 前， 关于早涝成因， 主要集中 在大气环流本身、 季风异常、副热带高压、e n s o现象、遥相关现象、海温异常、中高纬西风带环流、气温异 常、 高原积雪或极冰异常等许多方面。 在这些因子中， 夏季风是影响夏季中国降水分布的一 个十分重要的因子。 夏季风的季内、 年际变异以 及年代际变化， 对我国大尺度早涝的年际及 年代际变化影响很大。因此，夏季风活动与中国降水的关系问题， 一直受到我国气象工作者 的极大重视。 叶 笃正 和陶 诗言 等0 1首 先 发 现东亚 夏 季 风 环流 在6 月 上、 中 旬存 在着 突 变， 并指出 正 是 这种行星尺度环流的突变才导致东亚夏季风的 爆发。与此同时，东亚夏季风雨带很快北跳， 并位于江淮流域、朝鲜半岛和日 本。 黄 荣辉 等11 ,1 7 1指出 西 太 平 洋暖 池 及菲 律宾 周围 对流活 动可以 强 迫出 低频 波， 这 些低 频波 可以从热带向副热带、中纬度地区传播， 影响西太平洋副热带高压， 从而影响东亚夏季风降 水的强弱。 当西太平洋暖池的海温高时， 从菲律宾周围经南海到中印半岛的对流活动强， 则 长江中、 下 游地区 和淮河流域的降水 偏少， 往往发生千早; 相反， 当 西太 平洋暖池的 海温偏 低时， 从菲律宾周围经南海到中印半岛的对流活动弱， 则长江中、下游地区和淮河流域的降 水偏多，往往发生洪涝。 黄 荣 辉 等 1 61 从 观 测 资 料 分 析 还 发 现， e n s o循 环的 不同 阶 段 对中 国 早 涝 分 布 有 着 不 同 影 响。 当e n s o事件处于发展阶段， 在汛期之前， 赤道东太平洋海温处于上升阶段， 该年夏季 中国江淮流域降水将会偏多， 可能发生洪涝: 而黄河流域、 华南地区的降水往往偏少， 可能 发生干早。 当e n s o事件处于衰减阶段，中国夏季江淮流域的降水将会偏少而发生干早: 而 黄河 流域、 华北地区 及 江南、 华南 地区的 降 水可 能 偏多。 此外， 张 人禾等 11 7 1 ， 符 涂斌 和滕星 林p 8 1 也 指出 了 东亚 夏 季风降 水 异常 可能 与e n s o 循环的 阶 段有 关。 施能 等 1 t” 用近4 0 年资 料 研究了东 亚 夏季风 与 我国 夏 季大尺 度天 气的 关 系。 指出， 东 亚 夏季风与我国 夏季降水的 关系表现在夏季雨带的南北 位置上。 强夏季风时， 雨带偏北; 夏季 雨带位置偏南均与弱季风有关。 长江中下游夏季的涝年与弱季风有关， 而强夏季风时， 长江 中下游经常是早年。 宋燕等 2 0 1a综 合分析了 近 几 十 年气候资 料的 基础 上， 揭 示了 本 世纪6 0 年代的 一 次 亚非 夏季风十年尺度的突变. 突变前北非和东亚夏季风增强， 而突变后明显减弱。 并且， 这次气 候突变突出 表现了东亚季风、 印 度季风和北非季风明显的 变化同 步性， 而最显著的 特征是在 行星尺度的降水场上从北非撤哈拉一萨赫勒、中东、印度北部到华北千早半干旱带上由多雨 变为少雨的雨量减少带。 郭 其 蕴等 (2 11 根据 英国 的 海 平 面 气压资 料计 算了1 8 7 3 - 1 9 5 0 年东 亚 夏季风 指 数( is m ) 与 用n c e p的s l p资 料计算的1 9 5 1 - 2 0 0 0 年i s m 衔接， 构成 1 2 8 年的i s m 序列。 分析表明， 夏季风弱时，中国东部夏季气温低，降水自 北向 南为负正负分布。强夏季风时， 气温偏高 降水异常为正负正分布。 对年际变化而言， 降水与夏季风的关系要复杂一些， 至少副热带高 压的变化对降水也有重要影响。 孙 颖等12 2 1 详细 讨论了 1 9 9 7 年中国 汛期降 水 及东亚 夏季风活动的 异常 特征 及其间 的联 系。 结果表明， 该年夏季风的 异常活 动对降水场的 异常分布产生了重要影响， 其中， 季风的 强弱受到 2 5 d 振荡的调制，从而影响了 一次次降 水过程。在季风及雨带的演变中，二者具 有非常相似的活动特征:均是主要活跃于南方而未向北推进， 最强北进过程均发生在7 月， 北 进的 最高 纬 度均 在3 5 n 以 南， 且 二者均 未推 进至 北 方 地区。 