东亚冬季风场特征模态与我国气候的关系.doc

东亚冬季风场特征模态与我国气候的关系( 黄先香1 ， 炎利军1 ， 施 能2 (1.佛山市气象局，广东 佛山 528000；2.南京信息工程大学，南京 210044) 摘 要 将NCEP/NCAR 1951/1952～2003/2004年东亚冬季1000hPa风场进行向量EOF分解，研究其第一特征模态的时空变化及其与我国气候的关系。结果表明，EOF1时间系数能够很好地刻画东亚冬季风的强度变化。强（弱）EOF1时间系数时，冬季我国气候冷、干（暖、湿），次年春季东北及河套等地区的温度明显偏低（高）；次年夏季长江中下游地区的降水明显偏少（多），华北和华南降水则偏多（少），长江流域和江南地区的温度偏高（低），华南及西南地区夏季则温度偏低（高）。 关 键 词：向量EOF分解；东亚冬季风；1000hPa；气候 1 引 言 东亚冬季风作为北半球冬季最活跃的环流系统，一直是天气气候研究的重点。东亚冬季风活动不仅对冬季东亚地区的温度、降水有直接的作用，也会对后期天气气候产生影响。王绍武对影响旱涝的前期因子作了归纳，指出许多预报因子与夏季降水相隔半年左右，即所谓隔季相关[1]。孙淑清等[2-3]，施能等[4]进一步研究了冬季风异常与环流的隔季相关。邹力等[5]，李崇银[6]研究了东亚冬季风活动与El Nino事件的联系，指出东亚地区频繁的冷空气活动对El Nino事件有激发作用。目前，已有多种表示东亚冬季风强度指数的方法，如：采用东西向海平面气压差[7，8]，东亚500hPa高度场[9]，850hPa平均风速[10]或1000hPa的经向风特征[11]，等。但是，真正用风场特征特征的还U、V分量分别进行，解释EOF分解EOF分解技术气象上虽然已经有应用hPa的U、Vo×2.5o。 本文以12月、次年1月和2月的三个月平均代表当年冬季。对区域为（10～60oN，70～160oE）的冬季1000hPa风场先作标准化处理，然后进行向量的EOF分解。本文计算的这个范围比用SLP计算东亚季风强度[7，8]的范围明显大，比目前定义与计算冬季风强度的其它方法等[9-11]所选范围也大。范围内有780个格点，即m =780 ；冬季风场的时段为1951/1952～2003/2004年，即n＝53 a 。 向量风场的自然正交展开方法首先需要构建资料矩阵。  （1） 的前行是个空间点在个时间点的东西向风，而后行则对应南北向风。下面的计算方法与经典的标量场EOF展开相同： （2） A是阶对称矩阵，有个特征值及个特征向量，每一个特征向量是维。 （3） 时间系数矩阵为 （4） 特征风场可以从特征向量场中得到。如：第一特征向量是一个维的列向量，它的前个元素对应个空间点的（东西风），后个元素对应个空间点的（南北风）。将它们叠加在一起，由此得到个空间点的向量风场，组成风场的特征向量场。 将得到的EOF1时间系数序列作标准化处理，定义为东亚冬季风强度指数（如表1）。 年 份 东 亚 冬 季 风 强 度 指 数 1951-1961 1962-1972 1973-1983 1984-1994 1995-2003 0.47 2.38 0.61 -0.11 0.38 1.38 0.67 -0.06 0.66 -0.54 0.01 0.56 -0.38 -0.69 -1.51 1.56 -0.14 0.76 -0.87 -0.52 1.80 0.37 -0.10 -1.43 0.16 1.85 1.15 -1.53 -1.38 -1.07 0.09 -1.33 -0.15 -0.11 -0.51 -0.18 -0.19 1.27 -1.12 -0.74 0.52 -0.35 -0.22 -1.00 -0.38 1.31 -1.38 -0.86 -0.56 2.09 -1.76 1.15 -0.02 注：黑体表示指数≥＋1.0，下划线表示指数≤－1.0。 文献[8]曾用海平面纬向的海陆气压差标准化序列来表征东亚冬季风强度。本文把该指数延长到2003年冬，比较1951/1952～2003/2004年该指数与本文所定义的冬季风强度指数的变化，发现两者所反映的冬季风年际变化有很好的一致性，相关高达0.71，远远超过0.01显著性水平。两种指数均得出1962，1961，1956，1980，1983，1967为强冬季风年（指数≥1.0）；1972，1978，198