副热带西南低空急流对流层低层季风涌升印度北部.pptx
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1、第六篇亚洲季风和中国主要的亚洲季风和中国主要的天气系统天气系统MonsooncloudbelowTengboche(India)季季风风是是一一个个古古老老的的气气候候学学问问题题,季季风风一一词词起起源源于于阿阿拉拉伯伯语语“mansim”,意思是季节(,意思是季节(season)。)。早期人们用季风来表示印度洋特别是阿拉伯海沿海地区地面风向早期人们用季风来表示印度洋特别是阿拉伯海沿海地区地面风向的季节性反转,即一年中半年吹西南风,而另半年吹东北风。随着人的季节性反转,即一年中半年吹西南风,而另半年吹东北风。随着人们对季风认识的不断深入,原有季风的概念得到了很大程度的扩展,们对季风认识的不断
2、深入,原有季风的概念得到了很大程度的扩展,从单纯表示风向的季节性反转,扩展到表示几乎与亚洲、澳大利亚和从单纯表示风向的季节性反转,扩展到表示几乎与亚洲、澳大利亚和非洲的热带、副热带大陆,以及毗邻的海洋地区所有的天气年循环相非洲的热带、副热带大陆,以及毗邻的海洋地区所有的天气年循环相关的现象。关的现象。南亚是著名的季风区,季风的各种特征在这里表现得最明显。季风南亚是著名的季风区,季风的各种特征在这里表现得最明显。季风对我国大气和气候有着十分重要的影响,因此认识和掌握它的特征及对我国大气和气候有着十分重要的影响,因此认识和掌握它的特征及其变化是十分必要的。其变化是十分必要的。为为了了定定量量描描述
3、述季季风风及及其其强强弱弱,Webster等等(1992)从从环环流流变变化化角角度度出出发发,定定义了一个大尺度南亚季风指数:义了一个大尺度南亚季风指数:即即利利用用40110E,020N 低低纬纬度度热热带带区区域域平平均均850hPa和和200hPa纬纬向风切变向风切变(U850-U200),指数值大于零表示夏季风,小于零表示冬季风指数值大于零表示夏季风,小于零表示冬季风。一、亚洲季风系统概述一、亚洲季风系统概述1季风的定义季风的定义Ramage(“Monsoon Meteorology”,1971):l月与月与7月盛行风向的变化有月盛行风向的变化有120o;l月与月与7月盛盛行风向的平
4、均频率超过月盛盛行风向的平均频率超过40%;至少在至少在1月和月和7月中有一个月的平均合成风超过月中有一个月的平均合成风超过3ms;在在5经纬度矩形内,这两个月份中每个月气旋与反气经纬度矩形内,这两个月份中每个月气旋与反气旋的交替出现至少每两年一次。旋的交替出现至少每两年一次。Webster(“Monsoons”,1987):冬、夏风向的季节性冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季反转和干、湿期的季节性交替出现。节性交替出现。由由于于地地面面地地形形及及海海陆陆差差异异的的作作用用,平平均均海海平平面面气气压压场场环环流流分分布布表表现现为为沿沿纬纬圈圈方方向向的的不不均均匀匀性性,而而且且呈呈
5、现现出出一一个个个个巨巨大大的的闭闭合合高高、低低压压系系统统,称称为为永永久久或或半半永永久久性性活活动动中中心心。长长年年存存在在的的活活动动中中心心称称为为永永久久性性的的,而而有有季季节节变变化化的的则则称称为为半永久性的半永久性的。(a)1 月平均海平面气压场和风场月平均海平面气压场和风场(l)平均低层环流)平均低层环流(b)7 月平均海平面气压场和风场月平均海平面气压场和风场郭其蕴(郭其蕴(1983):):采用采用10N50N内各纬度上月平均内各纬度上月平均110E海海平面气压与平面气压与160E海平面气压差,定义了东亚季海平面气压差,定义了东亚季风指数。风指数。施能等(施能等(1
