第1个回答 2024-06-09
摘要： 诊断分析表明，南亚高压（SAH）的主要年际变化特征是西北-东南向的移动，这与印度及东亚的降水模式密切相关。SAH的东南向移动与印度夏季风降水的减少和长江流域（YRV）东亚夏季风区降水的增加有关。通过异常大气环流模型（AGCM）研究，探讨了与亚洲夏季风降水相关的潜热异常对SAH的影响。印度半岛北部的负潜热异常与印度夏季风的减弱相关，这种异常在青藏高原上空（西北部）激发了气旋活动，并在中国东部（东北部）的对流层上层激发了反气旋活动，这导致了SAH的东西向转移以及YRV降雨的增多。中国东部的正潜热释放激发了向南的反气旋，对SAH产生反馈效应，并导致了SAH的东南-西北方向移动。
引言： SAH是亚洲夏季风的重要上层系统，自20世纪五十年代以来，其东西振荡已为人们所知。SAH的纬向变化可以通过其东西向移动和气候态的双峰（西藏模态和伊朗模态）来表征，这种变化与印度夏季风（ISM）和中国夏季降雨的变化密切相关。在年际时间尺度上，除了ISM通过低层水汽输送对中国夏季降水的影响外，ISM自身的变率也改变了ISM的潜热释放，这导致了SAH的纬向移动，并进一步影响了亚洲季风降雨。
在年际时间尺度上，SAH也有沿经向的变化。SAH的季节性北移与中国上空雨带的北移非常一致。在年际时间尺度上，SAH位于南部有利于YRV雨带的维持，而位于北部则有利于北方更多的降水。前人的研究揭示了在年际时间尺度上，SAH的经向变化与中国夏季降水异常三极模式之间的密切关系。受印度洋海表温度持续变暖的影响，SAH呈现出明显的长期向南移动的趋势，这与长江三角洲降水量的增加以及中国北方降水量的减少趋势是一致的。
在上述研究中心，SAH的纬向和经向变化总是分开讨论的，两者之间的伴随变化却很少被提及。事实上，纬向和经向变化都与中国降水异常在年际时间尺度上的三级模式有关。然而，我们仍然不知道SAH的纬向和经向变化在年际时间尺度上的关系，以及纬向和经向变化是否对EASM降雨有联合影响。与季风降雨有关的凝结加热在副热带高压的形成变化中起着重要作用。强ISM导致更多凝结潜热释放会使SAH向西移动，YRV降雨量减少；而弱ISM导致更少潜热释放会使SAH向东移动，YRV降雨量增加。那么，YRV上的潜热释放是否也会影响SAH?该研究探讨了SAH的经、纬向变化以及SAH和YRV夏季降水间的双相互作用。
第二段简要介绍了研究中使用的数据和方法；第三段讨论了SAH在年际时间尺度上的主要特征；第四段研究了SAH与亚洲夏季风降水的关系；第五段利用了一个大气环流异常模式（AGCM）讨论了中国夏季降水对SAH的反馈效应；第六段是结论和讨论。
结论： SAH的年际变化主要由其东南-西北运动控制，东移伴随着南移。定义了一个SAH指数以预测SAH的变化，并用来诊断SAH与亚洲夏季风降水之间的关系。结果显示，SAH1和AIR1之间存在着显著的负相关，SAH1和PC1CN之间存在显著的正相关。当SAH位于东南方向时，ISM降雨量偏少，但在EASM的YRV有更多降雨。ISM降水和中国夏季降水与SAH的东南-西北向移动的关系比与SAH纬向或经向变化的关系更密切，这表明SAH的东南-西北变化可以更好地反映SAH、ISM、EASM降水三者间的关系。与YRV上层SAH东南-西北移动相关的降水异常强度和印度半岛北部的降水异常强度相当。使用AGCM研究了与YRV降水异常有关的潜热释放对SAH的反馈效应。理想化数值试验的结果表明，ISM降水异常产生的潜热导致了SAH的东西移动，这有利于YRV上降水的增加。YRV降水异常产生的潜热，又会激发中国东部地区对流层上层向南的反气旋，导致SAH向东南-西北方向移动，并在东北亚异常反气旋的形成中发挥重要的作用。来自YRV降水异常的潜热不仅仅有利于SAH的移动，也有助于东亚地区对流层上部环球遥相关（CGT）模式。
