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冬季中東急流中心位置的年際變化及其與大氣環(huán)流的聯(lián)系

2022-04-02 01:01吳玲玲段俊毅
大氣科學(xué)學(xué)報(bào) 2022年1期
關(guān)鍵詞:急流軸線環(huán)流

吳玲玲 段俊毅

摘要 利用NCEP/DOE再分析資料,通過(guò)EOF分解、合成分析和線性回歸等多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,對(duì)年際時(shí)間尺度上冬季中東副熱帶西風(fēng)急流(Middle East subtropical westerly Jet stream,MEJ)中心位置的變化進(jìn)行研究,分析了MEJ中心位置的年際變化與大氣環(huán)流的聯(lián)系,找到了與MEJ中心位置相聯(lián)系的關(guān)鍵大氣環(huán)流因子。MEJ中心東西向位置變化顯著,最西位于17.5°E,最東位于67.5°E,中間跨度達(dá)50個(gè)經(jīng)度,表現(xiàn)出顯著的年際變化特征。MEJ中心東西向位置變化與中高緯大氣環(huán)流系統(tǒng)東大西洋遙相關(guān)(East Atlantic teleconnection,EA)和地中海輻合(Mediterranean Convergence,MC)異常存在緊密聯(lián)系。當(dāng)EA偏強(qiáng)時(shí),北大西洋副熱帶地區(qū)、非洲北部和歐洲南部與北大西洋中高緯度地區(qū)南正北負(fù)的位勢(shì)高度場(chǎng)分布,EA通過(guò)動(dòng)力的直接作用使得MEJ西部軸線上緯向風(fēng)減弱。另外,在Ekman抽吸作用下形成二級(jí)環(huán)流,偏強(qiáng)的EA環(huán)流會(huì)使對(duì)流層上層地中海地區(qū)出現(xiàn)輻合風(fēng)異常,MC增強(qiáng),地中海地區(qū)出現(xiàn)正異常的Rossby渦源,渦源所激發(fā)沿亞非急流東傳的Rossby波活動(dòng)出現(xiàn)異常,在波流相互作用下MEJ東部軸線上緯向風(fēng)增強(qiáng),該過(guò)程體現(xiàn)了EA對(duì)MEJ影響的間接作用。在EA和MC的共同作用下,200 hPa緯向風(fēng)在MEJ軸線上西側(cè)減弱東側(cè)增強(qiáng),急流中心出現(xiàn)向東移動(dòng)。反之亦然。此外,除了EA的作用外,MC異常可能還受到其他中高緯環(huán)流大氣因子的影響。

關(guān)鍵詞中東急流;中心位置;東大西洋遙相關(guān);地中海輻合

高空急流是中緯度地區(qū)對(duì)流層上層和平流層低層環(huán)繞緯圈的狹窄強(qiáng)風(fēng)速帶,風(fēng)速大且具有較強(qiáng)的水平和垂直風(fēng)速切變。在北半球冬季,從非洲西部經(jīng)阿拉伯半島、南亞地區(qū)、東亞地區(qū)到北太平洋洋面上組成了東半球的亞非副熱帶急流(Krishnamurti,1961)。其中,位于亞非副熱帶急流入口區(qū)的中東副熱帶西風(fēng)急流(Middle East subtropical westerly Jet stream,MEJ),是影響北半球中緯度地區(qū)天氣氣候的重要環(huán)流系統(tǒng)之一(Yang et al.,2004;倪東鴻等,2011;曲巧娜等,2012;Ni et al.,2014;Wu et al.,2017;吳玲玲等,2018),與我國(guó)冬季氣候存在密切聯(lián)系。張自銀等(2008)指出MEJ偏強(qiáng)時(shí),與我國(guó)南方冬季異常降水偏多相關(guān)聯(lián)。Yang et al.(2004)認(rèn)為,冬季MEJ的強(qiáng)度和位置變化與中國(guó)華南降水存在顯著聯(lián)系,MEJ一般在北極濤動(dòng)正位相的時(shí)候加強(qiáng),增強(qiáng)的MEJ受青藏高原阻擋導(dǎo)致南支槽加強(qiáng),因而華中和華南地區(qū)水汽輻合增強(qiáng)。倪東鴻等(2010a,2010b)指出當(dāng)冬季MEJ加強(qiáng)時(shí),華南地區(qū)降水顯著增加,我國(guó)長(zhǎng)江上游地區(qū)特別是西南地區(qū)氣溫顯著下降,東北地區(qū)氣溫升高。MEJ的異常變化還對(duì)我國(guó)極端異常事件有影響,2008年1月MEJ強(qiáng)度偏強(qiáng)且位置向東南偏移,使得青藏高原南側(cè)的西風(fēng)槽增強(qiáng),因此加大了西亞和孟加拉灣向我國(guó)南方的水汽輸送,導(dǎo)致了嚴(yán)重的持續(xù)性冰雪災(zāi)害天氣(Wen et al.,2009)。MEJ不僅與冬季大氣環(huán)流有密切聯(lián)系,還能影響到后期的亞洲夏季風(fēng)。冬季MEJ可以作為南亞季風(fēng)的強(qiáng)前兆信號(hào)(Yang et al.,2004)。印度夏季風(fēng)爆發(fā)早晚與MEJ季節(jié)轉(zhuǎn)換日期早晚的關(guān)系也非常密切(Ni et al.,2014)。

