第卷第期年月气象学报洲孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响个例分析刘屹氓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陈仲良城市大学物理与材料科学系大气研究实验室大气研究实验室毛江玉吴国雄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摘利用南海季风试验分析场和向外长波辐射通量要资料研究了年孟加拉湾季风和南海季风爆发期间副热带环流的大尺度和天气尺度特征探讨了孟加拉湾季风爆发与南海季风爆发之间的物理联系及孟加拉湾季风气旋的对流凝结潜热释放对副热带高压撤出南海的影响结果表明年月爆发的东亚季风展现出典型的从孟加拉湾地区东传发展到南海地区的过程随着孟加拉湾季风爆发和对流活动增强北移南海北部出现了低层西风和对流活动领先于副热带高压在南海地区减弱和撤退结果还显示南海北部地区的对流凝结加热有助于该地区经向温度梯度的反转在热成风关系的制约下南海上空副热带高压脊面的垂直倾斜由冬季型转向夏季型季风爆发关扭词孟加拉湾季风对流潜热加热南海季风副热带高压引言一‘‘”流的结构和演变〔」年南海季风最早于月在东一日在南海北部爆发然后以大尺度季风环亚洲季风是地球上最大的环流系统之一流运动为特征大约于一日在整个南海发展起南亚地区它从冬到夏的季节转换是以环流的突变为特征来和‘〕指出早在月初经向环流和高年陶诗言和陈隆勋川指出亚洲季风最的相对湿度已在南海建立位于孟加拉湾地区的热早在南海爆发世纪年代当更多的观测资带气旋提供了传向南海的水汽通道月日以料和再分析资料出现以后年亚洲季风爆发包含和发现后低层西风在南海中部和南部盛行与之相关的是个连续的阶段即首先低层副热带高压以下简称副高的东撤度环流转换标志着南海季风的全面爆发这些大尺〕是孟加拉湾季风的爆发然后为南海季风最后是南亚季风南海季风试验开展后和在对然而如果仔细调查环流型就会发现在南海季风爆发期间低层副高的中心并没有大的变化仅副年的个例研究中也发现了类似的过程外另等〕观测到在和年早于南海季高的西部延伸被减弱了究引发了两个问题无物理上的联系这一现象和近期的一些研风爆发孟加拉湾地区有强烈的季风低压出现在第一很明显孟加拉湾气旋或气候平均的意义上亚洲季风这样连续的征也被不少工作证实一,个阶段特孟加拉湾季风爆发在南海季风爆发前它们之间有〕第二对流层低层的副热带高压许多工作研究了年南海季风爆发前后环是真的东撤还是位于南海上的副高西部减弱了初稿时间年月日修改稿时间年月日资助课题国家自然科学基金重点项目中国科学院创新一一和研究基金卷无论哪种情况其中包含的物理机制是什么表面上这两次季风爆发事件之间的关系也许不是直接的对那里的对流活动的发展起作用如上述情况正发生在季风爆发前而且副高北部的凝结加热累积到一但近来的一些研究涉及到凝结潜热加热定程度越过副高脊面冬季型的负的经向温度梯度对副热带高压形成和变异的影响见下面的讨论要的物理过程将改变符号脊面的倾斜将从冬季型转为夏季型并将激发季风的爆发及副高的东撤与孟加拉湾季风爆发相联系的凝结加热应是一个重这里有必要回顾这一关系为下面本研究的目的就是利用资料分析和数值试验证实上述假设并研究与孟加拉湾季风爆发有关的对流凝结加热对南海上空的环流及对南海季风爆发的影响出的讨论提供背景北半球冬季在对流层各层上副高脊线都是纬向分布的形成一个连续的脊面北为西风暖区倾斜脊面以南是东风以本文首先给出对年月东亚地区环流部分给在热成风关系的制约下脊面随高度向在亚洲地区沿着这个界面冬季南暖夏演变的诊断研究数值试验的工作将在第本文所用资料是南海季风试验年月一“北季却是北暖夏季北倾因此随着高度增加脊面在冬季南倾京资料中心提供的及来自日的环流场某地从冬到夏的季节转换表现为该地区的经过插值的向外长波辐射通量环流场的资料是脊面倾斜的消失好像是垂直竖立的轴被定义为季节转换轴层“〕季节转换轴的出现伴随着季风上一的爆发其东面表现为低层副高的东撤一次的分析资料上水平分辨率为在经距一区域另一方面在关于冬夏季低层副热带环流的研纬距是经距究中‘〕〔和认为夏季副高南侧的东纬距逐日的全球资料相似的环流型事实上同期风主要是对亚洲季风加热的响应冬季纬向平均气流与山脉的相互作用决定了纬向非对称副热带环流的形态再分析资料给出了与被用于本文的研究分析资料很但后者有较高的水平分辨率因此然而他们的工作没有