6、996):):对郭其蕴的方法作了改进,对郭其蕴的方法作了改进,用东亚纬向海陆之用东亚纬向海陆之间的气压梯度大小作为东亚强度指数间的气压梯度大小作为东亚强度指数,具有较好,具有较好的表征能力。的表征能力。还有其他定义方法还有其他定义方法o季风具有以下三个特点:季风具有以下三个特点:(l)盛盛行行风风向向随随着着季季节节变变化化而而有有很很大大差差异异,甚甚至至接接近近于于相相反反。如如冬冬季季盛盛行行东东北北气气流流(华华北北-东东北北为为西西北北气气流流),夏夏季季盛行西南气流(中国东部一日本还盛行东南气流)。盛行西南气流(中国东部一日本还盛行东南气流)。(2)两两种种季季风风各各有有不不同同
7、的的源源地地,因因而而气气团团性性质质有有根根本本的的不同,如冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润。不同,如冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润。(3)能能给给天天气气现现象象造造成成明明显显不不同同的的季季节节性性差差异异,如如雨雨季季和旱季、冬季和夏和旱季、冬季和夏季的明显对比。季的明显对比。季风区的划分季季风风环环流流系系统统有有若若干干个个成成员员组组成成,而而且且夏夏季季风风环环流流系统要比冬季风环流系统复杂得多。系统要比冬季风环流系统复杂得多。亚洲夏季季风向和冬季季风系统示意图亚洲夏季季风向和冬季季风系统示意图实线实线 表示低层系统,表示低层系统,虚线虚线 表示高层系统表示高层系统2季风的主要成员季风
8、的主要成员夏季季风夏季季风冬季季风冬季季风马马斯斯克克林林高高压压、澳澳大大利利亚亚高高压压和和西西太太平平洋高压洋高压西伯利亚高压西伯利亚高压印度北部和南海季风槽印度北部和南海季风槽印度尼西亚季风槽印度尼西亚季风槽东东非非越越赤赤道道低低空空急急流流、南南海海低低空空急急流流、副副热热带西南低空急流带西南低空急流对流层低层季风涌升对流层低层季风涌升印印度度北北部部、南南海海地地区区和和江江淮淮流流域域的的降降水水和和云云覆盖覆盖马马来来西西亚亚南南部部和和印印度度尼尼西西亚亚的的降降水和云覆盖水和云覆盖对流层上层的青藏高压对流层上层的青藏高压对流层上层的南亚高压对流层上层的南亚高压热带东风急
9、流热带东风急流副热带西风急流副热带西风急流亚洲冬季季风和夏季季风成员亚洲冬季季风和夏季季风成员 一方面它们的来源、季风成员及其影响的地区是不同的。一方面它们的来源、季风成员及其影响的地区是不同的。南南亚亚季季风风源源于于南南半半球球的的马马斯斯克克林林高高压压,在在东东非非沿沿岸岸越越赤赤道道后后形形成成索索马马里里急急流流,以以西西南南季季风风形形式式影影响响印印度度、中中南南半半岛岛和和我我国国西西南南地地区区,对对印印度度季季风风糟糟的的形形成成和和季季风风降降水水有有很很大大的的影影响响。东东亚亚季季风风有有它它自自己己的的成成员员,这这支支季季风风起起源源于于澳澳大大利利亚亚高高压压
10、,在在105125E附附近近越越过过赤赤道道以以后后,在在南南海海、西西太太平平洋洋地地区区也也成成为为西西南南气气流流,由由于于西西太太平平洋洋副副热热带带高高压压的的影影响响,形形成成ITCZ。副副热热带带高高压压南南侧侧的的东东南南气气流流向向北北又又变变成成西西南南气气流流,与与北北方方冷冷空空气气活活动动配配合合,在在长长江江流流域域形形成成梅梅雨雨锋锋。为为区区别别不不同同的的季季风风气气流流的的来来源源,将将与与越越赤赤道道气气流流有有关关的的季季风风气气流流称称为为热热带带季风,而与副热带高压有关的季风气流称为副热带季风。季风,而与副热带高压有关的季风气流称为副热带季风。2.1
