西太平洋副熱帶高壓

西太平洋副熱帶高壓對我國天氣、氣候有重要影響，特別是它西部的高壓脊。它的範圍一般採用500百帕高度圖上西太平洋地區（180°E以西）5880gpm線包圍的區域為代表。它的位置和強度隨季節而變化。其位置的變化：南北方向，用副高脊線所在緯度的平均值代表。6～8月脊線平均位於北緯24°。東西方向用588線西伸端點所在經度代表，平均位於東經122°。西太平洋副熱帶高壓的強度和位置有明顯的季節變化。每年6月以前，副高脊線位於北緯20°以南，高壓北緣是沿副高脊線北上的暖濕氣流與中緯度南下的冷空氣相交綏地區，鋒面、氣旋活動頻繁，形成大範圍陰雨天氣，受其影響華南進入雨季；到6月中、下旬，副高脊線北跳，並穩定在北緯20°～25°之間，雨帶隨之北移，長江中下游地區進入雨季，即梅雨；7月上、中旬，副高脊線再次北跳，擺動在北緯25°～30°，這時黃河下游地區進入雨季。長江中下游地區的梅雨結束，進入盛夏。由於處於高壓脊控制，出現伏旱；7月末至8月初，副高脊線跨越北緯30°，到達一年中最北位置，雨帶隨之北移，華北北部、東北地區進入雨季；8月底或9月初，高壓脊開始南退，雨帶隨之南移。10月以後，高壓脊退至北緯20°以南，大部分地區雨季結束。從上述可知，西太平洋副熱帶高壓的季節性活動特點：夏季北進時，持續時間較長，移動速度較慢，而秋季南退時，卻時間短，速度快。西太平洋副熱帶高壓活動的年際變化較大。當其活動出現異常時，常常造成我國較大範圍的旱澇災害。

太平洋副高多呈東西扁長形狀，中心有時只有1個，有時有數個。夏季時一般分裂成東，西兩個單體，位於西太平洋的稱西太平洋高壓，位於東太平洋的稱東太平洋高壓。西太平洋高壓除在盛夏時偶呈南北狹長形狀外，一般呈東西向的橢圓形。

西太平洋副高的活動位置有多年變化。據分析，1880-1890年間，副高中心偏向平均位置的東南；1890-1920年偏向西北；1920-1930年又偏向東南。這種中心位置的變化必然會引起東亞甚至全球性氣候振動。

西太平洋副高的季節性活動具有明顯的規律性。冬季位置最南，夏季最北，從冬到夏向北偏西移動，強度增大；自夏至冬則向南偏東移動，強度減弱。冬季，副高脊線位於15°附近。隨著季節轉暖，脊線緩慢地向北移動。大約到6月中旬，脊線出現第一次北跳過程，越過20°N，在20°-25°N間徘徊。7月中旬出現第二次跳躍，脊線迅速跳過25°N，以後擺動與25-30°N之間，約在7月底至8月初，脊線越過30°N到達最北位置。9月以後隨著西太平洋副高勢力的減弱，脊線開始自北向南迅速撤退，9月上旬脊線第一次回跳到25°N附近，10月上旬再次跳到20°N以南地區，從此結束了一年為周期的季節性南北移動。副高的季節性南北移動並不是勻速進行的，而變現出穩定少動、緩慢移動和跳躍三種形式，而且在北進過程中有暫時南退，在南退過程中有短暫北進的南北振蕩現象。同時，北進過程持續的時間較久、移動速度較緩，而南退過程經歷時間較短、移動速度較快。上述西太平洋副高季節性變動的一般規律，在個別年份可能有明顯出入，而且這種移動特徵在大西洋、亞洲大陸、北非大陸、北美大陸上的副高也同樣存在，表明是全球性現象，是太陽輻射季節變化和副高強度的緯向不均勻分佈以及隨時間非均勻速度變化的反映。

