西北大学学报（自然科学版） ２０１０年４月，第加卷第２期，Ａｐｒ．，２０１０，Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） 青藏 高原 春季冷暖对我国东南地区春夏转换时期 降水异常的影响 杜萌萌 ，刘晓东 ，。 （１．中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室，陕西西安７１００７５；２．中国科学院 研究生院，北京１０００４９；３．西安交通大学人居环境与建筑工程学院，陕西西安７１００４９） 摘要：目的分析青藏高原主体部分（８０。～１００。Ｅ，２７．５。～３７．５。Ｎ）春季气温与中国东南地区春末 夏初降水量变化的关系，为区域短期气候预测提供依据。方法 运用滑动平均、距平、合成分析等 方法分析了高原春季冷暖与中国东南地区春夏转换时期降水异常的相关性，进而讨论了与之相联 系的大气环流特征。结果表明春季高原暖年中国东南地区晚春降水量偏多，初夏降水量偏少；春 季高原冷年中国东南地区晚春降水量偏少，初夏降水量偏多。结论 青藏高原春季持续偏冷或偏 暖，春季对中国东南地区春夏转换时期降水异常带来明显影响。 关键词：青藏高原；春季气温；中国东南地区；春夏转换时期降水 中图分类号：Ｐ４２６．６１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－２７４Ｘ（２０１０）０２－０３１４－０５ Ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｓｐｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ ｏｎ ｐｒｅｃｉｐｉａｔｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ－ｓｕｍｍｅｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ＤＵ Ｍｅｎｇ—ｍｅｎｇ ．ＬＩＵ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ （１．ＳＫＬＬＱＧ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｒｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｘｉ ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ６００一ｈＰａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｓｐｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔ— ｅａｕ（８０。一１００。Ｅ，２７．５。一３７．５。Ｎ）ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｌａｔｅ—ｓｐｒｉｎｇ ａｎｄ ｅａｒｌｙ—ｓｕｍｍｅｒ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｒｖｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｐｒｉｎｇ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ，ａｎｏｍａｌｙ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎａｌｙｓｅｓ．Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ａｌｓｏ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ（１ｅｓｓ）ｔｈａｎ ｎｏｒｍａｌ ｉｎ ｌａｔｅ ｓｐｒｉｎｇ（ｅａｒｌｙ ｓｕｍｍｅｒ）ｉｎ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇ—ＷａｌＴｉｌ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｓ ｔｒｕｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇ—ｃｏｌｄ ｙｅａｒｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ Ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ ｈｔｅ Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ ｃａｎ ｉｍｐａｃｔ ｈｔｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｈｔｅ ｓｐｒｉｎｇ—ｓｕｍｍｅｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｅａｓｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｓｐｒｉｎｇ；ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ—ｓｕｍｍｅｒ ｔｒａｎｓｉ— ｔｉｏｎ 被称为“世界屋脊”和“地球第三极”的青藏高 力作用可以影响亚洲甚至全球大气环流，尤其是对 原，平均海拔在４ ０００ ｍ以上，作为抬高的大气热 东亚夏季风环流异常和旱涝的作用受到众多学者的 源，可以直接加热对流层中上层大气，青藏高原的热 关注 卜引。