MEJ的變化特征也受到大家關(guān)注。首先,MEJ具有明顯的季節(jié)變化特征。冬半年MEJ較強(qiáng),軸線南北位置基本在27.5°N附近;夏半年較弱,5月后MEJ中心位置偏北,6—9月位于40°N附近,10月南撤至32.5°N。MEJ強(qiáng)度和南北位置的季節(jié)變化與500~200 hPa整層平均的南北溫差的對(duì)應(yīng)關(guān)系很好(倪東鴻等,2011;Ni et al.,2014)。其次,MEJ也具有顯著的年際變化特征。Yang et al.(2004)指出MEJ強(qiáng)度具有顯著的年際變化特征,并且ENSO以及北大西洋濤動(dòng)、北極濤動(dòng)都與MEJ強(qiáng)度的年際變化有著密切聯(lián)系。青藏高原的異常加熱作用對(duì)MEJ強(qiáng)度也有重要影響(Bao et al.,2010)。除了MEJ強(qiáng)度外,Wu et al.(2017)指出MEJ軸線位置的年際變化也很重要,MEJ軸線位置的變化不僅受到低緯度ENSO的影響,同時(shí)還受到諸如北大西洋濤動(dòng)、北極濤動(dòng)、東大西洋遙相關(guān)(East Atlantic teleconnection,EA)和地中海輻合(Mediterranean Convergence,MC)異常等中高緯大氣環(huán)流的共同影響。此外,太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)北大西洋濤動(dòng)與冬季MEJ軸線位置之間聯(lián)系存在調(diào)制作用(吳玲玲等,2018)。

在探討冬季亞非副熱帶西風(fēng)急流變化特征時(shí),在強(qiáng)度和軸線位置的變化方面已開(kāi)展了較多的研究工作(Jhun and Lee,2004;Kuang and Zhang,2005;況雪源和張耀存,2007;姚慧茹和李棟梁,2013a,2013b),同時(shí)中心位置的變化也受到大家的關(guān)注(Yang et al.,2002;Zhang et al.,2006)。但針對(duì)MEJ中心位置變化的研究工作目前還不多,本文聚焦MEJ中心位置的年際變化,探討它與大氣環(huán)流的聯(lián)系,并找到與其相聯(lián)系的大氣環(huán)流因子。

1 資料和方法

大氣環(huán)流資料采用了NCEP/DOE逐月再分析資料(Kanamustsu et al.,2002),具有2.5°×2.5°的水平分辨率,17層的垂直分辨率,時(shí)間跨度為1979年1月—2020年12月,選取了位勢(shì)高度和風(fēng)場(chǎng)等物理量。EA指數(shù)由美國(guó)Climate Prediction Center(CPC)提供。

