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不同年代际背景下南半球冬季马斯克林高压影响因子的比较

2017-05-30徐海明周备

大气科学学报 2017年2期

徐海明 周备

摘要 利用NCEP/NCAR与ERA-40再分析资料分析了南半球冬季(JJA)马斯克林高压的年际和年代际变化特征,并重点讨论了不同年代际背景下影响马斯克林高压年际变化因子的变化。结果表明,冬季(JJA)马斯克林高压的强度在1976年前后发生了显著的年代际转折,1976年以前强度偏弱,1976年以后强度明显增强。进一步分析显示,影响马斯克林高压年际变化的因子同样也发生了年代际转折。在1976年以前,冬季马斯克林高压与印度洋局地海温和南极涛动(AntArctic Oscillation,AAO)表现出显著的相关性;而在1976年以后,冬季马斯克林高压与ENSO和AAO表现出显著的相关性。同时,印度洋局地海温与马斯克林高压的相关性减弱,而ENSO与马斯克林高压的相关性则显著增强。

关键词 马斯克林高压 年代际转折 印度洋局地海温 ENSO 南极涛动

马斯克林高压是一个位于南印度洋上空的永久性副热带高压系统,早在20世纪70年代末,黄士松等(1978)就通过分析观测资料提出了新的东亚夏季风体系,指出马斯克林高压是其中关键的成员之一,从而确立了马斯克林高压在东亚夏季风体系中的重要地位。因此,研究马斯克林高压自身的变化特征及影响因子,对今后研究马斯克林高压对东亚季风区特别是我国气候的影响具有重要意义。

前人对马斯克林高压的研究大致可总结为以下三个方面:1)马斯克林高压在不同时间尺度上的变化特征;2)马斯克林高压对其他系统的影响;3)马斯克林高压的影响因子。

大量研究指出,马斯克林高压在季节、年际、年代际时间尺度上均呈现出显著的变化特征。季节尺度上,四个季节中在南印度洋上空均有马斯克林高压的存在,但其强度和位置有明显的季节差异。马斯克林高压在南半球冬季(June July August,JJA)强度最强,范围最广,位置偏西;而在夏季(December January February,DJF)强度最弱,范围最小,位置偏东(崔锦和杨修群,2005;崔锦等,2008;卢震宇等,2014)。在年际尺度上,崔锦等(2008)指出,马斯克林高压强度变化在1965年以前存在8 a左右的振荡周期,而之后振荡周期则转变为3~6 a。Ohishi et al.(2015)研究发现,南半球夏季马斯克林高压中心的南北移动存在着6 a左右的周期,且与强度变化周期相独立。年代际尺度上,卢震字等(2014)指出,马斯克林高压强度在20世纪80年代中期之前存在14~16 a的振荡周期,之后这样的振荡周期则并不存在,且在20世纪70年代后期以来马斯克林高压强度明显增强,其位置偏西偏南。

作为南北半球环流相互作用的纽带,马斯克林高压对南北半球的环流系统均存在一定的影响。Krishnamurti and Bhalme(1976)和Ramaswamy and Pareek(1978)均指出,马斯克林高压对印度夏季风降水有着重要的作用。薛峰等(2003)指出,北半球春季(March April May,MAM)马斯克林高压强度增强,则夏季(JJA)时我国长江流域至日本一带降水将增多。Xue et al.(2003)采用了一个九层大气环流模式进行了数值试验,进一步证实了马斯克林高压在东亚夏季风中的重要作用。陶娜麒和孙照渤(2007)指出,北半球春季时的马斯克林高压与夏季江淮流域梅雨呈现显著的正相关关系,而张婕等(2012)发现,马斯克林高压与华北盛夏降水呈显著的负相关关系,且这种负相关关系在1974年以后减弱。

