收稿日期：2023-11-18

作者簡(jiǎn)介：陳曉玲（1996—），女，云南廣南人，助理工程師，研究方向?yàn)榇髿饪茖W(xué)。

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)西南地區(qū)低溫嚴(yán)寒、暴風(fēng)雪、干旱等極端天氣時(shí)有發(fā)生，最為突出的是2008年我國(guó)西南地區(qū)遭受歷史罕見的持續(xù)大范圍低溫雨雪冰雹冰凍災(zāi)害和2009—2012年的特大干旱災(zāi)害。低溫雨雪災(zāi)害造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，長(zhǎng)時(shí)間的低溫雨雪霜凍造成農(nóng)作物大量減收，甚至絕收、林木嚴(yán)重受損、交通主干線受阻等，嚴(yán)重影響了群眾的生產(chǎn)生活。然而，我國(guó)西南地區(qū)的氣候異常與大氣環(huán)流異常密不可分，且與其他區(qū)域的氣候和大氣環(huán)流異常相互聯(lián)系，這些聯(lián)系又被稱為遙相關(guān)，因此研究遙相關(guān)尤其是北半球的遙相關(guān)對(duì)我國(guó)農(nóng)民生產(chǎn)生活具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：秋季絲路型；中國(guó)西南；秋季降水；溫度

中圖分類號(hào)：P461 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

中國(guó)西南地區(qū)（21°～34°N，97°～111°E），包含四川省、貴州省、云南省、西藏自治區(qū)、重慶直轄市。西南地區(qū)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要以高原、山地為主，四川盆地、云南高原、貴州高原等地區(qū)氣候各具特色。四川盆地氣溫東高西低，南高北低，盆底高而邊緣低，等溫線分布呈現(xiàn)同心圓狀，霜雪少見，相當(dāng)于中國(guó)南嶺以南的亞熱帶氣候，終年溫濕，多云霧，日照少，冬暖夏熱，多秋雨夜雨，降水十分充沛，但冬干、春旱、夏澇、秋綿雨，年內(nèi)分配不均，具有由東南向西北的空間變化[1]。貴州高原為高原型亞熱帶氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，氣候冬冷夏溫，多陰雨，少日照，年降水量多，由西北往東南遞增，高原上氣候要素一般有自南、東而向北、西的空間變化特點(diǎn)。氣候以干濕分明、四季如春以及垂直氣候帶同前兩者迥然分開，氣溫日較差大，氣候要素有由南到北和西到東的變化特點(diǎn)[2]。云南高原冬暖夏涼，全年降水量多，氣溫的垂直變化明顯，降水西南和東南較多，自此向東北遞減[3]。西南地區(qū)屬于高原山地氣候和亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。高原山地氣候特點(diǎn)為全年低溫，降水量少；亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候特點(diǎn)為夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。

1 西南氣候特征及遙相關(guān)研究的意義

中國(guó)西南地區(qū)包含四川省、貴州省、云南省、西藏自治區(qū)、重慶直轄市。西南地區(qū)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要以高原、山地為主。四川盆地氣溫東高西低，南高北低，盆底高而邊緣低，等溫線分布呈現(xiàn)同心圓狀，霜雪少見，相當(dāng)于中國(guó)南嶺以南的亞熱帶氣候，終年溫濕，多云霧，日照少，冬暖夏熱，多秋雨夜雨，降水十分充沛。

2 北半球大氣遙相關(guān)

早在20世紀(jì)30年代，Walker和Bliss（1932年）就系

統(tǒng)地分析地面氣象要素，從海平面氣壓的變化發(fā)現(xiàn)了大西洋和歐洲之間的海平面氣壓、地表面附近的空氣溫度存在明顯的遙相關(guān)現(xiàn)象。20世紀(jì)80年代，Wallance和Gutzler（1981年）利用海平面氣壓與500 hPa