考虑到季节转换期间副高的演变另外他们所使用的非绝热加热是从热力学方程得到的难以把潜热加热的贡献与其他非绝热加热的贡献区分开南海地区环流逐日演变图量的演变给出了‘」利用一个线等【年南海季风爆发期间一些变性准地转模式也探讨了北半球副高的起源但研究的仍是夏季本节中对资料作了点滑动日以前的时间平滑以滤掉高频的日变化月“最近吴国雄等工’’〕的研究表明不同形式的外在南海的北部已经观察到西风带出现月日强迫以及内强迫对副热带高压的形成和变异有着不西风强度增加而后迅速向南控制整个南海地区图同的影响事实上副高的形成可以按照负涡度的的演变图指出月日以前南海发展来解释方程因而导出了全型垂直涡度倾向方程研究副高大部分地区为晴空天气从扩展地区正图在南海北部强的对流活动日加强并开始向南快速‘〕〔以方程与位月日开始发展‘〕涡方程〔完全等价它不仅包含动力因子而且以同时南海地区图垂直相对涡度在位势高度从。显式形式包含了如摩擦和非绝热加热等热力因子的很快地下降到相应地南海日从负变到作用为当仅考虑非绝热加热的强迫作用时通过尺月一度分析沿副高脊线环流的准定常响应可以被简化上述十个变量在南海地区一如优这里。坦区域平均的时间演变显示夕尹月中以前南海地区“的稳定在一个较高的数值上二夸是垂直涡度是非绝热加热月中开始降低图月日以后低于‘的降水率〔率尹是科氏参数出副热带高压随纬度的变化〕是位温于是相当于每天有〕深对流凝结加热将在对流层低层加热区的东部强迫‘一‘工意味着强的对流活动已经开始的降低同步西风的增加与该副高西侧的南风如果位于月日以前南海地区盛行东洋面上将携带丰富的水汽到副高的西及西北地区风但其后盛行西风位势高度的变化显示南海地期刘屹眠等孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响个例分析巧黝漂鬓图月一日纬向风位势高度和相对涡度的时间纬度剖面的单位分别是阴影是相应各物理场的中心区域对每日次的。。和作了时间平滑区平均位势高度在月日达到其最高值在日和日迅速降低涡度的演变与位势高度的变副热带高压候平均演变特征亚洲季风爆发前对流层低层从孟加拉湾南海到东太平洋都被副热带高压所控制图化正好相反正值日南海地区的涡度急剧地从负增为这时图和图的结果意味着南海地区副高的减弱月第的候的副高脊线位于和伴随着该地区西风人侵以及对流活动的发展特别是在南海北部地区脊线尽南为冬季型在副热带地区脊线是连续月第候孟加拉湾东部纬向风的垂直切变已气象学报卷一凡甲几邓艇侧︶禽︵日疽区姗趁︵︶一闷国仍囚沙︵石飞。之比日口︵︶月一一一一一图月一日南海地区“一一平均的纬向风相对涡度‘和位势高度对每日一即及。一时随时间的变化次的和作了时间平滑经逆转而从半岛上交附近到线与脊面几乎垂直一增强的有组织的对流活动它的中心位于到的脊面已出现向北的倾斜的中南相该季风气旋伴随着位于其东北侧的反气旋一带状对流也从泰国伸展到中国南部和南海地区图副高脊线已经位于说明在这一候从孟加拉湾东部到中南半岛西上尽管反气旋环流仍然控制着孟加拉湾的东北部显示出在孟加拉湾东部和部对流层上层的经向温度梯度已经从冬季型转为夏季型区脊线以北这说季节转换轴在月第候向东移动达到南海地明孟加拉湾地区的季节转换不久将要发生后在是此时孟加拉湾季风已经爆发和上季风气旋加深而且无论上孟加拉湾东部的副高的副高脊线在孟加拉湾地区上空断裂图说明还是该地区冬季型副高在中低层已被破坏并被低压槽所取代脊已断裂意味着孟加拉湾季风爆发月这时西风从第候南海上空上线已南孟加拉湾低压的东南通过中南半岛伸向南海北部日季风低压进一步加强中心从巧日的移到赤道地区显示副高已移出该地区图风在整个南海上空盛行已经建立西脊面北倾南海上夏季型移到上月在泰国上空西南气流与南海上副高南部的东南气流相遇产生强对流注意到虽然南海孟加拉湾和南海地区环流的区域特征上述讨论已清楚地显示节转换于在南海地区月第线的分布仍为冬季型它们之间的位置比前更加接近图显示脊面倾斜度减弱了年从冬到夏的季日南海北部的对流活动更加活跃而季候出现在孟加拉湾第候出现节转换轴已位于南海中部表示经向温度梯度从负转为零标志着该地区季节转换的开始月日为研究这两次转换之间的联系下面以后集中研究环流从第前人的研究“候到第一‘候期间的演变的线和反气旋已南移到〕已经指出了与年南海南海的赤道地区图气旋式环流在南海北季风爆发有关的值得注意的一重要现象即位于北部盛行西风控制了整个区域图的夏季风在脊面的倾斜印度洋的爆发气旋星资料中显示出