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比较两类厄尔尼诺现象对南亚高压的季节性演变的影响

引言

南亚高压(SAH)是夏季亚洲季风最重要的大气系统之一(例如:陶和陈 1957;朱等 1980;张等 1988) ，SAH的季节性演变和变化对北半球的大气环流,特别是对亚洲的气候和夏季天气,都有不可忽略的影响(例如:陶和朱1964;朱等 1980;罗,钱和王1982;孙和宋 1987;张,吴和钱 2002)。

之前的研究表明,许多因素会对南亚高压的发展和生命周期产生影响：大气加热作用(例如:钱等 2002);波动的作用(例如:张等 1988);亚热带反气旋(例如:陶和朱 1964);热带海洋-大气系统的年际变异性, 特别是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件(例如: Shukla and Paolino 1983; Ju and Slingo 1995; Soman and Slingo 1997;何，刘和吴 2014)。张、钱、张 (2000年) 表示,SAH的强度与海表温度(SST)异常(SSTAs)有显著的关系,厄尔尼诺（EN）/拉尼娜（LN）对应着青藏高/伊朗高模态的SAH。此外, SAH 会在EN/LN事件发生后更弱/强（彭等 2009；李，李和谭 2011）。

众所周知,EN事件可以被分为不同的类型,其分类方式不仅可以通过已经被广泛讨论的空间上SSTA的分布模式（例如：王 1995），而且也可以根据EN事件建立的时间(Xu and Johnny 2001; Horii and Hanawa 2004).通过对EN建立时间的定义，EN可以分为春季型（SPEN）和夏季型（SUEN）的厄尔尼诺事件。鉴于SAH对于北半球大气环流的重要性，研究SPEN和SUEN对SAH的发展和生命周期的不同影响是有意义的。

本文的其余部分按如下方式编排。第2节介绍了研究中使用的资料和方法。SAH的季节性演变与SPEN和SUEN的关系在第3节中描述。第4节中是讨论和我们的结论。

资料和方法

本研究使用了1948-2015年来自于NCEP-NCAR再分析-1的月平均位势高度场和水平风场的数据(Kalnay et al. 1996)，它们可以从http://www.esrl.noaa.gov/psd/上下载。这些数据的水平分辨率为2.5°times;2.5°，从1000hPa-10hPa上分为17层。同时也利用了同时段的再分析-1的SST的月平均资料，这些资料来源于Hadley中心，其水平分辨率为1°times;1°(Rayner et al. 2003)。

SAH的主体在200hPa-100hPa上延伸，具有相似的特征，其在150hPa上最为强盛。因此，150hPa上14300gpm的范围可以反应出SAH的影响区域。SAH中心位于SAH影响的区域的反气旋中心。本研究选择的SPEN年份分别为1951年，1957年， 1965年，1972年，1977年，1982年，1991年，1994年， 1997年，2002年，2006年和 2009;选定的SUEN年份分别为1963年，1968年，1986年， 1992年和2004年（蔡等2016）。根据南方振荡指数和来自哈德利中心的SST数据(Rayner et al. 2003)的Nintilde;o3.4SST指数的组合，根据“最佳”ENSO指数区分它们(Smith and Sardeshmukh 2000)。

