2016, Vol. 35
2. 中国海洋大学物理海洋实验室, 青岛 266100
南北半球相互作用是气候动力学研究的重要科学问题之一。半个多世纪以来的研究表明,南半球海洋大气耦合系统的调整能够引起北半球大气环流的显著变异(马浩等,2012)。南大洋经向翻转环流、海洋波动过程通过“海洋通道”调控着热带海温和温盐环流(Ivchenko et al, 2004,2006; Richardson et al,2005; Blaker et al,2006; 马浩和李春,2010); 南半球Hadley环流、马斯克林高压(下称“马高”)、澳大利亚高压(下称“澳高”)、越赤道气流、南太平洋辐合带通过“大气桥”调控着北半球大气环流(薛峰,2005; 孙丹等,2013)。宏观而言,南北半球之间的相互影响是一个多尺度相互作用问题,在引起北半球气候变异的诸多因子中,南半球环状模(Southern Annular Mode,SAM)是一个不可忽视的重要因子。
SAM是南半球热带外大气环流变异的主导模态,它表现为南半球西风带两侧即副热带地区和高纬极区气压场呈现反位相变化的“跷跷板”式振荡,具有绕极环状和纬向对称的特点(效存德,2008)。SAM在从周到多年代际时间尺度上都有显著变化,从海平面到平流层表现出显著的准正压特性(Kindson,1988; Thompson and Solomon, 2002),在很大程度上调控着南半球热带外地区季节内、年际和年代际各种时间尺度的气候变异(Mo and White, 1985; Mo,2000),其自身也受到海温、淡水通量等外强迫的调制(马浩等,2015),是全球范围内最为重要的大尺度气候变率模态之一(Thompson and Wallace, 2000)。
气象学家早就注意到,大气中存在着两个区域的气压场表现出反向变化趋势的“涛动”现象。Walker(1928)最早定义了著名的三大涛动,即北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)、北太平洋涛动(North Pacific Oscillation,NPO)和南方涛动(Southern Oscillation,SO)。1998年,龚道溢和王绍武发现SAM所表征的南半球副热带地区和极区反向振荡的现象具备涛动的特征,因此将SAM命名为“南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)”(龚道溢和王绍武,1998)。
从计算方法上来说,将南半球1000 hPa位势高度场距平值进行经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解,进行量纲还原之后,第一模态即为SAM,其时间系数即为SAM指数(Thompson and Wallace, 2000)。气象学家根据SAM的空间结构特征,基于南半球副热带地区和极区气压之差定义了更为简洁、也更为直观的SAM指数。目前SAM指数有三种主流定义方法,分别为龚道溢和王绍武定义(40°S和65°S纬圈平均气压之差的标准化值)(Gong and Wang, 1999)、李建平定义(40°S和70°S纬圈平均气压之差的标准化值)(Li and Wang, 2003)、高辉定义(30°S和65°S纬圈平均气压之差的标准化值)(高辉,2004),三种指数都能较好地反映SAM的强度特征。当SAM偏强时,极涡相对偏强而副热带高压相对偏弱,从而对应西风增强,SAM指数为正; 当SAM偏弱时,极涡相对偏弱而副热带高压相对偏强,从而对应西风减弱,SAM指数为负。
SAM是局地海洋环境变异的重要驱动力,它不仅调控着全球最强的一支海洋环流——南极绕极流(Mayewski et al,2009),也对南大洋温盐结构(Screen et al,2010)、海冰(Lefebvre and Goosse, 2004)和海洋生态系统(Lenton and Matear, 2007)施加着有力的影响。此外,SAM还是影响区域气温和降水最重要的因子之一(Silvestri and Vera, 2003; Gillett et al,2006; Hendon et al,2007)。宏观而言,SAM施加的外强迫能够显著地影响和改变局地气候(Treguier et al,2010)。然而,除了局地效应,从更大的空间尺度来看,SAM能否影响远程气候特别是北半球的气候？气候动力学研究表明,中国气候受到ENSO、西太平洋暖池、印度洋海盆一致模、印度洋偶极子模、高原积雪、海冰等诸多外强迫的影响(黄荣辉等,2003),SAM对中国气候变异有何贡献？这一问题的研究历经半个多世纪,不同学者(Findlater,1969; Guan and Yamagata, 2001; 李宪之,1956; 赵宗慈和王绍武,1979)依据不同的逻辑脉络、从不同角度进行了大量研究,得出了许多有重要意义的研究结果。
针对上述问题,本文首先介绍南半球大气环流影响中国气候的早期研究成果,从南北半球相互作用和东亚季风动力学两个角度论述南半球环流变异对中国气候的影响,指出越赤道气流是南半球大气环流调制北半球气候的主要载体。在此基础上,从太平洋通道、印度洋通道、太平洋通道印度洋通道的协同效应三个方面介绍了近几十年来SAM影响中国气候的相关研究进展,并讨论了SAM对中国区域气候的影响。最后探讨了SAM遥相关研究中存在的问题和今后有价值的研究方向。
2 南半球大气环流影响中国气候的早期研究在20世纪50年代,李宪之(1956)开始从南北半球相互作用的角度研究南半球大气环流对中国气候的影响。李宪之提出北半球冬季的东亚寒潮能够越过赤道侵入南半球至澳大利亚北部,而南半球冬季的澳洲寒潮则能引起热带西太平洋台风的发生发展。在当时越赤道气流的概念尚未建立的背景下(Findlater,1969),李宪之的这一观点是非常新颖和超前的。赵宗慈和王绍武(1979)进一步深化了李宪之的观点,他们指出在冬半球与夏半球的相互作用中,冬半球常常处于主动的地位,而夏半球的气候深受冬半球的影响,两半球之间的相互作用在东亚到澳洲一带最为活跃,并建议在研究北半球气候变异以及开展短期气候预测时,应当充分考虑南半球的作用。自此,南半球大气环流影响中国气候的大尺度逻辑框架开始建立: 通过两半球大气环流之间的相互作用,南半球环流能够影响北半球气候(Guan and Yamagata, 2001)、进而影响中国气候。这一框架立足于南北半球相互作用的整体观点,为南半球环流对中国气候的远程影响研究奠定了坚实的理论基础。
我国地处东亚季风区,受东亚季风系统调控,季风环流的变化直接影响我国的气候异常(黄荣辉等,2003)。陶诗言等(1962)最早揭示了南半球环流与东亚夏季风环流之间的关联,发现东亚夏季风纬向环流和经向环流交替变化与澳大利亚地区的环流变化之间存在密切联系。当南半球特别是澳大利亚地区盛行经向环流时,从南半球向北半球的质量输送最强烈,东亚低纬度地区也盛行经向环流; 反之,东亚盛行纬向环流。之后,陶诗言等(1983)进一步指明,季风的爆发起源于南半球的越赤道气流,且澳大利亚高压对越赤道气流的形成有重要作用(Tao and Chen, 1987)。陈瑞荣(1983)通过物理实验研究了南半球越赤道气流对亚洲气候的影响,指出南半球越赤道气流对南亚西南季风气流、印度季风槽和高原东侧气流的形成具有重要作用。黄士松和汤明敏(1987)论述了东亚夏季风体系的整体结构,认为东亚夏季风的主要来源为南印度洋上空的索马里越赤道气流和热带太平洋上空的信风气流。整个东亚夏季风体系中最关键的两个成员是西太平洋副热带高压(下称“西太副高”)和马高,它们对我国梅雨期降水影响很大。He and Chen(1988)深入研究了南半球环流影响东亚季风的物理进程,指出马高和澳高南侧的冷空气爆发将引起这两个高压自身的加强,继而引起越赤道气流的加强,随后分别导致印度季风和东亚季风的加强与北进。随后,一系列数值模拟工作分别探讨了马高和澳高对北半球大气环流和东亚夏季风的影响(杨修群和黄士松,1989; 李永平和何金海,1990; 何金海等,1991; 徐祥德等,1993)。自此,南半球大气环流影响中国气候的季风逻辑框架开始建立: 南半球环流能够通过越赤道气流影响东亚季风、进而通过季风的调节作用影响中国气候。这一框架找到了东亚季风这个重要媒介,清晰地呈现了南半球环流变异影响中国气候的物理图像和动力内涵。
2002年,曾庆存和李建平通过理性分析和诊断统计探讨了季风的本质,提出季风的第一推动力在于太阳辐射的年变化导致南北半球间热力差异,激发行星热对流、形成越赤道气流,越赤道气流是南半球大气环流影响北半球气候的重要纽带、也是南半球向北半球输送质量、动量、角动量和水汽的主要载体(曾庆存和李建平,2002; 孙淑清等,2007),从而将上述大尺度逻辑框架和季风逻辑框架相融合: 南半球大气环流通过南北半球相互作用调制越赤道气流、越赤道气流影响东亚季风并通过季风环流调节中国气候。之后的大量研究表明,南半球大气环流是影响东亚夏季风季节内、季节到年际变化的重要因子之一(薛峰,2005)。
至此,南半球环流变异影响中国气候的基本物理框架得以初步确立。由于SAM在南半球各种时间尺度的气候变率中均占据着非常重要的地位,因此SAM异常在很大程度上主导着南半球大气环流变异。SAM异常能够引起马高和澳高的变化,马高和澳高的变化又能够分别引起索马里急流和南海越赤道气流的变化,进而通过印度洋通道和太平洋通道影响东亚季风变异。然而,上述动力学框架仅仅是概念性的。太平洋通道和印度洋通道建立的具体物理过程是什么,内在动力学机理又是什么,除了调制东亚季风,SAM能否通过其它方式影响中国气候？围绕着SAM年际变异对中国气候的远程影响,不同学者从不同角度开展了大量的研究和探索。
3 南半球环状模影响中国气候的太平洋通道 3.1 西太暖池和西太副高南半球中高纬地区与东亚大陆相距遥远,从传统气候学观点来看,难以直接影响中国气候。然而已有研究表明,南半球环流异常能够通过“大气桥”影响热带地区(Blaker et al,2006; 马浩等, 2010,2012)、热带西太平洋能够激发出“太平洋日本(Pacific Japan,PJ)”/“东亚太平洋(East Asia-Pacific,EAP)”波列(Nitta,1987; Huang and Li, 1987)或者通过调制西太副高(高辉,2004)引起中国气候异常; 因此,气象学家们联想到,西太暖池和西太副高可能是SAM影响中国气候的中间桥梁,环状模对中国气候的影响可能是一个“接力遥相关”过程(Wu et al,2007)。
张元箴和王淑静(1999)通过时间序列分析,发现南半球西风指数与西太副高之间存在较好的相关。南半球环流调整能够诱导热带太平洋的低纬环流发生变化,进而引起西太副高的变化。Wang and Fan(2005)通过对古气候重建资料的研究,发现SAM的变化能够激发热带西太平洋大气环流异常,进而通过EAP波列引起华北地区的降水异常。