11、夏季季风夏季季风陶诗言等(陶诗言等(1987)通过对亚洲冬季风系统特征的分析,注意到东亚地区的季风)通过对亚洲冬季风系统特征的分析,注意到东亚地区的季风与印度季风之间不仅组成的成员不尽相同,而且其变化的特征也有明显的差异,与印度季风之间不仅组成的成员不尽相同,而且其变化的特征也有明显的差异,首次提出首次提出东亚季风系统的新概念东亚季风系统的新概念,即夏季亚洲存在着既相互独立又相互作用的,即夏季亚洲存在着既相互独立又相互作用的两支季风子系统,即南亚印度)季风和东亚季风。两支季风子系统,即南亚印度)季风和东亚季风。在高空,这两支季风环流都伴有较强的偏东气流,虽然东在高空,这两支季风环流都伴有较强的
12、偏东气流,虽然东亚地区偏东气流强度比印度上空的弱,但越赤道的经向风亚地区偏东气流强度比印度上空的弱,但越赤道的经向风强度比印度洋西部强。再从大气热源的分布看,两个系统强度比印度洋西部强。再从大气热源的分布看,两个系统各有一个巨大的热源中心位于北半球,各有一个冷源中心各有一个巨大的热源中心位于北半球,各有一个冷源中心位于南半球。孟加拉湾热源和青藏高原热源与南半球马斯位于南半球。孟加拉湾热源和青藏高原热源与南半球马斯克林冷源,维持了印度季风槽的上升支和南半球的下沉支,克林冷源,维持了印度季风槽的上升支和南半球的下沉支,组成印度季风系统的季风经四环流;而南海和东亚大陆的组成印度季风系统的季风经四环流
13、;而南海和东亚大陆的热源与澳大利亚的冷源,维持了南海和西太平洋热源与澳大利亚的冷源,维持了南海和西太平洋ITCZ的的上升支和澳大利亚的下沉支,从而组成了东南亚季风系统上升支和澳大利亚的下沉支,从而组成了东南亚季风系统的季风经圈环流。因此,这是两支相互独立的季风子系统,的季风经圈环流。因此,这是两支相互独立的季风子系统,它们的分界线大约在它们的分界线大约在100E附近。附近。另另一一方方面面,这这两两支支季季风风子子系系统统又又共共存存于于一一个个大大季季风风环环流流区区内内,又是相互作用的。又是相互作用的。印印度度南南部部西西南南季季风风加加强强延延伸伸,可可以以影影响响到到南南海海、西西太太
14、平平洋洋地地区区,加加强强那那里里的的西西南南气气流流;而而南南海海热热带带低低压压或或台台风风西西移移可可以以引引起起孟孟加加拉拉湾湾低压的发展,最后影响印度季风。低压的发展,最后影响印度季风。研研究究还还表表明明:东东亚亚夏夏季季风风又又可可划划分分为为南南海海一一西西太太平平洋洋夏夏季季风风和和中中国国大大陆陆东东部部一一日日本本副副热热带带 两两个个相相互互独独立立的的东东亚亚夏夏季季风风子子系系统统。可可见见,东东亚亚夏夏季季风风完完全全不不同同于于印印度度夏夏季季风风,并并不不是是单单纯纯的的热热带带季季风风,而而是是具具有热带季风和副热带季风的双重特性。有热带季风和副热带季风的双
15、重特性。东东亚亚季季风风环环流流系系统统与与印印度度季季风风的的关关系系的的研研究究成成果果,突突破破了了长长期期以以来来东东亚亚夏夏季季风风从从属属于于印印度度夏夏季季风风的的观观点点,对对中中国国气气候候变变化化的的研研究究具具有有重要意义。重要意义。这这种种强强北北风风和和东东北北风风的的产产生生在在很很大大程程度度上上与与非非地地转转运运动动有有关关。当当东东北北季季风风向向南南流流向向南南海海及及印印度度尼尼西西亚亚一一带带时时,可可形形成成冷冷涌涌,最最后后流流入入到到赤赤道道槽槽内内,加加强强那那里里的的对对流流和和降水。降水。2.2冬季季风冬季季风亚洲冬季风起源于西伯利亚高压,
