INTERANNUAL VARIATION OF WINTER QUASI-STATIONARY FRONT OVER SOUTH CHINA AND ITS IMPACT ON EAST ASIAN CLIMATE
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摘要: 基于JRA55再分析资料、观测的降水量和海表温度等数据，利用统计诊断方法分析了华南冬季气候准静止锋的主要变异特征，并探讨了其与环流、海温及东亚气候的联系。华南冬季气候准静止锋的主要变异模态表现为强度变异模态和经向位置变异模态，它们以年际变化为主。类东部型ENSO海温异常及热带中西印度洋海温异常对华南准静止锋强度的年际变异有显著影响；而类中部型ENSO海温异常型显著影响着华南气候准静止锋的南北位置。华南冬季准静止锋的强度变异对东亚副热带地区的降水、以及我国东部内陆地区的近地面气温有显著影响；华南冬季准静止锋南北位置变异则显著影响我国江淮流域降水、以及我国华南至东南沿海一带的近地面气温。华南冬季准静止锋的强度变异模态对东亚的降水和近地面气温的影响范围较位置变异模态都要大。Abstract: Based on the JRA55 reanalysis data, observed precipitation and sea surface temperature (SST) data, this study has investigated the spatio-temporal variation features of the winter quasi-stationary front (WQF) over South China, and explored their linkage with circulation, SST and East Asian climate by conducting statistical diagnosis. The first two leading modes of WQF over South China are associated with intensity variation and meridional position variation, respectively, and mainly present interannual variation. The intensity variation mode (IVM) is mainly regulated by the collaboration of the eastern type of ENSOlike SST anomalies and the SST anomalies on the central-western tropical Indian Ocean. The meridional position variation mode (MPVM) is modulated by the central type of ENSO-like SST anomalies. The IVM may lead to abnormal precipitation over subtropical East Asia and abnormal surface air temperature over the inland area of eastern China while the MPVM induces abnormal precipitation over the Yangtze-Huaihe valley and abnormal surface air temperature over South China and the southeast coast of China. Compared with the MPVM, the IVM has greater influence on the precipitation and surface air temperature over East Asia.
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图 1 1989—2018年冬季平均沿110 °E的假相当位温(实线，K)和气温(虚线，℃)剖面图(a，两条红色实线指示准静止锋锋区所在范围)，850 hPa假相当位温经向梯度∂θse/∂y(填色，℃ /(100 km))和风场分布(b)
图 2 850 hPa假相当位温经向梯度场EOF分解的前三个模态
a~c为第1、2和3模态的空间特征向量(填色，单位：℃/(100 km)；等值线表示气候平均的假相当位温经向梯度极值区即锋区位置)；d~f为第1、2和3模态的时间系数。
图 3 标准化PC1与冬季变量的回归场
a. 850 hPa水平风场(流线，单位：m/s)、700 hPa垂直速度(等值线，单位：Pa/s)；b. 沿110 °E垂直剖面的经圈环流(由经向速度(单位：m/s)和垂直速度(-50)×Pa/s组成的矢量)，及假相当位温(等值线，单位：K)；c. 300 hPa位势高度场(等值线，单位：gpm)；d. 海平面气压(等值线，单位：Pa)；e. 冬季降水量(等值线，单位：mm)；f. 冬季平均近地面气温(等值线，单位：K) 和925 hPa水平风场。填色区(橙色和蓝色分别为正、负值区)和黑色箭头分别表示各等值线变量和风场回归系数通过95%信度检验。
图 4 标准化PC1与冬季变量的回归场
a. 925 hPa温度平流(等值线，单位：10-5 ℃/s)；b. 整层积分水汽通量(矢量，单位：kg/(m·s))及其散度(等值线，单位：10-5 kg/(m2·s))。黑色矢量表示整层水汽通量回归系数通过95%信度检验；填色区(橙色和蓝色分别为正、负值区)表示各等值线变量回归系数通过95%信度检验。
图 5 冬季平均的850 hPa经向风v分别与标准化PC1(a)、PC2(b)的回归系数场(单位：m/s)
填色区(橙色和蓝色分别为正、负值区)表示各等值线变量回归系数通过95%信度检验区域。
图 8 PC1(a)和PC2(b)分别与冬季平均850 hPa风场(矢量，单位：m/s)和海表面温度SST(填色，单位：℃)的回归场
打点区表示海表面温度(SST)回归系数通过90%信度检验；黑色矢量箭头表示对应变量回归系数通过90%信度检验。
图 9 标准化PC1与冬季变量的回归场
a. 850 hPa辐散风(矢量，单位：m/s)、速度势函数(等值线，单位：105 m2/s)和500 hPa垂直速度(填色，单位：Pa/s)；b. 200 hPa辐散风(矢量，单位：m/s)、速度势函数(等值线，单位：105 m2/s)和200 hPa辐散场(填色)；c. 850~200 hPa厚度场(等值线，单位：gpm)。填色区(橙色和蓝色分别为正、负值区)、黑色矢量箭头表示对应变量回归系数通过95%信度检验。
图 10 标准化PC2与冬季变量的回归场
a. 850 hPa辐散风(矢量，m/s)、速度势函数(等值线，单位：105m2/s)和500 hPa垂直速度(填色)；b. 200 hPa辐散风(矢量，单位：m/s)、速度势函数(等值线，单位：105 m2/s)和200 hPa辐散场(填色)；c. 沿120 °E的经圈环流(矢量)和p坐标垂直速度(等值线，单位：10-2 Pa/s)。a~c填色区(橙色和蓝色分别为正、负值区)、a~b黑色矢量箭头表示对应变量回归系数通过95%信度检验。
表 1 PC1和PC2与冬季关键区SST的相关系数
海区 热带西太平洋
(130~150 °E，10 °S ~10 °N)Niño3
(150~90 °W，5 °S~5 °N)Niño4
(160 °E~150 °W，5 °S~5 °N)热带印度洋