2003年,一个重要的物理现象得以揭示: 春季SAM与夏季长江流域降水之间存在显著的正相关(表 1)。Nan和Li通过统计分析发现,春季45月SAM指数与后期夏季68月长江中下游地区降水异常之间相关系数很高(达到0.49,去除线性趋势之后相关仍能达到0.34)(Nan and Li, 2003)。当春季SAM偏强时,东亚夏季风易偏弱,夏季西太副高偏强偏西、长江中下游地区对流活动加强、比湿增大、水汽辐合增强,有利于长江中下游降水偏多; 反之当春季SAM偏弱时,长江中下游地区夏季降水易偏少。高辉等(2003)基于相关分析和个例研究,发现当春季尤其是5月SAM异常偏强时,常常对应夏季江淮流域降水偏多、梅雨出梅偏晚、梅雨期偏长; 反之,当前期SAM异常偏弱时,江淮流域降水易偏少、梅雨出梅易偏早、梅雨期长度往往偏短。春季SAM异常与夏季马高、澳高、西太副高和南亚高压的变化之间存在很好的正相关。前期SAM偏强容易导致夏季马高偏强、西太副高偏强偏南偏西、南亚高压偏强偏南,使江淮流域夏季降水偏多; 反之,易使江淮流域夏季降水偏少。此后,春季SAM与夏季长江流域降水之间的关联得到了大量研究的确认(薛峰等,2003; 薛峰,2005; 南素兰和李建平,2005a; Qin et al,2005; 鲍学俊等,2006; 吴志伟等,2006; 范可,2006; 范可和王会军, 2006a,2006b; Sun et al,2009)。很多学者认为春季SAM通过调节西太副高来影响长江中下游地区的夏季降水(薛峰,2005; 南素兰和李建平,2005a; Qin et al,2005; 鲍学俊等,2006; Sun et al,2009)。范可和王会军(2006b)基于这一机理对2006年我国东部地区夏季降水开展了实际预测,取得了较理想的效果。
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表 1 1951 年以来春季SAM异常偏强与异常偏弱年份对应后期夏季长江中下游地区降水 Table 1 Extremely strong and weak spring Southern Annular Mode activity and summer rainfall in the middle and lower reaches of the Yangtze River valley from 1951 |
从物理上来说,“经圈环流调整”是SAM影响西太暖池和西太副高的重要方式。全球大气环流是一个整体,Hadley环流、Ferrel环流、极圈环流环环相扣,三者之间是“牵一发而动全身”的关系。因此,有学者提出,SAM异常能够通过经圈环流调整的“传递效应”影响热带和北半球气候。Sun et al(2009)认为,春季SAM偏强能够导致太平洋中部Ferrel环流减弱,一方面使Ferrel环流北侧的Hadley环流对应减弱; 另一方面使副热带地区向中高纬地区输送的暖空气增多,从而热带和热带外地区之间的温度梯度减弱,也有利于Hadley环流减弱。与Hadley环流的减弱相伴生的,是热带太平洋中部对流减弱,通过Walker环流调整使海洋大陆对流活动增强,随着季节进程逐步影响到西太副高,使西太副高在夏季强度偏强且位置偏西偏南,有利于长江流域降水增多。Wu et al(2009)也指出SAM异常能够引发经圈环流调整。当SAM偏强时,南半球西风急流轴向南移动,从而造成30°S45°S之间风速减小、蒸发吸热减弱、海温升高,而这一区域正是南半球Hadley环流的下沉支,海温升高使南半球Hadley环流减弱、进一步导致北半球Hadley环流减弱,从而引发东亚气候调整。从大尺度运动的宏观视角来看,经圈环流调整的传递效应是SAM影响热带和北半球气候的一个简洁而有效的途径。
3.2 经向遥相关路径关于春季SAM对夏季长江中下游地区降水的影响,有另外的理解角度。范可(2006)认为,南半球副热带高压异常在春、夏两季有很好的持续性,因此SAM异常能够从春季持续到夏季、并在夏季激发出从南半球太平洋高纬地区到北半球东亚沿岸地区的经向遥相关波列,进而影响长江中下游旱涝。Qin et al(2005)也提出了类似的观点。这一观点的新意在于: 认为南半球高纬地区能够直接激发纵贯南北半球的经向遥相关波列,引发西太副高的变化、进一步影响中国夏季降水,或者直接影响中国夏季降水; 从而与“SAM异常影响南海越赤道气流→影响热带气候→影响中国夏季降水”的传统思路有着较大的区别。
随后,有学者从“经向遥相关”角度深入研究了SAM异常对东亚冬春气候的影响(Fan and Wang, 2004),发现当冬季SAM偏强时,能够激发经向遥相关使欧亚中高纬度西风急流加强,造成阿留申低压和西伯利亚高压减弱,从而不利于沙尘天气的形成; 当春季SAM偏强时,能够通过经向遥相关使东亚高空急流减弱、抑制西风动量下传和低层气旋的生成,易使华北地区降水偏多,也不利于沙尘天气的形成。因此,冬季和春季SAM异常和华北地区沙尘天气频数之间表现出很好的负相关。范可和王会军(2006c)提出,经向遥相关冬季在欧亚地区显著,春季在太平洋地区显著。数值模拟的结果表明(范可和王会军,2007a),SAM异常确实能够触发从南半球高纬地区传播到北半球高纬地区的经向遥相关波列、引起北半球高纬环流异常和欧亚西风的变化,从而为“经向遥相关”的存在提供了数值模拟证据。此后,陆续有学者运用“经向遥相关理论”解释夏季SAM对西北太平洋台风生成频次的影响(王会军和范可,2006a)、南半球对流层上层纬向风异常对东亚夏季风环流的影响(王会军和范可,2006b)、秋季SAM异常对冬季中国南方降水的影响(钱卓蕾,2014)、以及夏季SAM异常对华北地区降水的影响(Wang and Fan, 2005)。范可和王会军(2007b)基于“经向遥相关理论”开展了2006年我国春季沙尘气候形势预测,根据前期冬季SAM异常偏弱预测2006年春季北方地区沙尘天气偏多,分析结论与实况相符。考察北京站19902006年1月1日至4月19日这一时段的逐年沙尘日数,2006年沙尘日数超过4天,显著高于3.47天的17年平均值; 2006年也是上世纪90年代以来沙尘日数偏多的年份之一。
4 南半球环状模影响中国气候的印度洋通道前人研究成果表明,作为亚洲季风系统的重要成员,索马里急流与南亚夏季风、东亚副热带夏季风和南海夏季风之间均有很好的相关性(丛菁,2007),它连接着马高和东亚夏季风,对我国气候有着不可忽视的影响(薛峰,2005)。因此SAM有可能通过影响马高、调制索马里急流来实现对东亚季风和中国气候的影响。施能和朱乾根(1995)最早发现马高在一定程度上有助于激发EAP波列: 夏季马高偏强时,容易形成弱EAP波列,从而揭示了马高对东亚气候的潜在影响。王会军和薛峰(2003)发现索马里急流对两半球间的水汽输送起到了关键作用。
在分析春季SAM异常对夏季中国长江流域降水的影响时,南素兰和李建平(2005b)提出了SAM通过印度洋通道影响中国气候的“海洋桥”。他们认为春季环状模偏强/偏弱时,南印度洋中高纬海域海温偏高/偏低且该区域的海温异常信号可以从春季持续到夏季并传播到阿拉伯海孟加拉湾南海地区,在南海强迫大气环流、使东亚夏季风减弱/增强,造成长江中下游地区降水偏多/偏少,从而构建了南大洋→印度洋→南海的遥相关通道(南素兰,2006; Nan et al,2009)。吴志伟等(2006)在研究中发现,当春季SAM异常偏强时,我国近海海温偏高、海陆热力差异减小、东亚夏季风减弱,南素兰和李建平提出的“海洋桥”理论似乎可以为这一现象提供合理的解释。
最近,高辉等(2012)发现冬季SAM活动可以通过印度洋通道影响亚洲夏季风的爆发。由于冬、春两季的SAM异常具有持续性,当冬季SAM偏强时,将导致初春南半球副热带高压偏强和热带辐合带加深、南半球中纬度地区和热带地区之间的气压梯度力增大,从而使34月份索马里急流较早建立且强度偏强,导致赤道印度洋西风偏强,有利于孟加拉湾和南海地区低层辐合的加强和对流活动的活跃,并使西太副高强度偏弱且较早东撤出南海,造成亚洲夏季风爆发偏早。反之,当冬季SAM偏弱时,亚洲夏季风爆发易偏晚。
5 太平洋通道和印度洋通道的相互作用和协同影响太平洋通道和印度洋通道在传递SAM遥相关效应的过程中都起到了非常重要的作用,然而这两条通道彼此并不独立,而是在相互作用的过程中发挥着协同影响。
施能和朱乾根(1995)最早指出虽然马高和澳高均与我国东部地区6、7月的降水之间存在显著相关,但二者所对应的高相关区有差异。薛峰等(2003)研究了马高和澳高的年际变化,发现马高的年际变化主要取决于SAM,澳高的年际变化则同时取决于SAM和ENSO,二者均与东亚夏季风降水关系密切。当北半球从春至夏(南半球从秋至冬)马高增强时,中国长江流域至日本一带多雨,华南到台湾以东的西太平洋以及东亚中纬度地区少雨; 与马高相比,澳高的影响仅限于华南地区,当澳高增强时,华南易多雨。Xue et al(2004)认为当马高增强时,索马里急流和热带印度洋西风也得到增强; 当澳高增强时,南海越赤道气流也得到相应增强。索马里急流和南海越赤道气流的增强使菲律宾海附近的对流活动受到抑制,从而有利于激发EAP波列,使东亚地区出现降水异常。有学者进一步指出索马里急流与南亚夏季风、东亚副热带夏季风和南海夏季风之间均有很好的相关性,而南海越赤道气流仅与南海夏季风关系密切(丛菁,2007)。
太平洋通道和印度洋通道彼此之所以并不独立,很大程度上源于马高和澳高二者的变化之间存在着密切关联。高辉(2004)通过研究发现,马高变异能够激发出东传的准双周低频振荡,从而影响到澳高的变化。薛峰和何卷雄(2005)研究了SAM对西太副高季节内东西振荡的影响,发现马高的低频振荡可引起澳高及越赤道气流的振荡,并通过平流过程进一步影响到副高。马高增强后,副高增强西伸; 澳高增强后,副高减弱东退,从而造成副高的东西振荡。
综合已有认识,SAM影响中国气候的整体遥相关框架如图 1 所示,以南半球环状模异常偏强为例,上、中、下图分别描绘了对流层高层的经向遥相关路径、环状模通过对流层低层大气桥影响长江中下游地区夏季降水的物理过程及环状模通过印度洋海洋通道调制长江流域夏季降水的遥相关路径。
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图 1 南半球环状模异常激发的整体遥相关框架 “+”和“-”分别表示位势高度正异常和负异常 Figure 1 Schematic diagram of general teleconnection framework induced by the Southern Annular Mode(SAM)anomaly. “+” and “-” represent positive and negative geopotential height anomalies,respectively |
SAM变异不仅能够影响我国大范围旱涝格局,和中国区域气候异常之间也表现出良好的统计关系。袁潮霞和钱永甫(2005)发现南半球50°S60°S之间的前期冬季(1月)环流异常能够显著影响华北地区当年夏季降水: 当环流异常指数偏高/偏低时,华北地区夏季降水偏少/偏多。于勇等(2009)揭示了华北盛夏降水与马高和澳高在年际尺度上的负相关关系,并认为这种负相关存在年代际变化: 1965年之前澳高和华北盛夏降水负相关显著,之后相关减弱; 1974年之前马高和华北盛夏降水负相关显著,之后相关减弱。