在马斯克林高压的影响因子研究方面,薛峰等(2003)指出,马斯克林高压的年际变化主要与南极涛动(AntArctic Oscillation,AAO)有关,与ENSO关系不大。崔锦等(2005)则认为,马斯克林高压与ENSO有着很好的对应关系,且南半球春季(Sep-tember October November,SON)时关系最为显著。Morioka et al.(2015)讨论了南半球夏季时印度洋局地海温对马斯克林高压强度的影响,指出局地海温可通过影响天气尺度大气涡旋的风暴路径进而影响马斯克林高压的强度。总的来说,马斯克林高压的可能影响因子主要有:ENSO、AAO和印度洋的局地海温。

20世纪70年代末,在全球海温增暖的大背景下,诸多遥相关型如ENSO(An and Wang,2000;曹艳艳等,2015)、北极涛动(琚建华等,2006)、AAO(孙丹等,2013)、南方涛动(穆明权和李崇银,2000)、北太平洋涛动(Mantua et al.,1997)均发生了显著的年代际转折,全球的气候系统也相应地经历了一次年代际转折(李丽平和袁爱军,2015)。在此背景下,马斯克林高压也发生了显著的年代际转折(崔锦和杨修群,2005;崔锦等,2008;卢震宇等,2014),而前人对马斯克林高压影响因子的研究却均没有区分在不同的年代际背景下。那么,在不同的年代际背景下影响马斯克林高压强度变化的因子是否发生了变化?本文围绕上述问题,首先分析南半球冬季马斯克林高压的年际和年代际变化特征,进而重点讨论在不同年代际背景下影响马斯克林高压强度年际变化的因子可能变化。

1资料及方法

1.1资料

本文所用资料有:

1)NCEP/NCAR再分析资料,从1948年1月—2012年12月共65 a。包括:850 hPa逐月的位勢高度场和风场;925 hPa逐日的温度场和风场,水平分辨率为2.5°×2.5°;逐月的潜热通量(LH)、感热通量(SH)、向上的长波辐射(LW)及向下的短波辐射(SW),纬向分辨率为1.875。,经向上有94个格点(Kalnay et al.,1996)。

2)英国Hadley中心提供的月平均海表温度资料(HadISST),分辨率为1°×1°,起止年份同上。

3)本文采用的Nifi03.4指数(Nino3.4 index)由CGD(Climate and Global Dynamics laboratory)提供,其定义为:将Nifi03+4区(120~170。w,5。s~5。N)月平均海表温度异常去除气候态(1950—1979年),然后进行了5个月的滑动平均,最后进行标准化(Reynolds and Smith,1994;Trenberth,1997;Hurrell and Trenberth,1999),时问段为1948—2007年,下载源为:http:∥www.cgd.ucar.edu/cas/catalog/climind/TNI_N34/。

4)AAO指数(AAOI)由JiSAO(Joint institute for the Study of the Atmosphere and Ocean)提供,其定义为:南半球20°S以南月平均SLP距平进行EOF分解展开后的第一特征向量时间系数(Thompson and Wallace,2000),时间段为1948—2010年,下载源为:http:∥jisao.washington.edu/data-climate_data_archive。

此外,本文还使用了1958—2001年的ERA-40再分析资料(Uppala et al.,2005)对本文的结果进行了验证,在相同的时间段内所得结论与NCEP/NCAR资料结果相一致,

1.2马斯克林高压强度的定义

根据南半球典型的季节划分,取12月一次年2月(DJF)为夏季,3—5月(MAM)为秋季,6—8月(JJA)为冬季,9—11月(SON)为春季。本文以下部分若无特别说明,均使用此季节划分。

由于马斯克林高压强度在低层表现最为显著,在以往的研究中,对马斯克林高压区域的选取主要有两种方法:1)黄士松和汤明敏(1987)和薛峰等(2003)选取区域(40~90°E,25~35°S)内的海平面气压平均值来表征马斯克林高压的强度;2)崔锦和杨修群(2005)、崔锦等(2008)则通过对不同高度上马斯克林高压特征的分析,发现马斯克林高压在850 hPa上表现最强,并选取850 hPa上1540dagpm作为特征线,指出马斯克林高压主体的范围为(15~110°E,0°~45。s),并由此定义马斯克林高压面积指数(MHI)为:在区域(15~110°E,0°~45°s)内大于或者等于1 540 dagpm所有格点之和。图1给出了四个季节多年平均的850 hPa高度场,可见选取1 540 dagpm可以完整地表征馬斯克林高压强度的季节变化,这也很好得验证了崔锦和杨修群(2005)、崔锦等(2008)的结论,马斯克林高压在冬季(JJA)达到最强,夏季(DJF)最弱。因此,本文采用崔锦和杨修群(2005)、崔锦等(2008)定义MHI的方法,以此表征马斯克林高压的强度。