的另外令人感兴趣的是从卫年的气旋几乎是〕指出了南海地区夏季季风环流型的建立以后的日应被定义为尽管成熟年相月日被观测到图应时期逐日卫星观测的气旋的重复如图见日月年南海季风的爆发封三所示月日在热带孟加拉湾南部地区有期刘屹眠等孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响工个例分析甲二多一今一一尸凡、一一一一、二夕歹乏二卜尹‘己夕二公弘严鉴二母少产、色辛一﹄丽一一凡丁垫澡图月第候到第候候平均的经向梯度为正线在和的分布第候第候第候第候副高脊面向南倾意味着穿越脊面向上有西风型图分别表示整个对流层和上部对流切变而向北倾对应于东风型切变换句话说季风层图给出其沿副高脊线纬带一平均爆发伴随着越过脊面的温度经向梯度的逆转按照的时间演变显示热成风的纬向分量从正到负都首热成风关系可以用纬向风的垂直切变来表示温度先发生在孟加拉湾东部和中南半岛地区的经向梯度这里用一图和一黔象犷矗策轰卷书分布钾令苏苏介分护浪聋汗或违…多拼资李尹丫花女飞浇江夕勺三阎一一厂丫了于丫尸价飞不‘尸尸、户入屯尸,厂一洛一叫夕仃一一气、‘夏‘一确‘曰。多坛城‘一一一尸一尸奋尸产,尸,丫一一,入屯尸‘奋一‘只吕二岁,尽勺‘会护图同图但为经向梯度为正的二线在和的分布然而如果仔细比较图日出现比在对流层整层和发现南海地区纬月插值的研究了孟加拉湾季风爆发期间向风负的东风型垂直切变在对流层上层于日以后该地区的凝结潜热加热对南海季风爆发的影响以及对流层低层副热带高压在南海季风爆发时减弱并撤出南海的原因出现得早这表明在该地区温度梯度的反转首先出现在对流层中高层应与南海北部深对流凝结潜热加热有关这与图诊断分析的结果表明年东亚地区的季节转换经历了典型的从东到西的发展过程月所示以低于为代表的中显示在南海季风爆发月巧日孟加拉湾季风爆发后季节转换轴于日东移到南海中部深对流的分布一致图表明南海北部低层西风出前深对流已在南海北部发展起来而且该深对流现和对流持续发展与孟加拉湾季风气旋的凝结加热释放有关正是南海北部的对流凝结加热使南海地随孟加拉湾季风低压的加强和向北移动而发展南海北部西风及对流的出现和增强‘表明孟加拉湾季风爆发期间其上的对流活动能导致正是南海北部区温度经向梯度逆转在热成风关系的制约下南海上空低层副热带高压逐渐减弱南移〕最终当对流的凝结加热促使南海地区温度经向梯度逆转西风维持起着一定的在作用在整个南海地区发展起来时气旋式环流控制该地区表现为副惯东撤到西太平洋上空致谢和等〔”」还指出来自中纬度的气旋对南海北部的这两种过程可能共同北京资料管理中心提供了插值的由作用使南海地区的副高减弱南移分析资料气候诊断中心提供总结文中通过分析南海季风实验环流场的资料和期刘屹眠等盂加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响个例分析口厘盆︵﹀田口盆厘︵︶图月一日负的位势厚度的经向梯度“阴影区和纬以及向风垂直切变等值线在和同图与沿一之间之间平均的时间经度剖面等值线间隔使用了时间平滑以涟掉日变化参考文献一飞一叨叨印一昭一翔又吃卯一己张永生吴国雄关于亚洲夏季风爆发及北半球季节突变的物理机理的诊断分析季风爆发的阶段性特征气象学报气象学报卷一飞卿毛江玉吴国雄刘屹氓季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究副高结构的气候学特征气象学报一毛江玉吴国雄刘屹眠季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究一亚洲季风区季节转换指数气象学报丁一汇李崇银南海季风爆发和演变及其与海洋的相互作用北京气象出版社穆明权李崇银年南海夏季风爆发及大气季节内振荡的活动气候与环境研究一眼叨一”绷一又一呢一吴国雄刘屹眠刘平空间非均匀加热对副热带高压带形成和变异的影响尺度分析气象学报一】一只一肋一伽一一期刘屹崛等孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响个例分析《加“州“女记鱿￡、。而巧乞凡乞沙刀二。尸卿气琳‘户“月及笋“改创肠几玉〕碑反￡笋万椒心悠红‘阮刘屹崛等孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响个例分析日川州叫图月少和的日的尺分〔日风矢量场平训影上的分布中丈给小硬布毛少七实线是口率‘〕线