除了华北降水之外,SAM与我国南方地区的区域降水之间也存在密切联系。张爱华等(1997)分析了与华南前汛期多雨年和少雨年相对应的南半球大气环流特征。覃武等(1998)研究了南半球大气环流与广西主汛期旱涝的相关性。李子仪等(2010)、张瑾文等(2011)探讨了前期南半球环流异常对后期云南降水的影响。何芬等(2012)基于相关分析,讨论了前期34月SAM活动对后期福建前汛期(56月)降水的影响,发现前期SAM指数与福建前汛期降水之间存在很好的正相关。诊断分析结果表明,前期SAM偏强时,后期北方冷空气活动频繁,南方暖湿气流输送旺盛,在华南北部产生强烈锋生,导致福建前汛期降水偏多; 反之,福建前汛期降水偏少。周浩等(2011)研究了重庆汛期降水与南半球大气环流异常之间的关系,发现南半球中高纬度(40°S60°S)15月的环流异常与当年重庆汛期降水之间存在显著的负相关。张婷等(2011)采用多锥度方法奇异值分解统计诊断工具,分析了华南地区49月汛期降水及同期南半球关键系统的低频演变特征,发现南半球马高和澳高由强(弱)到弱(强)的演变过程对应华南降水的多雨带由西南(东北)向东北(西南)的转移。华南南部多雨带的变化与马高和澳高的变化趋势及位相一致; 华南北部多雨带的变化则与马高和澳高的变化趋势相反。李向红等(2004)也发现华南暴雨和两支越赤道气流关系密切,在华南暴雨发生前,索马里地区和105°E附近存在经向风扰动增强的现象。
上述研究主要从统计分析角度揭示SAM与中国区域降水异常之间的关联,不难看出,SAM对中国诸多区域汛期降水的影响都是显著的,其中的机理有待于进一步揭示。
7 再探南北半球遥相关: 值得深入探讨的几个问题综上所述,通过SAM对中国气候影响的已有研究成果可知,从南半球大气环流影响中国气候的早期研究出发,提炼出南半球环流作用于北半球和东亚气候的逻辑框架; 从太平洋通道和印度洋通道两个角度详细总结了SAM影响中国气候的遥相关路径及其中的动力学机理,并讨论了两条通道之间的相互作用和协同影响; 最后简单介绍了SAM影响中国区域气候的相关工作。
尽管SAM影响中国气候的遥相关研究取得了丰硕的成果,我们仍然面临着一些疑点和令人困惑的问题,这些问题的解决将是透过现象看本质的过程、也是完全解决“SAM变异如何影响中国气候”这一终极问题的必经之路。概括而言,以下问题值得在今后研究中深入探讨。
(1)经圈环流调整是SAM影响西太暖池和西太副高的重要途径,然而SAM本身是一种绕极环状模态,它所引发的Ferrel环流和Hadley环流的调整同样应该覆盖各个经度、在全球范围内产生影响,为何仅在太平洋范围内显著(Sun et al,2009; Wu et al,2009)？在大西洋和印度洋(特别是大西洋)为何没有看到类似的效应？
(2)SAM异常能够激发太平洋区域纵贯南北半球的经向遥相关波列,这一点已经得到诸多统计分析和数值模拟工作的证实(Fan and Wang, 2004; Qin et al,2005; Wang and Fan, 2005; 范可,2006; 范可和王会军,2006c; 王会军和范可, 2006a,2006b; 范可和王会军, 2007a,2007b; 钱卓蕾,2014),甚至有学者认为这样的经向遥相关波列在大西洋也存在、能够引起热带大西洋海温异常和北大西洋百慕大高压的变化(Sun,2010)。在海冰气候效应研究中,也有学者(王召民和黄士松,1994; 王成刚等,1998; Richardson et al,2005)通过数值实验发现南半球高纬地区海冰异常可以激发出经向遥相关波列。按照气候动力学经典理论,大气遥相关往往起源于热带(Wallace and Gutzler, 1981; Alexander et al,2002),因为热带海洋对大气的加热充分、为大气运动提供了充足的能量。在寒冷的南半球高纬地区,为何能够激发出传播距离如此遥远的空间波列？其次,遥相关波列的传播一般遵循“大圆路径”(Hoskins and Karoly, 1981); 而SAM激发出的遥相关波列似乎沿着某一经度范围自南向北传播(因此被称为“经向遥相关波列”),且冬季在欧亚地区显著、春季在太平洋地区显著,经向遥相关波列的传播路径与大圆路径的这种差异应当如何理解？背后的动力学机理是什么？第三,经向遥相关波列的物理成因到底是什么？其传播和演变对应的物理过程是什么？这些问题的解决将在动力学上夯实经向遥相关波列的理论根基,进一步丰富其科学内涵。
(3)关于印度洋通道,已有研究认为SAM异常能够通过“南大洋→印度洋→南海”这一“海洋桥”引起东亚夏季风变异(南素兰和李建平,2005b; Nan et al,2009)。从分析结果来看,SAM异常确实能够影响印度洋中高纬地区海温,然而印度洋中高纬地区海温异常如何向北传播、影响热带印度洋和南海海温,物理过程和相关机理尚不清楚。大量研究表明(Wu et al, 2009,2010; Song and Zhou, 2014),印度洋海温异常能够在厄尔尼诺衰减年的夏季通过激发西北太平洋异常反气旋来调制东亚气候,印度洋海区激发的“大气桥”由此得到学术界的普遍认同; 然而,张博等(2011)最近的数值实验结果表明南半球印度洋海区的非绝热加热与印度夏季风环流之间关系密切,但对东亚夏季风影响很小,这似乎说明印度洋海区调制东亚夏季风的“大气桥”作用并不明显、“海洋桥”因此显得更加重要。深入挖掘“海洋桥”形成的物理机理,才能最终构建SAM变异影响中国气候的完整印度洋通道。
(4)在太平洋海区,大量工作将研究重心放在SAM变异激发的“大气桥”上,关于“海洋桥”的探讨较为鲜见。已有研究表明,南大洋中高纬度海温异常能够通过“潜沉(Subduction)”过程影响热带气候(Gu and Philander, 1997; Ma and Wu, 2011; 马浩等,2012),而热带西太平洋也能够通过触发EAP波列影响东亚夏季气候; 那么,SAM变异能否通过这样海洋—大气的接力过程形成遥相关通道、将SAM的影响传递到东亚地区？这一猜想有待于今后的研究加以验证。
(5)随着气候动力学研究的不断深入,大气中尺度过程的作用显得越来越突出。高辉(2004)指出马高可以通过准双周振荡的东传影响澳高的变化,张婷等(2011)通过统计分析表明SAM的低频变异可以引起我国华南地区降水的显著变化。宋洁和李崇银(2009)运用动力学分析手段,证实SAM能够通过涡动动量传播激发北大西洋中高纬地区的风场异常,说明中尺度过程可能是连接SAM和北半球大气环流的重要纽带。从中尺度过程和大气低频振荡的角度研究SAM遥相关的工作刚刚起步,值得引起重点关注。
(6)关于SAM对中国降水的影响,以往研究多关注其年际变化。从SAM自身的变异特征来看,除了表现出显著的季节内和年际变化,年代际变化特征也很显著(Xue et al,2014),甚至呈现出更长时间变化(周天军等,2013); 而中国东部季风区夏季降水的年代际变化对我国汛期旱涝影响深远,SAM的年代际变化如何调制中国东部雨带的年代际变化？孙丹等(2013)认为,SAM对中国夏季降水的影响与年代际背景有关,然而其中的动力学机理还有待于进一步揭示。这方面的工作总体而言开展较少,尚有很大的研究空间和研究潜力。
(7)已有研究表明(Zhou and Yu, 2004; Ding et al,2012; Sun et al,2013; Ciasto et al,2015),与ENSO相关联的热带海温异常是造成SAM年际异常的重要动力因子,因此在进行SAM遥相关研究时,是否扣除了ENSO信号将对研究结果的物理意义产生至关重要的影响,特别是在进行相关系数求算时,只有预先扣除ENSO信号才能反映SAM本身的影响,这一点在之前的研究中有所淡化,有必要引起重视。
(8)受制于当前主流气候模式的分辨率,通过数值模拟手段研究SAM对中国气候的影响尚有相当的困难。随着模式分辨率的不断提高,未来完全有可能借助高分辨率海气耦合模式来探究SAM对区域气候的影响。与之相关的一个问题是,全球变暖最重要的产物之一是SAM呈现出向正位相方向移动的长期趋势(Gillett and Thompson, 2003; Yin,2005; Fyfe and Saenko, 2006; Toggweiler and Russell, 2008; Mayewski et al,2009; Toggweiler,2009),这一现象对中国气候有何影响？SAM的区域气候效应表现出哪些新的特征？与之相关的动力学机理又是什么？这些科学问题的解答需要依托数值模式开展敏感性实验,揭示温室气体强迫背景下SAM对中国气候的影响方式与内在机理。
SAM变异对于东亚气候的意义十分重要,它能够在很大程度上调制东亚夏季风、影响西太暖池热力状况和西太副高活动、引起中国夏季大范围旱涝异常,也能够通过经向遥相关波列调制东亚冬季风、引起北方地区冬春沙尘气候异常。数十年来,随着短期气候预测理论的不断丰富和实践经验的逐渐累积,SAM已经成为我国汛期(59月)气候预测的关键因子之一,其预报意义受到越来越多的关注。由于中高纬度外强迫信号往往具有较好的持续性、预测时效较长,SAM的预报价值因此显得更加突出。然而迄今为止,我们对SAM引发的遥相关通道的认识仍然不够深入、也不够完整,前述科学难题的存在使SAM研究面临着艰巨的挑战,但也意味着难得的机遇: 对SAM遥相关的研究已经逐渐上升到科学本质层面。一旦有所突破,我们将站在新的高度上理解SAM对东亚气候的影响,为短期气候预测奠定更为坚实的理论基础。不断深化动力学机理的挖掘与探索,将是SAM遥相关研究未来的生命力所在。
| Alexander M A, Bladé I, Newman M, et al. 2002. The atmospheric bridge:The influence of ENSO teleconnections on air-sea interaction over the global oceans[J]. J Climate, 15 (16): 2205–2231. DOI:10.1175/1520-0442(2002)015<2205:TABTIO>2.0.CO;2 | |
| Blaker A T, Sinha B, Ivchenko V O, et al. 2006. Identifying the roles of the ocean and the atmosphere in creating a rapid equatorial response to a Southern Ocean anomaly[J]. Geophys Res Lett, 33 (6): L06720. DOI:10.1029/2005GL025474 | |
| Ciasto L M, Simpkins G R, England M H. 2015. Teleconnections between tropical Pacific SST anomalies and extratropical Southern Hemisphere climate[J]. J Climate, 28 (1): 56–65. DOI:10.1175/JCLI-D-14-00438.1 | |
| Ding Q, Steig E J, Battisti D S, et al. 2012. Influence of the tropics on the Southern Annular Mode[J]. J Climate, 25 (18): 6330–6348. DOI:10.1175/JCLI-D-11-00523.1 | |
| Fan K, Wang H. 2004. Antarctic oscillation and the dust weather frequency in North China[J]. Geophys Res Lett, 31 : L10201. DOI:10.1029/2004GL019465 | |
| Findlater J. 1969. A major low-level air current near the Indian Ocean during the northern summer[J]. Quart J Roy Meteor Soc, 95 (404): 362–380. DOI:10.1002/(ISSN)1477-870X | |
