庄世宇 [1] 赵声蓉 姚明明 [2]

[1] 中国气象科学研究院数值预报研究中心[2] 国家气象中心数控室

1998 年夏季

西太平洋副热带高压中短期

变异的特征和机理研究

国家重点基础理论项目 973 01-01 课题国家重点基础理论项目 973 01-01 课题

目标、着眼点、思路

• 研究 1998 年夏季大暴雨的大尺度环流特征之一：西太平洋副热带高压异常变化

• 着眼点：（ 1 ）副高异常特征分析；（ 2 ） 7 月中旬副高突然南撤原因探讨；（ 3 ）副高南撤后持续偏南维持现象讨论。• 分析思路： 大气环流自身调整（动力作用）、季风区热源

异常（热力作用）

（一） 1998 夏季副高变异特征分析

• 分析资料来源： NCEP1979-1998 夏季（ 6 ，7 ， 8 ）逐日 reanalysis 资料。

• 分析方法：考察 588 特征线和副高脊线的演变

• 分析内容：（ 1 ）南北变化特征；（ 2 ）东西变化特征；（ 3 ）强度变化特征。

南北变化特征

6 月中旬前后，伸展到内陆的副高脊线在 18N 左右湖南、江西、安徽和福建等地暴雨和大暴雨

6 月 24 日，副高迅速北跳至 25 N, 伴随西伸加强江淮梅雨期

7 月 13 日起，副高突然大幅度南撤，内陆部分全部撤至 15 N 以南。 7 月21 日，江南地区进入“二度梅”阶段长江流域雨涝成灾。

副高南落过程始于副高带东部，逐渐西传。

（ 1 ）气候： 120E 以东。

（ 2 ） 1998 有几次明显的西伸过程：

在长江流域一带（ 30N),6 月下旬至 7 月中旬，副高一伸展到 120E 以西。

东西变化特征

小结

与多年平均情况比较， 1998 年副高• 南北进退出现了显著的异常（ 7 月中旬突然

南撤，南撤后偏南持续维持）；• 西伸过程增多；• 总体偏强。

（二）副热带急流异常对副高变异的影响分析

• 1998 副热带西风急流异常分析；• 西风急流异常对副高变异的可能影响分析： 环流调整作用 数值试验

副高与急流的配置关系（南撤前后比较； 1998 年与多年平均比较）

副高南撤前

副高南撤后

1998 年副高南落前后急流的垂直结构（ at 40N)

200hPa 急流演变 (1998 年夏季与多年平均情况的比较）

200hPa 急流中心的逐日演变（ 7.5—7.13, at 40N ）

200hPa 急流中心的演变（ 7.15—7.23,at 40N ）

• 立论基础：（ 1 ）急流附近强烈的水平风切变和垂直风切变动力不

稳定导致扰动发展（ 2 ）副热带西风急流南北位置少变，东西位置和强度

时有变化，这一变化对扰动的分布和强度起制约作用（ 3 ）急流入口区和出口区的次级环流的作用

)(/ gvvfdtdu

0)( gvv急流入口区急流入口区 0dt

du

急流北侧产生高空辐合

急流南侧产生高空辐散下沉运动

上升运动

急流出口区正相反急流出口区正相反

位能向动能转换位能向动能转换

关于急流出口区和入口区的动力作用

小结

• 副高南撤前，东亚上空急流中心位置在 120E 左右，东南地区位于急流入口区南端辐合上升运动，不利于副高继续北抬西伸；急流出口区北侧强上升运动及不稳定扰动日本以东偏北的洋面上低压槽加深南扩，将大陆副高于大洋副高隔断。

• 副高南撤后，急流中心退至青藏高原东部（ 90E) 附近，急流出口区在 120E 。急流位置稳定维持多日，强度减弱，这些都有利于南撤后的副高偏东南维持较长时间。

数值试验

T106L19

涡源强迫 =〉急流中心强度减弱

积分结果与控制试验结果之差

模式积分 24 小时后，我国长江流域及江南地区为负距平东亚急流的减弱不利于副高北抬西伸。

（三）热带季风区热源异常对副高变异的影响

• 思路： 气候： 1998亚洲夏季风活动偏弱，热带 ITCZ 偏弱偏南

季风区非绝热加热在整个夏季偏弱 中短期：但不同时段加热有强有弱对中高纬环流中短期变

化有影响。• 方法： 计算 1998 年夏季季风区视热源和水汽汇，分析其演变； 5

00hPa 高度与热源的 SVD 分析

图9 1998年夏季OLR —经度 时间剖面（10N~25N平均） 阴影区小于等于220瓦/平方米。

图 . 区 域 平 均 垂 直 积 分 水 汽 汇 (单 位 :瓦 /天 ) 上 图 ： 南 海 地 区 ( 1 0 5 E ~ 1 2 0 E ,1 0 N ~ 2 5 N ) 下 图 ： 亚 洲 季 风 区 ( 6 0 E ~ 1 4 0 E ,5 N ~ 2 5 N )

亚洲季风区水汽汇从7 月中旬开始明显减弱，一直持续到 7 月中旬。（热源具有与水汽汇相同的变化（图略），表明热源异常主要是由于潜热加热变化引起的。）

亚洲季风区热源减弱正好对应西太平洋副高异常偏南的时段。

图 8 垂直积分热源 (超前 3 天 )与 500hPa 位势高度的 SV D 分析第一藕合模态

副高南落前后经圈环流的比较

（质量流函数单位： 108kg/s）

热带非绝热加热对副高变异的作用分析

==〉垂直输送的作用：

7 月上中旬，热带地区上升运动和富热带地区下沉运动较强。这一阶段，热带加热活跃，经圈环流的垂直输送导致副热带高压加强北抬。

7 月中下旬，随着热带加热的减弱，经圈环流明显减弱，副热带地区的下沉支不仅减弱而且南退，这一结果有利于副高南撤或偏南维持。

另外， 7 月中下旬热带加热的减弱及伴随的经圈环流减弱，还会导致中纬度角动量减弱使西风减速，东亚急流减弱东移。

副高南落前后平均角动量倾向分布的比较

总 结总 结

1. 1998 年夏季西太平洋副热带高压出现变异，主要表现为在 7月中旬突然南撤东退，导致长江流域发生“二度梅”现象。副高南撤始于中太平洋副高主体区，然后往西扩展，直至我国大陆副高消失。

2. 副高南撤前，位于青藏高原上空的高空急流有明显东移并减弱的过程，当急流中心位于 120E 左右时，其动力作用可能是副高南撤的重要原因之一。通过诊断和数值试验分析了这一现象。

3. 诊断分析表明，亚洲季风区、尤其是南海季风区的非绝热加热活动减弱，并使角动量的垂直输送和涡动输送减弱，从而有利于副高南撤并偏南维持。

谢谢！