西太平洋副高還有非季節性的中短期變動，主要表現為半個月左右的副高偏強或偏弱趨勢及一周左右的副高西伸東退、北進南縮的周期變化。非季節性中、短期變化大多是受副高周圍天氣系統活動影響而引起的，例如夏季青藏高原高壓、華北高壓東移併入西太平洋副高時，副高產生西伸，甚至北跳，而當熱帶風暴或颱風移至西太平洋副高的西南邊緣時，副高隨之東退，熱帶風暴沿副高西緣北移時，副高繼續東退，當風暴越過高壓脊進入西風帶時，副高又開始西伸。此外，西風帶的小槽小脊、長波槽、脊都對副高變動有不同程度的影響，同時副高又對周圍天氣系統有明顯影響，彼此相互聯繫、相互制約。

西太平洋副高對我國天氣的影響十分重要，夏半年更為突出，這種影響一方面表現在西太平洋副高本身；另方面還表現在西太平洋副高與其周圍天氣系統間的相互作用。在西太平洋高壓控制下的地區，有強烈的下沉逆溫，使低層水汽難以成雲致雨，造成晴空萬里的穩定天氣，時間長久了可能出現大範圍乾旱。

副高是向我國大陸輸送水汽的重要系統。我國降水的水汽來源，雖然主要依靠西南氣流從印度洋輸送來，而太平洋副高的位置、強度和活動，不僅對西南氣流的水汽輸送有關，而且還影響著它南側的東南季風從太平洋向大陸輸送來的水汽。同時，西太平洋副高的北側是沿副高北上的暖濕空氣與中緯度南下的冷空氣相交綏的地帶，往往形成大範圍的陰雨天氣，是我國大陸地區的重要降水帶。因而我國降水帶的南北移動同西太平洋副高的季節活動相一致，通常降雨帶位於副高脊線以北約5-8個緯度。每年2-4月，副高脊線穩定在18-20N間時，我國華南地區出現連續低溫陰雨天氣。6月副高脊線北跳越過20N，穩定在20一25N間，降水帶位於長江下游和日本一帶，正是梅雨季節開始的時期。由於每年副高的勢力強弱不同，北進快慢有別，梅雨期的長短和入梅、出梅的早晚都有很大差異。梅雨可以出現在5-7月間的各個時段。出現在5月的梅雨稱為早梅雨出現在6-7月的梅雨稱正常梅雨。一般在6月中旬前後入梅，7月上旬出梅，梅雨期平均約20天。造成梅雨期連續降雨過程的天氣系統，主要是准靜止鋒、切變線和西南低渦。這些系統在長江中下游地區的連續出現或緩移、停滯，都能造成大面積的洪澇。到7月份，副高脊線再次北跳，降雨帶從長江流域推移到黃淮流域。長江中、下游的梅雨結束，開始被西太平洋副高所控制，天氣變得炎熱少雨。如果副高強大，控制時間長久，將造成嚴重乾旱現象。從7月底到8月初，高壓脊線進一步越過30°N，雨帶也北移至華北、東北地帶。9月上旬，高壓脊線開始向南回跳，雨帶也自北南移。

上述情況僅僅是西太平洋副高活動對我國天氣影響的一般規律。實際上，副高的南、北季節性移動經常出現異常，造成一些地區乾旱；另一些地區水澇的反常天氣。例如，1956年西太平洋高壓脊第一次北跳偏早，第二次北跳偏晚，這一年梅雨很盛，長江中下游流域雨量過多。1954年副高比較久地穩定在20一25N間，長江流域梅雨持續時間達兩個月之久，結果造成江淮地區幾十年罕見的大水。1958年副高脊線第一次北跳偏晚，第二次北跳偏早，形成了這一年空梅，造成了乾旱。

20世紀90年代以來，華北包括北京地區夏季頻繁出現酷暑高溫天氣，對人們生活造成很大影響，也引起了氣象學家的高度重視。分別就它的天氣狀況、形成原因作過探討。2002年夏季，華北大部分地區又出現大面積的持續酷暑現象，因此北方地區的夏季酷暑天氣的成因，成了人們十分關注的問題。本研究在關注北方地區夏季酷暑的成因基礎上，重點對2002年夏季6～8月連續3次持續高溫的過程作了詳細的分析，特別要從西太平洋副高的活動異常角度來研究它對華北高溫的影響。