1.3研究方法

本文使用的方法有:11点滑动平均,M—K检验,滑动相关,回归分析,简单相关分析,偏相关分析等。

2冬季马斯克林高压的变化特征

图2给出了1948—2012年冬季MHI的标准化距平、11点滑动平均、线性趋势及M-K突变检验。从图2a中可见,马斯克林高压强度存在明显的年际、年代际变化特征,在研究的整个时段内其强度同时也呈现出明显的线性增强趋势,并在1976年前后发生了显著的年代际转折,1976年以前强度普遍较弱,而1976年以后强度明显增强。图2b给出了面积指数的M-K突变检验结果,可以看出,MHI呈现出显著的年代际转折,在1971年开始出现转折,但是到1976年以后才通过95%的显著性检验。为验证该结果的可靠性,本文又选取了1958—2001年的ERA-40资料采用同样的方法计算了MHI及M-K突变检验(图略),在相同时间段内(1958—2001年),两种资料的面积指数的相关系数达到0.89,呈现出一致的年代际转折特征,即在20世纪70年代末由负转正。因此,本文将马斯克林高压年代际转折的年份确定为1976年。

为讨论突变前后海平面气压及850 hPa高度场变化情况,计算了突变后与突变前两个时段冬季海平面气压和850 hPa高度场差值场(图略)。海平面气压差值场和850 hPa高度场差值场表现出一致的空间分布特征,即印度洋中高纬地区(50~70°S)在突变前后不存在显著差异,而在中低纬及极地地区均发生了显著的改变,其中极地地区为显著的负值分布,中低纬为显著的正值分布,印度洋上空的正值中心主要位于马达加斯加岛以南的(30~70°E,40~60°S)范围内。这进一步印证了南半球冬季马斯克林高压在1976年以后显著增强,且以西南部增强最为显著,这与前人的研究结论相一致(卢震宇等,2014);此外,极地的显著负值分布表明AAO也发生了显著的年代际增强,同时也预示着马斯克林高压与AAO之间在年代际时间尺度上可能存在着密切的联系,下节将分析AAO与马斯克林高压在年际和年代际尺度上的联系。

3突变前后影响冬季马斯克林高压年际变化的因子

根据前人已有的研究成果,影响马斯克林高压年际变化因子主要有三个:ENSO、印度洋局地海温和AAO,本节将在不同的年代际背景下分别讨论这三个因子与冬季马斯克林高压相关关系的变化情况。

为比较MHI、AAOI与Nino3.4指数在不同时间尺度上的变化特征,图3a与图3b分别给出了冬季AAOI与Nino3.4指数的标准化距平、11 a滑动平均、线性趋势。由图可见,AAOI也表现出逐渐增强的线性趋势,且在20世纪70年代中后期发生了显著的年代际转折,这与MHI的年代际转折时间相一致。相比之下,Nino3.4指数并无明显的线性增强趋势,不过在20世纪70年代中期以后,Nino3.4指数的振幅显著增强。

图3c、3d分别给出了冬季MHI与AAOI、Nifi03.4指数的2l a滑动相关系数,可见,马斯克林高压与AAOI在20世纪50年代末以来均表现为显著的正相关关系,且相关关系也表现出一定的年际变化特征,但无显著的年代际转变特征及长期变化趋势。而MHI与Nino3.4指数的相关性表现为自1970年以后逐渐增强的变化特征,两者的相关关系在1977年以后通过了95%的显著性检验,并与马斯克林高压年代际转折时间相一致。

