西太平洋副热带高压与中国气温变化的相关性分析
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摘要 利用1961年1月1日至2000年12月6日共40年我国551站的气温资料、国家气候中心气候系统诊断预测室74项1951年1月至2000年12月环流特征量资料以及NCEP 1960年1月1日至2009年12月31日500 hPa再分析资料。采用资料再分析处理后提取副高指数，然后用我国551站1961年1月至2000年12月的月气温分别与同期的月副高西伸脊点指数、月副高强度指数、月副高脊线指数求相关系数，并对结果作T检验，找出信度为95%以上的区域。分析结果表明，西太平洋副热带高压与中国各地气温在年内和年际都确实存在较好的相关关系；在副高脊线附近，及由脊线向北直到副高北界，甚至北界以北的广大区域，副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，当地气温越高；在副高北界以北约15～20个纬度处和副高脊线以南的区域，副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，当地气温越低。
关键词 副热带高压；气温；副高指数；相关性
中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）01-0268-03
Relationship Between Western Pacific Subtropical High and Temperature Change in China
YU Tian-chong 1 ZHANG Zhi-qi 2 QU Hua-qian 3 SUN Fei-chi 1 TAN Zheng-hua 1 CUI Yao-peng 1
（1 Benxi Meteorological Bureau in Liaoning Province，Benxi Liaoning 117000； 2 Chaoyang Meteorological Bureau； 3 Huanren Meteorological Bureau）
Abstract The temperature data of 551 stations during January 1，1961 to December 6，2000，74 general circulation characteristics during 1951 to 2000 obtained from Diagnosis and Forecast of the National Climate Center Climate System，NCEP 500 hPa reanalysis data from January 1，1960 to December 31，2009 were involved.The data analysis after extraction of subtropical high index was matched with 551 stations in January，1961 to December，2000 monthly temperature respectively，and the same month side extension of the subtropical high ridge point index，on the intensity of the subtropical high index，month the ridge line of the subtropical high index correlation coefficient.The results were tested by T，and the reliability was more than 95%.Come to the conclusion of the Western Pacific subtropical high in various parts of China and the temperature in the annual and interannual are real good relationship；In the vicinity of the subtropical high ridge and ridge to the North until the subtropical high is bounded on the north by，even is bounded on the north by vast areas of the North，the Deputy High extends westward，the stronger the intensity，the ridge line position of North Vietnam，the local temperature higher；In the northern boundary of the subtropical high 15 to 20 latitudes，and the ridge line of the subtropical high areas to the south，the Deputy High extends westward，the stronger the intensity，the ridge line position of North Vietnam，the local temperature is lower.
