东北亚低压与西北太平洋副热带高压同位相和反位相变化对东亚夏季降水的综合影响外文翻译资料

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东北亚低压与西北太平洋副热带高压同位相和反位相变化对东亚夏季降水的综合影响

摘要

东亚夏季降水受到对流层低层的东北亚陆地低压和西北太平洋副热带高压（西太副高）的影 响。本文采用NCEP/NCAR再分析资料，考察了东北亚低压和西太副高同位相变化及反位相变化 对东亚夏季降水的影响。研究发现与环流系统同位相和反位相对应，东亚夏季降水呈现不同的变化特征。当东北亚低压和西太副高同位相变化时，东亚地区降水异常为偶极子型，表现为长江流域南北降水变化相反；而当两环流系统处于反位相变化时，降水异常主要集中在长江流域。

引言

东亚夏季季风和降雨受东亚大陆和北太平洋海陆热力学差异的影响(Guo 1983; Shi and Zhu 1996; Zhao and Zhou 2005; Zhu et al. 2005). 热力学对比差异在以东北亚（NEAL）为中心的大陆低压系统和对流层下部西北太平洋（WNPSH）的副热带高压之间最为明显。之前的研究发现，西太平洋副高和东北亚低压对东亚夏季降水量都有着重要影响。(e.g. Chang, Zhang, and Li 2000a, 2000b; Lu 2001; Lu and Dong 2001; Gong and Ho 2002; Wu et al. 2010; Shen et al. 2011; Ren, Yang, and Sun 2013; Lin 2014; Huangfu, Huang, and Chen 2015; Lin and Wang 2016)例如Chang, Zhang, 和 Li (2000a, 2000b)指出西北太平洋副高西伸可能会导致长江流域降雨量增加，并造成5月和6月中国东南部干旱。Lin和Wang（2016）发现，东北亚低压增强会使东北亚的降雨量增加，并使副热带东亚雨带北移。

然而东北亚低压与西北太平洋副热带高压之间的关系以及它们对东亚夏季降水的综合影响并未得到充分研究。本研究将试图通过研究东北亚低压与西太副高之间同位相和反位相的变化对东亚夏季降水的影响来探讨这个问题。正文的排列如下。第2节介绍了本研究中使用的数据和方法，第3节介绍了结果，第4节总结了主要发现。

2.数据和方法

本研究中使用的月位势高度资料来自于NCEP/NCAR的再分析数据集(Kalnay et al. 1996) ，分辨率为2.5°times;2.5°。月降水资料包括空间分辨率为0.5°times;0.5°的TS3.22数据（the Climatic Research Unit (CRU), the University of East Anglia, UK）(Harris et al. 2014)和中国国家气候中心提供的中国大陆160站观测降雨量。所有使用的数据均来自1968-2013年。

本项研究中，为了了解年际变化，我们通过傅里叶谐波分析消除了周期大于八年的波，长期气候趋势和年代际变化都被滤去了，并通过了显著性T检验。

3. 结果

3.1东北亚低压和西太副高之间的同位相和反位相变化

为了描述东北亚低压和西太副高的年际变化，我们根据之前的研究（Lu 2002；Lin和Wang 2016），利用850 hpa的位势高度（H850）定义了东北亚低压和西太副高指数。将45°–60°N, 110°–130°E地区的相对于平均值的异常（和平均值的差）的相反数定义为东北亚低压指数（NEALI），将10°–30°N, 110°–150°E地区的异常定义为副高指数（WNPSHI）。这两个核心区域在图1（a）中已被框出。NEALI为正时表示东北亚低压增强，为负时表示东北亚低压减弱。WNPSHI为正时表示西太副高增强西伸，WNPSHI为负时则表示副高减弱东撤。这两个指数的时间序列如图1（b）所示。东北亚低压和西太副高均表现出较强的年际变化。指数之间的相关系数为-0.22，在90%的置信水平下不显著。

为了研究这两种环流系统的综合效应，我们根据这两种指数将东北亚低压和西太副高的变化分为四种类型（图2）第一象限和第三象限表示东北亚低压和西太副高同位相变化（同时增强或同时减弱）；第二象限和第四象限表示反位相变化（一个增强，另一个减弱）。每个象限所包含的年份如表一所示。在1968-2013年之间，在第一象限和第三象限分别有11和9个年数，在第二和第四象限有11和15个年数。反位相的年数（26）略微多于同位相年数（20），这与东北亚低压指数和西太副高指数之间弱负相关系数一致。我们还根据NEALI和WNPSHI异常多于标准差plusmn;0.5倍的标准选择了这些案例，并得到了相似的结果。

图3显示了合成850hPa高度场在四个象限的空间分布。在第一象限（图3（a）），大陆东北部850hPa高度场负异常和西北太平洋850hPa高度场正异常明显，相对应的有东北亚低压和西太副高增强。与气候平均态（虚线）相比，向南移动的850hPa等值线（1432 gpm）（蓝色实线）和西伸的850hPa等值线（1510 gpm）（橙色实线）也可以表明东北亚低压和西太副高的增强。第三象限中的模态与第一象限中相反，东北亚低压和西太副高都减弱（图3（b））第一象限和第三象限之间850hPa位势高度场的区别显示出以东北亚大陆为中心的明显负异常和北太平洋西部的正异常（图3（e））。也就是说第一象限和第三象限描述了东北亚低压和西太副高的同位相变化，它们在第一象限同时增强，在第三象限同时减弱。