利用200 hPa高度上的緯向風(fēng)定義MEJ軸線和中心位置。在中東地區(qū)(0°~80°E,0°~60°N)各經(jīng)度格點(diǎn)上,找出10°~50°N范圍內(nèi)200 hPa緯向風(fēng)極大值所在的位置,將其連成一條線,用該線來(lái)表示MEJ軸線(Wu et al.,2017)。將MEJ軸線上緯向風(fēng)極大值的位置看成是MEJ中心,該方法得到的結(jié)果變率較大,便于確定MEJ中心位置(吳玲玲,2016)。

冬季定義為前一年12月—當(dāng)年2月。例如,2020年冬季指的是2019年12月—2020年2月。

2 MEJ中心的年際變化

利用200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)來(lái)討論MEJ的特征。圖1給出了1980—2020年冬季200 hPa緯向風(fēng)的平均分布,冬季200 hPa緯向風(fēng)大于30 m/s的區(qū)域主要分布在17.5°~37.5°N范圍內(nèi)。MEJ軸線的平均位置呈西南-東北走向,在0°~20°E范圍內(nèi)軸線主要位于25°N,在20°~50°E范圍內(nèi)軸線主要位于27.5°N,在大于50°E的范圍中軸線則位于30°N。平均態(tài)分布中MEJ中心位于(37.5°E,27.5°N),處于阿拉伯半島的西北部,其中極大值中心緯向風(fēng)速大于50 m/s。

圖2統(tǒng)計(jì)了1980—2020年(共41 a)各格點(diǎn)出現(xiàn)MEJ中心的次數(shù)(圖2a)。在平均態(tài)分布中,急流中心位于(37.5°E,27.5°N)。其中有13 a出現(xiàn)在平均位置的西側(cè),有23 a出現(xiàn)在平均位置的東側(cè)。在東西向變化上,MEJ中心最西位于17.5°E,最東位于67.5°E,中間跨度達(dá)50個(gè)經(jīng)度。在南北向變化上,MEJ中心主要位于27.5°N,僅8 a MEJ中心位于平均位置的南北兩側(cè)。因此在后面的討論中重點(diǎn)分析MEJ中心東西向的位置變化。并將MEJ中心所在的經(jīng)度值來(lái)定義其東西向位置。其時(shí)間序列(圖2b)也表明冬季MEJ中心東西向位置具有顯著的年際變化特征。

通過(guò)對(duì)冬季MEJ主體范圍(0°~60°E)內(nèi)軸線上200 hPa緯向風(fēng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF),來(lái)討論MEJ中心位置的時(shí)空變化特征(圖3)。EOF第一、二特征向量分別解釋了57.13%和37.11%的方差貢獻(xiàn),都通過(guò)了North準(zhǔn)則(North et al.,1982)。EOF第一特征向量(圖略)在整個(gè)范圍內(nèi)都呈正系數(shù)變化分布,表明MEJ軸線上200 hPa緯向風(fēng)呈一致變化,它體現(xiàn)了MEJ整體強(qiáng)度的變化特征。EOF第二特征向量(圖3a)為MEJ軸線上200 hPa緯向風(fēng)在東西兩側(cè)呈相反的變化分布,其轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于37.5°E(即MEJ中心的平均位置)。因此,在冬季MEJ軸線上,當(dāng)MEJ中心的平均位置東側(cè)200 hPa緯向風(fēng)增大(減?。r(shí),其西側(cè)200 hPa緯向風(fēng)則減?。ㄔ龃螅?,會(huì)使得MEJ軸線上200 hPa緯向風(fēng)極大值(即MEJ中心)容易向東(西)移動(dòng)。因此,EOF第二特征向量(圖3a)表現(xiàn)了MEJ中心東西方向的位置變化,將其稱之為MEJC型(MEJ Center eastward-westward movement pattern)。它的時(shí)間系數(shù)(圖3b)表現(xiàn)出非常明顯的年際變化特征,與MEJ中心位置變化的時(shí)間序列相關(guān)系數(shù)為0.75,通過(guò)了99%置信水平的顯著性檢驗(yàn)。在后面的討論分析中,將其時(shí)間系數(shù)(圖3b)看成為MEJC指數(shù)。通過(guò)EOF分析可知,在年際時(shí)間尺度上MEJ中心東西向位置變化也是其非常重要的特征。