Key words subtropical high；temperature；subtropical high index；relevance
在南北半球的副热带地区，存在副热带高压带。山脉的存在、海气相互作用、海陆热力差异、陆面过程，乃至海冰、冰川和积雪等外部强迫过程改变了大气的能量收支，造成了副热带高压带断裂为若干个区域高压中心，支配着副热带天气系统的运动和水汽的传输，强烈地影响着热带、副热带及其邻近地区的天气和气候变化，它也是影响中国持续异常的天气气候的主要大气环流系统之一。因此，研究副热带高压，特别是西太平洋副高的活动规律及其对亚太地区气温的影响一直是中国气象学家的重要课题。
早在20世纪60年代，陶诗言和合作者[1-3]研究了副高的季节变化，指出500 hPa的西太平洋副热带高压和对流层上层的青藏高压对东亚天气有重要影响。黄士松等[4-5]详细地研究了高压脊位置、温湿场分布、风场、涡散场、垂直运动及经圈环流等诸多方面，发现副高的结构非常复杂，各个单体之间存在差异。后来国内出现很多后续研究[6]。在副热带高压与我国气温之间的关系方面的研究，却并不多见。
任广成、吴小林、沈爱华在2007年利用1951―2005年全国160个站气温资料、西太平洋副高特征指数和北太平洋海温资料，分析了冬季西太平洋副高强度和位置异常变化对我国气温的影响及其与前期北太平洋海温的关系，结果发现：冬季西太平洋副高强度和西伸脊点与我国气温分别存在着很好的正、负相关关系；前期北太平洋海温距平场呈现厄尔尼诺和拉尼娜分布型及赤道东太平洋海温异常变化，对冬季西太平洋副高强度和位置具有很好的预测指示意义[7]。此后，任广成、吴小林、李旺又在2009年发现盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系[8]。为从副高与气温变化关系方面对我国盛夏气温趋势预测做出了有益的尝试。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本文所用资料：①我国551站1961年1月1日至2000年12月6日共40年气温资料；②1951―2000年国家气候中心气候系统诊断预测室74项环流特征量资料；③NCEP 1960年1月1日至2009年12月31日500 hPa再分析资料。
1.2 研究方法
首先从NCEP再分析资料中提取出1961年1月至2000年12月的资料。接着为方便下面的研究定义一个副高指数：取东经90°～180°范围内588 dagpm等值线内位势高度最大的值所在的纬度定义为副热带高压最大中心纬度指数（以下简称大心指数）。利用上述处理过的资料计算对应时间长度内的日大心指数，再把这40年的日指数资料转化为40年日平均资料，这样与资料①的时间所对应，将两者进行相关分析，得到我国551站40年日平均气温与侯平均大心指数的相关系数，并作T检验。用以研究副热带高压与我国各地气温在年内的关系。
下面将我国551站气温日资料处理为月资料。接着从74项环流特征指数中提取有关副热带高压的几个特征指数，它们均按照国家气候中心制定的标准定义如下[9]：
（1）强度指数。588 dagpm网格点上平均高度值编码（即588为1，589为2，590为3，其余类推）之和定义为副热带高压强度指数。
（2）脊线指数。取东经110～150°范围内副热带高压体脊线与每隔5°的9条经线交点的平均纬度值定义为副热带高压脊线指数。
（3）北界指数。用副热带高压北侧588 dagpm等值线（东、西2个脊点之间）与每隔5°的9条经线交点的纬度平均值定义为副热带高压北界指数。
（4）西伸脊点指数。取东经90°～180°范围内588 dagpm等值线最西位置所在的经度定义为副热带高压西伸脊点指数。
然后用我国551站1961年1月至2000年12月的月气温分别与同期的月副高西伸脊点指数（以下简称西伸指数）、月副高强度指数（以下简称强度指数）、月副高脊线指数（简称脊线指数）求相关系数，并对结果作T检验，找出信度为95%以上的区域。北界指数用来辅助表示副高位置的季节变化。
2 结果与分析
2.1 副热带高压与气温的相关性
由图1可以看出，我国大部分地区的气温与副高的相关性都较好，一般都在0.4以上，并且全国所有地区都通过了99%的信度检验。可见，副高与我国气温间确实存在比较明显的相关关系。
2.2 各月平均气温与各副高指数的相关性
各月平均气温与各副高指数的相关性的分析见表1。
1月：华北、辽东、苏北、东南沿海等地区的气温与西伸指数和强度指数的相关性较好，表明副高越西伸、强度越强，当地气温越高。另外在西南地区，气温与3个指数的相关性也都较好，表明副高越西伸、脊线越北、强度越强，当地气温越高（图2a）。
2月：黄土高原、北疆、蒙古西部、重庆、华东、东南沿海、海南等地的气温与西伸脊点指数和强度指数的相关性较好，表明副高越西伸、强度越强，当地气温越高。与1月相比，在西南地区，气温与强度指数的相关性有所减弱（图2b）。
3月：气温与3个指数都只在海南、西南角有一定的相关性。表明副高越西伸、强度越强、脊线越北，上述地区气温越高。
4月：与3月相比，气温与3个指数具有一定相关性并通过检验的区域明显增大。3个指数在海南、西南仍有较好的相关性，副高越西伸、脊线越北、强度越强，当地气温越高。在贵州、黄土高原，气温与强度指数还显示出大于0.3的正相关。此外，在东北东部气温与脊线指数有-0.3以上的负相关说明脊线越北，此地气温越低。
5月：新疆、蒙古西部，气温与西伸指数、强度指数相关性都较好，在上述地区，气温与西伸指数呈正相关，与强度指数成负相关。在西南、海南，气温与2个指数相关性也较好，副高越西伸，强度越强，温度越高。在青藏高原东部气温与强度指数有正相关。而该月气温与脊线指数的相关性能通过检验的区域则很少。
