东亚中纬度气旋活动异常特征及其与东亚夏季风的联系

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本文基于1979~2013年ERA-Interi m-日四次的海平面气压再分析资料,使用气旋客观识别和追踪方法得到北半球温带气旋路径数据集,进而统计了东亚中纬度气旋活动的变化特征。然后通过扩展经验正交函数方法(EEOF)分解850hPa风场得到东亚夏季风的第二模态,并采用回归分析等常用的统计方法揭示了东亚中纬度气旋活动影响东亚夏季风的可能机制。最后利用多套地表气温资料简要分析了造成近35年气旋活动变化的原因。主要结论如下:(1)客观识别方法可以根据海平面气压的局地最小值和涡度的局地最大值来确定气旋的位置,并结合引导气流和自身移速来估计下一时刻的气旋可能位置,通过计算两者相匹配的概率来确定气旋的移动路径。通过对比气旋活动频率、强度与位势高度场天气尺度滤波方差的空间分布,发现两者在空间分布和季节变化上都具有很强的相似性,这说明对气旋客观方法得到的气旋路径数据进行统计分析,能够很好地描述北半球气旋活动的气候态特征。(2)蒙古中部不但是气旋活动最频繁的地区,也是气旋活动变化最剧烈的地区,可以认为蒙古地区是东亚中纬度气旋活动的关键区。该地区的气旋活动在1979-2013年中存在一个显著的减弱趋势和年代际变化,值得注意的是这一年代际转折出现在90年代初,在这之后东亚地区气旋活动减弱。EEOF方法分解东亚地区850hPa风场得到的东亚夏季风第二模态反映了夏季风在东亚地区南北一致的变化特征,时间系数很好的展现出夏季风在90年代初以后的年代际减弱。进一步的研究指出东亚中纬度气旋活动与东亚夏季风之间存在显著的正相关关系,当气旋活动强(弱)时,东亚夏季风增强(减弱)。(3)东亚地区异常的气旋活动通过天气尺度瞬变波活动产生的涡度通量向极输送,使贝加尔湖地区存在一个正涡度异常并伴随着气旋性环流,由于大气环流的调整作用使得在该地区形成异常的冷性低压,这一异常的低压也体现在瞬变波活动引起的位势倾向变化上。在贝加尔湖地区气旋性环流的东南侧和我国东南沿海地区反气旋环流的西北侧有一致的西南风异常,这有助于东亚夏季风的增强。90年代初之后情况相反,东亚中纬度气旋活动减弱,东亚夏季风也在同一时间减弱。(4)四套地表气温资料均能够反映出欧亚大陆地表非均匀增暖的变化特征,其中最显著的增暖区域位于贝加尔湖西南侧,在该区域南部经向温度梯度减弱,低层大气斜压性减弱,最终造成了气旋活动在90年代初之后显著减少。
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