西太平洋副高的年際變化及其對我國東部夏季降水的影響

曹云飛 楊明

摘要利用國家氣候中心給出各項西太平洋副高指數、我國東部地區108個測站逐月降水量和同期NCEP/NCAR再分析月平均高度場網格資料，分析了500 hPa西太平洋副高的年際變化特征，并通過SVD方法分析500 hPa西太平洋副高年際變化對我國東部地區降水的影響。結果表明，500 hPa西太平洋副高的面積指數和強度指數均具有準2年的周期。副高的年際變化對我國東部降水分布空間型有顯著影響，第1對空間分布型的方差貢獻達56%，可知副高北抬是導致我國東部夏季降水呈“- + -”的主要原因。

關鍵詞西太平洋副高；夏季降水；年際變化；500 hPa高度場；SVD分析

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）23-0179-03

Interannual Variability of the Western Pacific Subtropical High and Its Impact on Summer Precipitation in Eastern China

CAO Yunfei，YANG Ming

（Anhui Air Traffic Management Bureau，Civil Aviation Administration of China，Hefei，Anhui 230051）

AbstractUsing the Western Pacific subtropical high index supplied by the National Climate Center，the monthly precipitation of the eastern China 108 stations and the monthly average height field grid data of NCEP/NCAR reanalysis in same period，the interannual variability of the 500 hPa west Pacific subtropical high was analyzed and the effect of 500 hPa west Pacific subtropical high on the precipitation in eastern China was analyzed by SVD method.The results showed that the area index and intensity index of the 500 hPa west Pacific subtropical high had quasi 2 year cycles.The interannual variation of the subtropical high had a significant effect on the spatial distribution of precipitation in eastern China. The first contribution to the spatial distribution of the variance was 56%. It could be seen that the north elevation of the subtropical high was the main reason for fluctuation change of the summer precipitation in eastern China.

Key wordsWest Pacific subtropical high；Summer precipitation；Interannual variation；500 hPa height field；SVD analysis

作者簡介曹云飛（1989—），男，江蘇淮安人，助理工程師，從事航空氣象服務與研究工作。

收稿日期2017-05-24

西太平洋副熱帶高壓與我國天氣關系重大，作為東亞季風環流系統的重要成員，其活動和變異直接影響著東亞，特別是我國東部天氣氣候變化。副熱帶高壓的面積、強度、南北位置（北部邊緣或脊線）和東西進退（西伸脊點）決定著東亞季風、梅雨過程尤其是長江流域降水的分布以及華北、華南地區的旱澇和氣溫變化等[1-2]。

研究西太平洋副熱帶高壓的氣候變化對于了解東亞，特別是我國的氣候變化具有非常重要的意義。慕巧珍等[3]分析1880—1999年的副高指數序列發現，副高面積指數、強度指數、西伸脊點指數均具有明顯的3～5年準周期。錢代麗等[4]研究了近57年來西太平洋副高面積的年代際振蕩與我國降水的聯系，得出隨著西太平洋副熱帶高壓面積長期趨于增大，東亞夏季風異常偏弱，降水分布由“北多南少”轉為“北少南多”，而降水線性增長的區域則呈現出較上一周期明顯北移的特征；同時，副高脊線北跳與我國東部雨季開始和結束有密切的關系。每年副高脊線穩定通過20°N和25°N的早晚和副高位置的不同組合，直接影響我國夏季降水的分布型和旱澇，特別是副熱帶高壓脊線指數。筆者選取國家氣候中心（NMC）給出的西太平洋副高指數的定義，分析了500 hPa西太平洋副高的年際變化特征，并通過奇異值分解（SVD）方法分析500 hPa的副高年際變化對我國東部地區降水的影響。

1資料與方法

1.1資料來源

所用資料包括：①NCEP/NCAR再分析1951—2010年月平均資料，其中位勢高度場、風場資料取500 hPa層，分辨率2.5°×2.5°。②國家氣候中心（NMC）提供的1951—2010年我國東部（105°～135°E，20°～45°N）108個測站月平均降水量資料。③國家氣候中心提供的西太平洋副熱帶高壓特征指數（面積指數、強度指數）。

1.2分析方法

利用國家氣候中心提供的西太平洋副熱帶高壓特征指數資料，采用功率譜分析方法[5]研究副高指數的年際變化特征，在此僅分析年際變化，年代際變化通過11年滑動濾波予以濾除。

SVD方法是一種比較有效的分析2個要素場耦合形態的工具[6]。在此選擇SVD方法分析500 hPa高度場和降水場的耦合程度。選取夏季（6—8月）西太平洋副高區域內（110°～180°E，10°～35°N）500 hPa高度場為右場，同期我國108站的夏季降水為左場。