采用合成分析比较SPEN和SUEN的SESAH。利用t检验评估距平的显著性。

结果

SAH的季节性演变

5月，SAH位于东南亚和孟加拉湾之上。它的中心强度为14300gpm，在（15°N，100°E）附近。并且封闭的14300gpm轮廓延伸超过纬度的5°和经度的30°（图1（a））。到6月份，SAH向北和向西移动，强度越来越大，从伊朗和青藏高原的南侧到阿拉伯海的北部和孟加拉湾的扩展区域（图1（b））。中心强度在约为 14350gpm，接近（25°N，80°E）附近。并且闭合的14300gpm轮廓的范围是大约15°的纬度和100°的经度（图1（b））。SAH在7月变得更加强大和有影响力。它继续向北扩展，延伸到伊朗和青藏高原北部，峰值强度约为14400gpm（30°N，80°E）（图1（c））。闭合的14300gpm 轮廓的范围是大约20°的纬度和135°的经度。在8月（图1（d）），SAH几乎没有变化，它的位置、范围和强度与7月相似。9月，SAH向南移动，强度变弱，影响范围小得多（图1（e））。它的范围退至伊朗和青藏高原的南部以及阿拉伯海和孟加拉湾的北部。它的中心强度为14300gpm，（25°N，90°E）附近，闭合的14300gpm轮廓范围约为纬度15°和经 度85°（图1（e））。到10月，SAH进一步向东南移动 到孟加拉湾，东南亚和太平洋，其中心位置在15°N， 并且中心强度为14250gpm，进一步减弱（图1（f））。

图1 1948-2015年150hPa上月平均高度场（单位：gpm）和水平风场（单位：m/s）：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。

比较与SPEN 和 SUEN 相关的 SESAH

SPEN和SUEN的SSTA模式非常不同。在SPEN事件期间，显著的正SSTA位于中东太平洋（图2），但在SUEN事件期间其位于中太平洋（图3）。SPEN事件期间的正的太平洋SSTA从5月到10月逐渐变强（图2） ，SUEN正太平洋SSTA从5月到10月变化很小（图3）。

图2 春季型厄尔尼诺月平均海温场（单位：K）：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。红色打点区域通过90%显著性检验，蓝色打点区域通过80%显著性检验。

图3 夏季型厄尔尼诺月平均海温场（单位：K）：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。红色打点区域通过90%显著性检验，蓝色打点区域通过80%显著性检验。

与SPEN(图4(a)–(f))和SUEN(图5(a)–(f))事件相关的SESAH都类似于气候态SESAH（图1），即SAH在7月和8月是成熟期，5月、6月、9月和10月都较弱。然而，在EN期间，SAH的寿命更短 并且其强度更低。在EN事件的5月，在南亚上空形成反气旋，类似于气候态SAH，但没有闭合的位势高度线(图1(a), 4(a)和 5(a))。 在EN事件期间，5月南亚的位势高度与气候态SAH显著不同（弱近20gpm）(图4(g) 和 5(g)).。EN事件期间的6月份，SAH向北移动的纬度比气候态SAH慢2°-3°(图1(b), 4(b) 和5(b))，SAH东西两侧存在显著的异常环流（弱20-25gpm）（图4(h)和5(h)).。因此，EN事件期间6月封闭的14300gpm等高线的范围与通常情况的显著不同（经度小5°-10°）(图 1(b), 4(b)和5(b))。7月，SPEN事件发生时，有一个位于伊朗高原北部的显著的-25gpm异常和异常气旋环流，对应气候态SAH的西部图1(c) 和4(i))。同样的， SAH的强度较平均态显著减弱（50gpm），并且在SUEN事件期间7月，青藏高原上出现了异常的气旋环流(图5(i))。EN活动期间8月的异常情况与7月类似图4(j) 和 5(j))。与它们在SPEN事件期间相比图 4(k))，在SUEN事件期间9月SAH的异常不显著(图5(k))。气候态SAH南部/北部附近的位势高度存在显著的正/负异常，因此SAH向南移动的速度较平均态每月多2°-3°纬度(图1(e) 和4(e))。接下来，在EN事件发生期的10月，SAH比往常更偏东(图1(f), 4(f)和5(f))。 与气候态SAH相比，14250gpm线的西端偏东15-20°(图1(f), 4(f)和5(f))。

图4 春季型厄尔尼诺1948-2015年150hPa上月平均高度场（单位：gpm）和水平风场（单位：m/s）：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。（g-l）是（a-f）与1948-2015年平均态的差值。（黄色阴影通过90%显著性检验，深黄色阴影通过80%显著性检验）

