6．2．2 低频振荡与季风活动的关系

    低频振荡(变化)到80年代才为人们普遍重视，目前公认的大气低频振荡有两个频带，即10～20天(准双周)和30～60天(40～50天，30～50天，准40天)两个周期段。由于它们的周期比大气长波的周期(7天左右)长，频率低，因此称为大气低频振荡，也称季节内变化。大气低频振荡同长期天气变化和短期气候异常有着密切的关系，已引起广大气象学者的极大注意。一系列的资料分析表明，大气中的低频振荡以热带地区较为显著，尤其在南亚和东南亚季风区，它们的相对位相和振幅能够确定特定年份季风降水的特征。

    夏季风建立以后，季风环流系统经历着加强与减弱、东西向或南北向移动的准周期振荡，这与大气低频振荡的传播有着密切的关系。研究表明(Madden，1972)，30～60天低频振荡具有全球尺度，纬向波数为1，并且对流层上层和下层的纬向风有反向关系。这种低频振荡的存在可能与印度洋和西太平洋的大范围对流有关。分析了夏季印度地区的30～60天低频振荡，发现这种扰动无论是云量还是高度场和风场，都表现有从赤道到青藏高原地区明显的向北传播，即扰动起源于印度洋赤道地区，消失在青藏高原南麓。这种低频扰动的经向传播与季风活动的活跃与中断期的交替变化有着密切的关系。当扰动从赤道向北传播到30°N时，在气压场上表现为一槽脊线的经向传播。其传播速度为0.75°纬度/天，经向尺度为3000km左右，槽线与云区相对应，脊线一般是无云区。因而随着扰动的向北传播，对任一地区都会带来交替的天气变化，风场也表现有类似的经向传播，其振幅为3～6m/s。如图6.6是1979年全年55°～110°E，30～50天周期的纬向平均的海平面气压(Krishnamurti，1985)。注意在140～270天之间(1979年4月20日左右到8月27日左右)，季风区气压系统的运动明显向北，气压脉动的振幅为1～2hPa。图中还可以看出低频振荡与季风活动的关系：在印度中部(20°N)夏季季风雨的爆发出现在6月20日(200天)前后，这时一个低压距平(2.0hPa)从赤道地区到达20°N；在7月20日(231天)前后为季风中断期(不活跃期)，这时一个高压距平(2.0hPa)从赤道地区移来；7月末(约在238天)又出现季风活跃期，这正好对应于一个低压距平向北移动；夏季风的撤退在8月28日(270天)前后，这与一个高压距平从赤道地区到达20°N附近一致。30～50天低频振荡的另一种位相向东传播，而且振幅在南亚和东南亚季风区最明显。Murakami等(1986)则利用OLR资料发现印度地区和东亚地区低频对流活动常常反位向，且至少有78％的低频振荡在15°～20°N之间是由东向西传播的(Chen Longxun，1988)，这表明印度季风和东亚季风之间存在着某种联系。

    在季风区，不但存在着向东和向北传播的30～60天低频振荡，而且还存在着10～20天向西传播的扰动。Krishnamurti等(1973)对青藏高压的强度作过谱分析，发现存在14天左右的准周期振荡。这种振荡对青藏高原而言，表现为它的强度和位置的准周期变化。而对低空系统，就是所谓的季风活动的活跃与中断的不断交替：在季风活跃期，西南季风风速突然增加，印度半岛和中南半岛大范围降水，雨量加大，习惯上称为西南季风潮；在季风不活跃期，环流有所变化，大部分地区没有降水，称为西南季风中断。如图6.7给出的1979年的印度中部逐日雨量分布，可以看出1979年的夏季风季节，有两次较大的季风中断期。

