华南季风强度指数的一个改进

论文总字数：12764字

目 录

中文摘要 ………………………………………………………2

英文摘要 ………………………………………………………3

引言 ……………………………………………………………4

1华南季风强度指数的基本思路 ……………………………4

1.1 亚洲季风指数的定义方法 ………………………………………………4

1.2东亚季风的复杂性及南海季风 ………………………………………………5

1.3华南季风强度指数的提出方法 ………………………………………………6

1.4对华南季风强度指数进行改进 ………………………………………………7

2 资料与方法 …………………………………………………7

2.1 资料 …………………………………………………………………………7

2.2 方法 …………………………………………………………………………8

2.2.1 选取优化风投影方向来综合南风和西风分量 …………………………8

2.2.2 优化风投影分量逐月平均值与华南地区逐月降水量的回归分析 ………………………………………………………………………………………9

3 结果与讨论 ………………………………………………10

3.1 选取最优风投影方向来综合南风和西风分量的结果与讨论 ……………10

3.2 优化风投影分量逐月平均值与华南地区逐月降水量的回归分析的结果与讨论 …………………………………………………………………………………13

4 总结 ………………………………………………………14

参考文献 ………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………18

华南季风强度指数的一个改进

汤钰

，China

Abstract：Seasonal change in wind intensity and direction is one of the most significant characters of meteorological elements in the monsoon region.In 1999, Lu and Chan defined a monsoon index by using the seasonal mean value of the South China Sea (SCS) monsoon southerly component intensity, which has a good correlation with summer precipitation in South China (SC). Based on this index, using the monthly mean NCEP/NCAR reanalysis data and the daily precipitation data of the national reference or basic synoptic stations in SC, let the wind projected in different directions, not the restricted southerly direction. We can get the conclusion that, the SCS’s wind component intensity projected in north-west 11.3° has a better correlation with summer precipitation in South China. For further quantitative analysis of the SCS’s wind component intensity monthly mean projected in above direction and the SC’s monthly precipitation,the generalized linear models and the normal distribution, are used to describe the nonlinear relationship between them.

Key words：South China Sea monsoon; precipitation in South China; nonlinear relationship; generalized linear models引言

季风作为人类最早总结出的大气现象之一，因为其对温度、降水等天气要素的客观显著的影响，而一直持续地受到关注。不同时期的学者，借助不同的技术手段，不断地刷新我们对于季风的认识深度。高辉等^[1]对季风的定义是：“季风通常被认为是指冬夏之间的风向倒转以及由于气团性质的差异所造成的天气现象的季节性差异，这种不同性质的气流的交替往往会带来剧烈的天气变化，如强烈的降水”。虽然目前关于亚洲季风的研究在国内外都很多,但如何能定量地描述亚洲季风的开始、进退、发展和它的强度，仍旧是一个很有争议的问题,想准确地定量描述其复杂的大尺度季风特征，在目前只用一个或几个简单的指数是不够的。很多学者依据自己的研究要求,定义了其相应的季风指数。从而,各个季风指数所对应的区域或其所受的限制均不相同。

