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        青藏高原與北太平洋大氣熱源的關(guān)系研究

        2022-10-10 12:38:02
        關(guān)鍵詞:青藏高原二者熱源

        張 慧

        (乳山市氣象局,山東乳山 264500)

        0 引言

        青藏高原平均海拔在4000~5000 m,有“世界屋脊”和“第三極”之稱,太平洋是地球第一大洋。青藏高原、北太平洋都是顯著熱源,亞洲季風(fēng)區(qū)作為顯著的季風(fēng)區(qū),與二者皆有著密不可分的聯(lián)系。20世紀(jì)50年代,葉篤正[1]和Flohn[2]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)青藏高原是大氣運動熱源,此后,葉篤正等[3]、陳隆勛等[4]、陳萬隆和翁篤鳴等[5]用不同的資料和方法研究過青藏高原上大氣熱源的分布和變化特征。本文利用1981~2010年NCEP/NCAR逐日再分析資料,用倒算法計算1981年到2010年逐月和逐年的青藏高原(25 °N~ 40 °N,75 °E~105 °E)大氣熱源匯和北太平洋(35 °N~ 60 °N,150 °E~ 160 °E)大氣熱源匯,研究兩者大氣熱源的年代際變化特征并分析結(jié)果,進(jìn)一步使用數(shù)理統(tǒng)計方法對兩者大氣熱源的氣候特征和變化特征進(jìn)行了探討。

        1 青藏高原及北太平洋大氣熱源的月際變化特征

        用Q1表示單位質(zhì)量大氣的熱源匯,單位為W/m2,通過計算得到:

        從圖1(a),看出青藏高原〈Q1〉夏季最大,冬季最??;北太平洋〈Q1〉夏季最小,冬季最大,二者呈現(xiàn)反位相變化。青藏高原〈Q1〉最大值為154 W/m2,最小值為 -106 W/m2,北太平洋〈Q1〉最大值為138 W/m2,最小值在 -15 W/m2左右。由此可見,青藏高原相位差比北太平洋大得多,這是由于海洋和陸地之間的比熱容不同導(dǎo)致的差異。將二者的〈Q1〉做差值,得出圖1(b)與青藏高原的30年的月份變化曲線十分相似,但差值的位相差明顯比二者都大。

        圖1 青藏高原及北太平洋地區(qū)1981—2010年平均〈Q1〉及二者〈Q1〉差值的月平均變化特征(a.30年平均的月平均變化;b.〈Q1〉差值的月平均變化)

        總的來說,青藏高原與北太平洋大氣熱源的月變化明顯是反位相的,二者之間的差值最大值出現(xiàn)在1月份、12月份,也就是冬季,此時北太平洋為非常強(qiáng)的熱源區(qū),青藏高原為非常強(qiáng)的熱匯區(qū),其次是在7月有較大的差值,此時青藏高原為非常強(qiáng)的熱源區(qū),北太平洋為非常弱的熱匯區(qū)。

        2 青藏高原及北太平洋大氣熱源的年際變化特征

        30年逐年平均的大氣熱源圖2(a)顯示,2005年以前北太平洋〈Q1〉值一直明顯高于青藏高原,2005年以后二者〈Q1〉值接近,北太平洋自1993年起呈下降趨勢直到2010年,〈Q1〉最大值出現(xiàn)在1991年、1993年,達(dá)78 W/m2,〈Q1〉最小值出現(xiàn)在2006、2008年,為11 W/m2。青藏高原1982~ 2010年不斷出現(xiàn)上升下降趨勢,1988年達(dá)到最大,為41 W/m2。從線性趨勢來看,北太平洋與青藏高原〈Q1〉的斜率均為負(fù),說明二者都呈現(xiàn)減小的趨勢,但北太平洋的〈Q1〉下降趨勢更加顯著。

        從2(b)來看,在1981—2006年間,北太平洋的〈Q1〉值均大于青藏高原,最大差值出現(xiàn)在1993年,差值為63 W/m2,但2001年開始至2010年,兩者〈Q1〉值的差值開始減小,并且在2006年和2008年,青藏高原的〈Q1〉值超過了北太平洋,在2008年超過了18 W/m2。從趨勢曲線看出二者的差值在30年間由負(fù)差值轉(zhuǎn)變?yōu)檎钪?,整體來看青藏高原與北太平洋間的差值在減小,而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是近10年,北太平洋的熱源強(qiáng)度在減弱,而青藏高原的大氣熱源強(qiáng)度在加強(qiáng),二者之間的〈Q1〉差值處于減弱的趨勢。

        3 青藏高原與北太平洋大氣熱源的線性相關(guān)分析

        3.1 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均的相關(guān)性

        從圖1(a)中可看出,青藏高原與北太平洋大氣熱源具有十分明顯的反相相關(guān)性,經(jīng)計算,二者間的相關(guān)系數(shù)為 -0.83,通過了99%的顯著性檢驗,因此,可以充分認(rèn)為青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均變化具有反向相關(guān)性。

        3.2 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年平均的相關(guān)性

        從圖2(a)上來看,青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年變化趨勢仍有一定的反相相關(guān)性,且二者之間的關(guān)系可能存在一定的滯后相關(guān)性。分別計算二者對應(yīng)年份的相關(guān)系數(shù)、滯后一年的相關(guān)系數(shù),得出二者年代際變化對應(yīng)年的相關(guān)系數(shù)為 -0.04,青藏高原相對于北太平洋滯后一年的相關(guān)系數(shù)是 -0.12,從中看出青藏高原與北太平洋大氣熱源的逐年變化的反相關(guān)關(guān)系并不顯著。

        圖2 1981~2010年青藏高原及北太平洋逐年平均的〈Q1〉及二者〈Q1〉差值年際變化圖(a年平均;b〈Q1〉差值)。

        4 結(jié)論

        1)從30年平均的大氣熱源逐月變化來看,青藏高原與北太平洋具有明顯的反相關(guān)性。

        2)從大氣熱源的年平均變化上來看,這30年間,北太平洋的熱源強(qiáng)度在大幅度減弱,而青藏高原的大氣熱源強(qiáng)度卻是趨于平穩(wěn)稍有減弱,二者之間的〈Q1〉差值處于明顯減小的趨勢,這一趨勢在2000—2010年間表現(xiàn)尤為顯著。

        3)從相關(guān)性分析來看,青藏高原與北太平洋大氣熱源之間存在一定相關(guān)關(guān)系,30年平均的大氣熱源逐月變化是通過了99%的信度檢驗。

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