| Fyfe J C, Saenko O A. 2006. Simulated changes in the extratropical Southern Hemisphere winds and currents[J]. Geophys Res Lett, 33 (6): L06701. DOI:10.1029/2005GL025332 | |
| Gillett N P, Kell T D, Jones P D. 2006. Regional climate impacts of the Southern Annular Mode[J]. Geophys Res Lett, 33 (6): 23704. DOI:10.1029/2006GL027721 | |
| Gillett N P, Thompson D W J. 2003. Simulation of recent Southern Hemisphere climate change[J]. Science, 302 (5643): 273–275. DOI:10.1126/science.1087440 | |
| Gong D, Wang S. 1999. Definition of Antarctic oscillation index[J]. Geophys Res Lett, 26 (4): 459–462. DOI:10.1029/1999GL900003 | |
| Gu D, Philander S G H. 1997. Interdecadal climate fluctuations that depend on exchanges between the tropics and extratropics[J]. Science, 275 (5301): 805–807. DOI:10.1126/science.275.5301.805 | |
| Guan Z, Yamagata T. 2001. Interhemispheric oscillations in the surface air pressure field[J]. Geophys Res Lett, 28 (2): 263–266. DOI:10.1029/2000GL011563 | |
| He J, Chen L. 1988. The Southern Hemisphere mid-latitude quasi-40-day periodic oscillation with its effect on the Northern Hemisphere summer monsoon circulation[J]. Acta Meteor Sinica, 2 (3): 331–339. | |
| Hendon H H, Thompson D W J, Wheeler M C. 2007. Australian rainfall and surface temperature variations associated with the Southern Hemisphere annular mode[J]. J Climate, 20 (11): 2452–2467. DOI:10.1175/JCLI4134.1 | |
| Hoskins B J, Karoly D J. 1981. The steady linear response of a spherical atmosphere to thermal and orographic forcing[J]. J Atmos Sci, 38 (6): 1179–1196. DOI:10.1175/1520-0469(1981)038<1179:TSLROA>2.0.CO;2 | |
| Huang R, Li W. 1987. Influence of the heat source anomaly over the tropical western Pacific on the subtropical High over East Asia[R]. Proceedings in International Conference on the General Circulation of East Asia. | |
| Ivchenko V O, Zalesny V B, Drinkwater M R, et al. 2006. A quick response of the equatorial ocean to Antarctic sea ice/salinity anomalies[J]. J Geophys Res, 111 (C10): C10018. DOI:10.1029/2005JC003061 | |
| Ivchenko V O, Zalesny V B, Drinkwater M R. 2004. Can the equatorial ocean quickly respond to Antarctic sea ice/salinity anomalies?[J]. Geophys Res Lett, 31 (15): L15310. DOI:10.1029/2004GL020472 | |
| Kindson J W. 1988. Indices of the Southern Hemisphere zonal wind[J]. J Climate, 1 (2): 183–194. DOI:10.1175/1520-0442(1988)001<0183:IOTSHZ>2.0.CO;2 | |
| Lefebvre W, Goosse H. 2004. Influence of the Southern Annular Mode on the sea ice-ocean system[J]. J Geophys Res, 109 (C9): C09005. DOI:10.1029/2004JC002403 | |
| Lenton A, Matear R J. 2007. Role of the Southern Annular Mode(SAM)in Southern Ocean CO2 uptake[J]. Global Biogeochem Cycles, 21 (2): GB2016. DOI:10.1029/2006GB002714 | |
| Li J, Wang J. 2003. A modified zonal index and its physical sense[J]. Geophys Res Lett, 30 (12): 1632. DOI:10.1029/2003GL017441 | |
| Ma H, Wu L. 2011. Global teleconnections in response to freshening over the Antarctic Ocean[J]. J Climate, 24 (4): 1071–1088. DOI:10.1175/2010JCLI3634.1 | |
| Mayewski P A, Meredith M P, Summerhayes C P, et al. 2009. State of the Antarctic and Southern Ocean climate system[J]. Rev Geophys, 47 (1): RG1003. DOI:10.1029/2007RG000231 | |
| Mo Kingtse C, White Glenn H. 1985. Teleconnections in the Southern Hemisphere[J]. Mon Wea Rev, 113 (1): 22–37. DOI:10.1175/1520-0493(1985)113<0022:TITSH>2.0.CO;2 | |
| Mo Kingtse C. 2000. Relationships between low-frequency variability in the Southern Hemisphere and sea surface temperature anomalies[J]. J Climate, l3(20):3599-3610. | |
| Nan S, Li J, Yuan X, et al. 2009. Boreal spring Southern Hemisphere Annular Mode, Indian Ocean sea surface temperature, and East Asian summer monsoon[J]. J Geophys Res, 114 (D2): D02103. DOI:10.1029/2008JD010045 | |
| Nan S, Li J. 2003. The relationship between the summer precipitation in the Yangtze River valley and the boreal spring Southern Hemisphere annular mode[J]. Geophys Res Lett, 30 (24): 2266. DOI:10.1029/2003GL018381 | |
| Nitta T. 1987. Convective activities in the tropical western Pacific and their impact on the Northern Hemisphere summer circulation[J]. J Meteor Soc Japan, 65 (3): 373–390. | |
| Qin J, Wang P, Gong Y. 2005. Impacts of Antarctic Oscillation on summer moisture transport and precipitation in eastern China[J]. Chinese Geogr Sci, 15 (1): 22–28. DOI:10.1007/s11769-003-0064-x | |
| Richardson G, Wadley M R, Heywood K J. 2005. Short-term climate response to a freshwater pulse in the Southern Ocean[J]. Geophys Res Lett, 32 (3): L03702. DOI:10.1029/2004GL021586 | |
| Screen J A, Gillett N P, Karpechko A Y, et al. 2010. Mixed layer temperature response to the Southern Annular Mode:Mechanisms and model representation[J]. J Climate, 23 (3): 664–678. DOI:10.1175/2009JCLI2976.1 | |