基于以上分析,本文将1976年定为年代际转折(突变)年,并分别从年代际转折前和转折后两个时段来分析讨论冬季马斯克林高压与ENSO、AAO以及印度洋局地海温之间的关系。为了突出突变前后马斯克林高压、AAO与ENSO在年际变化时间尺度上的关系,本文接下来的有关相关关系以及线性回归场的计算都基于去除了线性趋势的指数和要素场,即马斯克林高压、AAOI、Nifi03.4指数,以及海温、位势高度场、净表面热通量场等要素变量均作了去线性化趋势处理。

3.1 ENSO与AAO

宫婷婷(2009)研究指出,在20世纪80年代以后南半球夏季时AAO与ENSO之间存在着显著的负相关关系,在El Nino期间,海表温度的变化可以影响中高纬度大气环流的变化,使得AAO负位相事件出现的概率增大。因此,使用偏相关分析方法来讨论Nino3.4指数(Nino3.4)、AAOI与MHI三者相关关系。

表1分别给出了冬季Nino3.4指数、AAOI与MHI的同期相关系数及偏相关系数。由图可见,Nino3.4指数与MHI在1976年以前的直接相关系数与偏相关系数均很小,而在1976年以后两者的相关性显著增强,远远通过了95%的显著性检验,这与图4d的结果相一致。AAOI与MHI在1976年以前的直接相关系数仅通过了90%的显著性检验,偏相关系数通过了95%的显著性检验,而在1976年以后两者的直接相关及偏相关系数均进一步增强,远远通过了95%的显著性检验,表明AAO虽与马斯克林高压在突变前后均表现为显著相关,但在1976-年以后两者的相关性得到了进一步增强。值得注意的是,突变前后两者的同期相关系数分别为0.18和-0.06,均表现出低相关性,这可能与AAO与ENSO均在南半球夏季达到最强而在冬季强度较弱有关。

为进一步揭示ENSO与马斯克林高压相关关系在突变前后的变化,图4给出了突变前后冬季赤道中东太平洋地区海温距平场对MHI的同期回归系数分布。可以看到,在1976年以前,170°E以东的赤道中东太平洋地区为一致的正值分布,170°E以西的赤道西太平洋地区则为负值分布,但只有在Nino3.4区域以西的小范围地区通过了95%的显著性检验,表明了马斯克林高压与ENSO之间在1976年之前不存在显著相关。1976年以后,回归系数的分布型与之前的分布基本一致,但强度显著增强,Nino3.4区域内为显著的正值分布,表明马斯克林高压与ENSO的相关性显著增强,这与表1中Nino3.4指数与MHI的相关分析结果相一致。

已有研究表明,ENSO主要通过大气环流对马斯克林高压产生影响,那为什么不同年代际时段内ENSO与马斯克林高压的相关性会不同呢?图5a、5b给出了突变前后冬季850 hPa高度距平场对Nino3.4指数的同期回归系数分布。由图可见,印度洋与太平洋地区的回归系数分布表现为典型的南方涛动遥相关型。突变前后,中东太平洋中低纬度地区均为显著的负值分布,且负值中心均位于(30~40°S)附近。在印度洋地区,突变前(图5a)的显著正值区主要位于澳大利亚以北及阿拉伯海的低纬度地区,在中纬印度洋地区则并无显著的正值分布,而在突变以后(图5b),印度洋地区的显著正值区范围明显扩大,并扩大至南半球中纬度地区,主要正值中心出现在澳大利亚西南的西印度洋(60~100°E,30~50°S),即马斯克林高压所在的海区,表明1976年以后ENSO与马斯克林高压的相关性显著增强。此外,冬季500 hPa垂直速度距平场ω(-0.01hPa/s)对Nino3.4指数的同期回归场(图略)也表明,突变前后,在赤道中东太平洋地区均表现为一致的正值分布,且在赤道地区及西南太平洋(130~90°W,30~40°S)地区均存在显著的正值中心,这与图6a,6b中太平洋地区的显著负值中心区域相吻合。随着赤道中东太平洋地区海温的异常增暖,整个中东太平洋地区均表现为一致的异常上升运动,且以Nino3.4区(120~170°W,5°S~5°N)及其以南(30~40°S)处的异常上升运动最为显著。图5c、5d给出了突变前后沿40°S的冬季纬向速度距平与垂直速度距平(ω)对Nifi03.4指数的同期回归系数分布。由图可见,在1976年以后(图5d),南太平洋(120~90°W)上空为一致的异常上升运动,而南印度洋(70~120°E)上空为一致的异常下沉运动,两者之间形成了一个类似于沃克环流的东西向异常垂直环流。随着赤道中东太平洋地区的海温异常增暖,中东太平洋地区产生异常的上升运动,而在印度洋地区则产生了异常的下沉运动,从而对马斯克林高压产生影响。相比之下,在1976年以前(图5a),南太平洋及南印度洋地区虽同样存在异常的上升与下沉运动,但东西向的垂直环流均较弱,沒有通过95%的显著性检验,表明在1976年以前ENSO对马斯克林高压不产生影响。由此可见,ENSO只有在1976年以后才开始对马斯克林高压产生影响,而这种ENSO对马斯克林高压影响的年代际改变可能与ENSO在20世纪70年代中期以后振幅明显增强(图3b)有关(孙颖等,2014)。