高度場(chǎng)資料，系統(tǒng)地計(jì)算點(diǎn)相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流存在幾種遙相關(guān)型：太平洋/北美型（PNA）、西太平洋型（WA）、東大西洋（EA）、歐亞型（EU）和西太平洋型（WP）。

3 絲綢之路遙相關(guān)型

3.1 SRP特征

絲綢之路模式（SRP）是北半球夏季的一個(gè)緯向型遙相關(guān)型，由歐亞大陸上空對(duì)流層副熱帶急流形成的幾個(gè)地理上固定的中心所組成。其中一個(gè)階段的特點(diǎn)是在里海和朝鮮半島（東歐和蒙古）有異常的正壓反氣旋（氣旋）。“絲綢之路”波列有3個(gè)典型的活動(dòng)中心，分別位于西亞—中亞（30°～50°N，50°～85°E）、蒙古（30°～50°N，85°～110°E）和遠(yuǎn)東（30°～50°N，110°～145°E），對(duì)應(yīng)“正—負(fù)—正”的渦度異常場(chǎng)?！敖z綢之路”波列其垂直結(jié)構(gòu)相當(dāng)正壓，高度可達(dá)對(duì)流層頂部。

3.2 SRP研究進(jìn)程

自SRP發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其形成機(jī)制一直是研究中的主要問題，對(duì)“絲綢之路”波列形成機(jī)制目前存在2種觀點(diǎn)：一種是大氣內(nèi)部動(dòng)力過(guò)程是“絲綢之路”波列形成的重要因子，亞洲急流是“絲綢之路”波列的波導(dǎo)，換而言之，“絲綢之路”波列對(duì)東亞高空急流變異產(chǎn)生影響。因此，“絲綢之路”波列與亞洲急流密切聯(lián)系，存在能量的互相轉(zhuǎn)換，是一種共生關(guān)系。另一種外源強(qiáng)迫的觀點(diǎn)認(rèn)為“絲綢之路”波列是大氣對(duì)地形和定常熱源的強(qiáng)迫響應(yīng)，如地中海東部附近的對(duì)流，印度夏季風(fēng)區(qū)的非絕熱加熱或印度洋的非絕熱加熱以及厄爾尼諾—南方濤動(dòng)（ENSO），能激發(fā)SRP并調(diào)整其相位。

與大量研究SRP的年際變率相比，SRP對(duì)氣候的影響很小，但在最近的研究中已被忽略了。根據(jù)前人的研究結(jié)果，“絲綢之路”波列是亞洲夏季高空急流上穩(wěn)定遙相關(guān)型，通過(guò)歐亞大陸及西太平洋其他環(huán)流成員相互作用對(duì)夏季亞洲大陸中緯度天氣氣候產(chǎn)生重要影響。例如，20世紀(jì)90年代末，隨著歐洲、西亞和東北亞地區(qū)夏季變暖的放大，以及亞洲內(nèi)陸高原地區(qū)和長(zhǎng)江流域下游的夏季降水減弱，觀測(cè)到類似于SRP的對(duì)流層上層波圖。SRP是夏季亞洲急流上的低頻羅斯貝外波模態(tài)，其傳播被限制在亞洲急流上而呈現(xiàn)明顯的緯向特征。SRP存在季節(jié)內(nèi)、次季節(jié)、年際以及年代際等時(shí)間尺度的變化。“絲綢之路”波列是導(dǎo)致2010年的巴基斯坦特大洪水及東亞異常高溫事件的重要天氣系統(tǒng)。由于“絲綢之路”波列與ENSO信號(hào)的相關(guān)性比較弱，不能用ENSO相關(guān)。氣象工作者發(fā)現(xiàn)東亞梅雨帶降水偏少而我國(guó)華南和華北降水偏多時(shí)，“絲綢之路”波列的負(fù)相位顯著。相關(guān)研究結(jié)果表明：中國(guó)西北地區(qū)7月降水量與“絲綢之路”波列和“歐洲—中國(guó)（E—C）”波列有關(guān)。有研究者通過(guò)研究大尺度背景場(chǎng)，得出“絲綢之路”波列可以制約印度季風(fēng)的暴發(fā)時(shí)間。此外，20世紀(jì)90年代末發(fā)生的中國(guó)東部夏季季風(fēng)降水年代際突變與“絲綢之路”型波列的變化有關(guān)。

