我國東北地區(qū)冬季氣溫變化的東亞冬季風背景

劉 實隋 波 涂 鋼 馮喜媛

（吉林省氣象科學研究所／中高緯度環(huán)流系統(tǒng)與東亞季風研究開放實驗室，長春130062）

我國東北地區(qū)冬季氣溫變化的東亞冬季風背景

劉 實＊隋 波 涂 鋼 馮喜媛

（吉林省氣象科學研究所／中高緯度環(huán)流系統(tǒng)與東亞季風研究開放實驗室，長春130062）

利用中國氣象局國家氣象信息中心1961—2011年我國東北地區(qū)72個氣象站月平均氣溫資料及NCEP／NCAR月平均海平面氣壓、500hPa高度場及200hPa與850hPa風場再分析資料，對東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫序列經(jīng)去除線性趨勢處理后的變化特征進行對比分析。結果表明：去除線性趨勢后，東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫序列的相關系數(shù)為－0.69，較原始序列更為顯著；兩者變化的階段性較為同步，我國東北地區(qū)冬季氣溫于2004年已轉入低溫階段，這與東亞冬季風同時轉為偏強階段關系密切；兩者均存在20年左右的長周期，同樣存在相近的階段性短周期；我國東北地區(qū)冬季氣溫的增溫變化趨勢在1986年前后的增暖性氣候突變中起重要作用。東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫年代際信號的相關系數(shù)達－0.86，較原始序列年代際相關更為顯著；兩者的年代際變化存在21.5年左右的共同準周期。東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫的年際變化序列存在4年左右的共同準周期。我國東北地區(qū)冬季氣溫的年際和年代際異常存在與東亞冬季風相關聯(lián)的200hPa東亞急流、500hPa東亞大槽、烏拉爾高壓、850hPa風場、地面西伯利亞高壓等的異常背景。

我國東北地區(qū)；東亞冬季風；冬季氣溫；年際變化；年代際變化

引 言

東亞冬季風是冬季北半球最大的環(huán)流系統(tǒng)，對我國氣候的年際、年代際變化有顯著影響。郭其蘊［1］研究表明，東亞冬季風的變化可能是我國冬季氣溫變化的直接原因，20世紀80年代以來，我國北方冬季明顯變暖與東亞冬季風的顯著減弱具有年代際相關關系。施能等［2－3］認為東亞冬季風強度的年際、年代際變化與我國冬季氣候關系密切。許多研究還探討了東亞冬季風的年際與年代際變化、周期性變化、氣候突變及其變化趨勢［4－6］。康麗華等［7］分析顯示，20世紀80—90年代我國北部一直處于高溫位相，是其年代際變化的全國一致變溫趨勢及南北反相振蕩關系模態(tài)疊加的結果，使得80年代中期起出現(xiàn)持續(xù)暖冬。一些研究也揭示了包括我國東北地區(qū)在內(nèi)的冬季變暖特征［8－10］。近年來，針對我國東北地區(qū)冬季氣溫變化的研究也取得一定進展［11］。一些研究表明，東亞冬季風與我國東北地區(qū)冬季氣溫在年際、年代際變化上關系密切［6，12－15］；另有分析指出，在全球變暖的大背景下，我國東北地區(qū)冬季氣溫是否已出現(xiàn)轉折趨勢值得關注［11］。

IPCC第4次評估報告認為，近50年氣候變暖主要是由人類活動影響的結論達到90%的可信程度，且這一結論越來越具有更強有力的科學依據(jù)［16］。丁一匯［17］在探討季節(jié)氣候預測的進展和前景時指出，造成季節(jié)氣候異常的因子包括外強迫作用和氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率，而能夠確定的季節(jié)預報中重要的外強迫因子為溫室氣體與氣溶膠；在季節(jié)預報氣候模式中計算的溫室氣體和氣溶膠強迫的時間變化呈增加趨勢，因而其影響可能會逐漸增長［17］。張強等［18］研究顯示，近百年的人類活動大大改變了氣候變化規(guī)律，反自然的變化趨勢十分明顯；同時認為人類活動的影響是非周期的、由于累積作用而不斷單調(diào)增加。

