冬季西太平洋副高强度和位置异常对我国气温的影响

冬季西太平洋副高强度和位置异常对我国气温的影响

我国冬季气温特征近年来，对中国冬季温度异常变化的研究主要集中在中高山地区的循环系统上，如东亚冬季风、亚洲大陆冷高压和堵塞高压。事实上,我国冬季气温的变化,既受来自北方冷气流的影响,也受来自南方暖气流的影响。气温的高低最终取决于哪种温度平流起主导作用。西太平洋副高的异常变化直接决定着影响我国的暖气流势力强弱,这就必然对我国冬季气温造成影响。本文分析冬季西太平洋副高的强度和东西位置的异常变化对我国冬季气温的影响及其与前期北太平洋海温的关系。1全国西太平洋副高偏强年与冬季气温分布相关分析依据历年西太平洋副高冬季强度指数的大小和西伸脊点的位置,分别选取9个副高偏强年(1958、1973、1983、1987、1988、1995、1998、2002和2003年)、9个副高偏弱年(1956、1965、1968、1969、1971、1972、1976、1985和1997年)、9个副高位置偏东年(1956、1957、1965、1967、1968、1972、1974、1985和1997年)和9个副高位置偏西年(1959、1979、1983、1987、1988、1995、1998、2002和2003年),分别制作副高典型年份我国160站冬季气温平均距平合成图(图略)。结果发现:西太平洋副高偏强年与位置偏西年,全国160站冬季气温均为正距平,较大正距平区位于华北和西北地区;西太平洋副高偏弱年与位置偏东年,全国160站冬季气温均为负距平,较大负距平区位于华北、东北和西北地区。为更好地说明冬季西太平洋副高强度和位置变化与我国气温的关系,计算了冬季西太平洋副高强度指数和西伸脊点位置与我国160站冬季气温的相关分布(图略)。计算分析结果表明,西太平洋副高强度与我国冬季气温存在着很好的正相关关系,全国160个站中除四川省的会理站为弱的负相关(相关系数-0.05)外,其余均为正相关,高正相关区主要集中在华东北部、华北和东北南部地区,山东和苏北不少代表站相关系数在0.50以上。统计发现,全国160个站通过0.10、0.05、0.01和0.001显著水平检验的相关系数百分率分别为83%、78%、51%和29%。冬季西太平洋副高西伸脊点与我国气温则存在着很好的负相关关系。全国160个站全表现为负相关,除新疆南部和西南地区西部相关关系略差外,其余地区均为很好的负相关关系,山东和江苏不少代表站相关系数达-0.60。全国160个站中通过0.10、0.05、0.01和0.001显著水平检验的相关系数百分率分别为95%、91%、76%和54%(见表1)。由此看来,西太平洋副高西伸脊点与我国冬季气温的相关关系优于西太平洋副高强度与我国冬季气温的相关关系,而且这两种计算结果均比过去用冬季季风指数计算与我国冬季气温的相关关系好得多。2西太平洋副强度指数与夏季、春季海温关联研究对比分析冬季西太平洋副高强度指数与前期各季北太平洋海温的相关场分布发现,共同点是在赤道东太平洋表现为正相关,而在西风漂流区表现为负相关。这种相关分布表明,前期北太平洋海温距平场呈现厄尔尼诺分布型,即赤道东太平洋为正距平、西风漂流区为负距平,有利于冬季西太平洋副高强度加强。其预测指示性如何,则取决于前期赤道东太平洋和西风漂流区两海区海温与冬季西太平洋副高强度的相关程度。就整体相关程度而言,各季节赤道东太平洋的正相关均远好于西风漂流区的负相关。对于赤道东太平洋海区,以秋季相关最好,夏季较秋季略差,春季较差。对于西风漂流区,总体上讲,各季节相关程度均不够好,尤其秋季更差。为比较不同季节不同海区的相关程度,在10°S-20°N、180-80°W范围内选择133个格点,作为赤道东太平洋海区,在30-45°N、170°E-140°W范围内选择44个格点为西风漂流区。