夏季南亚高压两类东—西振荡过程的联系及其天气效应对比_祝传栋.pdf

祝传栋,任荣彩.2023.夏季南亚高压两类东西振荡过程的联系及其天气效应对比 J.大气科学,47(1):5369.ZHUChuandong,RENRongcai.2023.RelationshipbetweenTwoTypesofEastWestOscillationsoftheSouthAsiaHighinSummerandTheirInfluencesonWeatherJ.ChineseJournalofAtmosphericSciences(inChinese),47(1):5369.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2106.21075夏季南亚高压两类东西振荡过程的联系及其天气效应对比祝传栋1,3任荣彩1,21中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京1000292南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京2100443湖北省气象服务中心，武汉 430205摘要夏季南亚高压（SAH）中心呈青藏高原和伊朗高原双模态分布，表现为东西振荡的形式。同时，SAH 的东缘还存在规律性的向东亚地区东伸或西退至青藏高原，表现为另一种形式的东西振荡。本文利用NCEP1 逐日再分析资料、APHRODITE 逐日降水数据以及印度地区逐日降水数据，研究了 SAH 这两类东西振荡的联系以及它们对亚洲地区环流和天气影响的差异。结果表明，SAH 中心的双模态东西振荡位相可显著影响其东缘东伸/西退的发生及其幅度。尽管在 SAH 中心呈青藏高原和伊朗高原模态时，均可以出现 SAH 东缘的向东亚东伸，但青藏高原模态下发生东伸的频率明显高于伊朗高原模态；在伊朗高原模态时则更容易出现 SAH东缘的西退。而且，在青藏高原模态下发生的 SAH 东缘东伸的幅度也比伊朗高原模态时更大。进一步研究发现，SAH 中心的双模态东西振荡主要与印度北部及整个青藏高原地区的降水异常型密切联系，并与异常降水有关的热力和动力作用变化相耦合。而 SAH 东缘的东伸/西退则通过引起西太副高的西进/东退，与东亚地区偶极子型的降水异常（青藏高原中东部、长江与黄河之间的中下游地区的降水异常与长江以南地区的相反）相联系。此外，SAH 中心为青藏高原模态且东缘发生东伸时，与 SAH 中心为伊朗高原模态且东缘发生西退时，青藏高原西部与中东部的降水异常总是呈显著反位相变化。关键词南亚高压双模态振荡东伸西退西太副高降水文章编号1006-9895(2023)01-0053-17中图分类号P434文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2106.21075Relationship between Two Types of EastWest Oscillations of the SouthAsia High in Summer and Their Influences on WeatherZHUChuandong1,3andRENRongcai1,21State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics,Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 1000292Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters and KLME,Nanjing University of InformationScience and Technology,Nanjing 2100443Hubei Meteorological Service Center,Wuhan 430205AbstractTheSouthAsiahigh(SAH)centerischaracterizedbybimodaldistributioni.e.,theTibetanPlateau(TP)收稿日期2021-04-30；网络预出版日期2021-10-08作者简介祝传栋，男，1991 年出生，博士，主要从事大气环流动力学研究。E-mail:通讯作者任荣彩，E-mail:资助项目国家自然科学基金项目 42105039、91837311、42075052Funded byNationalNaturalScienceFoundationofChina(Grants42105039,91837311,42075052)第47卷第1期大气科学Vol.47No.12023年1月ChineseJournalofAtmosphericSciencesJan.2023modeandIranianPlateau(IP)mode,showinganeastwestoscillationpattern.Inaddition,theeasternedgeoftheSAHalso regularly extends eastward to East Asia or retreats westward to the TP,manifesting another type of