在后面討論中,選取MEJC指數(shù)(圖3b)大于0.8(小于-0.8)作為MEJC型的正(負(fù))位相年份。其中1990、1994、2007、2008、2014、2016和2020年(共7 a)為MEJC正位相年,而1981、1986、1999、2005、2006、2009、2015和2017年(共8 a)為MEJC負(fù)位相年。

下面對(duì)200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行合成分析(圖4)。對(duì)于冬季MEJC型而言,從200 hPa緯向風(fēng)的分布(圖4a、4b)可以看出,正、負(fù)位相MEJ中心的強(qiáng)度相當(dāng),但MEJ中心東西向位置相差較大,在正位相年MEJ中心位于(42.5°E,27.5°N),負(fù)位相年MEJ中心位于(25°E,27.5°N),東西向相差17.5個(gè)經(jīng)度。從它們的差值(圖4c)可以看出,北印度洋上空有200 hPa緯向風(fēng)負(fù)異常,伊朗高原上空存在200 hPa緯向風(fēng)正異常,地中海以南的非洲大陸上空有200 hPa緯向風(fēng)負(fù)異常,北大西洋至東歐地區(qū)上空有200 hPa緯向風(fēng)正異常。伊朗高原上空的200 hPa緯向風(fēng)正異常和北非上空的200 hPa緯向風(fēng)負(fù)異常正好位于MEJ軸線上。當(dāng)位于正(負(fù))位相時(shí),MEJ軸線東側(cè)的西風(fēng)增強(qiáng)(減弱),MEJ軸線西側(cè)的西風(fēng)減弱(增強(qiáng)),200 hPa緯向風(fēng)極大值位于42.5°E(25°E)(圖4d),那么MEJ中心位置偏東(西)。通過(guò)以上分析可知,MEJC型主要體現(xiàn)急流中心東西向位置移動(dòng)的變化特征。

3 與大氣環(huán)流的聯(lián)系

利用MEJC指數(shù)對(duì)大氣環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行回歸分析,找出MEJC型與大氣環(huán)流的聯(lián)系。從500 hPa高度場(chǎng)的回歸系數(shù)分布(圖5a)可以看出,在北大西洋高緯度地區(qū)和貝加爾湖西北側(cè)上空存在顯著的500 hPa位勢(shì)高度負(fù)異常區(qū),中緯度北大西洋至地中海地區(qū)以及我國(guó)東北至日本海附近上空均存在顯著的500 hPa位勢(shì)高度正異常區(qū)。此外,阿拉伯半島北側(cè)以及我國(guó)西南地區(qū)上空也存在顯著的500 hPa位勢(shì)高度負(fù)異常區(qū),但強(qiáng)度相對(duì)較弱。副熱帶東大西洋、北大西洋高緯度及地中海地區(qū)500 hPa位勢(shì)高度異常場(chǎng)呈正-負(fù)-正的空間分布,類似EA型空間結(jié)構(gòu)特征。此外,MEJC指數(shù)與EA指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.70,通過(guò)了99%的置信水平的顯著性檢驗(yàn)。因此,MEJC型與EA之間存在緊密聯(lián)系。

200 hPa高度場(chǎng)的回歸系數(shù)分布(圖5b)在空間結(jié)構(gòu)上與500 hPa高度場(chǎng)(圖5a)相類似。從高度場(chǎng)的回歸系數(shù)分布角度來(lái)看,MEJC型表現(xiàn)出相當(dāng)正壓結(jié)構(gòu)的變化特征。從MEJC指數(shù)對(duì)200 hPa輻合風(fēng)場(chǎng)的回歸系數(shù)分布(圖5b)可知,地中海地區(qū)四周存在顯著的輻合風(fēng)場(chǎng)異常,同時(shí)向該地區(qū)輻合,形成顯著的輻合異常區(qū)。因此,MEJC型可能與MC異常之間存在著密切聯(lián)系。

以上分析表明,與MEJC型相聯(lián)系的大氣環(huán)流場(chǎng)表現(xiàn)出了正壓結(jié)構(gòu),那么可以利用正壓渦度方程(Watanabe,2004)討論MEJC型與Rossby波渦源之間的聯(lián)系。Rossby波渦源異??煞纸獬伤牟糠郑?/p>