统计冬季西太平洋副高强度指数与前期各季节赤道东太平洋海区和西风漂流区海温相关系数分别通过0.01、0.001显著水平检验的百分率(见表2)发现,西太平洋副高强度指数与赤道东太平洋前期夏、秋两季节海温均存在着很好的相关关系:夏季通过0.01、0.001显著水平检验的相关系数百分率分别达66%和50%,秋季通过0.01、0.001显著水平检验的相关系数百分率高达79%和69%。为直观起见,图1、图2分别给出前期秋季9-10月NINO3区和NINO4区海温距平和与冬季西太平洋副高强度指数演变曲线。由图可以看出,其演变趋势均十分一致,其间的相关系数分别高达0.66和0.69,均通过0.001显著水平检验。表明前期夏、秋两季北太平洋海温距平场呈现厄尔尼诺分布型或是赤道东太平洋海温异常偏高,尤其是前期秋季9-10月NINO3区和NINO4区海温异常偏高时,预示着冬季西太平洋副高强度偏强,我国大部地区尤其是华东北部、华北和东北南部地区将出现暖冬。关于前期海温距平分布呈现厄尔尼诺事件特征时冬季西太平洋副高加强的原因,可理解为,赤道东太平洋海温升高,有利于经向环流(哈得来环流)的加强,经向环流的北支下沉区在30°N附近。下沉气流的加强,有利于副高强度的增强。而西风漂流区位于西北太平洋中部,该海区海温的降低,也有利于下沉运动的发展,对于该区副高的加强也十分有利,特别是该区南部,副高增强更为明显。自然,当海温距平分布呈现拉尼娜事件特征时,则利于副高强度的减弱。海温持续性好的特点,使前期数月与冬季西太平洋副高强度维持较好的相关关系。3预测结果及分析分析冬季西太平洋副高西伸脊点与其前期各季节北太平洋海温的相关场分布发现,在赤道东太平洋均为负相关,而在西风漂流区则全为正相关。这种相关分布所反映的是北太平洋海温距平场为拉尼娜分布型,即赤道东太平洋为负距平,西风漂流区为正距平。这种海温距平分布型有利于冬季西太平洋副高位置偏东。同理,其预测指示性,也取决于前期赤道东太平洋和西风漂流区两海区海温与冬季西太平洋副高西伸脊点的相关程度。分析发现,就相关程度而言,夏、秋两季赤道东太平洋的负相关远好于西风漂流区的正相关。春季赤道东太平洋的负相关和西风漂流区的正相关相当。对于赤道东太平洋,也是以前期秋季相关最好,通过0.01和0.001显著水平检验的相关系数百分率分别达80%和64%(见表2)。夏季相关也很好,只是较秋季略差,通过0.01和0.001显著水平检验的相关系数百分率分别为65%和42%。春季相关较秋季和夏季略差些。对于西风漂流区,则是以前期春季相关较好,夏季次之,秋季较差。为较客观地给出冬季西太平洋副高西伸脊点的预测依据,根据冬季西太平洋副高西伸脊点与前期夏季北太平洋海温的相关分布,确定了两个冬季西太平洋副高西伸脊点预测的关键区:一个在5°S-5°N、180-160°W范围内,位于NINO4区东部,称西关键区;一个在5-10°S、125-110°W范围内,位于NINO3区中东部,称东关键区。计算表明,前期夏季6-8月东、西两关键区海温距平和与冬季西太平洋副高西伸脊点间的相关系数分别为-0.68、-0.66,均通过0.001显著水平检验。图3、图4分别为前期夏季6-8月西、东两关键区海温距平和与冬季西太平洋副高西伸脊点演变曲线。从图中可以看出,其间的演变趋势均明显相反。上述分析表明,前期各季北太平洋海温距平场呈现拉尼娜分布型或是夏、秋两季赤道东太平洋海温异常偏低,尤其是前期夏季6-8月东、西两关键区海温异常偏低时,预示着冬季西太平洋副高位置偏东,我国绝大部分地区将出现冷冬。对于冬季西太平洋副高西伸脊点之所以与前期赤道东太平洋和西风漂流区海温存在较好的负相关关系,主要原因还是在于前期海温对副高强度具有显著影响,而副高强度与西伸脊点存在着显著的负相关关系。众多的研究表明,在西太平洋副高与北太平洋海温的相互作用中,不同海区和不同季节其相互作用明显不同,其相互作用最为显著的海区为赤道东太平洋和西风漂流区,上述的冬季西太平洋副高强度和西伸脊点与其前期北太平洋海温的相关分析也证明了这一点。4夏、秋新塘海温偏高分析①冬季西太平洋副高强度和西伸脊点与我国气温分别存在着很好的正、负相关关系,尤其西太平洋副高西伸脊点与我国气温的负相关关系更好