青藏高原與北太平洋大氣熱源的關系研究

張 慧

（乳山市氣象局，山東乳山 264500）

0 引言

青藏高原平均海拔在4000～5000 m，有“世界屋脊”和“第三極”之稱，太平洋是地球第一大洋。青藏高原、北太平洋都是顯著熱源，亞洲季風區作為顯著的季風區，與二者皆有著密不可分的聯系。20世紀50年代，葉篤正[1]和Flohn[2]已經發現青藏高原是大氣運動熱源，此后，葉篤正等[3]、陳隆勛等[4]、陳萬隆和翁篤鳴等[5]用不同的資料和方法研究過青藏高原上大氣熱源的分布和變化特征。本文利用1981～2010年NCEP/NCAR逐日再分析資料，用倒算法計算1981年到2010年逐月和逐年的青藏高原（25 °N～ 40 °N，75 °E～105 °E）大氣熱源匯和北太平洋（35 °N～ 60 °N，150 °E～ 160 °E）大氣熱源匯，研究兩者大氣熱源的年代際變化特征并分析結果，進一步使用數理統計方法對兩者大氣熱源的氣候特征和變化特征進行了探討。

1 青藏高原及北太平洋大氣熱源的月際變化特征

用Q1表示單位質量大氣的熱源匯，單位為W/m2，通過計算得到：

從圖1（a），看出青藏高原〈Q1〉夏季最大，冬季最??；北太平洋〈Q1〉夏季最小，冬季最大，二者呈現反位相變化。青藏高原〈Q1〉最大值為154 W/m2，最小值為 -106 W/m2，北太平洋〈Q1〉最大值為138 W/m2，最小值在 -15 W/m2左右。由此可見，青藏高原相位差比北太平洋大得多，這是由于海洋和陸地之間的比熱容不同導致的差異。將二者的〈Q1〉做差值，得出圖1（b）與青藏高原的30年的月份變化曲線十分相似，但差值的位相差明顯比二者都大。

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

總的來說，青藏高原與北太平洋大氣熱源的月變化明顯是反位相的，二者之間的差值最大值出現在1月份、12月份，也就是冬季，此時北太平洋為非常強的熱源區，青藏高原為非常強的熱匯區，其次是在7月有較大的差值，此時青藏高原為非常強的熱源區，北太平洋為非常弱的熱匯區。

2 青藏高原及北太平洋大氣熱源的年際變化特征

30年逐年平均的大氣熱源圖2（a）顯示，2005年以前北太平洋〈Q1〉值一直明顯高于青藏高原，2005年以后二者〈Q1〉值接近，北太平洋自1993年起呈下降趨勢直到2010年，〈Q1〉最大值出現在1991年、1993年，達78 W/m2，〈Q1〉最小值出現在2006、2008年，為11 W/m2。青藏高原1982～ 2010年不斷出現上升下降趨勢，1988年達到最大，為41 W/m2。從線性趨勢來看，北太平洋與青藏高原〈Q1〉的斜率均為負，說明二者都呈現減小的趨勢，但北太平洋的〈Q1〉下降趨勢更加顯著。

從2（b）來看，在1981—2006年間，北太平洋的〈Q1〉值均大于青藏高原，最大差值出現在1993年，差值為63 W/m2，但2001年開始至2010年，兩者〈Q1〉值的差值開始減小，并且在2006年和2008年，青藏高原的〈Q1〉值超過了北太平洋，在2008年超過了18 W/m2。從趨勢曲線看出二者的差值在30年間由負差值轉變為正差值，整體來看青藏高原與北太平洋間的差值在減小，而出現這種現象的原因主要是近10年，北太平洋的熱源強度在減弱，而青藏高原的大氣熱源強度在加強，二者之間的〈Q1〉差值處于減弱的趨勢。

3 青藏高原與北太平洋大氣熱源的線性相關分析

3.1 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均的相關性

從圖1（a）中可看出，青藏高原與北太平洋大氣熱源具有十分明顯的反相相關性，經計算，二者間的相關系數為 -0.83，通過了99%的顯著性檢驗，因此，可以充分認為青藏高原與北太平洋大氣熱源逐月平均變化具有反向相關性。

3.2 青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年平均的相關性

從圖2（a）上來看，青藏高原與北太平洋大氣熱源逐年變化趨勢仍有一定的反相相關性，且二者之間的關系可能存在一定的滯后相關性。分別計算二者對應年份的相關系數、滯后一年的相關系數，得出二者年代際變化對應年的相關系數為 -0.04，青藏高原相對于北太平洋滯后一年的相關系數是 -0.12，從中看出青藏高原與北太平洋大氣熱源的逐年變化的反相關關系并不顯著。

圖2 1981～2010年青藏高原及北太平洋逐年平均的〈Q1〉及二者〈Q1〉差值年際變化圖（a年平均；b〈Q1〉差值）。

4 結論

1）從30年平均的大氣熱源逐月變化來看，青藏高原與北太平洋具有明顯的反相關性。

2）從大氣熱源的年平均變化上來看，這30年間，北太平洋的熱源強度在大幅度減弱，而青藏高原的大氣熱源強度卻是趨于平穩稍有減弱，二者之間的〈Q1〉差值處于明顯減小的趨勢，這一趨勢在2000—2010年間表現尤為顯著。

3）從相關性分析來看，青藏高原與北太平洋大氣熱源之間存在一定相關關系，30年平均的大氣熱源逐月變化是通過了99%的信度檢驗。