120°-130°E越赤道气流与华北盛夏降水的年代际变化分析
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摘 要 利用NCEP/NCAR再分析资再料和中国l60站降水资料，分析了120°-130°E越赤道气流与中国华北汛期降水的年际关系的年代际变化，结果表明：120°-130°E越赤道气流有着显著的年代际变化，即在1977年以后，该越赤道气流由弱变强，与华北夏季降水在1970年中期前后发生的由涝变旱的年代际变化时间基本一致，进一步研究表明，在1977年前后两者由弱的负相关改变为显著的负相关关系，因此，120°-130°E越赤道气流的年代际改变，是导致华北夏季降水发生年代际变化的原因之一。
关键词 120°-130°E越赤道气流；华北降水；年际关系；年代际变化
中图分类号 P4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0098-03
我国北方地区既是我国重要的农牧交错带，又是我国生存环境的敏感和脆弱带，其农牧业生产和环境变化受到降水变率的严重影响。在降水变率研究中，水汽输送源地对降水的水汽收支有重要意义，对作为环境气候敏感带的北方地区而言，其影响尤为明显。
取承德、北京、天津、石家庄、德州、邢台、安阳、烟台、青岛、潍坊、济南、临沂、菏泽、郑州、长治、太原、临汾17站降水平均值表示华北降水，这与“九五”重中之重项目执行组所提出的该地区代表站是一致的。华北的雨季出现在7、8月，将华北7、8月降水的平均值作为华北汛期降水，并将其标准化作为华北汛期降水指数。越赤道气流按照文献[1]的做法，用（5°S-5°N，120°-130°E）海平面气压区域平均值来定义，其标准化值称为120°-130°E区域内越赤道气流指数。从120°-130°E越赤道气流指数和华北汛期降水指数在1951年-2007年的时间序列分布（图1）可见，两者均有有明显的年际变化，而且，120°-130°E越赤道气流与华北汛期降水之间的年际变化时间尺度上存在显著的反相关关系（相关系数为-0.58，超过了0.05显著性水平检验），年代际变化也相反。
为了进一步验证120°-130°E越赤道气流和华北降水在年际变化时间尺度上存在着显著的反相关关系，计算了120°-130°E越赤道气流指数和中国160站降水的相关系数分布（图2）。由图2可见，在所选择的华北地区，存在一个显著的负相关中心，可见在华北汛期期间，120°-130°E越赤道气流偏强（弱），华北降水偏少（多）。
由上述分析可知：120°-130°E越赤道气流和华北汛期降水在年际变化时间尺度上的确存在显著的反相关关系。为此，分别作120°-130°E越赤道气流平均值的时间序列（图3a）以及华北汛期降水指数MK检验值的时间序列（图3b）。图3a表明，120°-130°E越赤道气流在年际变化时间尺度上存在着明显的阶段性，在1977年前，120°-130°E越赤道气流的平均值在-0.5左右，1977年后120°-130°E越赤道气流平均值在0.5左右。所以1977年前后120°-130°E越赤道气流的年际关系发生了较大的变化，即1977年前120°-130°E越赤道气流较弱，而在1977年后有了明显增强。为了进一步说明120°-130°E越赤道气流的变化，我们对华北汛期降水指数MK检验值的时间序列（图3b）进行分析，由UF曲线可见，自1977年以来，华北年盛夏平均降水有一明显的减少趋势。在20世纪80年代这种减少趋势在显著性水平0.05临界线以下，表明华北盛夏降水的减少趋势是十分显著的，根据UF和UB曲线交点的位置，确定华北年
盛夏平均降水在1977年前后减少是一突变现象。
2 120°-130°E越赤道气流与华北盛夏降水的年关系的年代际
变化
图4分别给出了1977年前后中国华北汛期120°-130°E越赤道气流与中国160站降水在年际变化时间尺度上的相关系数分布。由图4a可见，在中国华北汛期，在1977年前，显著的负相关中心主要位于长江中上游地区，跟华北的相关性较弱，但也存在着负相关关系。而图4b则表明，在中国华北汛期，1977年后，120°-130°E越赤道气流与中国160站降水在的显著负相关中心主要位于华北地区因此在1977年后，120°-130°E和华北汛期降水在年际变化的时间尺度上相关有了明显的增强。
3 20世纪70年代中期东亚夏季风的异常
全球大气是一个连续的整体，南北半球相互作用不仅存在，而且在某些区域尤其是在季风区域表现得尤为重要，120°-130°E越赤道气流式东亚夏季风体系的关键成员，其强度变化对南北两半球环流变化起着十分重要的作用。华北汛期降水与东亚夏季风密切相关，华北汛期降水较多的年份（1951-1977）年，120°-130°E越赤道气流较弱。华北汛期降水较少的年份（1977-2007）年，120°-130°E越赤道气流增强。
东亚是典型的季风气候。对华北而言，多用夏季风强弱来解释华北夏季降水偏多或偏少，而地形对华北夏季的降水又有重要影响。由图5a可见，120°-130°E越赤道气流较弱，华北汛期降水是偏多阶段，来自海洋的异常偏南气流控制着我国东部大部分地区，从贝加尔湖至我国内蒙古和华北北部上空为一异常的气旋性环流。低空的异常偏南气流，有利于华北上空大气不稳定层结的建立，并且输送了大量的水汽，有利于降水的形成。当120°-130°E越赤道气流偏弱阶段，120°-130°E表现为异常的偏北风，该偏北气流在南半球科氏力的作用下，折向西行，在中南半岛附近，再次越过北半球，和来自非洲的印度半岛南部的异常西风气流以及西太平洋附件的异常偏东气流汇聚，中国东部受异常偏南气流控制下，华北降水偏多；反之，由图5b可见，当120°-130°E越赤道气流偏强阶段，120°-130°E表现为异常的偏北风，过赤道后折向东行，中国东部地区受异常偏北气流控制下，华北降水处于偏少阶段。我国东部地区为异常的偏北风所控制。低空的异常偏北气流，不利于华北上空大气不稳定层结的建立，异常的偏北气流相对华北地形而言，做远离华北地形的运动，导致气流在华北地形附近做辐散运动，不利于气流在华北区域辐合抬升，偏北气流干燥，不利于降水的
形成。
4 结论
1）120°-130°E越赤道气流的年代际变化与华北汛期降水的年代际变化密切相关。120°-130°E越赤道气流与华北汛期降水在1977年前后发生了明显的变化，在1977年前两者关系存在负相关关系，但关系较弱。在1977年后两者关系发生变化，关系增强，且呈显著负相关关系。
2）华北汛期降水有着明显的年代际变化，以1977年为界，降水量由大变小。
3）当120°-130°E越赤道气流偏弱阶段，120°-130°E表现为异常的偏北风，该偏北气流在南半球科氏力的作用下，折向西行，在中南半岛附近，再次越过北半球，和来自非洲的印度半岛南部的异常西风气流以及西太平洋附件的异常偏东气流汇聚，中国东部受异常偏南气流控制下，华北降水偏多；反之，当120°-130°E越赤道气流偏强阶段，120°-130°E表现为异常的偏北风，过赤道后折向东行，中国东部地区受异常偏北气流控制下，华北降水处于偏少阶段。
参考文献
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