eastwestoscillation.UsingNCEP1dailyreanalysisdata,APHRODITEdailyprecipitationdata,anddailyIndiaprecipitationdata,thispaperinvestigatestherelationshipbetweenthetwotypesofeastwestoscillationsoftheSAHandthedifferencesintheirimpactsonthecirculationandweatherinAsia.TheresultsshowthatbimodaleastwestoscillationoftheSAHcentercansignificantlyaffecttheoccurrenceandamplitudeoftheeastwardextension/westwardretreatoftheeasternedgeoftheSAH.AlthoughtheeasternedgeoftheSAHcanextendeastwardwhentheSAHcenterisintheTPorIPmode,thefrequencyoftheeastwardextensionoftheeasternedgeoftheSAHintheTPmodeissignificantlyhigherthanthatintheIPmode.IntheIPmode,theeasternedgeoftheSAHismoreinclinedtoretreatwestward,andthemagnitudeoftheeastwardextensionoftheeasternedgeoftheSAHintheTPmodeislargerthanthatintheIPmode.FurtheranalysisrevealsthatthebimodaleastwestoscillationoftheSAHcenteriscloselyrelatedtotherainfallanomalypatterninNorthIndiaandtheTPregionandiscoupledwiththevariationofthermodynamiceffectrelatedtorainfallanomaly.Theeastwardextension/westwardretreatoftheeasternedgeoftheSAHisrelatedtothedipolerainfallanomalypatterninEastAsia(i.e.,rainfallanomaliesinthecentralandeasternTPandthemiddleandlowerreachesoftheYangtzeRiverandYellow River are opposite to those in the southern region of the Yangtze River),resulting in the westwardextension/eastwardretreatofthewesternPacificsubtropicalhigh.Furthermore,whentheSAHisintheTPmodeanditseasternedgeextendseastwardandwhentheSAHisintheIPmodeanditseasternedgeretreatswestward,rainfallanomalyinthewesternTPisalwaysoppositetothatinthecentralandeasternTP.KeywordsSouth Asia high,Bimodal oscillation,Eastward extension/westward retreat,Western Pacific subtropicalhigh,Rainfall 1 引言南亚高压是北半球夏季对流层上层最强大、最稳定的反气旋环流系统（MasonandAnderson,1963;陶诗言和朱福康,1964）。由于青藏高原及邻近季风区非绝热加热的作用，南亚高压形成并维持于青藏高原上空（Krishnamurtietal.,1973;ReiterandGao,1982;Yanaietal.,1992;Liuetal.,2007;Wuetal.,2012）。研究表明，南亚高压存在多种时间尺度的变率，并与夏季亚洲季风区的天气气候异常关系密切（陶诗言和朱福康,1964;罗四维等,1982;张琼和吴国雄,2001;Zhangetal.,2002,2005;GarnyandRandel,2013）。深入研究南亚高压的变化规律及其对天气气候的影响，对于理解天气气候异常的物理过程、提高天气预报和气候预测水平具有重要意义。南亚高压不仅具有年际或更长时间尺度的变率（张琼等,2000;徐忠峰和钱永甫,2003;Jiangetal.,2011;QuandHuang,2012），它还在中短期时间尺度上（几天至几十天）具有显著的变率，并具有3060 天（季节内）和 1020 天（准双周）的主导周期（陶诗言和朱福康,1964;Krishnamurtietal.,1973;Nitta,1983;FujinamiandYasunari,2004;Liuet al.,2007;Ren et al.,2015;Yang and Li,2016;Ortegaetal.,2017）。其中，南亚高压的季节内变化与亚洲夏季风爆发阶段对流活动的北传有关（Yasunari,1981），而其准双周变化与亚洲夏季风成熟阶段对流活动的纬向传播有关（KrishnamurtiandArdanuy,1980）。南亚高压在中短期时间尺度上的变化，不仅体现在强度上（RandelandPark,2006;GarnyandRandel,2013），还体现在其中心位置的东西振荡上。早在上世纪 60 年代，陶诗言和朱福康（1964）发现南亚高压中心常在其气候态平均位置附近做东西振荡，并与西太副高的东西进退密切联系，两者有相向而行、相背而去的变化特征。Zhangetal.（2002）基于候平均的数据发现，100hPa 南亚高压中心位置的经度分布存在两个峰值，分别在青藏高原和伊朗高原上空，据此将南亚高压分为青藏高原模态和伊朗高原模态。并且指出，当南亚高压处于青藏高原（伊朗高原）模态时，长江黄河流域、