孙丹等(2013)研究发现,南半球环流在20世纪70年代末发生了年代际变化,AAO增强,绕南极低压带加深。图6分别给出了1976年突变前后850 hPa高度距平场与风场对AAOI的同期回归系数分布。由图可见,在1976年前后,南极地区的高度场回归系数均为显著的负值分布,而在印度洋中纬地区,高度场的回归系数均为显著的正值分布。不过对比突变前后回归系数场的分布发现,1976年以后,位于南印度洋中纬度地区上空的回归系数正值中心明显增强,表明马斯克林高压与AAO的相关关系进一步增强。相应的,低纬度印度洋上空有显著的东风增强,正位于马斯克林高压的北侧。因此,1976年突变以后,随着AAO的增强,南半球高纬度地区的绕极环流也随之加强,相应的马斯克林高压南侧西风增强、其中心及其北部的东风增强,南印度洋上空反气旋环流的加强,进而使马斯克林高压得到增强。

综上所述,ENSO与马斯克林高压的相关关系存在明显的年代际转折,1976年以后两者才表现出显著的相关关系,而AAO与马斯克林高压在突变前后均表现为显著的正相关关系,不过在1976年以后两者的相关性得到了进一步增强。

3.2印度洋局地海温

在1976年以前,马斯克林高压与ENSO的相关性很小,与AAO的偏相关系数虽通过95%的显著性检验,但远小于1976年以后,且两者的直接相关系数仅通过了90%的显著性检验,这表明AAO虽与马斯克林高压显著相关,但并不是与马斯克林高压相关最为密切的因子。那么,在1976年以前,影响马斯克林高压的主要因子是什么?Morioka et al.(2015)讨论了南半球夏季印度洋局地海温对马斯克林高压强度的影响,指出印度洋局地海温可通过影响天气尺度涡旋的风暴路径进而影响马斯克林高压的强度。本节将讨论突变前后冬季印度洋局地海温对马斯克林高压影响的变化情况。

图7a、7b分别给出了突变前后冬季印度洋地区海温距平场对MHI的同期回归系数分布。可见,在突变前(图7a),马斯克林高压范围内为一致的正值分布,显著正值区主要位于马达加斯加岛以东的西南印度洋地区(50~80°E,15~30°S)。而在突变后(图7b),显著正值区则南移至马斯克林高压的南部,正值中心位于南印度洋的(60~80°E,30~40°S)范围内,与1976年以前相比,正值中心的强度也有所减弱。可见,在突变前后,马斯克林高压与下垫面局地海温异常之间均表现出显著的正相关,但突变后显著相关区域已南移至马斯克林高压南部,且相关性也有所减弱。