(40~100 °E，10 °S~10 °N)$ \mathrm{PC} 1 $ -0.17 $ 0.35^{*} $ 0.20 $ 0.43^{* *} $ $ \mathrm{PC} 2 $ $ -0.43^{* *} $ 0.19 $ 0.41^{* *} $ 0.16 注：“*”表示通过90%信度检验；“**”表示通过95%信度检验。 
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[1] 索渺清, 丁一汇, 鲁亚斌, 等. 中国南方准静止锋对冬季大范围冻雨的影响[J]. 气象学报, 2018, 76(4): 525-538. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB201804003.htm [2] 陶祖钰, 郑永光, 张小玲. 2008年初冰雪灾害和华南准静止锋[J]. 气象学报, 2008, 66(5): 850-854. doi: 10.3321/j.issn:0577-6619.2008.05.017 [3] JONG P C. The Kunming quasi-stationary front[J]. J Chinese Geophy Soc, 1950(2): 87-103. [4] STONE R. Ecologists report huge storm losses in China 's forests[J]. Science, 2008, 319(5 868): 1 318-1 319. [5] TAO Z Y, ZHENG Y G, ZHANG X L. The South China quasi-stationary front during the ice-snow disaster of January 2008[J]. Acta Meteor Sinica, 2010, 24(4): 521-526. [6] ZHOU B Z, GU L H, DING Y H, et al. The great 2008 Chinese ice storm: Its socioeconomic-ecological impact and sustainability lessons learned[J]. Bull Amer Meteor Soc, 2011, 92(1): 47-60. doi: 10.1175/2010BAMS2857.1 [7] 丁一汇, 王遵娅, 宋亚芳, 等. 中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系[J]. 气象学报, 2008, 66(5): 808-825. doi: 10.3321/j.issn:0577-6619.2008.05.014 [8] 韦晨. 2011年初广西异常低温冰冻灾害成因分析[J]. 热带地理, 2012, 32(1): 38-43. doi: 10.13284/j.cnki.rddl.001582 [9] 杜小玲, 高守亭, 彭芳. 2011年初贵州持续低温雨雪冰冻天气成因研究[J]. 大气科学, 2014, 38(1): 61-72. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201401006.htm [10] 杨贵名, 毛冬艳, 孔期. "低温雨雪冰冻"天气过程锋区特征分析[J]. 气象学报, 2009, 67(4): 652-665. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB200904015.htm [11] 赵思雄, 孙建华. 2008年初南方雨雪冰冻天气的环流场与多尺度特征[J]. 气候与环境研究, 2008, 13(4): 351-367. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH200804002.htm [12] 李登文, 乔琪, 魏涛. 2008年初我国南方冻雨雪天气环流及垂直结构分析[J]. 高原气象, 2009, 28(5): 1 140-1 148. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX200905022.htm [13] 晏红明, 王灵, 朱勇, 等. 2008初云南低温雨雪冰冻天气的气候成因分析[J]. 高原气象, 2009, 28(4): 870-879. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX200904019.htm [14] 黎惠金, 李江南, 肖辉, 等. 2008年初中国南方低温雨雪冰冻事件的等熵位涡分析[J]. 高原气象, 2010, 29(5): 1 196-1 207. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201005013.htm [15] 潘菊芳. 冬半年华南的准静止锋[J]. 天气, 1953(3): 1-9. [16] 杜小玲, 蓝伟. 两次滇黔准静止锋锋区结构的对比分析[J]. 高原气象, 2010, 29(5): 1 183-1 195. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201005012.htm [17] 李兆慧, 王东海, 王建捷, 等. 一次暴雪过程的锋生函数和急流—锋面次级环流分析[J]. 高原气象, 2011, 30(6): 1 505-1 515. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201106009.htm [18] 杜正静, 何玉龙, 熊方, 等. 滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的锋生机制分析[J]. 高原气象, 2015, 34(2): 357-367. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201502007.htm [19] 段旭, 张亚男, 梁红丽. 三种温湿参数下昆明准静止锋锋面位置及锋生函数诊断的对比分析[J]. 大气科学, 2018, 42(2): 301-310. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201802007.htm [20] 段旭, 段玮, 张亚男, 等. 利用锋生函数对2008年年初昆明准静止锋生消过程的诊断分析[J]. 大气科学, 2019, 43(2): 325-338. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201902009.htm [21] 张腾飞, 鲁亚斌, 张杰, 等. 一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析[J]. 高原气象, 2006, 25(4): 696-703. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX200604017.htm [22] 尤红, 周泓, 杨红, 等. 云南倒春寒天气过程的分析研究[J]. 气象, 2013, 24(6): 738-748. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX201306012.htm [23] 张精华, 张万诚, 郑建萌, 等. 1970-2009年冬季昆明准静止锋的变化特征及其影响分析[J]. 高原气象, 2016, 35(5): 1 298-1 306. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201605016.htm [24] 索渺清, 丁一汇. 