因 此该 年夏季 风 活动 是引 起 降水异常的主要因子。 徐 建军 等(2 3 1 以 海陆 气压 差 定 义的 夏 季 风强 度 指数为 依据， 讨论了 东 亚夏 季风 年际 异常 与 中国 夏季降 水的关系， 发现东亚夏季风强时， 中国 夏季降水可能多也可能少， 但以 少雨为主; 季风弱时，中国降水也是或多或少， 但以多雨为主。 依次可以将季风与降水的异常关系分成 强季风强降水 ( a ) 、强季风弱降 水 ( b ) ,弱季风强降水 ( c ) 、弱季风弱降水 ( d )四种关 系型。 冬季风也是季风系统的一个重要组成部分， 是北半球冬季最活跃的环流系统。 冬季风的 控制面积大， 影响时间长， 它的异常不仅带来冷害、 大风等灾害天气，而且能引起全球性特 别是中低纬度环流的变化， 并可明显地影响未来的环流与夭气。 近年来， 人们发现夏季旱涝 天气常 常 与 前 冬的 环流 异常 有很 好的 关 系。 王 绍武 2 4 对影响旱 涝的 前期因 子做了 归 纳， 指出 许多 预 报因 子与 夏 季降 水相隔 半 年左 右， 即 所 谓隔 季 相关。 纪 立人 等 12 8 的 数 值 试验 研究 也证 实了 冬 季 风 对全球 环流 影响 及 这 种影响 所 产生的 环 流的隔 季相关。 据建 华等 z 6 利用 场相 关理 论， 分 析了 中国 大陆6 - 8 月降 水场 与 前 期1 - 5 月 各月 北半 球5 0 0 h p a 高 度 场 之间的 关 系， 指出 前冬 (c 1 一月) 环流形势是我国 夏季降 水的一个重要影响因素。 实际上，东亚冬季风的强弱 也 直 接影响 着 夏季 风12 71 ， 进而影 响 到 我国 夏 季的 旱 涝。 目 前， 从 冬 季 风强 度异 常来 研究 夏季 降水的工作尚少。 孙淑清等p a l 指出 前冬和春季的 环流异常对于夏季风的 异常有十分重要的 影响。当 前冬， 在中国东北、朝鲜半岛、日 本上空5 0 0 h p a 高度场是正距平.则夏季中国 江淮流域往往发生 洪涝:相反， 在中国东北、朝鲜半岛、日 本上空5 0 0 h p a 是负 距平，则夏季中国江淮流域往 往发生干早。 施 能 等 2 9 1 用 近4 0 年 东 亚 冬 季 风 强 度 资 料 研 究了 东 亚 冬 季 风 强 度 异 常 与 夏 季5 0 0 h p a 环流 及我国 大尺度天气、 气候的关系。 指出 ， 弱冬季风时， 夏季5 0 0 h p a 从南海、 菲 律宾 经黄海、 日 本到鄂霍茨克海呈正一负一正的距平分布， 弱e a p遥相关型。这种距平分布造成夏季长 江、淮河流域降水偏多，华南、华北降水偏少。 徐 淑爱 。 01 利 用1 9 6 3 - 1 9 8 2 年资 料， 分 析了 冬 季风 异 常年份的 环 流特征 及 其与 华 南初夏 降 水的 关系。 结果 表明: 冬季风强年， 初 夏5 0 0 百帕西太平洋副高偏强， 位置偏北， 西伸脊 点偏东， 1 0 0 百帕南亚高压偏西， 华南及珠江三角洲前汛期降水偏少。 弱冬季风年初夏环流 特征与此相反，华南及珠江三角洲前汛期降水偏多。 晏 红明 等3 11 研 究了 东 亚 冬 季风 异常 变 化 及其 对中国 夏季降 水的 影响。 研 究表明: 东 亚 冬 季风有明显的年际和年代际变化 特征。 冬季风的异常活动对中国大部分地区夏季降水有明显 的影响， 其中对中国 长江中下游地区降 水的影响尤为明显。 弱 ( 强) 冬季风次年的夏季， 长 江中下游地区的降水偏多 ( 偏少) ，并对这种降水异常的成因做了解释。 陈 隽 等3 2 1 从 个例分 析入 手， 对东 亚 地区 强、 弱 冬 季风 年进行了 对比。 结 果 表明 : 冬 季风 异常有明显的季节持续性， 这种持续性在低纬地区表现尤为清晰。 冬季风的异常对后期环流 和天气有较大的影响， 强冬季风年后期的东亚夏季风偏弱， 我国的江淮地区降 水偏少， 弱年 则相反。 1 . 2 . 3东亚季风指数特征 要研究东亚季风与我国大尺度早涝的关系， 就需要能较好地反映东亚大尺度季风强度的 长序列资料。 由 于对季风的认识不同， 因 此就产生了 对衡量季风强弱标准一季风指数定义的 不同。