其中:vχ為輻合風(fēng)場(chǎng);ζ為渦度場(chǎng);符號(hào)表示某物理量的平均量;上角標(biāo)′表示某物理量與MEJC型相關(guān)的異常部分,可用回歸方法得到。因非線性項(xiàng)(S′4=-·(v′χζ′))量級(jí)較小,其作用可以忽略,后面重點(diǎn)討論前三個(gè)線性分量部分的作用。

圖6為與MEJC型相關(guān)聯(lián)的Rossby波渦源異常部分及其3個(gè)線性分量部分。在MEJ中心位置偏東(西)時(shí),在地中海地區(qū)附近分布著一個(gè)顯著的氣旋(反氣旋)式Rossby波渦源異常,并且Rossby波渦源異常從北大西洋地區(qū)擴(kuò)展至地中海地區(qū),至地中海地區(qū)沿亞非急流向南亞地區(qū)延伸(圖6a)。圖6b—d表明Rossby波渦源的第一、二分量部分(S′1=-·(χζ′)和S′2=-·(v′χ))與第三分量部分(S′3=-·(fv′χ))相比,其重要性要遜色很多。第三分量部分主要體現(xiàn)了輻合強(qiáng)迫(-fD′)的作用(Branstator,1985;Sardeshmukh and Hoskins,1988),其中-D′表示輻合異常。以上分析表明Rossby波渦源異常(圖6a)主要來(lái)源于與MEJC型相關(guān)的輻合強(qiáng)迫異常(圖6d),其中地中海地區(qū)的輻合強(qiáng)迫異常(Watanabe,2004)尤為重要。

把200 hPa高度上(10°~30°E,30°~40°N)區(qū)域內(nèi)(-·vχ)的平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后定義為MC指數(shù)。當(dāng)MC指數(shù)為正(負(fù))時(shí),表示地中海地區(qū)對(duì)流層高層有風(fēng)場(chǎng)的輻合(輻散)異常。MEJC指數(shù)與MC指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.67,通過(guò)了99%的置信水平的顯著性檢驗(yàn),表明MEJC與MC異常之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。

利用EA指數(shù)和MC指數(shù)分別對(duì)MEJ中心位置進(jìn)行合成分析(圖7)。當(dāng)EA指數(shù)位于正(負(fù))位相時(shí)(圖7a),在軸線上200 hPa緯向風(fēng)極大值位于45°E(35°E),那么MEJ中心位置偏東(西);當(dāng)MC指數(shù)位于正(負(fù))位相時(shí)(圖7b),在軸線上200 hPa緯向風(fēng)極大值位于42.5°E(27.5°E),則MEJ中心位置偏東(西)。

以上分析可知,EA和MC是與MEJ中心位置密切聯(lián)系的大氣環(huán)流因子。下面通過(guò)回歸分析方法探討大氣環(huán)流因子EA和MC分別與MEJ中心位置之間的關(guān)系。

4 大氣環(huán)流因子

4.1 EA

利用冬季EA指數(shù)對(duì)各大氣環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行回歸分析。在200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的回歸系數(shù)空間分布(圖8a)中可以看出,當(dāng)EA偏強(qiáng)(弱)時(shí),整個(gè)北大西洋中高緯度上空位勢(shì)高度場(chǎng)為負(fù)(正)異常,而在北大西洋副熱帶地區(qū)、非洲北部和歐洲南部上空位勢(shì)高度場(chǎng)為正(負(fù))異常,表現(xiàn)出明顯的南正(負(fù))北負(fù)(正)的空間分布特征。根據(jù)Ekman抽吸原理,在對(duì)流層高層出現(xiàn)從負(fù)位勢(shì)高度異常吹向正位勢(shì)高度異常,對(duì)流層低層出現(xiàn)的從正位勢(shì)高度異常吹向負(fù)位勢(shì)高度異常的二級(jí)環(huán)流,那么在200 hPa高度上出現(xiàn)了從北大西洋中高緯度地區(qū)(地中海)吹向地中海(北大西洋中高緯度地區(qū))的輻合(輻散)風(fēng)異常。