海气相互作用的其中一个物理途径就是通过热通量的输送(Morioka et al.,2015),Cayan(1992)和周天军和张学洪(2002)均指出,如果海温异常与向上的净热通量呈显著正相关,则反应了海洋对大气的强迫作用;反之,显著负相关则表现为大气对海洋的强迫作用。图7c、7d分别给出了冬季净表面热通量(Net surface Heat Flux,NHF)异常对MHI的同期回归,其中NHF参照刘娜(2010)的计算方法:NHF=潜热通量(LH)+感热通量(SH)+向上的长波辐射(LW)+向下的短波辐射(SW),且各项均以向上为正,即NHF大于0表示海洋向大气输送热量,小于0则表示大气向海洋输送热量。因此,当回归系数为正值时,反映了下垫面海洋对马斯克林高压有热力强迫作用,有利于马斯克林高压强度的增强;而当回归系数为负值时,即表示马斯克林高压对下垫面海洋有热力强迫作用。在突变前(图7c),马达加斯加岛以东的大片区域为显著正值分布,正值中心位于马斯克林高压东部(50~80°E,15~30°S)范围内,与图7a中海温回归系数的正值中心区域相一致。而在马斯克林高压南部,南印度洋(20~70°E,35~50°S)区域为显著的负值分布。以上分析表明,在1976年突变之前,中低纬地区的南印度洋对马斯克林高压有显著的热力强迫作用,海温的异常增暖有利于马斯克林高压强度的增强,而在中高纬地区的印度洋则表现为马斯克林高压对下垫面海洋具有热力强迫作用,马斯克林高压的增强反过来导致了海温的异常增暖。在1976年突变后(图7d),马斯克林高压中心及北部并无显著的正值分布,而在马斯克林高压南部,相比于突变以前,显著负值区域明显扩大,表明马斯克林高压与下垫面局地海温之间主要表现为马斯克林高压对其下垫面局地海温的影响。

综上所述,在1976年突变以前,中低纬地区的南印度洋对马斯克林高压有显著的热力强迫作用,海温的异常增暖有利于马斯克林高压强度的增强;而在突变以后,中低纬地区的南印度洋对马斯克林高压的影响显著减小,马斯克林高压对中高纬地区南印度洋的热力强迫作用增强。

4突变前后冬季各月影响马斯克林高压年际变化的因子

上一节主要是从季节平均的角度讨论了突变前后影响冬季马斯克林高压年际变化的因子变化情况,本节将从月平均的角度进一步讨论突变前后影响马斯克林高压年际变化的因子情况。

4.1 ENSO与AAO

首先计算了冬季各月Nino3.4指数、AAOI与MHI之间的同期相关系数及偏相关系数(表略)。结果表明,AAOI与Nino3.4指数在突变前后的冬季各月中相关性均很小,这也进一步验证了上一节的结论,即:冬季AAO与ENSO间不存在显著相关。Nino3.4指数与MHI在突变前的冬季各月中均不存在显著相关,而在突变后两者的相关性则从6—8月逐渐增强,到8月相关最为显著。突变前后,AAOI与MHI均在6月相关性最强,7月相关最弱,不过相比于突变之前,突变之后冬季各月中两者的相关性均显著增强。

同样,为进一步揭示冬季各月马斯克林高压与ENSO的关系,图8分别给出了突变前后冬季各月赤道中东太平洋海温距平场对MHI的同期回归系数分布。由图可见,在突变以前(图8a—8c),6月赤道中东太平洋地区表现为回归系数的负值分布,7—8月则为一致的正值分布,但均不显著;1976年以后(图8d—8f),Nino3.4区域内从7月开始出现显著的正值分布,到8月整个Nino3.4区域内的回归系数均通过了95%的显著性检验。这表明,在突变前的冬季各月中,马斯克林高压与ENSO均无显著相关;在突变后,两者从7月开始表现出显著的正相关关系,到8月相关最为显著,这与表2中MHI与Nino3.4指数的相关分析结果相一致。

綜上所述,在突变前,ENSO与马斯克林高压在冬季各月均无显著相关,突变后,两者的正相关关系从6—8月逐渐增强,到8月相关最为显著;AAO与马斯克林高压则在突变前后均为6月相关最强,7月相关最弱,且突变后各月的相关性均比突变前显著增强。