夏季西太平洋副高的活動與中國東部天氣有十分密切的關係。歷來為氣象學家所重視，它的南北、東西位置對中國不同區域旱澇及寒暑影響尤其重大。西太平洋副高的北跳或南撤以及它的持續停留，直接決定了中國華南、長江流域及華北地區的雨帶長短或旱澇情況。而西太平洋副熱帶高壓的東西位置也關係到東亞季風的建立、長江流域降水的多寡以及華北的氣溫與旱澇。如1998年，西太平洋副高持續偏西、偏南，至5月中旬尚未撤離南海，以後又維持在30°N以南，沒有北跳，以至使南海季風爆發偏晚，強度偏弱；而長江流域梅雨期偏長，降水明顯偏多，成為著名的洪澇年。而西太平洋副高偏東的年份則容易引起長江梅雨的減少甚至乾旱。研究指出：西太平洋副高的西進東退與中國長江流域降水有十分好的關係，當副高偏東時，長江流域降水偏少，而當副高偏西時降水則偏多。但是這種關係在北方地區則不十分清楚，兩者的相關沒有達到一定的信度。這裡從北方地區夏季持續高溫現象出發來考察副高東西位置異常對中國東部夏季溫度的影響。

用高度場所確立的副高東西向位置指標由於等壓面高度在近幾十年中有逐漸升高的趨勢。在近50a的時段中，副高存在著逐漸西進的趨勢。這可能是由於全球變暖使熱帶、副熱帶地區高度場逐漸升高的氣候趨勢造成的，也可能是資料處理的問題。總之，用高度場描述副高活動的年際變化特別是它的東西向位置異常，有明顯的局限性。研究在統計分析中所用副高東西位置的定義採用了楊輝等文章中提出的方法，即用副高西部變動頻繁的地區(22.5～30°N，115～140°E)的渦度距平來界定副高是否偏東或是偏西。當該區的負渦度距平為正時，副高(負渦度)偏東；反之則偏西。由於渦度是一個相對值，它能成功地避免上述的高度場逐年抬高的弊病。詳細地探討了該定義的可信度及其優點。研究應用了NCEP/NCAR的1950年以後和中國氣象局提供的160個測站的溫度和降水資料。

夏季西太平洋副高東西向活動與東部溫度關係

（1）副高東西位置異常與中國夏季氣溫

首先對1951～2000年50a夏季西太平洋副高的東西位置指數與中國同期160個站的地面氣溫求相關(圖1)。可以看出，有大片的正相關區分佈在中國北方地區。尤其是從長江以北至東北的南部，為高相關區。最大值可達到0.5以上。達到信度的範圍西起河套以東，東至東北南部，向南到達山東半島以南。這說明當西太平洋副高偏東時(指數為正)，上述大片的北方地區氣溫會升高；而當副高偏西(副高指數為負)時，該地區的氣溫將偏低。也就是說中國北方地區夏季的氣溫與太平洋副高的東西位置有較好的相關。這種關係清楚地指示了中國北方地區夏季高溫的發生在很大程度上是由於副高的東西向位置異常所決定的。此外在長江流域以南特別是華南地區為一大片負相關區。這說明當副高偏東時該地區溫度將偏低，而當副高偏西時華南的氣溫將偏高，與北方地區的情況正好相反。

（2）西太平洋副高東西位置異常時西風帶環流特徵

考察西太平洋副高東西位置異常時西風帶環流形勢的特徵，並探討它在北方地區高溫的形成中所起的作用。用副高的東西位置指數與500hPa高度求相關(圖2)，可以看出在偏西的副高控制區內為負相關，其北側大槽區為較強的正相關。表明當副高偏西時，副高控制區高度將升高，而東亞大槽區的高度將降低，大槽將加深，大槽北側的極區又轉為負相關，說明該處的高度場將抬高。而當副高位置偏東時，長江流域中下游的高度降低，大槽變淺甚至轉為高壓脊控制。為了考察環流形勢場對中國北方地區氣溫的影響，這裡給出當副高偏東時，500hPa高度場及其距平的合成圖(圖3)。從圖1已知，副高位置與華北地區的溫度為正相關，即當副高偏東時，華北將出現高溫。從圖3可見，在副高所在位置的負距平區的北側為很強的正距平區。它覆蓋了從日本以東至華北的廣大地區。這時大槽位於日本島以東，中國北方處於它後部的脊區，造成了該地區氣溫升高的有利的大尺度環流形勢。這一點在下面對實例的研究中還要進行詳細的討論。