图5 夏季型厄尔尼诺1948-2015年150hPa上月平均高度场（单位：gpm）和水平风场（单位：m/s）：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。（g-l）是（a-f）与1948-2015年平均态的差值。（黄色阴影通过90%显著性检验，深黄色阴影通过80%显著性检验）

SPEN和SUEN事件之间的SESAH也存在差异，例如 SPEN期间的SAH较弱且寿命较短（图6）。此外，与SUEN期间的SAH 相比，SPEN期间的SAH更倾向于青藏高模态（图6）。在比较SPEN和SUEN事件期间与气候态SAH距平差异时，5月和6月的位势高度存在类似的差异。然而，差异在6月份显著，在5月份并不显著(图 1(a), (b)和 6(a), (b))。6月（5月）的SPEN期间的SAH比SUEN期间的SAH向西北方向移动得更慢（寿命更短）。这是因为6月（5月）SPEN和SUEN期间的SAH的负位势高度和气旋环流差异位于气候态SAH的西北（西侧和北侧）(图 6(a) and (b))。与SUEN期间的SAH相比，SPEN期间的SAH在7月和9月更倾向于青藏高模式而不是伊朗高模式。这是因为SPEN和SUEN期间的SAH之间的差异模式显示出显著的正位势高度异常和异常反气旋环流位于青藏高原上（图1（c）），并且具有显著负位势高度异常和异常气旋环流位于伊朗高原上空 （图1（e））。8月， SPEN和SUEN期间的SAH之间的差异不显著。10月份SPEN和SUEN期间的SAH之间的差异也不显著（图6（d）），其模式与5月和6月类似（图6（f））。气候态SAH西北侧附近的负位势高度异常和异常气旋环流导致SAH寿命缩短，并且在SPEN事件期间比在SUEN事件期间向东南移动更快(图1(f) 和6(f))。

图6 春季型厄尔尼诺和夏季型厄尔尼诺的150hPa的月平均高度场（单位：gpm）和水平风场(单位：m/s)的差值：(a)五月;(b)六月; (c)七月; (d)八月; (e)九月; (f)十月。（黄色阴影通过90%显著性检验，深黄色阴影通过80%显著性检验）

结论和讨论

本研究表明，SPEN和SUEN事件期间的SESAH与气候态SESAH相似。SAH在5月份形成，在6月和7月期间增强并向西北方向移动。8月没有明显的变化，然后 移回南方，并在9月和10月减弱。然而，在EN期间，其寿命更短并且其强度更弱。此外，SPEN 和SUEN事件之间的SESAH也存在显著差异。在5月和6月，SPEN期间的SAH向北和向西移动比SUEN期间的SAH慢，这导致SPEN期间的SAH的寿命缩短。与SUEN期间的SAH相比，在7月和9月，SPEN期间的SAH更倾向于青藏高模式而不是伊朗高模式。10月，SPEN期间的SAH的东南移动比SUEN期间的SAH快，这再次表明SPEN期间的SAH的寿命更短。

SPEN和SUEN事件之间SESAH的差异可能是由EN影响SAH的时间长度引起的。因此，SPEN事件可能对SESAH的影响大于SUEN事件。另外，EN期间SAH的寿命较短和强度较弱可能与菲律宾群岛和印度支那半岛的异常对流有关。另一个角度，EN事件通常与SAH的青藏高模式有关，SPEN事件可能比SUEN事件具有更强的影响，这可能是SPEN期间的SAH比SUEN期间的SAH更倾向于青藏高模式的原因。

此外，热带对流与EN事件密切相关 ，尤其是菲律宾南部和印度支那半岛 。南亚对流的变化在一定程度上控制了SAH的南/北移动。因此，SESAH可能会受到南亚对流变化的影响，这种变化由SP / SUEN 调制。然而，SP / SUEN影响SESAH的具体机制仍不清楚，需要使用模式进一步研究。

参考文献

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