200 hPa上位勢(shì)高度的異常分布,使得北大西洋高緯度地區(qū)存在負(fù)(正)緯向風(fēng)異常,北大西洋中緯度地區(qū)存在正(負(fù))緯向風(fēng)異常,熱帶北大西洋至北非地區(qū)存在負(fù)(正)緯向風(fēng)異常。MEJ西側(cè)軸線的平均位置恰好位于北非負(fù)(正)200 hPa緯向風(fēng)異常地區(qū)(圖8b),MEJ西側(cè)軸線上西風(fēng)減弱(增強(qiáng)),容易使得MEJ中心的位置東(西)移。

4.2 MC

利用冬季MC指數(shù)對(duì)各大氣環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行回歸分析。Watanabe(2004)指出MC異常容易激發(fā)出從地中海至東亞地區(qū)的位勢(shì)高度場(chǎng)異常的波列。在200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的回歸系數(shù)分布(圖9a)中也可看到,當(dāng)?shù)刂泻5貐^(qū)對(duì)流層高層出現(xiàn)輻合(輻散)異常時(shí),負(fù)(正)位勢(shì)高度異常覆蓋整個(gè)極地地區(qū),在歐洲南部-中東地區(qū)-阿拉伯海-我國(guó)南部地區(qū)呈正-負(fù)-正-負(fù)(負(fù)-正-負(fù)-正)的位勢(shì)高度異常,沿著亞非急流呈波列的分布形式。MEJ西側(cè)軸線平均位置正好橫穿中東地區(qū)附近的負(fù)(正)位勢(shì)高度異常,MEJ西側(cè)軸線平均位置北側(cè)的西風(fēng)減弱(增強(qiáng)),南側(cè)西風(fēng)增強(qiáng)(減弱),但MEJ西側(cè)軸線平均位置上的西風(fēng)基本不變(圖9b)。同時(shí),阿拉伯海地區(qū)的正(負(fù))位勢(shì)高度場(chǎng)正好位于MEJ東側(cè)軸線平均位置的南側(cè),MEJ東側(cè)軸線上的西風(fēng)增強(qiáng)(減弱)(圖9b),容易使得MEJ中心的位置東(西)移。

從圖9a還可以看出,在歐洲南部至地中海地區(qū)存在200 hPa位勢(shì)高度正異常中心,其四周北大西洋中高緯地區(qū)-極地-烏拉爾山-北非上空存在200 hPa位勢(shì)高度負(fù)異常中心。根據(jù)Ekman抽吸原理,在對(duì)流層高層出現(xiàn)從負(fù)位勢(shì)高度異常吹向正位勢(shì)高度異常,對(duì)流層低層出現(xiàn)的從正位勢(shì)高度異常吹向負(fù)位勢(shì)高度異常的二級(jí)環(huán)流,在對(duì)流層高層地中海地區(qū)容易形成輻合異常中心。可以認(rèn)為中高緯地區(qū)的大氣環(huán)流系統(tǒng)對(duì)MC異常的形成起著關(guān)鍵作用。以前研究(Watanabe,2004;Wu et al.,2017;吳玲玲等,2018)也指出MC異??赡芘cEA、北極濤動(dòng)、北大西洋濤動(dòng)等中高緯大氣環(huán)流存在緊密聯(lián)系,此外MC異常還可能受到海溫異常等外界強(qiáng)迫的影響。

4.3 討論

由于EA和MC之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系,EA指數(shù)與MC指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.51(通過(guò)了99%的置信水平的顯著性檢驗(yàn))。那么,EA和MC單獨(dú)與MEJC型之間存在怎么樣的聯(lián)系呢?

首先,討論EA單獨(dú)與MEJ中心位置的聯(lián)系。為了排除MC的影響,首先用物理量原始場(chǎng)減去與MC異常相聯(lián)系的物理量場(chǎng)后,再利用回歸分析方法探討EA與MEJ中心位置的關(guān)系(圖8c、d)。排除MC的影響后,冬季EA指數(shù)對(duì)200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的回歸系數(shù)空間分布(圖8c)可以看出副熱帶大西洋上東側(cè)出現(xiàn)了一個(gè)位勢(shì)高度的正異常中心,歐洲南部上空正位勢(shì)高度異常中心強(qiáng)度減弱,中心位置南移至地中海地區(qū)。使得北非地區(qū)的西風(fēng)異常區(qū)南移,西風(fēng)異常區(qū)的中心恰好位于MEJ西側(cè)軸線上,直接影響到MEJ西部軸線上西風(fēng)的強(qiáng)弱,MEJ東側(cè)軸線上弱的西風(fēng)正異常區(qū)減弱消失(圖8d)??梢哉J(rèn)為,EA通過(guò)動(dòng)力作用直接影響到MEJ西部軸線上的緯向風(fēng)。

