PDF《冬季东亚-西太平洋西风急流基本结构及其异常的诊断分析》

200 hPa 上30 m/s 和60 m/s 纬向风等值线,长虚线是

500 hPa 上15 m/s 和30 m/s 纬向风等值线. 中的 Eady 波最大增长率

1 0.31 BI V f N z σ ? ? = ? J G 所反映 的意义相同,同时,本文的中纬度Δu 还能表示出对 流层中高层西风急流的相对深厚程度, 它的变化与冬 季中纬度低层大气斜压性的变化是相互对应的. 3.2 冬季 WJS 异常特征分析 对冬季(0~65 °N, 60~240 °E)范围内的

200 hPa 纬向风距平场作 EOF 分解,得到前三个模态的方差 贡献百分率分别为 35%、20%和14%.图3给出了这 三个模态的空间分布型和对应的时间系数. 第一模态 的空间型(图3a)表现为: 在日界线以东的热带到中高 纬,纬向风异常型呈负-正-负的波列分布,中纬度西 风异常主要发生在日界线以东的太平洋上空;

另外, 在东亚沿海, 以西风急流轴为界还存在一对较弱的正 负异常区,而WJS 主体处却没有显著的异常发生. 第二模态空间型(图3b)则表明冬季 WJS 主体出现了 增强或减弱, 同时西风带的形状被 压扁 或 加宽 . 第三模态(图3c)显示出冬季 WJS 主体的另外一种空 间异常分布特征:即向北或向南移动型.综合以上三 种空间异常型可见,真正反映冬季 WJS 主体异常特 征的是第二和第三模态,即冬季 WJS 主体的加强/减 弱型和北/南移动型,而第一模态主要体现了冬季 WJS 下游区西风风速的显著增强/减弱.同时,这三 个空间模态的显著异常区均在洋面上空.图3d~3f 分别是以上三个空间模态对应的时间系数,可见,三 种空间模态的年际变化均十分显著, 经过

5 点滑动平 均后的时间系数还显示出冬季 WJS 年代际变化的特 征,比如,从图 3d 中可以发现 1965~1977 年间日界 线以东的热带外太平洋上空西风比 1978~1985 年间 偏弱,图3e 则显示出 1980~1987 年间冬季 WJS 主 体区的西风风速比 1988~1994 年间偏强.图3d~3f 中的粗直线是对各时间系数采用线性回归方法得到 线性变化趋势线[16] ,其中第二模态的时间系数显示 出较明显的正趋势, 表明近

45 年来冬季 WJS 主体区 西风加强的趋势,但该趋势没有通过 95%信度水平 的检验[16] . 为了分析以上三种异常模态对应的纬向风异常 垂直结构, 选取第一至第三模态经标准化处理后的时 间系数中大于(小于)等于 1.0(-1.0)的年份为正(负)异 常年,根据这种时间系数正(负)异常年的划分,使用 合成方法得到异常年纬向风异常的经度-高度和纬度 -高度剖面图(图4).图4中所取的经度/纬度范围均 是图

3 中三种模态的显著异常区所处的经度/纬度, 由于冬季中纬度西风的异常空间型与同期大气经向 温度梯度异常分布型密切相关,所以,图4中还用细 等值线标出了大气经向温度梯度异常合成的结果. 由图4可见, 在图

3 中出现的纬向风场的显著异常区不 只是集中于

200 hPa 上,而是存在于整个对流层中, 三种模态纬向风异常的大值中心均在对流层高层, 向 上向下异常值减少;

经向温度梯度异常则基本以

200 hPa 或300 hPa 层为分界,向上为负向下为正,异常 的大值中心在对流层中层. 由于图

4 显示出中纬度西风异常振幅在垂直和 水平方向上并不均匀,因此

200 hPa 纬向风异常模态 所对应的对流层中高层Δu 异常也表现为空间非一 致性(图5). 与图 3a 中日界线以东的西风显著异常区 相对应,图5a 则显示出该区域对流层中高层西风厚 度变化也很明显, 表现为正异常年该区域西风系统相 对变深厚,负异常年则相对变得浅薄.而与图 3b 的WJS 主体区西风的异常增强/减弱相对应的, 图5b 显示出WJS主体区东南部的西风系统相对变2期谢坤等:冬季东亚-西太平洋西风急流基本结构及其异常的诊断分析