1华南季风强度指数的基本思路

1.1亚洲季风指数的定义方法

季风指数定义方法上的发展与人们对季风了解的不断加深是息息相关的。过去人们一直

将中国大陆、南海和西太平洋区域的季风起源及其变化源地都归结于印度季风^[2],由此,早期季风指数的定义大多基于整个亚洲区域或亚洲季风的东(南)亚地区,而不是东(南)亚季风子系统。如60年之前,我国著名气象学家竺可桢^[3],涂长望和黄仕松^[4]定义季风强弱及表征季风进退的方法。20世纪70年代以后,随着季风和热带气象学研究的蓬勃展开,构建指数的方法也逐渐丰富起来^[5]（江滢，2005）。如，Tao Shiyan and Chen Longxun^[6],Parthasarathy等^[7]用季风降水的多寡分别来定义了中国和印度的季风降水指数,且其得到了广泛的应用。郭其蕴（1983）^[8],Hanawa等（1988）^[9]则用海陆气压差表征了亚洲夏季季风的强度。正如江滢（2005）中总结的：“这一阶段定义季风指数的方法都有一个共同的特点,即,都是根据季风的某一个特征(如降水,气压差,单站风等)从季风的某一个侧面来反映季风的强弱；由于当时资料、计算等方面的条件限制以及人们对季风认识上的不足,该阶段定义的季风指数不可避免地、或多或少地具有片面性或局限性”。20世纪80年代后期,由于亚洲季风研究领域的突破性发展及气象卫星资料在此领域的广泛应用,定义季风指数的方法开始进入百家争鸣阶段。此阶段,季风领域取得了突破性进展，朱乾根等（1992）[2]、黄荣辉等（1997）^[10]提出并证实了东亚和南亚的季风系统分别是亚洲季风系统中两个相对独立的子系统等理论。之后,Lau等（2000）^[11],Wang和Fang（1999）^[12]分别开始使用两个指数来量化南亚和东亚夏季风。另外,此阶段早期,Webster和Yang（1992）^[13]在定义季风指数方面做出了杰出的贡献:他们首先用对流层风场定义了著名的WY夏季风指数,为许多学者开阔了视野,人们逐渐认识到用大尺度环流特征来表征季风的强弱十分有效,也很容易与季风的其它特征建立联系[5]。于是,很多学者开始用高低空风场分别结合了季风的降水（Lau K. M.等（2000）[11]和Goswami B. N.等（1999）^[14]）、对流（Bin Wang等（2001）^[15]和Wang B. and Z. Fan（1999）[12]）等特征,或结合了与季风相关联的Hadley环流（Goswami B. N.等（1999）[14]）、季风槽（张庆云等（1998）^[16]）特征来定义季风强度。这表明了季风指数的定义方法由此开始复杂化,定义的季风指数也更能全面地表征季风的特征。在此之外,由于卫星监测资料在定义季风指数领域的应用(例如Murakami. T. and J. Matsumoto（1994）^[17]用OLR来定义季风强度指数),季风的又一侧面得到了较好的反映。从上述介绍不难看出,亚洲季风指数的定义方法日趋复杂化和多元化。

1.2东亚季风的复杂性及南海季风

人们普遍认为，由于海陆的不同组合和青藏高原的不同相对位置(例如, Ding 等（1988）^[18]; Chen 等（1991）^[19])，东亚季风和南亚季风是整个亚洲季风系统的两个不同的子系统，且每个子系统有其自身的特点。一种常用的代表季风系统强度的方法就是使用一个季风指数。这种指数在研究季风活动的年际变化中很有用。

对于南亚季风（即印度季风），其大致强调了整个夏季季风降水，至少有两个指数被提出用来识别强弱季风。一个是6月至9月的所谓全印度夏季降水（参见，例如，Krishnamurti 等（1985）^[20]）。另一种是由Webster 和 Yang (1992)[13]推出的南亚850和200百帕之间纬向风差定义而来的纬向风切变。利用这些指数，Shukla（1987a，b）^[21]，Meehl（1987）^[22]，Krishnamurti等（1989年a，b）^[23]，Yasunari（1990）^[24]，Li and Yanai （1996）^[25]以及其他人，已经研究了南亚季风变化的几个方面。

这种情况在东亚季风中更加复杂。通常情况下，东亚夏季季风由三支气流组成：西南气流（印度季风的一部分），东南气流（西太平洋副热带高压的西南边缘）和中国南海（SCS）南部的越赤道气流。夏季降水不仅由热带和亚热带气团之间的互动所导致，而且也是中纬到高纬度地区寒冷气团相互作用的结果（Ding（1994）^[26];Zhang and Chen（1995）^[27]）。季风行为和相关的降雨过程的如此复杂性使得提出一个单一而具有代表性的季风指数变得很困难。对于东亚夏季季风的季节内变化，不同的季风指数已经被提出（例如，Shi and Chao（1982）^[28]）用来描述在特定的一年里夏季季风的发展和进退。然而，对于东亚季风的年际变化，只有少数的研究已经进行了（例如，Guo（1983）^[29]和Li and Yanai（1996年）[25]）。

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