| Silvestri G E, Vera C S. 2003. Antarctic Oscillation signal on precipitation anomalies over southeastern South America[J]. Geophys Res Lett, 30 (21): 2115. DOI:10.1029/2003GL018277 | |
| Song F, Zhou T. 2014. Interannual variability of East Asian summer monsoon simulated by CMIP3 and CMIP5 AGCMs:Skill dependence on Indian Ocean-western Pacific anticyclone teleconnection[J]. J Climate, 27 (4): 1679–1697. DOI:10.1175/JCLI-D-13-00248.1 | |
| Sun D, Xue F, Zhou T. 2013. Impacts of two types of El Niño on atmospheric circulation in the Southern Hemisphere[J]. Adv Atmos Sci, 30 (6): 1732–1742. DOI:10.1007/s00376-013-2287-9 | |
| Sun J, Wang H, Yuan W. 2009. A possible mechanism for the co-variability of the boreal spring Antarctic Oscillation and the Yangtze River valley summer rainfall[J]. Int J Climatol, 29 (9): 1276–1284. DOI:10.1002/(ISSN)1097-0088 | |
| Sun J. 2010. Possible impact of the boreal spring Antarctic Oscillation on the North American summer monsoon[J]. Atmos Oceanic Sci Lett, 3 (4): 232–236. DOI:10.1080/16742834.2010.11446870 | |
| Tao S, Chen L. 1987. A review of recent research on the East Asian summer monsoon in China[C]//Chang C P, Krishnamurti T N, eds. Monsoon Meteorology. Oxford:Oxford University Press, 60-92. | |
| Thompson D W J, Solomon S. 2002. Interpretation of recent Southern Hemisphere climate change[J]. Science, 296 : 895–899. DOI:10.1126/science.1069270 | |
| Thompson D W J, Wallace J M. 2000. Annular modes in the extratropical circulation:Part I:Month to month variability[J]. J Climate, 13 (5): 1000–1016. DOI:10.1175/1520-0442(2000)013<1000:AMITEC>2.0.CO;2 | |
| Toggweiler J R, Russell J. 2008. Ocean circulation in a warming climate[J]. Nature, 451 (17): 286–288. | |
| Toggweiler J R. Shifting westerlies[J]. 2009. Science, 323(5920):1434-1435. | |
| Treguier A M, Le Sommer J, Molines J M, et al. 2010. Response of the Southern Ocean to the Southern Annular Mode:Interannual variability and multidecadal trend[J]. J Phys Oceanogr, 40 (7): 1659–1668. DOI:10.1175/2010JPO4364.1 | |
| Walker G T. 1928. World weather[J]. Quart J Roy Meteor Soc, 54 (226): 79–87. | |
| Wallace J M, Gutzler D S. 1981. Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter[J]. Mon Wea Rev, 109 (4): 784–812. DOI:10.1175/1520-0493(1981)109<0784:TITGHF>2.0.CO;2 | |
| Wang H, Fan K. 2005. Central-north China precipitation as reconstructed from the Qing dynasty:Signal of the Antarctic Atmospheric Oscillation[J]. Geophys Res Lett, 32 (24): L24705. DOI:10.1029/2005GL024562 | |
| Wu B, Li T, Zhou T. 2010. Relative contributions of the Indian Ocean and local SST anomalies to the maintenance of the western North Pacific anomalous anticyclone during El Niño decaying summer[J]. J Climate, 23 (11): 2974–2986. DOI:10.1175/2010JCLI3300.1 | |
| Wu B, Zhou T, Li T. 2009. Seasonally evolving dominant interannual variability modes of East Asian climate[J]. J Climate, 22 (11): 2992–3005. DOI:10.1175/2008JCLI2710.1 | |
| Wu L, Liu Z, Li C, et al. 2007. Extratropical control of recent tropical decadal climate variability:A relay teleconnection[J]. Climate Dyn, 28 (1): 99–112. | |
| Wu Z, Li J, Wang B, et al. 2009. Can the Southern Hemisphere annular mode affect China winter monsoon?[J]. J Geophys Res, 114 (D11): D11107. DOI:10.1029/2008JD011501 | |
| Xue F, Sun D, Zhou T J. 2014. Inter-decadal and interannual variabilities of the Antarctic Oscillation simulated by CAM3[J]. Atmos Oceanic Sci Lett, 7 (6): 515–520. DOI:10.1080/16742834.2014.11447217 | |
| Xue F, Wang H, He J. 2004. Interannual variability of Mascarene High and Australian High and their influences on East Asian summer monsoon[J]. J Meteor Soc Japan, 82 (4): 1173–1186. DOI:10.2151/jmsj.2004.1173 | |
| Yin H. 2005. A consistent poleward shift of the storm tracks in simulations of 21st century climate[J]. Geophys Res Lett, 32 (18): L18701. DOI:10.1029/2005GL023684 | |
| Zhou T, Yu R. 2004. Sea-surface temperature induced variability of the Southern Annular Mode in an atmospheric general circulation model[J]. Geophys Res Lett, 31 (24): L24206. DOI:10.1029/2004GL021473 | |
| 鲍学俊, 王盘兴, 覃军. 2006. 南极涛动与江淮梅雨异常的时滞相关分析[J]. 南京气象学院学报 , 29 (3): 348–352. Bao Xuejun, Wang Panxing, Qin Jun. 2006. Time lag correlation analyses of Antarctic oscillations and Jianghuai Meiyu anomaly[J]. J Nanjing Insti Meteor, 29 (3): 348–352. | |
| 曾庆存, 李建平. 2002. 南北两半球大气的相互作用和季风的本质[J]. 大气科学 , 26 (4): 433–448. Zeng Qingcun, Li Jianping. 2002. Interactions between the northern and southern hemispheric atmospheres and the essence of monsoon[J]. Chinese J Atmos Sci, 26 (4): 433–448. | |
| 陈瑞荣. 1983. 夏季南半球过赤道气流对亚洲大气环流影响的实验研究[J]. 科学通报 , 28 (2): 96–99. Chen Ruirong. 1983. An experimental study of the impact of southern hemispheric cross-equatorial flow on Asian atmospheric circulation in summer[J]. Chinese Sci Bull, 28 (2): 96–99. | |