    对印度地区在季风活动正常期，在850～700hPa上(如图6.8)，印度西北-巴基斯坦为一季节性的低压所在，季风槽位于印度北部平原，大致呈西北西-东南东走向。其南面是南-西南季风，北面是偏东风。产生在孟加拉湾北部的季风低压，往往叠加在季风槽上，往西北西方向移动，经印度北部平原并与在印度西北部的热低压合并。季风槽和季风低压是季风环流中最主要的降水天气系统，季风潮和季风中断，也表现在季风槽和季风低压的位置和强度的变化差异上。当环流形势与平均情况相似时，季风活动正常，印度雨量较多。当有季风低压发展并往西北西侵入印度北部平原时，印度低层西风深厚，风力增加，季风低压西南方出现大暴雨，这就是一次季风潮。当环流形势改变，季风槽比正常情况往北移动2～3个纬距，槽线北移到喜马拉雅山南麓，在印度南部又形成一个弱季风槽。此时，山的南麓由季风正常期的盛行东风下沉气流变为盛行西南风上升气流，季风可以爬上高原，于是正常的季风经圈环流减弱或被破坏。这时，高原上有大雨，而印度北部平原和半岛大部分地区少雨或无雨，即季风中断。

    与印度季风不同，华南和中南半岛地区夏季风的活跃和中断，主要反映在西太平洋副高、季风槽以及赤道反气旋等大型系统的强度与位置变化上。该地区西南季风的活跃主要受印度西南季风东传的影响，而西南季风的中断则主要是西太平洋副高西伸控制的结果。因而，西南季风活跃时期，表现为西太平洋副高强度弱，位置偏东；季风槽强大深厚，位置偏东；在赤道附近有较强的闭合反气旋环流；青藏高压增强，高空东风急流强大而完整。在西南季风中断时期，表现为西太平洋副高强度强，位置偏西，控制东南亚地区；季风槽浅薄，位置偏西；在赤道附近无闭合反气旋环流；青藏高压强度减弱，东风急流弱。相应地，西南季风活跃期，东南亚地区的季风环流圈强而明显；而当西南季风中断时，季风环流圈显著减弱。

    季风的活跃和中断在时间上具有宽频(含两种尺度)的特点，这往往是上述两种低频波出现锁相(phase-locked)的结果。如图6.9可见，东传30～50天的气压振幅为1.5hPa，而西传10～20天的气压振幅为1hPa左右。在印度中部(70°～90°E)这两支波出现一段锁相的时期，即脊线的位相在印度中部交叉，这正是发生在7月20日前后季风中断期。另外，季风的活动与行星尺度的气压波有密切关系(如图6.9a)，1979年6月11日前后季风雨在印度西南部爆发，18日在印度中部爆发。在这个时期，海平面气压30～50天的行星波在这个地区出现负距平，之后不久，即开始出现强降水和非常活跃的季风，并且气压进一步下降(1.4hPa)。7月28日季风又开始活跃，这显然与下一个行星尺度槽的到来有关，而8月25日左右季风的最后撤退似与下一个行星尺度的脊线到达有关，而季风的活跃和中断期则表现为两种低频波的锁相关系。

    像夏季风一样，冬季风也有明显的中期变化，即活跃和中断期。每年10月下旬亚洲上空冬季环流建立以后，在中纬度的对流层中层，不断有西风槽东移，西风槽过贝加尔湖后往往加强，形成一次东亚大槽在其平均位置建立的过程。这时，对流层低层就有一次强烈冷空气的爆发，强冷空气南下到南海和东南亚地区，使这里的东北风加强，形成一次季风潮。也可以是南支西风急流上有波动东移，使中纬度槽经向度加大，在低层冷锋上诱导出气旋。当气旋在海上加强时，可使大陆冷高压前缘的偏北风加速南侵，在我国东南沿海以及中南半岛形成一次低层的东北风和高层的偏西风的加强过程，从而在经圈方向的Hadley环流也得到加强，形成一次季风潮。

    当大陆冷高压变性减弱，并东移出海，移入南海的冷锋逐渐静止甚至消失，东北风强度大减，甚至在东南亚一些地区转成偏南风，季风区的Hadley环流大为减弱，这时冬季风中断。

    完成季风潮到季风中断这样一个循环过程，通常需要10～15天。因此，在冬季风时期一般每月可有2～3次季风潮。