同样地，第二象限和第四象限的850hPa高度场异常分别如图3（d）和（e）所示。第二象限中（图3（d）），东北亚低压减弱而西太副高的增强，这可以由东北亚大陆向北撤退的850hPa等值线（1432 gpm）和西北太平洋上西伸的850hPa等值线（1510 gpm）与气候平均态（虚线）的对比表现出来，这与这两个地区850hPa高度场的正异常一致。第四象限的850hPa高度场异常与第二象限相反，东北亚低压增强而西太副高减弱。它们之间的差异（第二象限减去第四象限）显示了两个核心区域的显著正异常（图3（f））。因此，第二象限和第四象限描述了东北亚低压和西太副高的反位相变化；即，在第二象限，东北亚低压减弱，西太副高增强；第四象限，东北亚低压增强，西太副高减弱。

3.2. 对东亚夏季降水的影响

与东北亚低压和西太副高在同位相年和反位相年的不同环流模式相对应，东亚夏季降水表现也有所不同（图4）。当东北亚低压和西太副高都增强（第一象限减第三象限）时，降雨异常在东亚呈偶极子模式：降水在30°N以北增加，30°N以南减少，这类似于中国东部夏季降雨的第二主模态。(e.g. Huang, Chen, and Huang 2007; Ye and Lu 2012). 这种偶极子模式在使用CRU数据（图4（a））和160站（图4（c））降水数据时都可以被发现。在反位相年份中，在长江流域的降雨量显著增加，以响应西太副高增强和东北亚低压减弱（第二象限减第四象限）。（基于CRU数据（图4（a））和160站（图4（c））降水数据）

这些降雨异常与环流异常一致，当东北亚低压和西太副高均增强时，中国东部对流层低层的南风将更强，并向北延伸至华北（图3（c）），这使得华北降水增多并抑制了长江流域降水。

与之相对的，当西太副高增强而东北亚低压减弱时，对流层低层的南风将在长江流域以南增强但还不能延伸至华北（图 3(f)），导致长江流域雨量增加。

东北亚低压和西太副高的反位相变化与长江流域的降水异常能很好的对应，可以由EAP（Huang and Sun 1992）或日本-太平洋（JP）模式（Nitta 1987）很好地证明的这种异常与环流异常有关。我们分析了与东北亚低压和西太副高的反位相变化有关的环流异常，并证实了这些环流显现出了明显的EAP模式。

因此，我们在这里集中讨论东北亚低压和西太副高之间同位相变化的影响。根据同位相年份的复合降雨异常，将降雨偶极子指数定义为长江以北地区（30°–40°N，100°–120°E）的降雨量异常平均值减去长江以南地区（20°–30°N，100°–120°E）的降雨量异常平均值。850hPa位势高度场异常对降水偶极子指数的回归显示了与图3（c）结果相似的空间分布型。这种相似性证实了东北亚低压和西太副高同时增强的变化对降水偶极子指数的综合影响如图4（a）和（c）所示。其可能的机制是，由于东北亚低压和西太副高同时增强引起的位势高度梯度增加导致更强的西南风，将更多水汽向北输送，为长江以北带来更多降水。（图(5)）

我们同时研究了海表温度（SST）异常，并发现同位相年从前一年冬天到同年夏季的SST异常与反位相年的异常相比相对较弱。反位相年的SST异常表现为厄尔尼诺的快速衰退，这与Chen等(2012)人的研究结果相似。

4结论与讨论

本研究探讨了东北亚低压和西太平洋副热带高压对东亚夏季降水的综合影响。当东北亚低压和西太副高同位相变化时，东亚地区的降水异常呈偶极子型，表现为长江流域以南和长江流域以北降水的反向变化。也就是说，当东北亚低压和西太副高都很强时，长江以北降雨量增加，长江以南降雨量减少。当两个环流系统都较弱时，会出现相反的降雨异常（长江以北降雨量减少，长江以南降雨量增加）。当东北亚低压和西太副高反位相变化时，降水异常集中在长江流域。东北亚低压减弱、西太副高增强时，长江流域降水量增多，而西太副高减弱、东北亚低压增强时，长江流域降水量减少。

平均海平面气压（MSLP）被广泛用于描述东亚大陆和北太平洋之间的海陆热差异。因此，我们研究了同位相年份的MSLP异常，发现它们与图3（c）所示的850hPa高度场异常非常相似。这一结果与著名的东亚-北太平洋海陆热差异不同，现结果突出了南北向的陆海热差异，而之前的结果强调的是纬向（东西向））对比。

图1(a) 1968-2013年850 hpa（h850；单位：gpm）夏季平均位势高度场；

(b)东北亚低压异常指数(蓝线)和西太副高异常指数（红线）的时间序列

图2 NEALI(X轴) 和 WNPSHI(Y轴)的分布点

表一 根据NEALI和 WNPSHI划分的四个象限中的年份

图3 第一象限(a)和第三象限（b）850hPa合成高度场（粗实线）和850hPa高度场异常（阴影）以及它们的差值（c）,(d)—(f)为第二和第四象限及其差值

图4.基于CRU和160站数据的降水异常差， (a) (c)phase 1- phase 3，(b) (d)phase 2 -phase 4.

图5 根据（a）CRU和（b）160站降雨量数据计算的降雨偶极子指数对850hPa高度场异常的回归。

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