4.2印度洋局地海温

图9分别给出了突变前后冬季各月印度洋海温距平与MHI的同期回归系数分布。由图可见,在突变前的6月(图9a),马斯克林高压范围内为一致的正值分布,正值中心位于高压东部(60~90°E,20~30°S)范围内;到了7月(图9b),高压东部的显著正值范围扩大;而到了8月(图9c),高压东部的显著正值区域有所缩小。在1976年突变之后(图9d—9f),马斯克林高压范围内在6—7月均无显著的回归系数分布,到了8月,在马斯克林高压南部出现显著的正值分布,相比于突变前,显著相关区域已明显南移,表明马斯克林高压与中高纬地区南印度洋之间的相关增强。因此,在突变前的冬季各月中,马斯克林高压与中低纬地区的南印度洋之间均表现出显著的正相关关系,且在7月相关最为显著;而在突变后的冬季各月中,马斯克林高压与中低纬地区的南印度洋之间均无显著相关,与中高纬地区南印度洋之间的相关则从6—8月逐渐增强。

进一步计算了突变前后冬季各月净表面热通量距平场对MHI的同期回归系数(图略)。结果表明,在突变前,6月时整个印度洋表现为一致的负值分布;到了7月,马斯克林高压东部及北部出现显著正值分布,表明下垫面海温与马斯克林高压相关性增强,下垫面海温的异常增暖使得热量开始向上输送,并对马斯克林高压产生影响;到了8月,显著正值区域缩小,并明显东移。而在突变后的冬季各月,印度洋地区均为负值分布,且显著区域均位于马斯克林高压南部的中高纬南印度洋地区,回归系数的强度则从6—8月逐渐增强,表明马斯克林高压与其南部的中高纬南印度洋的相关性从6—8月逐渐增强,并且马斯克林高压对中高纬南印度洋产生了影响。

综上所述,在突变前的冬季各月中,中低纬地区的南印度洋与马斯克林高压均有显著的正相关关系,且以7月相关最为显著;而在突变后冬季各月中,中低纬地区的南印度洋与马斯克林高压均无显著相关,而马斯克林高压与中高纬南印度洋的相关性则从6—8月逐渐增强。

5结论

本文利用NCEP/NCAR与ERA-40再分析资料分析了南半球冬季(JJA)马斯克林高压的年际和年代际变化特征,并重点讨论了不同年代际背景下影响马斯克林高压年际变化的因子。在此基础上,进一步讨论了冬季各月中影响因子对马斯克林高压影响的变化,得到以下主要结论:

1)冬季马斯克林高压的强度在1976年发生了显著的年代际转折,1976年以前强度偏弱,1976年以后强度明显增强。

2)在1976年以前,冬季印度洋局地海温与马斯克林高压强度存在显著地正相关关系,海温的异常增暖促进了马斯克林高压强度的增强,而ENSO与马斯克林高压并无显著相关。1976年以后,印度洋局地海温与马斯克林高压的相关性明显减弱;ENSO与马斯克林高压的相关性则显著增强,随着赤道中东太平洋地区的海温异常增暖,中东太平洋地区产生异常上升运动,而在印度洋地区则产生异常下沉运动,进而影响到马斯克林高压强度的改变。这种ENSO对马斯克林高压影响的年代际改变可能与ENSO在20世纪70年代中期以后振幅明显增强有关;AAO与马斯克林高压则在突变之前和突变之后均表现出显著的正相关关系,不过在1976年以后两者的相关性得到进一步增强。

3)具體到冬季各个月份,1976年以前,中低纬地区印度洋与马斯克林高压在冬季各月中均表现出显著的相关关系,且以7月影响最为显著,而ENSO与马斯克林高压在冬季各月中均无显著相关;1976年以后,在冬季各月中,中低纬地区的印度洋与马斯克林高压均无显著相关,而ENSO与马斯克林高压的相关性则从6—8月逐渐增强。AAO与马斯克林高压的相关则在突变前后均为6月最强,7月最弱,不过在突变以后的冬季各月中两者的相关性均比突变以前显著增强。