昆明准静止锋的发现和研究[J]. 气象科技进展, 2016, 6(3): 6-16. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKZ201603006.htm [25] 张精华. 近四十年冬季昆明准静止锋的变化特征及成因探讨[D]. 昆明: 云南大学, 2011. [26] 查书瑶, 伊兰, 赵平. 冬季华南准静止锋的结构和类型特征研究[J]. 大气科学, 2015, 39(3): 513-525. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201503006.htm [27] 查书瑶. 冬季华南准静止锋的变化特征及其与降水的关系[D]. 北京: 中国气象科学研究院, 2014. [28] EBITA A, KOBAYASHI S, OTA Y, et al. The Japanese 55-year reanalysis"JRA-55": an interim report[J]. SOLA, 2011, 7(1): 149-152. [29] XIE P, ARKIN P A. Global precipitation: A 17-year monthly analysis based on gauge observations, satellite estimates, and numerical model outputs[J]. Bull Amer Meteor Soc, 1997, 78(11): 2 539-2 558. [30] SMITH T M, REYNOLDS R W. Extended reconstruction of global sea surface temperatures based on COADS data (1854-1997) [J]. J Climate, 2003, 16(10): 1 495-1 510. [31] NORTH, BELL T L, CAHALAN R F. Sampling error sin the estimation of empirical orthogonal functions[J]. Mon Wea Rev, 1982, 110(7): 699-706. [32] 段旭, 张亚男, 梁红丽. 三种温湿参数下昆明准静止锋锋面位置及锋生函数诊断的对比分析[J]. 大气科学, 2018, 42(2): 301-310. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK201802007.htm [33] 顾震潮, 陈雄山, 许有丰. 锋面假相当位温图和它对中国寒潮冷锋上界变化分析的应用[J]. 气象学报, 1958, 29(1): 44-56. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB195801005.htm [34] 高守亭, 陶诗言. 高空急流加速与低层锋生[J]. 大气科学, 1991(2): 11-22. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK199102001.htm [35] 杜正静, 丁治英, 张书余. 2001年1月滇黔准静止锋在演变过程中的结构及大气环流特征分析[J]. 热带气象学报, 2007, 23(3): 284-292. https://rdqxxb.itmm.org.cn/article/id/20070311 [36] 郭英莲, 王继竹, 李才媛, 等. 2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同[J]. 暴雨灾害, 2009, 28(4): 349-356. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBQX200904011.htm [37] 郭莉, 刘伯奇, 祝从文. 2018/2019年冬季江南超长连阴雨天气特征及其成因[J]. 科学通报, 2019, 64(33): 3 498-3 509. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB201933013.htm [38] WU B Y, ZHANG R H, DARRIGO R. Distinct modes of the East Asian winter monsoon[J]. Mon Wea Rev, 2006, 134(8): 2 165-2 179. [39] 简云韬, 简茂球, 杨崧. 前、后冬的东亚冬季风的年际变异及其与东亚降水的关系[J]. 热带气象学报, 2017, 33(4): 519-529. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.009 [40] WANG B, XIANG B, LEE J Y. Subtropical high predictability establishes a promising way for monsoon and tropical storm predictions[J]. Proceedings of the National Academy Sciences of the United States of America, 2013, 110(8): 2 718-2 722. [41] XIANG B, WANG B, YU W, et al. How can anomalous western North Pacific subtropical high intensify in late summer?[J]. Geophys Res Lett, 2013, 40(10): 2 349-2 354. [42] CHEN Z, WEN Z, WU R, et al. Relative importance of tropical SSTA in maintaining the Western North Pacific anomalous anticyclone during El Niño to La Niña transition years [J]. Climate Dyn, 2016, 46(3-4): 1 027-1 041. [43] YANG J L, LIU Q Y, XIE S P, et al. Impact of the Indian Ocean SST basin mode on the Asian summer monsoon [J]. Geophys Res Lett, 2007, 34(2): L02708. http://www.onacademic.com/detail/journal_1000035772128810_dfb1.html [44] LI S L, LU J, HUANG G, et al. Tropical Indian Ocean basin warming and East Asian summer monsoon: A multiple AGCM study [J]. J Climate, 2008, 21(22): 6 080-6 088. [45] XIE S P, HU K, HAFNER J, et al. Indian Ocean capacitor effect on Indo-Western pacific climate during the summer following El Niño[J]. J Climate, 2009, 22(3): 730-747. -
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