| 丛菁. 2007. 越赤道气流年(代)际变化及其与亚洲夏季风和半球际相互作用的联系[D]. 南京:南京信息工程大学, 1-67. Cong Jing. 2007. Interannual (interdecadal) variabilities of cross-equatorial flows, the Asian summer monsoon variations and interactions between the Northern and Southern Hemispheres[D]. Nanjing:Nanjing University of Information Sciences & Technology, 1-67. | |
| 范可, 王会军. 2006a. 有关南半球大气环流与东亚气候的关系研究的若干新进展[J]. 大气科学 , 30 (3): 402–412. Fan Ke, Wang Huijun. 2006a. Studies of the relationship between southern hemispheric atmospheric circulation and climate over East Asia[J]. Chinese J Atmos Sci, 30 (3): 402–412. | |
| 范可, 王会军. 2006b. 南极涛动异常与2006年我国东部夏季降水形势预测[J]. 应用气象学报 , 17 (3): 383–384. Fan Ke, Wang Huijun. 2006b. Antarctic Oscillation anomaly and prediction of summer precipitation in East China in 2006[J]. J Appl Meteor Sci, 17 (3): 383–384. | |
| 范可, 王会军. 2006c. 南极涛动的年际变化及其对东亚冬春季气候的影响[J]. 中国科学(D辑:地球科学) , 49 (5): 554–560. DOI:10.1007/s11430-006-0554-7 Fan Ke, Wang Huijun. 2006c. Interannual variability of Antarctic Oscillation and its influence on East Asian climate during boreal winter and spring[J]. Sci China Ser D, 49 (5): 554–560. DOI:10.1007/s11430-006-0554-7 | |
| 范可, 王会军. 2007a. 南极涛动异常及其对冬春季北半球大气环流影响的数值模拟试验[J]. 地球物理学报 , 50 (2): 397–403. Fan Ke, Wang Huijun. 2007a. Simulation of the AAO anomaly and its influence on the Northern Hemispheric circulation in boreal winter and spring[J]. Chinese J Geophys, 50 (2): 397–403. | |
| 范可, 王会军. 2007b. 异常弱的南极涛动和2006年我国春季沙尘气候形势[J]. 气候与环境研究 , 12 (4): 475–480. Fan Ke, Wang Huijun. 2007b. The weakening of the Antarctic Oscillation and the dust climate during spring 2006 in China[J]. Climatic Environ Res, 12 (4): 475–480. | |
| 范可. 2006. 南半球环流异常与长江中下游夏季旱涝的关系[J]. 地球物理学报 , 49 (3): 672–679. Fan Ke. 2006. Atmospheric circulation anomalies in the Southern Hemisphere and summer rainfall over Yangtze River Valley[J]. Chinese J Geophys, 49 (3): 672–679. | |
| 高辉, 刘芸芸, 王永光, 等. 2012. 亚洲夏季风爆发早晚的新前兆信号:冬季南极涛动[J]. 科学通报 , 58 (6): 678–683. Gao Hui, Liu Yunyun, Wang Yongguang, et al. 2012. Precursory influence of the Antarctic Oscillation on the onset of Asian summer monsoon[J]. Chinese Sci Bull, 58 (6): 678–683. | |
| 高辉, 薛峰, 王会军. 2003. 南极涛动年际变化对江淮梅雨的影响及预报意义[J]. 科学通报 , 48 (S2): 87–92. Gao Hui, Xue Feng, Wang Huijun. 2003. Influence of interannual variability of Antarctic Oscillation on Meiyu along the Yangtze and Huaihe River Valley and its importance to prediction[J]. Chinese Sci Bull, 48 (S2): 87–92. | |
| 高辉. 2004. 南半球大气环流的季节和年际变化及其对东亚夏季风的影响[D]. 南京:南京气象学院, 1-171. Gao Hui. 2004. Seasonal and interannual variations of the Southern Hemisphere circulation and their influences on East Asian summer monsoon[D]. Nanjing:Nanjing Institute of Meteorology, 1-171. | |
| 龚道溢, 王绍武. 1998. 南极涛动[J]. 科学通报 , 43 (9): 734–738. DOI:10.1007/BF02898949 Gong Daoyi, Wang Shaowu. 1998. Antarctic oscillation:Concept and applications[J]. Chinese Sci Bull, 43 (9): 734–738. DOI:10.1007/BF02898949 | |
| 何芬, 赖绍钧, 高建芸, 等. 2012. 南极涛动对福建前汛期降水的预测意义[J]. 气象 , 38 (4): 432–437. He Fen, Lai Shaojun, Gao Jianyun, et al. 2012. Antarctic Oscillation's significance for prediction of rainfall in May and June in Fujian[J]. Meteor Mon, 38 (4): 432–437. | |
| 何金海, 李俊, 李永平. 1991. 澳大利亚冷空气活动影响东亚夏季风的过程——数值试验[J]. 气象学报 , 49 (2): 162–169. He Jinhai, Li Jun, Li Yongping. 1991. Numerical experiment with processes for effect of Australian cold air activity on East Asian summer monsoon[J]. Acta Meteor Sinica, 49 (2): 162–169. | |
| 黄荣辉, 陈际龙, 周连童, 等. 2003. 关于中国重大气候灾害与东亚气候系统之间关系的研究[J]. 大气科学 , 27 (4): 770–787. Huang Ronghui, Chen Jilong, Zhou Liantong, et al. 2003. Studies on the relationship between the severe climatic disasters in China and the East Asia climate system[J]. Chinese J Atmos Sci, 27 (4): 770–787. | |
| 黄士松, 汤明敏. 1987. 论东亚夏季风体系的结构[J]. 气象科学 , 8 (3): 1–14. Huang Shisong, Tang Mingmin. 1987. On the structure of the summer monsoon regime of East Asia[J]. Scientia Meteor Sinica, 8 (3): 1–14. | |
| 李宪之. 1956. 台风生成的综合学说[J]. 气象学报 , 27 (2): 87–100. Li Xianzhi. 1956. Comprehensive theory of typhoon genesis[J]. Acta Meteor Sinica, 27 (2): 87–100. | |
| 李向红, 徐海明, 何金海. 2004. 对亚洲两支越赤道气流与华南暴雨的关系探讨[J]. 气象科学 , 24 (2): 161–167. Li Xianghong, Xu Haiming, He Jinhai. 2004. The study on the relationship between the west cross-equatorial flow and the heavy rain in South China[J]. Scientia Meteor Sinica, 24 (2): 161–167. | |
| 李永平, 何金海. 1990. 南半球冷空气活动影响北半球夏季风的对比试验[J]. 南京气象学院学报 , 13 (1): 32–39. Li Yongping, He Jinhai. 1990. Contrast experiments on the effect of the Southern Hemisphere cold air activity on the Northern Hemisphere summer monsoon[J]. J Nanjing Insti Meteor, 13 (1): 32–39. | |
| 李子仪, 严华生, 李国平. 2010. 南半球大气环流活动对云南汛期降水的影响[J]. 成都信息工程学院学报 , 25 (6): 634–639. Li Ziyi, Yan Huasheng, Li Guoping. 2010. The influence of the activities in atmospheric circulation at the Southern Hemisphere on the precipitation in Yunnan area in flood season[J]. J Chengdu Univ Info Tech, 25 (6): 634–639. | |
| 马浩, 李春. 2010. 南大洋淡水通量的气候效应研究进展[J]. 地球科学进展 , 25 (2): 140–146. Ma Hao, Li Chun. 2010. Advances in the study of the climatic effect of southern ocean freshwater flux[J]. Adv Earth Sci, 25 (2): 140–146. | |
