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本文利用长期的北半球海洋大气再分析资料、中国气温降水站点观测资料,采用相关分析、滤波分析等方法,较系统地分析了阿留申低压的基本形态、主要气候特征及其与北半球大气环流和中国气温降水的关系,主要结论如下:
(1)阿留申低压的基本形态及垂直结构:阿留申低压是北太平洋北部海平面气压场上的大气活动中心,冬季平均位置在北纬50°N,东经175°E,其强度和位置有明显的季节变化,由夏至冬逐渐加强,冬季1月最强,中心位置向西南方向移动;由冬至夏,强度逐渐减弱,7月最弱,减弱为低压槽,中心位置向东北方向移动。由于阿留申低压全年的低压性质未变,因此是一个永久性的大气活动中心。阿留申低压是一个暖性的低压系统,但是温压场并不重合。随高度的增加,强度逐渐减弱,至300hpa减弱为低压槽,并可伸展到100hpa以上,低压轴线向西倾斜。
(2)阿留申低压的年际变化特征:本文定义了表征冬季阿留申低压变化的面积、强度和位置(经度和纬度)指数。阿留申低压的年际变化(8个月至8年)特征分析表明,51年中,阿留申低压异常强的年份为1969年,异常弱的是1981年,异常偏东的是1970年,异常偏西的是1949年;异常偏北的是1970年;异常偏南的是1962年。阿留申低压的面积和强度具有3年、5年和8年左右的周期振荡,并且分别在80年代中期和70年代后期有一次周期的转换过程。位置指数的主要变化周期为2-3年和5-6年,也在70年代中期有一次明显的周期变动过程。
(3)阿留申低压的年代际变化特征:在年代际时间尺度(8年以上)上,51年来,冬季阿留申低压变化的总趋势是面积加大、强度增强、中心位置东移和南压;阿留申低压面积异常偏大出现在90年代前期,异常偏小的是70年代初;强度异常强的是80年代中期,异常弱的是70年代初;异常偏东的是90年代中期和异常偏西的是40年代末至50年代初;异常偏南的是80年代初和异常偏北的是40年代末至50年代初。冬季阿留申低压变化的主要周期为16~18年以及8~10年左右。其中,面积、强度和经度指数的主要周期在1973年前后均有一次明显的变化。对应中国气候在70年代后期(76/77)出现的一次突变过程,阿留申低压的变化超前3~4年,也就是说,中国气候的这次突变,原因之一可能是对永久性大气活动中心阿留申低压年代际变化的响应。
(4)阿留申低压与北半球大气环流和北太平洋海温的关系:在年代际及年际尺度上,冬季阿留申低压面积指数与北半球冬季500hpa高度相关场上均呈显著的PNA(太平洋/北美型)的相关。而与冬季海平面气压的相关场在两种时间尺度上有较大的差异,特别是与我国冬季冷空气活动关系密切的西伯利亚地区。冬季位置指
数与冬季500hpa上阿拉斯加附近平均脊、极涡、东亚大槽和太平洋副高都有明显的相关。冬季阿留申低压面积指数和经度指数与太平洋海温的相关场,在年代际和年际尺度上,都有相似的特征。在年际相关尺度上,值得注意的是,阿留申低压的纬度指数与我国南方大陆东岸西太平洋海温呈明显的正相关,该区海温的变化与我国东部地区天气气候的变化关系密切。 (5)阿留申低压与中国气温的关系:在年代际尺度上,冬季阿留申低压强度的变化对中国大部分地区全年的气温都有一定的影响。其中与中国东部地区的气温有明显的跨季度相关,新疆等地区有滞后6~9个月的相关,这表明,中国气温的变化对阿留申低压变化的响应将滞后1~3个季度。在年际尺度上,冬季阿留申低压强度变化与气温相关不明显,而冬季阿留申低压的南北位移与我国东北、东部沿海、华北等地区的气温存在同期相关,以及与我国西南、新疆等地区有较明显的跨季度相关。
(6)阿留申低压与中国降水的关系:在年代际尺度上,冬季阿留申低压强度与中国夏、秋季降水相关较明显,降水变化滞后2~3个季度;降水与冬季经度指数有滞后1~3个季度的相关,而与经度指数主要显示同期相关。在年际尺度上,冬季降水与冬季阿留申低压强度的变化主要呈现同期及跨季度相关,与阿留申低压位置变化的影响相对较小,主要有滞后1~2个季度的相关区。