2500 hPa夏季西太平洋副高指數的年際變化特征

從圖1可以看出，1956—2005年500 hPa西太平洋副高面積指數與強度指數的變化趨勢具有一致性。功率譜分析顯示（圖2），面積指數和強度指數均具有準2年的年際變化周期。

3西太平洋副高年際變化對我國夏季降水的SVD分析

計算同期6—8月500 hPa西太平洋副高高度場與我國東部雨季降水量場之間的協方差矩陣，以我國東部地區雨季降水量為左場，6—8月西太平洋副高（110°～180°E，10°～35°N）500 hPa平均高度場為右場，進行SVD分解。分解結果得到前6種模態的方差貢獻、累積方差貢獻和相關系數如表1所示。

從表1可以看出，前6對空間分布型的累積方差可解釋總方差的95%以上，每對奇異向量之間的相關系數明顯超過0.01（α0.01=0.402）顯著性水平，前3對奇異向量就解釋了總方差的84%，因此分析前6對奇異向量對應的耦合模態，特別是第1、第2、第3對空間分布型即可描述我國東部雨季降水與500 hPa同期西太平洋副高高度場的耦合關系。6—8月500 hPa副高高度場與我國東部地區雨季降水場奇異值分解得到的第1對異性相關系數分布（圖3）解釋了總方差的566%，左右場的相關系數為0.571>α0.01，表明這種耦合特征具有很高的指示意義。

從左場第1模態異性相關系數（圖3a）可以看出，在山東、福建、雷州半島為負相關區，但相關系數不大；而在長江中下游地區為正中心，從北到南呈“- + -”型；500 hPa西太平洋副高高度場中以負相關為主，負中心位于114° E、22° N（圖3b）。表明當西太平洋副高北抬會導致我國長江中下游地區降水增多。

6—8月500 hPa西太平洋副高高度場與我國東部地區雨季降水場奇異值分解得到的第2對異性相關系數解釋了總方差的16.0%，左右場的相關系數為0.620>α0.01。左場第2模態相關系數反映出長江以南為大片的正相關區，而長江以北為負相關區（圖4a）；相應的右場相關系數分布為西正東負，正中心位于朝鮮半島南側，負中心位于太平洋上（圖4b）。表明副熱帶系統活躍且西伸明顯，相應地導致長江以南降水偏多。

第3對異性相關系數解釋了總方差的11.4%，左右場的相關系數為0.667。左場第3模態異性相關系數在江蘇、山東、安徽為正相關區，而華南地區為負相關區（圖5a）；對應500 hPa西太平洋副高高度場，我國東海地區為負值區，而160°E以東以及北部為正值區（圖5b）；表明當西太平洋副高北抬或東撤時江蘇沿海地區降水增多。

4小結

（1）500 hPa西太平洋副高強度、面積兩項指數的功率譜分析顯示，面積指數和強度指數都具有準2年的周期。

（2）通過對我國東部夏季降水場與同期6—8月500 hPa環流場經SVD分解得到的不同模態空間分布型的分析，結果表明，西太平洋副高北抬會導致我國長江中下游地區降水增多；副熱帶系統活躍且西伸明顯，相應地導致長江以南降水偏多；當西太平洋副高北抬或東撤時江蘇沿海地區降水增多。

（3）研究中發現第1對空間分布型的方差貢獻達560%，可知在實際中副高的北抬是導致我國東部夏季降水呈“- + -”的主要原因。

45卷23期曹云飛等西太平洋副高的年際變化及其對我國東部夏季降水的影響

參考文獻

[1] 陶詩言，徐淑英.夏季江淮流域持久性旱澇現象的環流特征[J].氣象學報，1962，32（1）：1-18.

[2] 廖荃蓀，趙振國.7-8月西太平洋副熱帶高壓的南北位置異常變化及其對我國天氣的影響[M]//章基嘉，黃榮輝.長期天氣預報和日地關系研究.北京：氣象出版社，1992：131-139.

[3] 慕巧珍，王紹武，龔道溢.近百年四季西太平洋副熱帶高壓的變化[J].氣象學報，2002，60（6）：668-679.

[4] 錢代麗，管兆勇，王黎娟.近57a夏季西太平洋副高面積的年代際振蕩及其與中國降水的聯系[J].大氣科學學報，2009，32（5）：677-685.

[5] 黃嘉佑，李黃.氣象中的譜分析[M].北京：氣象出版社，1984.

[6] 魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：115-182.