“絲綢之路”波列在7、8月最明顯，以8月最強(qiáng)，因此絲綢之路遙相關(guān)的影響在夏季最為明顯，分析效果最好，所以其在夏季的影響研究最多，但在其他季節(jié)的影響研究還不夠充分。研究表明，SRP能夠影響歐亞大陸夏季降水及地表溫度。這種影響是通過(guò)與SRP相聯(lián)系的環(huán)流場(chǎng)異常造成的。中國(guó)西南也受到SRP的影響，但秋季是否也受到影響，且影響程度都是未知的，所以就秋季絲綢之路遙相關(guān)進(jìn)行分析與討論。

4 數(shù)據(jù)和方法

4.1 數(shù)據(jù)信息

采用1979—2011年高度場(chǎng)、氣溫、渦度月平均大氣再分析資料來(lái)自美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心（NCEP）逐月再分析數(shù)據(jù)集，水平分辨率2.5°（緯度）×2.5°（經(jīng)度），1979—2011年期間月度地表降水據(jù)集由英國(guó)東安格利亞大學(xué)氣候研究室（CRU），水平分辨率為0.5°

×0.5°。

4.2 方法介紹

4.2.1 SRP指數(shù)定義

秋季平均值均被定義為9、10、11月（SON）的平均值，并在整個(gè)研究中使用。絲綢之路模式（SRP）定義為秋季平均200 hPa徑向風(fēng)場(chǎng)（20°～60°N，30°～130°E）的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（EOF）模式，SRP指數(shù)被定義為歸一化的第一主成分。通過(guò)對(duì)秋季平均200 hPa經(jīng)向風(fēng)場(chǎng)EOF分析，再進(jìn)行回歸，學(xué)生t檢驗(yàn)，得到通過(guò)顯著性檢驗(yàn)置信區(qū)為90%和95%的圖示。

4.2.2 學(xué)生t檢驗(yàn)

在氣象統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)中，相關(guān)系數(shù)是衡量2個(gè)變量之間關(guān)系密切程度的量，這個(gè)量的大小是否顯著也需要作統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，t檢驗(yàn)是在樣本容量固定的情況下，事先計(jì)算統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)，若計(jì)算的相關(guān)系數(shù)，則通過(guò)顯著性的t檢驗(yàn)，n為樣本容量，t為時(shí)間。

5 秋季絲綢之路遙相關(guān)型及其變化特征

5.1 秋季絲綢之路遙相關(guān)的空間分布

1979—2011年秋季200 hPa徑向風(fēng)EOF第一模態(tài)

的空間分布圖1，此圖是秋季絲路型處于正位相時(shí)的空間分布，從圖1可以看出，在20°～60°N，30°～130°E區(qū)域從里海至亞洲東部空間上存在一個(gè)“+—+”的排列，具體表現(xiàn)為在歐亞大陸上空的緯向波列，在伊朗高原地區(qū)、黑海和東海上空200 hPa徑向風(fēng)場(chǎng)呈現(xiàn)出一個(gè)正的分布，在蒙古地區(qū)出現(xiàn)一個(gè)負(fù)的分布。1979—2011年秋季200 hPa徑向風(fēng)EOF第一模態(tài)的空間分布有一種規(guī)律分布中亞和東亞地區(qū)變化相反，中亞為正異常，東亞為負(fù)異常。

5.2 秋季絲綢之路遙相關(guān)的時(shí)間序列

1979—2011年SRP的秋季200 hPa徑向風(fēng)EOF第一模態(tài)的時(shí)間序列圖2，第一模態(tài)中高層環(huán)流異常由絲綢之路遙相關(guān)導(dǎo)致，從圖2可以看出，時(shí)間序列呈現(xiàn)出一個(gè)年代際變化，其指數(shù)正負(fù)變化呈現(xiàn)出規(guī)律變化。