其次,討論MC單獨(dú)與MEJ中心位置的聯(lián)系。排除EA的影響后,地中海地區(qū)的輻合風(fēng)場(chǎng)異常減小,特別是從大西洋中緯度地區(qū)和北印度洋地區(qū)向地中海地區(qū)的輻合風(fēng)場(chǎng)基本都消失(圖9c)。但是從北歐、中亞和北非向地中海地區(qū)的輻合風(fēng)場(chǎng)仍然較顯著??梢钥闯龀薊A的作用外,其他中高緯大氣環(huán)流因子也會(huì)對(duì)MC異常有重要影響。從MEJ軸線上西風(fēng)的變化(圖9d)來(lái)看,西側(cè)軸線平均位置上的西風(fēng)變化不明顯,東側(cè)軸線平均位置上的西風(fēng)強(qiáng)度略微減弱,但它對(duì)MEJ中心的位置變化仍然有重要作用??梢哉J(rèn)為,MC異常導(dǎo)致地中海地區(qū)出現(xiàn)異常的Rossby渦源,渦源所激發(fā)沿亞非急流東傳的Rossby波活動(dòng)同時(shí)出現(xiàn)異常,在波流相互作用下影響到MEJ東部軸線上的緯向風(fēng)。

通過(guò)以上分析可知,EA影響MEJ西部軸線上緯向風(fēng)減弱,而MC影響MEJ東部軸線上緯向風(fēng)減弱,MEJ中心位置的東西向移動(dòng)是EA和MC共同作用的結(jié)果。

EA和MC之間的密切聯(lián)系也影響著MEJ中心位置的東西向移動(dòng)。EA首先通過(guò)動(dòng)力作用直接影響MEJ西部軸線上緯向風(fēng)減弱。同時(shí),在Ekman抽吸作用下形成二級(jí)環(huán)流,EA環(huán)流會(huì)引起對(duì)流層上層MC異常,使沿亞非急流東傳的Rossby波活動(dòng)出現(xiàn)異常,在波流相互作用下間接影響MEJ東部軸線上緯向風(fēng)增強(qiáng)。因此,EA和MC是MEJ中心東西向移動(dòng)的關(guān)鍵因子。

5 結(jié)論

利用NCEP/DOE再分析資料和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,針對(duì)年際時(shí)間尺度上冬季MEJ中心位置的變化進(jìn)行研究,探討了MEJ中心位置年際變化與大氣環(huán)流的聯(lián)系。MEJ中心東西向位置變化顯著,并表現(xiàn)出顯著的年際變化特征,MEJ中心東西向位置變化與中高緯大氣環(huán)流系統(tǒng)EA和MC異常存在緊密聯(lián)系。當(dāng)EA偏強(qiáng)時(shí),通過(guò)動(dòng)力的直接作用使得MEJ西部軸線上緯向風(fēng)減弱。同時(shí),在Ekman抽吸作用下形成二級(jí)環(huán)流,偏強(qiáng)的EA環(huán)流會(huì)使得對(duì)流層上層MC異常增強(qiáng),使得地中海地區(qū)出現(xiàn)正異常的Rossby渦源,渦源所激發(fā)沿亞非急流東傳的Rossby波活動(dòng)出現(xiàn)異常,波流相互作用間接使得MEJ東部軸線上緯向風(fēng)增強(qiáng)。在EA和MC的共同作用下,緯向風(fēng)在MEJ軸線上西側(cè)減弱東側(cè)增強(qiáng),急流中心易向東移動(dòng)。反之亦然。此外,其他的環(huán)流因子也會(huì)影響到MC異常,MEJ中心位置發(fā)生變化,它們之間的物理過(guò)程和機(jī)制,值得后期開(kāi)展深入的研究工作。

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(責(zé)任編輯:張福穎)

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