16、当高压离开源地向南爆发时,在其亚洲冬季风起源于西伯利亚高压,当高压离开源地向南爆发时,在其东侧和南侧可产生很强的北风和东北风,这就是冬季风。东侧和南侧可产生很强的北风和东北风,这就是冬季风。夏季风期间季风地区除了像夏季风期间季风地区除了像青藏高压、热带东风急流青藏高压、热带东风急流 这些行星尺度的天气这些行星尺度的天气系统外,对季风区天气直接有关的主要大尺度天气系扰动有:系统外,对季风区天气直接有关的主要大尺度天气系扰动有:2.3季风扰动系统季风扰动系统(l)越赤道气流与低空急流)越赤道气流与低空急流索马里低空急流索马里低空急流是北半球夏季的一支著名的低是北半球夏季的一支著名的低空急流,它与西
17、南季风的活动有着密切关系。空急流,它与西南季风的活动有着密切关系。这支急流长约这支急流长约 800900 km,宽,宽约约300 km,厚约,厚约 1 km。7月平均最大风速在月平均最大风速在 15 ms以上,逐日最大风速可以上,逐日最大风速可达成达成 2550 ms,1972年年 10月月 3日观测到日观测到 63 ms的极大值。的极大值。这支急流一年四季都存在这支急流一年四季都存在,但冬季只在南半球出现,到但冬季只在南半球出现,到4月才越过赤道。它月才越过赤道。它起源于南半球的起源于南半球的马斯克林高压马斯克林高压(中心中心位于位于30S,50E附近),附近),2月开始北移,月开始北移,6
18、月到达东非高原,然后折向东月到达东非高原,然后折向东沿索马里海岸进入阿拉伯海,直至印度西海岸。沿索马里海岸进入阿拉伯海,直至印度西海岸。68月期间位置稳定,强度达到最强。月期间位置稳定,强度达到最强。10月初,这支气流又撤回南半球,而月初,这支气流又撤回南半球,而且强度也显著减弱。且强度也显著减弱。越赤越赤道的道的低空低空急流急流的逐的逐月路月路径径季季风风槽槽是是北北半半球球夏夏季季全全球球赤赤道道槽槽的的一一部部分分。在在地地面面图图上上,槽槽从从西西非非延延伸伸至至中中南南半半岛岛,向向上上伸伸展展可可达达500hPa,随随高高度度向向南南倾倾斜斜。季季风风槽槽由由于于受受地地形形作作用
19、用滞滞留留少少动动,槽槽的的位位置置大大致致与与相相对雨量最小区和雷暴频率最大区一致。对雨量最小区和雷暴频率最大区一致。每每年年69月月的的夏夏季季风风期期间间在在孟孟加加拉拉湾湾北北部部生生成成的的一一种种低低压压称称为为季季风风低低压压。它它和和其其他他热热带带扰扰动动一一样样,向向西西移移动动,生生命命期期为为35天,平均每月生成天,平均每月生成2个。个。季季风风低低压压是是一一种种强强热热带带扰扰动动,水水平平范范围围约约1500km,垂垂直直范范围围约约8km,涡涡旋旋的的中中心心气气压压为为980hPa,水水平平风风速速20ms以上。以上。(2)季风槽和季风低压)季风槽和季风低压对
20、对流流层层中中层层气气旋旋主主要要出出现现在在阿阿拉拉伯伯海海北北部部,有有时时在在孟孟加加拉拉湾湾地地区区。气气旋旋最最强强的的环环流流在在700300hPa之之间间,在在地地面面和和200hPa常常常常看看不不到到闭闭合合环环流流,水水平平尺尺度度是是1000km,垂直尺度约,垂直尺度约6km,这种气旋可产生大量降水。概括起来主要特征:,这种气旋可产生大量降水。概括起来主要特征:涡度最大值在涡度最大值在70O500 hPa;最大水平风速出现在最大水平风速出现在600 hPa高度上;高度上;最大上升运动偏向扰动的西南方,这个地区上升运动强,降水量较大;最大上升运动偏向扰动的西南方,这个地区上