| 马浩, 李正泉, 冯涛, 等. 2015. 南大洋淡水强迫对南半球环状模的影响分析[J]. 气象与环境学报 , 31 (3): 81–88. DOI:10.3969/j.issn.1673-503X.2015.03.013 Ma Hao, Li Zhengquan, Feng Tao, et al. 2015. Impacts of freshwater forcing over the Southern Ocean on Southern Annular Mode[J]. J Meteor Environ, 31 (3): 81–88. DOI:10.3969/j.issn.1673-503X.2015.03.013 | |
| 马浩, 王召民, 史久新. 2012. 南大洋物理过程在全球气候系统中的作用[J]. 地球科学进展 , 27 (4): 398–412. Ma Hao, Wang Zhaomin, Shi Jiuxin. 2012. The role of the southern ocean physical processes in global climate system[J]. Adv Earth Sci, 27 (4): 398–412. | |
| 南素兰, 李建平. 2005a. 春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系:I基本事实[J]. 气象学报 , 63 (6): 837–846. Nan Sulan, Li Jianping. 2005a. The relationship between the summer precipitation in the Yangtze River valley and the boreal spring Southern Hemisphere annular mode[J]. I:Basic facts[J]. Acta Meteor Sinica, 63 (6): 837–846. | |
| 南素兰, 李建平. 2005b. 春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系:II印度洋和南海海温的"海洋桥"作用[J]. 气象学报 , 63 (6): 847–856. Nan Sulan, Li Jianping. 2005b. The relationship between the summer precipitation in the Yangtze River Valley and the boreal spring Southern Hemisphere Annular Mode:II The role of the Indian Ocean and South China Sea as an "oceanic bridge"[J]. Acta Meteor Sinica, 63 (6): 847–856. | |
| 南素兰. 2006. 春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系及相关联的全球海温变化模态[D]. 兰州:兰州大学, 1-183. Nan Sulan. 2006. The relationship between the boreal spring Southern Hemisphere Annular Mode and the summer precipitation in the Yangtze River Valley and the associated patterns of global SST variability[D]. Lanzhou:Lanzhou University, 1-183. | |
| 钱卓蕾. 2014. 秋季南极涛动异常对冬季中国南方降水的影响[J]. 大气科学 , 38 (1): 190–200. Qian Zhuolei. 2014. The impact of autumn Antarctic Oscillation (AAO) on winter precipitation in Southern China[J]. Chinese J Atmos Sci, 38 (1): 190–200. | |
| 施能, 朱乾根. 1995. 南半球澳大利亚、马斯克林高压气候特征及其对我国东部夏季降水的影响[J]. 气象科学 , 15 (2): 20–27. Shi Neng, Zhu Qiangen. 1995. The climatic features of the Australian High and the Mascarene High in southern hemisphere and their influence on summer precipitation in eastern China[J]. Scientia Meteor Sinica, 15 (2): 20–27. | |
| 宋洁, 李崇银. 2009. 南极涛动和北半球大气环流异常的联系[J]. 大气科学 , 33 (4): 847–858. Song Jie, Li Chongyin. 2009. The linkages between the Antarctic Oscillation and the Northern Hemisphere circulation anomalies[J]. Chinese J Atmos Sci, 33 (4): 847–858. | |
| 孙丹, 薛峰, 周天军. 2013. 不同年代际背景下南半球环流变化对中国夏季降水的影响[J]. 气候与环境研究 , 18 (1): 51–62. Sun Dan, Xue Feng, Zhou Tianjun. 2013. Influence of Southern Hemisphere circulation on summer rainfall in China under various decadal backgrounds[J]. Climatic Environ Res, 18 (1): 51–62. | |
| 孙淑清, 刘舸, 张庆云. 2007. 南半球环流异常对夏季西太平洋热带气旋生成的影响及其机理[J]. 大气科学 , 31 (6): 1189–1200. Sun Shuqing, Liu Ge, Zhang Qingyun. 2007. The influence of the circulation anomalies in the Southern Hemisphere on the tropical cyclone frequency in summer over the Western Pacific and its mechanism[J]. Chinese J Atmos Sci, 31 (6): 1189–1200. | |
| 覃武, 陈博杰, 李菁. 1998. 南半球环流与广西主汛期旱涝的关系分析[J]. 广东气象 , 26 (S2): 61–63. Qin Wu, Chen Bojie, Li Jing. 1998. The relationship between southern hemispheric circulation and precipitation over Guangxi during the main flood-season[J]. J Guangdong Meteor, 26 (S2): 61–63. | |
| 陶诗言, 何诗秀, 杨祖芳. 1983. 1979年季风试验期间东亚地区夏季风爆发时期的观测研究[J]. 大气科学 , 7 (4): 347–355. Tao Shiyan, He Shixiu, Yang Zufang. 1983. An observational study on the onset of the summer monsoon over eastern Asia in 1979[J]. Chinese J Atmos Sci, 7 (4): 347–355. | |
| 陶诗言, 徐淑英, 郭其蕴. 1962. 夏季东亚热带和副热带地区经向和纬向环流型的特征[J]. 气象学报 , 32 (2): 91–103. Tao Shiyan, Xu Shuying, Guo Qiyun. 1962. The characteristics of the zonal and meridional circulation over tropical and subtropical regions in eastern Asia in summer[J]. Acta Meteor Sinica, 32 (2): 91–103. | |
| 王成刚, 沙文钰, 朱玉先. 1998. 大气对南极冰异常的遥响应及其季节内振荡[J]. 气象学报 , 56 (6): 692–707. Wang Chenggang, Sha Wenyu, Zhu Yuxian. 1998. The atmospheric teleresponse to anomalies in the Antarctic sea ice and intraseasonal oscillations[J]. Acta Meteor Sinica, 56 (6): 692–707. | |
| 王会军, 范可. 2006a. 西北太平洋台风生成频次与南极涛动的关系[J]. 科学通报 , 52 (4): 561–565. Wang Huijun, Fan Ke. 2006a. Relationship between the Antarctic oscillation in the western North Pacific typhoon frequency[J]. Chinese Sci Bull, 52 (4): 561–565. | |
| 王会军, 范可. 2006b. 南半球对流层上层纬向风与东亚夏季风环流[J]. 科学通报 , 51 (12): 1508–1514. Wang Huijun, Fan Ke. 2006b. Southern Hemisphere mean zonal wind in upper troposphere and East Asian summer monsoon circulation[J]. Chinese Sci Bull, 51 (12): 1508–1514. | |
| 王会军, 薛峰. 2003. 索马里急流的年际变化及其对半球间水汽输送和东亚夏季降水的影响[J]. 地球物理学报 , 46 (1): 18–25. Wang Huijun, Xue Feng. 2003. Interannual variability of Somali Jet and its influences on the inter-hemispheric water vapor transport and on the East Asian summer rainfall[J]. Chinese J Geophys, 46 (1): 18–25. | |