目 前关于亚洲季风指数有两种定义: 一种从热力学要素出发来定义季风指数， 如陶诗 言 和 陈 隆 勋 【划 从 季 风 降 水 的 多 寡 来 定 义 季 风 指 数 ， 涂 长 望 和 黄 仕 松 3 +1从 火来 定 义 季 风 指 数 ， m u r a k a m i 和m a t s u m o t o 3 51从。 l r 来 定义 季 风指数: 另 一 种是 从 动力 要 素 来定 义季风 指数， 如w e b s t e r和y a n g 曾 庆 存等【3 7 从 季 风区的 高 低空 纬向 风的差 来 定 义季风 指数， 张 庆云 和 彭 京 备 l3 a 7利 用 高 低 纬 纬 向 风 的 差 来 定 义 季 风 指 数， 郭 其 蕴 39施 能 等 1 01 和h a n a w a 等 1 0 利 用与动力要素有关的 海平面气压来定义季风指数。 这两种定义各有利弊， 前者容易 被热力条件所影响，如 文献 3 4 , 3 5 3 ， 因为我国 夏季降 水有明显的带状分布， 江淮流域多雨时， 华南、华北往往是干早，因此很难用我国夏季降水 量来表示东亚季风强度。由 于东亚季风是一种副热带季风， 它的经向分量比 较大， 并且南亚 夏季风强时， 我国 江淮流域和日 本、 韩国的夏季降水反 而减弱， 因此文 献 3 6 - 3 8 3 不是 很适 用于东亚季风区， 可能更适合于南亚地区。 文献 4 1 用伊尔库茨克与根室 旧 本) 的 冬季海 平面气压反映了 较高纬度冬季风强度，由于位置偏东， 纬度太高，对我国不尽适用。 文献仁 3 9 首先利用东、 西向的海平面气压差来定义季风强度， 因为大陆与海洋的 热力性 质在冬、夏季是相反的， 所以 这是一个比 较合理的方法。 施能等在文献 4 0 1 中 对文献 3 9 3 的定义进行了改进，引入了 定义指数时常用的标准化处理方法， 定义并计算了 1 8 7 3 -1 9 8 9 年的 东 亚夏季 风强 度指 数: 研究了 东 亚夏 季风强 度与 北半 球 夏 季 气温 突 变的 同 步性 关 系【扣 ， 以 及 近4 0 年 东亚 夏季 风 强 度与 我国 夏 季 天 气气候的 关系39 7 。以 后， 又以 同 样的 方法 定 义并 计 算 了1 8 7 3 / 1 8 7 4 1 9 8 9 / 1 9 9 0 年的 东 亚 冬 季 风 强 度 指 数 17 ， 定 量 地 研 究了 东 亚 冬 季 风 强 度 与 我 国 冬季 天 气 气 候的 关 系 + 5.13 1 ， 还 研究了 东亚 冬 季 风 强 度与 我国 下 一 年 夏季 天 气 气 候 的 关 系z 91 。 文献 4 4 利 用同 样的 方 法 延长 和建 立了 东 亚 冬、 夏季风 强 度指 数， 指出 该指 数与 我国 的冬、 夏季天气的年际变化、 年代际变化关系密切， 与印度季风强度呈正相关， 并且能解释 季风的准两年振荡。 3本文的工作重点 由 上述可知， 以 往对我国大尺度南北早涝的研究往往只研究汛期总降水量的南北早涝形 态， 往往掩盖了月际的差别， 逐月降 水量是否也表现出大尺度南北早涝的形态需要研究。 其 次， 以 往研究大尺度南北早涝所划分的区域并不十分客观， 仅是按地理位置分区， 而不考虑 降 水的连续性和同 质性是 不 够的。 此外，以 往研究结果所用资 料最新也只到 工 9 9 6 年， 而近 十年来，全球与中国的 气候变化是明显的。南北早涝的时间、空间变化特征需要研究。 文献 4 0 和 4 2 1 给出的东亚冬、 夏季风强度指数的物理意义及天气气候意义都是较明显 不同。目 前关于亚洲季风指数有两种定义: 一种从热力学要素出发来定义季风指数， 如陶诗 言 和 陈 隆 勋 【划 从 季 风 降 水 的 多 寡 来 定 义 季 风 指 数 ， 涂 长 望 和 黄 仕 松 3 +1从 火来 定 义 季 风 指 数 ， m u r a k a m i 和m a t s u m o t o 3 51从。 