青藏高原与北太平洋大气热源的关系研究

2022-10-10张慧

农业开发与装备 2022年8期

张慧

（乳山市气象局，山东乳山 264500）

0 引言

青藏高原平均海拔在4000～5000 m，有“世界屋脊”和“第三极”之称，太平洋是地球第一大洋。青藏高原、北太平洋都是显著热源，亚洲季风区作为显著的季风区，与二者皆有着密不可分的联系。20世纪50年代，叶笃正[1]和Flohn[2]已经发现青藏高原是大气运动热源，此后，叶笃正等[3]、陈隆勋等[4]、陈万隆和翁笃鸣等[5]用不同的资料和方法研究过青藏高原上大气热源的分布和变化特征。本文利用1981～2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料，用倒算法计算1981年到2010年逐月和逐年的青藏高原（25 °N～ 40 °N，75 °E～105 °E）大气热源汇和北太平洋（35 °N～ 60 °N，150 °E～ 160 °E）大气热源汇，研究两者大气热源的年代际变化特征并分析结果，进一步使用数理统计方法对两者大气热源的气候特征和变化特征进行了探讨。

1 青藏高原及北太平洋大气热源的月际变化特征

用Q1表示单位质量大气的热源汇，单位为W/m2，通过计算得到：

从图1（a），看出青藏高原〈Q1〉夏季最大，冬季最小；北太平洋〈Q1〉夏季最小，冬季最大，二者呈现反位相变化。青藏高原〈Q1〉最大值为154 W/m2，最小值为 -106 W/m2，北太平洋〈Q1〉最大值为138 W/m2，最小值在 -15 W/m2左右。由此可见，青藏高原相位差比北太平洋大得多，这是由于海洋和陆地之间的比热容不同导致的差异。将二者的〈Q1〉做差值，得出图1（b）与青藏高原的30年的月份变化曲线十分相似，但差值的位相差明显比二者都大。

图1 青藏高原及北太平洋地区1981—2010年平均〈Q1〉及二者〈Q1〉差值的月平均变化特征（a.30年平均的月平均变化；b.〈Q1〉差值的月平均变化）

总的来说，青藏高原与北太平洋大气热源的月变化明显是反位相的，二者之间的差值最大值出现在1月份、12月份，也就是冬季，此时北太平洋为非常强的热源区，青藏高原为非常强的热汇区，其次是在7月有较大的差值，此时青藏高原为非常强的热源区，北太平洋为非常弱的热汇区。

2 青藏高原及北太平洋大气热源的年际变化特征

30年逐年平均的大气热源图2（a）显示，2005年以前北太平洋〈Q1〉值一直明显高于青藏高原，2005年以后二者〈Q1〉值接近，北太平洋自1993年起呈下降趋势直到2010年，〈Q1〉最大值出现在1991年、1993年，达78 W/m2，〈Q1〉最小值出现在2006、2008年，为11 W/m2。青藏高原1982～ 2010年不断出现上升下降趋势，1988年达到最大，为41 W/m2。从线性趋势来看，北太平洋与青藏高原〈Q1〉的斜率均为负，说明二者都呈现减小的趋势，但北太平洋的〈Q1〉下降趋势更加显著。

从2（b）来看，在1981—2006年间，北太平洋的〈Q1〉值均大于青藏高原，最大差值出现在1993年，差值为63 W/m2，但2001年开始至2010年，两者〈Q1〉值的差值开始减小，并且在2006年和2008年，青藏高原的〈Q1〉值超过了北太平洋，在2008年超过了18 W/m2。从趋势曲线看出二者的差值在30年间由负差值转变为正差值，整体来看青藏高原与北太平洋间的差值在减小，而出现这种现象的原因主要是近10年，北太平洋的热源强度在减弱，而青藏高原的大气热源强度在加强，二者之间的〈Q1〉差值处于减弱的趋势。

3 青藏高原与北太平洋大气热源的线性相关分析

3.1 青藏高原与北太平洋大气热源逐月平均的相关性

从图1（a）中可看出，青藏高原与北太平洋大气热源具有十分明显的反相相关性，经计算，二者间的相关系数为 -0.83，通过了99%的显著性检验，因此，可以充分认为青藏高原与北太平洋大气热源逐月平均变化具有反向相关性。

3.2 青藏高原与北太平洋大气热源逐年平均的相关性

从图2（a）上来看，青藏高原与北太平洋大气热源逐年变化趋势仍有一定的反相相关性，且二者之间的关系可能存在一定的滞后相关性。分别计算二者对应年份的相关系数、滞后一年的相关系数，得出二者年代际变化对应年的相关系数为 -0.04，青藏高原相对于北太平洋滞后一年的相关系数是 -0.12，从中看出青藏高原与北太平洋大气热源的逐年变化的反相关关系并不显著。