东亚纬向热力差异季节转换时间的变化及其对我国气候的影响

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本文运用1956-2015年NCEP/NCAR再分析数据以及CMAP降水数据,采用线性趋势、Mann-kendall突变检验及Morlet小波等方法分析了东亚纬向热力差异季节转换时间的长期变化趋势、突变特征以及多尺度周期变化特征。其次分别讨论纬向热力差异冬夏/夏冬季节转换时间异常年份大气环流形势以及对我国气候的影响。得出的主要结论如下:(1)东亚-西北太平洋地区纬向温度偏差存在显著的季节反转特征,夏季温度呈“东冷西暖”分布形势,冬季反转为“东暖西冷”。与热力场相对应,海平面气压场存在相同的季节转换特征,两者的季节转换时间基本保持一致。(2)气候平均态纬向热力差异由冬季型转变为夏季型的时间发生在第18候,夏季型向冬季型转换的时间为第54候。纬向热力差异冬夏/夏冬转换时间均具有显著的年际与年代际际变化特征,两次转换时间开始提前的年代均始于21世纪初。就长期变化趋势而言,冬夏季节转换时间与夏冬季节转换时间均略趋于提前,气候倾向率分别为-0.37候/10a、-0.25候/10a,但两次转换时间并无显著相关性。由冬向夏转换时间自20世纪50年代中期至20世纪80年代初显著推迟,超过了95%显著性水平(±1.96),在置信区间内UF与UB曲线存在两个交点,均位于2010年之后;夏冬转变时间的UF曲线1956-1970年前后呈下降趋势,1971年左右至2015年波动上升,根据UF与UB曲线在置信区间内存在的交点并结合累积距平分析结果推测在1971年、2000年可能是转换时间发生突变的时间点。两次转换时间均存在多尺度周期变化特征,冬夏转换时间存在26a、12a、7a三个主要周期,共同影响着冬夏季节转换时间在整个时间域内的提前/推迟变化特征,但尚未通过95%显著性水平。夏冬转换时间振荡周期主要为9a、17a,为影响夏冬转变时间的第一主周期,通过了95%显著性检验。(3)纬向热力差异冬夏转换时间偏早时,夏季西太平洋副高的位置偏东,南亚高压较强且位置偏东;而偏晚发生转换时,西太平洋副热带高压西伸脊点偏西,南亚高压位置同样偏西特征且强度偏弱。低层(850hPa)偏南风向北传播、高层(200hPa)经向风风向转变、高低层经向风的垂直切变均表现为纬向热力转换时间偏早年先于偏晚年。纬向热力差异夏冬转换时间偏早年冬季蒙古高压中心强度略弱于偏晚年,相反阿留申低压强于偏晚年。其次偏早年东亚大槽强度指数IEAT为5.17,而偏晚年IEAT为4.5。偏早年低层(85hPa)经向风在第51候各纬度带同步反转为北风量;偏晚年北风建立具有阶段性,首先在20°-30°N纬度带上反转,30°-40°N纬度带内在第63候才完全转变。(4)冬夏转换时间偏早年,第10候我国江南地区等降水量稳定≥6mm/d,标志着进入东亚副热带季风雨季;而转换时间偏晚年,第15候开始持续出现大于6mm/d降水量。夏冬转换时间异常年份对我国秋季气温的分布以及入冬时间的影响,总体而言表现为偏早年我国秋冬季温度较低,入冬时间较早。
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