叶笃正等 曾指出，青藏高原夏季是一 收稿日期：２００９－０３－２７ 基金项目：国家公益性行业（气象）科研专项基金资助项目（ＧＹＨＹ２ｏ０７０６ｏ２９）；中国气象局成都高原气象开放实验室基 金资助项目（ＬＰＭ２００８０２５）；国家杰出青年科学基金资助项目（４０８２５００８） 作者简介：杜萌萌，女，河南洛阳人，从事气候变化分析研究。 第２期 杜萌萌等：青藏高原春季冷暖对我国东南地区春夏转换时期降水异常的影响 一３１５一 个热源，而在冬季是一个冷源。近年来不少学者研 究了高原热源对我国不同地区降水的影响。赵平和 陈隆勋 分析了１９６１－－１９９５年青藏高原地区年平 均的热量源汇，发现高原热源汇有明显的年代季变 化。他们提出高原４月的热源对随后我国东部地区 夏季降水变化有一定指示意义，与华南和华北地区 研究表明东亚夏季风的爆发和青藏高原的热力作用 及高原南部对流层上层经向温度梯度转变有密切关 系 ， ｊ，而高原上空热源最大值层集中在５００～６００ ｈＰａ＿１ 。图１给出了１９７９－－２００８年３０年平均的对 流层中上层（６００—２５０ ｈＰａ）在由冬向夏的季节转换 过程中经向温度梯度（用３２．５。Ｎ与２．５。Ｎ之间的 的夏季降水有负相关，而与江淮流域降水呈明显的 正相关。刘新等 也发现青藏高原地区的非绝热 温度差表示）的反向时间（温度梯度开始反向的时 间指从ｔ月１日算起的天数）随经度的变化。可以 加热对东亚夏季降水有显著的影响。罗会邦和陈 蓉 ］利用高原２３个测站探空资料，分析了ｌ９８３— １９９２年夏半年高原东部热源及其对东亚地区环流 系统的影响，并指出当高原热源加强时，长江上游和 淮河流域降水增加，而我国东南部地区降水减少。 朱玉祥等 ｊ贝０认为，高原大气春夏季热源和夏季长 江中下游降水呈反相关，与华南和华北降水呈正相 关。柏晶瑜等ｌ９ 探讨了春季青藏高原感热的分布 特征，并对高原地区地一气温差与感热进行了合成 分析，结果表明长江中下游地区旱、涝年春季高原近 地层热力结构分布有显著差异。 综上所述，之前的研究多采用青藏高原地温、非 绝热加热、感热加热等来代表高原热源，研究其与我 国的华北、华南、长江流域等降水之间的关系，结论 不尽相同。我国东南地区经济发达，人口密度大，且 地处季风区，易受到洪涝灾害的影响，而高原热源和 季风降水都存在明显的年际变化，因此有关高原热 源对我国东南地区影响的研究就显得尤为重要。本 文将利用高原上空６００ ｈＰａ气温来反映高原热源， 通过合成分析，研究高原热源异常对我国以及我国 东南地区春夏转换时期降水的影响。 本文所用资料为１９７９－－２００８年ＮＣＥＰ－ＤＯＥ加 工的全球大气观测再分析（ＲｅａｎａｌｙｓｉｓⅡ）日平均资 料 。。 和ＮＯＡＡ ＣＰＣ（Ｃｌｉｍａｔｅ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ）整理 的Ｏ．５。×０．５。分辨率的中国地区逐日降水资料。 ＮＣＥＰ—ＤＯＥ再分析资料水平分辨率为２．５。×２．０经 纬度网格、垂直方向有１７个等压面层，我们的分析 抽取了各等压面气温、水平纬向风速、经向风速和垂 直风速等。青藏高原主体范围为８０。～１００。Ｅ， ２７．５。～３７．５。Ｎ，在本文中我国东南地区主要是指 江南，即１０５．２５。一１２２．２５。Ｅ，２２．２５。～２９．７５。Ｎ 范围内的陆地。 １青藏高原冷、暖年的选取 春季是青藏高原从冷源向热源逐渐转变时期， 到５月中旬后雨季逐渐开始，潜热贡献量加大＇】 。 看出，温度梯度的反向时间随经度和高度而明显不 同。５００ ｈＰａ和６００ ｈＰａ上温度梯度的反向时间随 经度变化最大，４００ ｈＰａ其次，而２５０ ｈＰａ和３００ ｈＰａ 则变化很小（图中略去），说明这两个高度上的温度 受高原地面感热的影响较小，因此我们在下一步的 研究中将这两个层次剔除。从转变时间来看，６００ ｈＰａ上高原中心所在的８５。～９５。Ｅ地区由冬到夏南 北温度梯度反向时间出现最早（在４月中旬左右）。 将４００ ｈＰａ，５００ ｈＰａ和６００ ｈＰａ３个层次上８５。～９５。 Ｅ经度带内的温度平均，图２给出１９７９－－２００８年逐 年经向温度梯度反向时间的序列变化，可以看到３ 个高度上温度梯度反向时间的变化趋势较为一致， 但均以６００ ｈＰａ高度上的反向时间最早。因此，本 文以６００ ｈＰａ等压面上春季（３月１日到５月１５日） 平均气温高低表示高原热源的强弱。 ＂￣１５ｏ 毯ｌ ７Ｏ ｆ一 ～ 、“、 ＼、、 、 、。—～一 ， ，。，， 。一。 。