21、升运动强,降水量较大;扰扰动动基基本本上上具具有有副副热热带带性性质质,生生成成纬纬度度在在 20 N,500 hPa以以下下是是冷冷心心 500300 hPa是是暖暖心心;扰扰动动是是准准静静止止的的,可可静静止止37天天,在在地地面面表表现现为为西西南南气气流流中中的的一一个个弱槽;弱槽;湿静力稳定度垂直结构表明,中层以下的大气很不稳定,有利于深对流发展湿静力稳定度垂直结构表明,中层以下的大气很不稳定,有利于深对流发展。在在500hPa上上的的扰扰动动区区非非常常潮潮湿湿,水水汽汽主主要要由由阿阿拉拉伯伯海海的的积积雨雨云云从从下下层层输输送送上上来,同时也顺着高层东风气流从孟加拉湾子流过
22、来。来,同时也顺着高层东风气流从孟加拉湾子流过来。(3)对流层中层气旋)对流层中层气旋(1.1)夏季季风)夏季季风雨雨带带活活动动是是东东亚亚和和南南亚亚地地区区重重要要的的气气候候特特征征,它它与与夏夏季季风风进进退退关关系系密密切切,对对某某一一地地区区而而言言,雨雨带带的的停停留留则则造造成成该该地地区区的的雨雨季季。根根据据雨雨季季和和风风向向的的变变化化,可可以以定定出出亚亚洲洲夏夏季季风风建建立立的的平平均均日日期期线线。夏夏季季风风建建立立过过程程开开始始于于五五月月中中旬旬前前后后,这这时时南南亚亚和和东东亚亚夏夏季季风风往往往往有有一一次次爆爆发发过过程程。并并在在热热带带地
23、地区区是是从从南南海海、中中南南半半岛岛向向印印度度半半岛岛推推进进;在在中中国国东东部部则则由由华华南南向向华华北北推推进进,而而西西部部则则从从孟孟加加拉拉湾湾和和缅缅甸甸向向北北推进,整个过程历经两个月,而且东亚季风似乎比南亚季风爆发早。推进,整个过程历经两个月,而且东亚季风似乎比南亚季风爆发早。二、亚洲季风活动与低频振荡二、亚洲季风活动与低频振荡1季风的爆发和建立季风的爆发和建立亚洲夏季风建立的平均日期亚洲夏季风建立的平均日期中中国国夏夏季季风风的的进进退退不不是是连连续续的的,而而是是阶阶段段性性的的。确确定定季季风风的的进进退退,除除了了根根据据雨雨季季和和风风向向的的变变化化以以
24、外外,还还可可以以根根据据地地面面、850或或 700 hPa上上特特定定数数值值的的等等 se线线的的变变化化来来表表示示。如如果果用用850hPa的的340K位位温温等等值值线线 代代表表季季风风气气团团的的前前锋锋,则则有有三三次次突突然的北推和四次静止时段:然的北推和四次静止时段:5月第月第4侯到侯到 6月第月第2侯:华南北部(侯:华南北部(华南前汛期)华南前汛期)6月第月第4侯到侯到 7月第月第1侯:长江流域侯:长江流域(长江流域的梅雨期)长江流域的梅雨期)7月第月第 2侯到侯到 7月第月第4侯:黄淮流域侯:黄淮流域(黄淮雨季)和黄淮雨季)和7月第月第5侯到侯到 8月第月第2侯:华北
25、(侯:华北(华北雨季)。华北雨季)。上上面面夏夏季季风风和和雨雨带带的的三三次次北北跳跳与与东东亚亚大大气气环环流流的的季季节节变变化化密密切切相相关关,尤尤其其与与高高空空行行星星锋锋区区西西风风急急流流和和副副热热带带高高压压的的演演变变有关。有关。850hPa340K等值线平均位置的时间变化等值线平均位置的时间变化19711980年的平均位置年的平均位置华华南南北北部部(5月月第第4侯侯到到6月第月第2侯)侯)长江流域(长江流域(6月第月第4侯到侯到7月第月第1侯)侯)黄淮流域(黄淮流域(7月第月第2侯到侯到7月第月第4侯)侯)华北(华北(7月第月第5侯侯到到8月第月第2侯)侯)(2.2
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