從相關場上特別值得注意的是：在50°N以北相關值轉為負值，而極區則為正相關。至加拿大的東部為負值區，向南至美洲東部為很強的正相關區。這種正負相間的相關區成一種波列，自副高西沿出發，沿大圓向北經極地向北美地區傳播。也就是說當副高在緯圈方向位置發生異常時，它對西風帶環流產生的影響是很大的。這種影響將沿著大圓的路徑經極地然後向北美方向傳播。這種波列與提出的東亞太平洋型波列是有區別的。後者波列的基點源自暖池區的異常，波列位置比較偏東；而圖2所顯示的波列則是由於副高西端位置的異常所產生的影響，它的位置比較偏西，在亞洲大陸的東岸。

相關圖上這種由副高位置異常所產生的波列在高度距平場的合成圖上表現得也很清楚。當副高位置偏東時(圖3)，從副高西端的負高度距平區出發，向北有較明顯的正負相間的距平中心經極地至北美的東岸；而在副高位置偏西時，該波列的位置不變但符號相反。

由此可見，西太平洋副高位置的東西移動與亞洲太平洋地區的長波位置和強度變化有密切的關係。

研究結論

(1)應用新定義的副高東西位置的指標，對它與中國東部地區夏季氣溫進行了相關和合成分析。發現兩者之間有很高的正相關。即當西太平洋副高偏東時(指數為正)，大片的北方地區氣溫會升高；而當副高偏西(副高指數為負)時，該地區的氣溫將偏低。這種關係清楚地指示了中國北方地區夏季溫度異常的發生在很大程度上是由於副熱帶高壓的東西向位置異常所決定。

(2)當副高偏東或偏西時，500hPa西風帶流場上出現極為不同的流型。西太平洋副高位置的東西移動使亞洲太平洋地區的長波位置和強度發生很大的變化，從而影響了中國北方地區的氣溫。副高偏東時，西風帶大槽位於日本島以東，這時其後部的脊區控制了中國北方地區至朝鮮半島，給該地區出現高溫造成有利條件。當副高偏西時，這種形勢正好相反。更重要的是，副高西端的這種擾動還會以波列的形式向極地和北美方向傳播，從而從更大的範圍內影響西風帶環流。這種波列與其他人以暖池區或南海地區出發的波列有類似之處，只不過它們的擾動源的位置有差異而已。

(3)2002年夏季中國北方廣大地區出現了持續的高溫天氣。該年夏季副高持續偏東。西風帶大槽也處於偏東的位置。西部的大陸副高東移擴展，與槽后的高壓脊打通，造成該地區的持續高溫。西太平洋副高的東移為這種形勢的建立提供了十分必要的條件。在這種形勢下，西太平洋副高並不是造成北方地區高溫酷暑天氣的直接的影響系統。

(4)當西太平洋副高位置偏東時，以亞洲季風為背景的水汽通道向東進入南海后，並不折向東亞大陸，而是繼續向東經過菲律賓群島，然後與副高西側的偏南氣流匯合，在海上向北折。副高的存在在季風氣流(也就是水汽的主要通道)的北向轉折中起了至關重要的作用。當副高偏西時，季風氣流沿捉副高西側氣流向北折向進入中國大陸，使該地區水汽供應充沛；而當副高偏東時，向北折向的位置隨之東移，東亞大陸的水汽供應無論是通量或是其散度皆變為負距平，特別是中國北方地區，變得十分乾燥。因此副高的東西位置異常在很大程度上決定了大陸特別是中國北方地區的水汽供應狀態。

(5)引起中國北方高溫的系統之一是大陸高壓中的較強的下沉氣流，而不完全是西太平洋副高控制的直接結果。副高的偏東位置為大陸副高的東進和加強提供了大尺度的背景條件。該過程與1999年的華北酷暑形勢是十分相似的。因此研究北方地區的夏季高溫，既要注意太平洋副高的位置，又要關注大陸副高的活動。