一” ｒ 一￡ ≤ｊ３ｏ ７（Ｉ ｆ ８０‘Ｉ： ９０ ｛・ １（１ Ｉ １１０ Ｅ １２０一￡ 图１ ３０年平均等压面温度梯度反向时间 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｖｅｒ－ ａｇｅｄ ｆｏｒ ３０ ｙｅａｒｓ 分析１９７９－－２００８年青藏高原６００ ｈＰａ春季的 区域平均气温（见图３）发现，春季青藏高原６００ ｈＰａ 区域平均气温的距平变化范围为一２．０—２．０￣Ｃ，年 际变率大是其主要气候特征，本文选取平均气温最 高的１９８４，１９８５，１９９９年作为高原暖年，而将平均气 温最低的１９８３，２０００，２００１年作为高原冷年（以下分 别简称暖年和冷年）。 根据上述冷、暖年的选取，对高原３～７月的气 温与３Ｏ年均值的距平进行逐日累积（图略），发现 暖年累积气温距平多为正，而冷年累积气温距平多 第２期 杜萌萌等：青藏高原春季冷暖对我国东南地区春夏转换时期降水异常的影响 一３１７一 因而本文所得结果也有待进一步统计检验。 水汽 。而冷年晚春（见图６（ｂ））８５０ ｈＰａ我国南 海一东海一带为距平西南风，中纬度强风带较常年偏 ３ 与高原冷暖年相对应的大气环流 北，我国东南地区有偏北风距平，从而形成这一地区 降水较常年同期偏少；暖年初夏（见图６（ｃ））８５０ ｈＰａ 我国夏季雨带的形成通常是北方南下冷空气与 我国南海为距平气旋，而我国北方渤海湾有一距平反 。口 来自热带海洋暖湿气流持续交汇在某一区域时产生 气旋环流，二者共同作用，我国东南地区盛行偏北风， 的，而冷暖气流交汇位置一般与西太平洋副热带高 形成月季变化的少雨时段。冷年初夏（见图６（ｄ））我 压位置密切相关，因此东亚大气环流直接影响我国 国东南地区南部为偏南距平风，北部为偏北风，冷暖 夏季降水。青藏高原热力作用首先引起夏季东亚主 空气活跃且交汇于我国东南地区，气流辐合并产生上 要大气环流系统的变化，进而导致我国夏季降水异 升运动，从而使这一地区降水较常年同期偏多。 常。以上分析已表明，高原春季的热力作用与春夏 进一步分析春季高原冷、暖年我国东南地区晚 东南地区降水有密切关系，因此有必要分析在高原 春、初夏降水异常的垂直环流结构，发现在高原春季 春季热力作用异常下，东亚大气环流与亚洲季风系 暖年的晚春（见图７（ａ））和高原春季冷年的初夏 统的异常变化。 （见图７（ｂ））东南地区的大气上升运动较常年同期 图６给出青藏高原春季冷、暖年晚春、初夏８５０ 偏强，且对流层上升运动较常年同期偏强，为降水维 ｈＰａ水平风场的距平（相对３０年均值）合成图。可以 持提供了必要的动力学条件。然而，高原春季冷年 看到高原暖年晚春（见图６（ａ））我国台湾岛南侧有距 的晚春（见图７（ｄ））和高原春季暖年的初夏（见图７ 平反气旋发展，我国南海为西风距平，我国东南地区 （ｃ））东南地区多下沉运动，其南北侧的上升运动较 偏南气流较常年同期明显偏强，为降水提供了充分的 常年增强，雨带可能偏北，我国东南地区降水偏少。 图６冷、暖年合成晚春与初夏８５０ ｈＰａ距平流场分布 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ８５０ ｈＰａ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｏｍａｌｙ ｉｎ ｌａｔｅ ｓｐｒｉｎｇ ａｎｄ ｅａｒｌｙ ＳＵｌＴｌ／ｎｅＦ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ａｎｄ ＷａｌＴＩ＇Ｉ ｙｅａｒ （ａ）暖年晚春；（ｂ）冷年晚春；（ｃ）暖年初夏；（ｄ）冷年初夏 注：图中矩形区为我国东南地区，阴影区为地形高度超过３ ０００ ｎｌ，图右下角风矢量标尺单位为ｍ／ｓ 通过分析发现，当前期高原春季为暖（冷）年 时，后期晚春、初夏８５０ ｈＰａ风场表现出了显著差 ４ 结 论 异，晚春（初夏）我国东南地区盛行偏南风，暖湿气 流比较强盛，垂直方向上升运动强烈，有利于东亚夏 本文利用ＮＣＥＰ—ＤＯＥ Ｒｅａｎａｌｙｓｉｓ ＩＩ大气再分析 季风的发展和增强，东南地区降水量偏多；初夏（晚 资料和ＮＯＡＡ ＣＰＣ降水资料，分析了 青藏高原春季 春）则相反，东南地区为偏北风，冷空气较强，垂直 热源异常与我国东南地区春夏转换时期降水变化之 方向上为下沉运动，不利于东亚夏季风的发展和增 间的关系，及其相应的大气环流特征，结果表明： 强，降水量偏少。 １）青藏高原上空６００ ｈＰａ春季气温年际变化 西北大学学报（自然科学版） 第４ｏ卷 大，在春季强冷年或强暖年气温累积距平所指示的 高原热源异常具有较强的持续性。 区降水在晚春和初夏时段内有明显的差异，高原暖 年我国东南地区晚春降水偏多，高原冷年我国东南 ［７］罗会邦，陈蓉．夏半年青藏高原东部大气热源异常对 环流和降水的影响［Ｊ］・气象科学，１９９５，１５（４）：９４・ 偏少： 竺 毫 曼 ７ｇ ￣一＃ ．ｏ… 一 。；言； 嘉水＇ＩｚＮ的＂ｌ－＇ＰＩ年＇￣ ５（…３）高原春季暖年晚春（初夏）我国东南地区 ２０～０７～竺 譬 地区初夏降水 ［８］ 祥，丁一汇，论打 ．青藏高原大气热源和冬春积 …一～～…～………； …一…’ ．６：９４６９５８．６）－８５０ ｈＰａ上偏南气流及对流层上升运动较常年同期 明显偏强（弱），从而导致那里的降水偏多（偏少）； ［９］柏晶瑜徐祥德，周玉淑，等．春季青藏高原感热异常 对长江中下游夏季降水影响的初步研究［Ｊ］．应用气 ，参考文献： ＫＡ ＮＡＭＩＴＳＵＭ ¨。。，Ｎｃ。Ｅ。ＡＭＮＥＢ ：。