6月：在西南、海南、河西走廊（西伸指数未通过检验）等地区的气温与西伸指数、强度指数有较好的相关关系，副高越西伸、强度越强，上述地区温度越高。脊线指数与气温的相关关系在海南呈负相关，在长江以南大部分地区、东北东南部、华北部分地区为正相关。
7月：气温与脊线指数的相关性在华南沿海地区呈负相关，在华北、河西走廊呈正相关（图3a）。在东北地区，气温与西伸指数呈正相关，与强度指数呈负相关，表明副高越西伸、强度越强，东北气温越低（图3b）。在西南、华北、东南的部分地区，这2个指数与气温则有与上述关系相反的相关性：副高越西伸、强度越强，这些地区气温越高。
8月：气温与西伸指数在黄淮、江淮流域大部为负相关，在内蒙东部有正相关。气温与强度指数在上述地区也有类似的正相关或负相关，但是通过检验的区域面积明显要小。气温与脊线指数在广东沿海地区为负相关，在我国中东部大部分地区为正相关，其中中心附近相关系数甚至达0.8以上，在东北北部有相对较弱的负相关。
9月：气温与西伸指数在青海、青藏高原东部为负相关。气温与强度指数在新疆呈正相关。脊线指数在长江以南大部为正相关。
10月：气温与西伸指数在华北、华南为负相关。强度指数除海南外通过检验的区域少，在东部大部基本为正相关。脊线指数在东南为弱的正相关，华北为弱的负相关，青海、藏东、川西、云南为强的正相关。
11月：气温与西伸指数在华中、江淮、长江流域及以华南大部地区为负相关。与强度指数在河西走廊、新疆、重庆、海南为正相关。脊线指数在东北、华中为负相关。
12月：气温与西伸指数在河西走廊、内蒙、东北为负相关，强度指数在上述地区对应有正相关，这说明副高越西伸、强度越强，上述地区气温越高。气温与脊线指数在我国东南、西南地区为正相关，东北、华北为负相关，但除了内蒙古东部都没有通过95%检验。
3 结论与讨论
3.1 结论
副热带高压西伸脊点指数与副热带高压强度指数反映了西太平洋副热带高压的面积大小、强度变化，而副热带高压脊线指数主要反映的是副热带高压南北位置的移动。
在我国的云南南部、华南沿海、海南等地，由于长年受副热带高压控制，这些地区的气温常年与西伸指数与强度指数有较好的相关性：与西伸指数呈负相关，与强度指数呈正相关，表明副热带高压越西伸、强度越强，上述地区的气温越高。这种关系在全年都有不同程度的体现。我国其他地区的气温与这2个指数的相关性则随着季节变化而有较大的变化。
冬季（12月至翌年1月）气温与西伸指数的负相关区域和气温与强度指数的正相关区域有一次由东北向华北、华中、华东的扩展过程。到2月，我国华中、华东大部气温都与西伸指数有负相关，与强度指数呈正相关。说明副高越西伸、强度越高，上述地区气温越高。这是由于冬季我国大部受大陆冷气团控制，不断南下的冷空气造成低温天气。如副高强盛，面积增大、强度增强，将阻挡南下的冷空气，造成上述地区气温偏高。
4―5月是我国夏季天气系统开始建立的时期，接下来副高将会北跳、西伸、增强，我国将从南至北开始进入雨季。在我国下半年，副高将有2次北跳、3次停滞，3次停滞分别对应华南前汛期、江淮梅雨、华北与东北雨季。这个过程在气温与副热带高压脊线指数的相关关系上有很明显的体现。4―5月，在云南南部、华南沿海、海南等地，气温与脊线指数呈正相关，此时脊线指数为北纬13.9°～15.725°，北界指数为北纬18.6°～20.825°。到了6月，脊线指数北抬至北纬20.45°，北界指数为北纬25.975°，整个长江以南的广大地区及东北东南部、华北部分地区都呈正相关；而云南、海南等地则为负相关。到了7月，随着副高的北移，正相关区域进一步北抬，移至长江以北、黄河以南的区域及河西走廊，负相关区域也北移至华南地区。8月，脊线指数与北界指数都达一年中的最大值（北纬27.25°与北纬32.625°），正相关区域也扩展至覆盖我国整个中东部地区。同时，华南与东北部分地区呈负相关。到了9月，随着副高的南退，正相关区域也南移至长江以南。此后，副高进一步南退，到了11月，正相关区域也退回至云南南部、华南沿海、海南等地。
在整个过程中，气温与脊线指数呈正相关的区域，气温与西伸指数和强度指数在这些区域也分别呈负相关和正相关。通过对这些区域与脊线的移动来分析，可以分析出一些（下转第272页）
（上接第270页）
规律。由于副高控制下的地区盛行下沉气流，高温少雨，随着副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，副高脊线附近，及由脊线向北直到副高北界，甚至北界以北的广大区域的气温会越高。在更北的区域（副高北界以北约15～20个纬度处），则是副高推进的雨带所在的区域，这些地区由于降水的原因，反而随着副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，气温越低。而在脊线位置的南边，副高南部偏东气流影响下，也是雨带所在的区域，所以这些区域也存在着副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，气温越低的关系[10]。
3.2 讨论
分析结果表明，西太平洋副热带高压与中国各地气温在年内和年际都确实存在较好的相关关系。在副高脊线附近，及由脊线向北直到副高北界，甚至北界以北的广大区域，副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，当地气温越高；在副高北界以北15～20个纬度处（如7―8月的东北地区）和副高脊线以南的区域，副高越西伸、强度越强、脊线位置越北，当地气温越低。
4 参考文献
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