| 王召民, 黄士松. 1994. 七月大气环流对南极海冰异常的响应[J]. 气象科学 , 14 (4): 311–321. Wang Zhaomin, Huang Shisong. 1994. The responses of atmospheric circulations to Antarctic sea ice anomalies in July[J]. Scientia Meteor Sinica, 14 (4): 311–321. | |
| 吴志伟, 何金海, 韩桂荣, 等. 2006. 长江中下游梅雨与春季南半球年际模态(SAM)的关系分析[J]. 热带气象学报 , 22 (1): 79–85. Wu Zhiwei, He Jinhai, Han Guirong, et al. 2006. The relationship between Meiyu in the mid-and lower reaches of the Yangtze River Valley and the boreal spring Southern Hemisphere annular mode[J]. J Trop Meteor, 22 (1): 79–85. | |
| 效存德. 2008. 南极地区气候系统变化:过去、现在和将来[J]. 气候变化研究进展 , 4 (1): 1–7. Xiao Cunde. 2008. Changes in Antarctic climate system:Past, present and future[J]. Adv Climate Change Res, 4 (1): 1–7. | |
| 徐祥德, 赵天良, 何金海, 等. 1993. 澳洲大陆热力强迫对南北半球环流异常的影响效应[J]. 大气科学 , 17 (6): 641–650. Xu Xiangde, Zhao Tianliang, He Jinhai, et al. 1993. The influences on the Australia thermal forcing on the circulation anomalies over the two hemispheres[J]. Chinese J Atmos Sci, 17 (6): 641–650. | |
| 薛峰, 何卷雄. 2005. 南半球环流变化对西太平洋副高东西振荡的影响[J]. 科学通报 , 50 (14): 1532–1536. DOI:10.1360/982005-536 Xue Feng, He Juanxiong. 2005. Influence of the Southern hemispheric circulation on east-west oscillation of the western Pacific subtropical High[J]. Chinese Sci Bull, 50 (14): 1532–1536. DOI:10.1360/982005-536 | |
| 薛峰, 王会军, 何金海. 2003. 马斯克林高压和澳大利亚高压的年际变化及其对东亚夏季风降水的影响[J]. 科学通报, 2003, 48(3):287-291. Xue Feng, Wang Huijun, He Jinhai. 2003. Interannual variability of Mascarene high and Australian high and their influences on summer rainfall over East Asia[J]. Chinese Sci Bull, 48(5):492-497. | |
| 薛峰. 2005. 南半球环流变化对东亚夏季风的影响[J]. 气候与环境研究 , 10 (3): 401–408. Xue Feng. 2005. Influence of the southern circulation on East Asian summer monsoon[J]. Climatic Environ Res, 10 (3): 401–408. | |
| 杨修群, 黄士松. 1989. 马斯克林高压的强度变化对大气环流影响的数值试验[J]. 气象科学 , 9 (2): 125–138. Yang Xiuqun, Huang Shisong. 1989. The influence of intensity change of Mascarene High on the general circulation atmosphere:A numerical experiment[J]. Scientia Meteor Sinica, 9 (2): 125–138. | |
| 于勇, 牛生杰, 刘海文, 等. 2009. 华北盛夏降水年代际变化与南半球环流异常的关系[J]. 大气科学学报 , 32 (5): 661–666. Yu Yong, Niu Shengjie, Liu Haiwen, et al. 2009. Anomaly patterns of Southern hemispheric atmospheric circulation associated with interdecadal variability of summer precipitation in North China[J]. Trans Atmos Sci, 32 (5): 661–666. | |
| 袁潮霞, 钱永甫. 2005. 南半球高纬地区前期环流异常和我国华北地区夏季降水的联系[J]. 热带气象学报 , 21 (6): 570–578. Yuan Chaoxia, Qian Yongfu. 2005. The relationship between the North China summer precipitation and the previous circulation anomaly at high latitude in South Hemisphere[J]. J Trop Meteor, 21 (6): 570–578. | |
| 张爱华, 吴恒强, 覃武, 等. 1997. 南半球大气环流对华南前汛期降雨影响初探[J]. 气象 , 23 (8): 10–15. Zhang Aihua, Wu Hengqiang, Qin Wu, et al. 1997. The preliminary exploration for the influence of general circulation over Southern Hemisphere on precipitation over South China during pre-flood season[J]. Meteor Mon, 23 (8): 10–15. | |
| 张博, 朱业, 赵滨, 等. 2011. 亚洲和南半球大气热源(汇)对亚洲夏季风影响的数值试验[J]. 气候与环境研究 , 16 (5): 597–608. Zhang Bo, Zhu Ye, Zhao Bin, et al. 2011. Numerical analysis for the impacts of atmospheric heat source (sink) distribution over Asia and the Southern Hemisphere on Asian summer monsoon[J]. Climatic Environ Res, 16 (5): 597–608. | |
| 张瑾文, 严华生, 廖留峰, 等. 2011. 前期南半球大气环流异常对云南5月降水的影响[J]. 干旱气象 , 29 (4): 407–415. Zhang Jinwen, Yan Huasheng, Liao Liufeng, et al. 2011. Influence of atmospheric circulation anomalies in the Southern Hemisphere on May precipitation in Yunnan[J]. J Arid Meteor, 29 (4): 407–415. | |
| 张婷, 魏凤英, 韩雪. 2011. 华南汛期降水与南半球关键系统低频演变特征[J]. 应用气象学报 , 22 (3): 265–274. Zhang Ting, Wei Fengying, Han Xue. 2011. Low frequency oscillations of Southern hemispheric critical systems and precipitation during flood season in South China[J]. J Appl Meteor Sci, 22 (3): 265–274. | |
| 张元箴, 王淑静. 1999. 南半球环流与西太平洋副热带高压和台风群中期活动的关系[J]. 应用气象学报 , 10 (1): 80–87. Zhang Yuanzhen, Wang Shujing. 1999. The relationship between general circulation of the Southern Hemisphere and the medium range activities of west Pacific subtropical High and typhoon group[J]. J Appl Meteor Sci, 10 (1): 80–87. | |
| 赵宗慈, 王绍武. 1979. 南北半球大气环流与气候的相互作用[J]. 气象学报 , 37 (2): 58–68. Zhao Zongci, Wang Shaowu. 1979. Interactions between the circulation and climate in Northern and Southern Hemispheres[J]. Acta Meteor Sinica, 37 (2): 58–68. | |
| 周浩, 唐红玉, 程炳岩, 等. 2011. 南半球前期环流异常与重庆汛期降水的关系研究[J]. 高原气象 , 30 (1): 174–181. Zhou Hao, Tang Hongyu, Cheng Bingyan, et al. 2011. Relationship between flood period precipitation in Chongqing and previous circulation anomaly in Southern Hemisphere[J]. Plateau Meteor, 30 (1): 174–181. | |
| 周天军, 孙丹, 薛峰. 2013. 气候系统模式FGOALS-s2对南半球气候的模拟和预估[J]. 大气科学 , 37 (2): 499–517. Zhou Tianjun, Sun Dan, Xue Feng. 2013. Present and future climate in the Southern Hemisphere simulated by IAP/LASG climate system model FGOALS-s2[J]. Chinese J Atmos Sci, 37 (2): 499–517. |
2. Physical Oceanography Laboratory, Ocean University of China, Qingdao 266100, China