l r 来 定义 季 风指数: 另 一 种是 从 动力 要 素 来定 义季风 指数， 如w e b s t e r和y a n g 曾 庆 存等【3 7 从 季 风区的 高 低空 纬向 风的差 来 定 义季风 指数， 张 庆云 和 彭 京 备 l3 a 7利 用 高 低 纬 纬 向 风 的 差 来 定 义 季 风 指 数， 郭 其 蕴 39施 能 等 1 01 和h a n a w a 等 1 0 利 用与动力要素有关的 海平面气压来定义季风指数。 这两种定义各有利弊， 前者容易 被热力条件所影响，如 文献 3 4 , 3 5 3 ， 因为我国 夏季降 水有明显的带状分布， 江淮流域多雨时， 华南、华北往往是干早，因此很难用我国夏季降水 量来表示东亚季风强度。由 于东亚季风是一种副热带季风， 它的经向分量比 较大， 并且南亚 夏季风强时， 我国 江淮流域和日 本、 韩国的夏季降水反 而减弱， 因此文 献 3 6 - 3 8 3 不是 很适 用于东亚季风区， 可能更适合于南亚地区。 文献 4 1 用伊尔库茨克与根室 旧 本) 的 冬季海 平面气压反映了 较高纬度冬季风强度，由于位置偏东， 纬度太高，对我国不尽适用。 文献仁 3 9 首先利用东、 西向的海平面气压差来定义季风强度， 因为大陆与海洋的 热力性 质在冬、夏季是相反的， 所以 这是一个比 较合理的方法。 施能等在文献 4 0 1 中 对文献 3 9 3 的定义进行了改进，引入了 定义指数时常用的标准化处理方法， 定义并计算了 1 8 7 3 -1 9 8 9 年的 东 亚夏季 风强 度指 数: 研究了 东 亚夏 季风强 度与 北半 球 夏 季 气温 突 变的 同 步性 关 系【扣 ， 以 及 近4 0 年 东亚 夏季 风 强 度与 我国 夏 季 天 气气候的 关系39 7 。以 后， 又以 同 样的 方法 定 义并 计 算 了1 8 7 3 / 1 8 7 4 1 9 8 9 / 1 9 9 0 年的 东 亚 冬 季 风 强 度 指 数 17 ， 定 量 地 研 究了 东 亚 冬 季 风 强 度 与 我 国 冬季 天 气 气 候的 关 系 + 5.13 1 ， 还 研究了 东亚 冬 季 风 强 度与 我国 下 一 年 夏季 天 气 气 候 的 关 系z 91 。 文献 4 4 利 用同 样的 方 法 延长 和建 立了 东 亚 冬、 夏季风 强 度指 数， 指出 该指 数与 我国 的冬、 夏季天气的年际变化、 年代际变化关系密切， 与印度季风强度呈正相关， 并且能解释 季风的准两年振荡。 3本文的工作重点 由 上述可知， 以 往对我国大尺度南北早涝的研究往往只研究汛期总降水量的南北早涝形 态， 往往掩盖了月际的差别， 逐月降 水量是否也表现出大尺度南北早涝的形态需要研究。 其 次， 以 往研究大尺度南北早涝所划分的区域并不十分客观， 仅是按地理位置分区， 而不考虑 降 水的连续性和同 质性是 不 够的。 此外，以 往研究结果所用资 料最新也只到 工 9 9 6 年， 而近 十年来，全球与中国的 气候变化是明显的。南北早涝的时间、空间变化特征需要研究。 文献 4 0 和 4 2 1 给出的东亚冬、 夏季风强度指数的物理意义及天气气候意义都是较明显 的， 并能 解释我国 全国 范围 夏季早涝问 题， 所以，已 有较多文献引 用其计算的东 亚冬、 夏季 风强 度指 数 研究 天 气 气候问 题a s, 4s ) 。 但 是， 由 于 海 平 面 气 压资 料的限 制， 文 献x 4 4 中 的 季风 强度指数资料到1 9 9 6 年为止，近十年来， 季风指数的季内、年际 及气候变化特征，以 及该 季风强度指数与我国大尺度南北早涝的关系需要进一步研究。 本文用 1 9 5 1 - 2 0 0 3 年月降 水资料， 分月、 分季研究了 我国 大尺度南北早涝的 气候 特征 及其月际变化。 并用最新的海平面气压资料， 计算了东亚冬、 夏季风强度指数， 分析了 该指 数的变化特征， 分月、 分季研究了该季风强度指数与我国大尺度南北早涝的关系， 尤其是与 华南前、后汛期降水量的关系. 第二章 我国东部4 -9 月大尺度南北旱涝的特征及变化 2 . 1引言 我国是东亚著名的季风气候区， 降水主要集中 在东部地区， 西部地区很少， 夏季东部大 尺度早涝灾 害 经常同 时 发生。 李 月 洪等4 9 1研究了 我国 东部 夏 季降 水的 跷跷 板结构， 指出 夏 季 2 6 0 n以 南的