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题 目 亚洲季风环流在20世纪70年代末之后的减弱

学生姓名 王 超

学 号 20081301002

院 系 大气科学

专 业 大气科学

二Ｏ一一 年 十一 月 二十九 日

亚洲季风环流在20世纪70年代末之后的减弱

摘要：

全球大气环流的转换在20世纪70年代末已经能够通过气温、风速等明确地监测到。小波分析显示这种变化的时间范围长于20年。对这项工作的研究表明亚洲中纬度的转变趋势与对流层中层全球平均转变趋势相反。这项研究的另一个发现为这种环流转变发生后，非洲-亚洲季风环流和热带中太平洋信风都变弱。这种信号也表现在中国夏季降水上。

关键词：亚洲季风环流、减弱、转换

1、 引言：

人们广泛认为人类的活动已经改变了全球气候。温室气体的增加导致全球气温的升高，及气候系统许多相应变化。为了科学地认识和预测气候变化，我们需要了解十年至百年尺度气候变率及其机制。因此，十年至百年尺度气候变率被列为CLIVAR的主要目标之一。

通过分析观测记录和重建地面气温数据，许多十年尺度的气候变率事实已经被发现（Jones etal.1999；Kelly和Jones，1999；Wang etal.，1999；Shietal.,1999），例如，十年气候变率。研究表明20世纪30年代和90年代是暖期，而20世纪60年代诗歌冷期。20年或更长时间尺度的变率也被发现了，正如大气环流的变化（Karoly etal.,1996;Chen et al.,1998;Wang and Zhu,1999）。在20世纪60年代气候突变是另一个引人注目的领域。

在本文中，通过利用NCEP/NCAR的再分析资料研究伴随10年时间尺度的大气环流转变的亚洲季风的长期变化。在20世纪70年代末观测不同等压面都能得到大气环流的突然转换的结果。在此次分析中，我们发现非洲-亚洲季风环流减弱了。与此同时，东太平洋的信风也明显减弱。

1、 全球平均气温的转换

这项研究的基础是对全球自由大气平均温度变化的分析。首先，我们画出时间变量和500hpa,200hpa,100hpa等压面上气温波动分析的图表1。三个层次上的气温从一个冷期到20世纪70年代末突然转变的暖期。表1显示在17个等压面上全球年平均气温在1979-1998年不同于1949-1976年的。以上三个层次上温度变化分别是0.32C，0.91C，1.08C.在对流层高层的变化大于底层。

从波动分析可以得出，这个转换的时间尺度大于20年。然而，20世纪70年代末，10年时间尺度的转换也是存在的。在50Hpa这种变化的趋势与对流层其它层次的趋势相反。

2、 亚洲上空气温变化的空间结构及其特征

图2显示出1979—1998年和1949—1976年这两个时期300hpa气温变化的地理分布。温度的变化（温度距平）在全球的大部分地区是正的，且热带印度洋，西太平洋，南半球中纬度地区，美国，亚洲中纬度地区温度变化都是有明显。有趣的是，亚洲中纬度地区温度变化是负值区，与地球上大部分地区相反。200hpa以下亚洲温度的变化都存在这种相反变化，只是地理位置有微小的不同。我们称之为亚洲中纬度特殊转换。

现在我们考虑气温转换的垂直结构。从图3是沿120E气温变化的剖面图。整个对流层气温的变化除了中纬度偏北地区200hpa以下及南半球高纬度在500hpa附近，大部分纬度上是都正的。在平流层低层50hpa附近，变化时负值，与对流层大体相反。从亚洲中纬度的地理位置这一地区的特殊性也许与青藏高原的存在有关，但是目前物理原因仍然不清楚。

我们的分析也揭示了20世纪70年代末前文提到的转换，这种转换不仅是年平均的，也表现在夏季和冬季。本文中我们感兴趣的是夏季的情况。如图4为两个时期夏季500hpa位势高度差。明显的正值区在热带地区，最大值出现在非洲-亚洲季风区，亚热带印度洋，和部分大西洋上。有趣的是，非洲-亚洲季风区和大西洋值符号相反。这种特征在整个对流层中低层都能看到。从1000hpa位势高度变化可知，最大正值和负值分别出现在亚洲中纬度和大西洋。

以上转换也表现在其他物理量上。但是转换的空间型也许与温度转换的空间型有微小不同。

4、亚洲季风环流的减弱

季风产生的基本原因是海陆差异，海陆差异可以表现在低空气温。海平面气压等。图5中我们描述了两个时期夏季海平面气压的变化。正如上文所述，海平面气压在亚洲大陆是增加的，而印度洋和西太平洋上的变化较小。因此，亚洲大陆与近海之间的海平面气压差是减小的（因为，气候态上亚洲大陆海平面气压较临海地区的小）。因此，发生这种转换以后亚洲季风被抑制。

我们可以直接从风场的变化图6 发现夏季风的减弱。6月份风场的显著变化存在于有限的区域，如，亚洲季风区和热带东太平洋。20世纪70年代末850hpa南亚和东亚季风减弱。如图7，我们绘制剖面图得出120E夏季纬向风变化，图中等高线表示气候场，且阴影区域表示显著变化区（显著性水平在95%）。深色和浅色阴影等别代表正的和负的变化。因此，图7表明中纬度对流层喷流加强且反气旋异常出现在亚洲中高纬度低层大气中。这意味着西风在亚洲高纬度加强在中纬度减弱，季风环流减弱。在100hpa非洲-亚洲季风也在这种转换后减弱。

与这种变化有关的是，黄淮地区夏季降水减少。这是非常重要的，因为信风的减弱有助于海水的涌升导致海温的上升。

为了验证这种推测，我们绘制了年平均海温异常的时间变化，和尼诺3区海温差异的小波分析。我们确实发现这种向暖期的显著转换，及转换后厄尔尼诺事件的加强（图9）。1982/1983年和1997/1998年的厄尔尼诺事件是20世纪两次最强的事件，1990-1994年时尼诺3区海温正异常持续最长的时期。海温的异常随着大气环流中信风的转换而持续。

5、结论

（1）20世纪70年代末全球年平均自由大气温度在200hpa一下的各个层次转换到暖期，在50hpa附近转换是反向的。

（2）对于转换的空间型，200hpa以下亚洲中纬度气温变化明显不同，与全球平均相反。

（3）亚洲，非洲夏季风环流在转换后减弱。

（4）20世纪70年代后，热带东太平洋信风在夏季和冬季均减弱，因为尼诺3区海温同期升高。

（5）中国一些地区的降水也发生转换，特别是扬子江，黄淮地区。

另外，NCEP/NCAR再分析海温和中国降水，我们分析了1856-1998年实际观测的地面气温数据集，并确信20世纪70年代末这种转换确实存在。

转换的物理原因也许包含人类影响（如，温室气体的增加，气溶胶，尘埃等）和十年尺度到几十年尺度自然的气候变化，这些都有待于进一步研究。

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