本文重点是SAH变异性与ISM和EASM降水的关系，以往的研究表明，ISM、EASM、SAH都受到外部强迫的影响，例如，陆面过程和海洋热条件显著影响ISM和EASM，印度洋SST影响SAH，ISM和EASM之间的关系受ENSO的调节等。本研究揭示的SAH变异性与ISM和EASM降水之间的关系如何受到外部强迫的影响是未来研究的一个重要问题。
第三段： SAH的变化和SAH指数的定义
北半球夏季，椭圆形的SAH位于亚热带南亚大陆（图1）。在年际时间尺度上，它的东西移动可以用指数表示。东西移动指数Iew为22.5-32.5°N，85-105°E的位势高度减去22.5-32.5°N，55-75°E的位势高度；南北移动指数Ins为27.5-32.5°N，50-100°E的位势高度减去22.5-27.5°N，50-100°E的位势高度。去除年代际变化后，观察发现这两个指数之间存在显著的负相关关系。两指数的相关关系为-0.44（通过99%的显著性检验图2），这表明在年际时间尺度上，SAH的纬向和经向变化具有良好的相关性。SAH的向东移动常伴随着向南移动，这意味着SAH在年际时间尺度上常发生东南-西北向移动。另外，纬向和经向位移与中国东部的热带气旋格局密切相关。图3显示了中国东部地区降水异常分别与IEW和INS的回归关系。位于东部和南部的SAH会导致长江流域的降水量偏多，中国南部和北部的降水量偏少。而位于西部和北部的SAH则与三极型降水相反。因此SAH纬向和经向的变化可能会对中国降水产生协同影响。进一步证明SAH东南-西北变化的存在，根据夏季气候态200hPa位势高度（图1），将SAH按其脊线（约27.5°N）划分为四个区域，然后分别计算这个四个区域平均200hPa的标准化时间序列，并使用偏相关分析计算每个区域四个时间序列之间的偏相关系数。在偏相关分析中，通过消除SAH覆盖率变化的影响来消除所有四个地区高度的同步变化，SAH的覆盖率是由12500gpm等高线所覆盖的网格数来定义的。如表一所示，很明显，其东南地区（SE）和西北地区（NW）的SAH变化之间的相关性最显著，相关系数为-0.41（通过了99%的显著性检验），而其他方位之间的相关系数则都不显著。因此，东南-西北变化是SAH年际变化中最显著的特征。对资料进行了去趋势和消除ERA-40对SAH十年变化的低估（减去对15-40°N,25-130°E的平均200hPa的线性回归，消除SAH强度的线性影响）的前处理后，使用EOF分解200hPa高度场，也可以证明SAH东南-西北变化的主要特征。
如EOF1（图4）所示，西南-东北向的等高零线穿过SAH区域，将SAH分为了东南-西北两部分。EOF1模态表明其东南部SAH的变化与西北部的相反，说明SAH的东南-西北变化是年际时间尺度上的主要特征。简要量化SAH的SE-NW变化，SAH指数（SAHI）是通过取20-27.5°N，85-115°E区域（图1中的SE区域）的位势高度减去27.5-35°N，50-80°E（图1中的NW区域）的位势高度。图5展示了SAHI的时间序列，SAHI高代表SAH向东南移动。可以清楚地看到SAHI的年际变化，它与200hPa位势高度上的EOF1的PC1有很好的相关性，相关系数可达0.75（通过99%显著性水平）。SAHI和IEW及INS的相关系数分别为0.72和-0.78，这意味着SAHI可以很好地描述SAH的纬向与经向的协同运动。详情