6 秋季絲路遙相關(guān)型與東亞大氣環(huán)流及與我國(guó)西南氣溫和降水的關(guān)系

6.1 秋季絲路型遙相關(guān)與東亞大氣環(huán)流

1979—2011年的秋季SRP對(duì)應(yīng)的同期的200、500及850 hPa的位勢(shì)高度場(chǎng)回歸圖（圖略），可以看出各個(gè)高度上都有一個(gè)的自西向東緯向型波列的，呈現(xiàn)出“+ - + -”的分布?？梢钥闯?，200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上的負(fù)異常中心有里海和威海北部、東西伯利亞2個(gè)顯著的負(fù)異常中心，2個(gè)正異常中心位于歐洲東部和西西伯利亞、蒙古地區(qū)；200～850 hPa的位勢(shì)高度場(chǎng)相似，都有異常高壓中心和異常低壓中心。

6.2 秋季SRP對(duì)我國(guó)西南溫度的影響

1979—2011年通過(guò)90%和95%的置信度的溫度相關(guān)圖（圖略），從中可以看出存在2個(gè)比較大的顯著性負(fù)相關(guān)中心：一個(gè)位于地中海，另一個(gè)位于中國(guó)東北部，還存在一個(gè)顯著性負(fù)相關(guān)中心，在里海附近，其溫度相關(guān)的顯著性相關(guān)也呈一種“- + -”的分布。在中國(guó)西南部、四川、云南等地，其屬于負(fù)相關(guān)區(qū)。

6.3 秋季SRP對(duì)降水的影響

地中海有一個(gè)顯著性明顯正的降水相關(guān)中心，在巴爾克什湖和里海附近有一個(gè)顯著性明顯負(fù)的降水相關(guān)中心，在中西伯利亞地區(qū)有一個(gè)顯著的正相關(guān)中心，在中國(guó)中部、西南部都存在一個(gè)顯著性明顯負(fù)的降水相關(guān)中心，明顯呈正相關(guān)的是較平均年際降水增多，明顯呈負(fù)相關(guān)的是較平均年際降水減少，所以SRP對(duì)我國(guó)西南地區(qū)降水減少。

7 結(jié)論

（1）對(duì)1979—2011年200、500、850 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)回歸圖進(jìn)行分析，可以看出大氣中存在一個(gè)自西向東傳播的波導(dǎo)；對(duì)200 hPa徑向風(fēng)場(chǎng)回歸圖和溫度相關(guān)圖結(jié)合分析，得出中國(guó)西南地區(qū)處于溫度負(fù)相關(guān)區(qū)域，風(fēng)場(chǎng)處于負(fù)距平區(qū)，北風(fēng)異常，風(fēng)沿等壓線吹，所以SRP對(duì)西南氣溫的影響是溫度異常減溫趨勢(shì)。

（2）對(duì)1979—2011年500 hPa渦度回歸圖和降水相關(guān)圖結(jié)合分析，得出西南部都存在一個(gè)顯著性明顯負(fù)的降水相關(guān)中心，明顯呈正相關(guān)的是較平均年際降水增多，明顯呈負(fù)相關(guān)的是較平均年際降水減少，且渦度為正距平，水汽上升，所以秋季SRP型使我國(guó)西南地區(qū)降水減少。因此SRP對(duì)西南降水的影響是使西南降水減少。

（3）對(duì)1979—2011年秋季200 hPa徑向風(fēng)EOF第一模態(tài)的時(shí)間序列分析，可以發(fā)現(xiàn)SRP存在年際變化特征；對(duì)1979—2011秋季200 hPa徑向風(fēng)EOF第一模態(tài)的空間分布圖分析，可以發(fā)現(xiàn)秋季SRP型處于正位相時(shí)，在歐亞大陸上空呈現(xiàn)“+ - +”的分布排列。

參考文獻(xiàn)

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