全球大气环流与中国气候变化关系研究

摘要

本文利用球函数展开法对1948-2009年NCEP/NCAR高度距平场以及温度场资料进行了分析，通过“时间-高度”的二维坐标以及“半球滑动球函数”的方式考察了环流异常的立体结构特征。结果表明，南北半球高度场环流特征在1980年前后发生了明显的位相突变，且不同高度层的变化有所不同;同时这种突变现象还存在明显的纬向分布特征，环流位相异常呈现交替状分布。将其与我国夏季降水和冬季温度做时滞相关分析，结果表明，前期春、夏、秋季的北半球高度场环流纬向异常与华北地区的冬季气温有滞后正相关趋势，当球函数展开的半球顶点设于赤道的某些半球范围时，环流异常与华北河套地区也有着滞后正相关趋势，即环流正异常会引起暖冬现象，反之引起冬季低温;将半球顶点设于赤道的某些半球范围时的球系数展开表明，环流异常与东北地区的冬季气温呈现负的滞后相关，即环流正异常会引起低温，反之引起。降水方面，前冬的环流异常与华北-河套地区的夏季降水有反相关趋势，春季北半球均匀异常环流与华北及西南夏季降水反相关。而环流的纬向异常与华北-河套地区的夏季降水呈正相关。同期环流异常与华北东部，西南及江南北部的降水为负相关。
　　通过对全球温度距平场的球函数展开，可以发现均匀球函数分量存在明显的年代际变化，从50年代到80年代初期基本处于一个稳定状态，进入80年代以后半球均匀球函数开始有攀爬的趋势，这与全球气候突变有着一致性，到90年代中期上升速度开始增加，直至2007年左右上升到一个最大值，之后有一个下降的趋势。这表明全球温度确实在过去的60年里有所增加。而带形、扇形以及田形球函数拟合量均有一个较稳定的数值范围，但也有少数点落在稳定值范围之外，可以认为这是一种偏离平衡位置的不稳定状态。不同的分量在17层中都存在明显的时变特征，均匀球函数分量的年代际变化较为明显，随着高度的增加各个分量的绝对值均有增大的趋势，相较于高层，低层的温度变化相对稳定些。过去62年的全球温度距平场中均匀球函数分量对中国区域冬季温度的影响区域主要集中于长江黄淮地区以及华北河套地区，且均为正相关趋势，这表明在全球增温的背景下，这些区域的温度也是增加的。而对其余三个分量的响应较弱，原因可能是冬季温度对拟合这些分量的不同系数的响应存在不同，同一个拟合量中的系数，某些对温度的影响是正的，而某些为负的，这也许就是导致拟合以后起相关程度较弱的原因。过去62年的全球温度距平场中均匀球函数分量对中国区域夏季降水的影响区域主要为珠江三角洲区域以及渤海沿海地区，而对其余三个分量的敏感性较弱，原因可能与温度类似。