氣溫變化有其自然周期，但由于全球變暖的影響，明顯的增溫趨勢會掩蓋一些客觀變化規(guī)律以及一些相關關系。周期的長短可能改變，另外，何時進入一個新的低溫期或高溫期，目前處在年代際變化的哪個階段，均難以判斷。這些會給年際氣候預測帶來一定困擾［11］。為了明確這些問題，有必要在去除增溫趨勢的情況下討論其變化階段，一些學者也在這方面進行了有益的探討。解小寒等［19］在分析冬季北極海冰面積異常與我國氣溫變化的年際關系時，為剔除1957—2001年全球升溫趨勢，對數(shù)據(jù)進行去除線性趨勢項處理，濾波保留年際變化分量后進行研究。趙宗慈等［20］認為，觀測的中國年平均氣溫資料中包括了自然和人類的共同強迫，對其預估方法之一可根據(jù)20世紀后50年觀測資料計算其線性變化趨勢，利用一元回歸計算出未來年平均氣溫的變化。

為深入研究東亞冬季風對我國東北地區(qū)冬季氣溫的影響以及東北地區(qū)冬季氣溫近期轉折性變化特征，本文通過去除線性趨勢項處理，進行東亞冬季風與我國東北地區(qū)冬季氣溫變化特征的對比分析，試圖進一步揭示年際、年代際時間尺度上，東亞冬季風對我國東北地區(qū)冬季氣溫變化的影響以及近期東北地區(qū)冬季氣溫趨勢的轉折點，為客觀認識東北地區(qū)冬季氣溫變化事實及利用東亞冬季風預測東北地區(qū)冬季氣溫奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 資 料

利用1961—2004年中國氣象局國家氣象信息中心建立的經(jīng)過質量控制和均一化處理的歷史氣溫數(shù)據(jù)集［21］及2005—2011年我國東北地區(qū)72個測站月平均氣溫資料，1961—2011年NCEP／NCAR海平面氣壓、200hPa緯向風、500hPa位勢高度、850hPa經(jīng)向風和緯向風場的月平均再分析資料，分析東亞冬季風對我國東北地區(qū)冬季氣溫（以下簡稱冬季氣溫）的影響。東亞冬季風強度指數(shù)采用文獻［6］的定義，以西伯利亞高壓和澳大利亞低壓區(qū)域的平均海平面氣壓差的標準化值來反映東亞冬季風的強度。文中1961年冬季指1961年12月—1962年2月，依此類推。

1.2 方 法

本文主要采用一元回歸分析、相關分析、小波分析、Yamamoto氣候突變分析［22］、滑動t檢驗法和合成分析等方法進行研究。

在全球變暖的大背景下，1961—2011年冬季氣溫具有明顯的上升趨勢，為詳細分析不同時間尺度上的變化規(guī)律，這里將要素序列分解為線性氣候趨勢項和去除線性趨勢變化項，去除線性趨勢變化項包括年代際變化項和年際變化項［23］。首先，采用一元線性回歸分析方法對冬季氣溫及東亞冬季風強度指數(shù)進行變化趨勢分析，得到回歸擬合值序列作為兩者氣候趨勢時間序列，即氣候趨勢項。用原始序列減去氣候趨勢項，得到去除變化趨勢的時間序列，即去除線性趨勢變化項。采用9年滑動平均對去除線性趨勢變化項的兩個時間序列進行年際、年代際信號提取，將9年滑動平均值作為年代際變化項（年代際信號），去除線性趨勢變化項時間序列減去年代際變化項作為年際變化項（年際信號）。

結合冬季氣溫序列和冬季氣溫年代際信號序列，確定1965—1977年為其年代際信號異常低溫階段，1988—1998年為異常高溫階段。依據(jù)去除線性趨勢后的序列剔除年代際變化后得到的年際變化信號序列，給定冬季氣溫年際信號的絕對值不小于1.0的年份為冬季氣溫異常年，確定此間的冬季異常低溫年為10年（1967，1969，1976，1984，1985，1993，1999，2000，2004年和2005年），異常高溫年為10年（1972，1975，1978，1981，1988，1997，1998，2001，2003年和2006年），這與由原始序列得到的結果一致，不受線性趨勢處理的影響。

2 東亞冬季風與我國東北地區(qū)冬季氣溫變化特征

2.1 變化趨勢

圖1a給出了我國東北地區(qū)冬季平均氣溫和東亞冬季風強度指數(shù)原始序列。對2個序列的變化趨勢分析得出，1961—2011年冬季平均氣溫上升趨勢顯著，氣候傾向率為0.4523℃／10a（相關系數(shù)為0.43），冬季氣溫增幅為2.261℃；東亞冬季風強度指數(shù)減弱趨勢不顯著，氣候傾向率僅為－0.0091℃／10a（相關系數(shù)為－0.01），東亞冬季風強度指數(shù)增幅僅為－0.046。兩者總體上呈相反的變化趨勢，但冬季氣溫的上升趨勢更為明顯。

2.2 去除線性趨勢的東亞冬季風與冬季氣溫變化特征

為分析去除線性趨勢的東亞冬季風強度與冬季氣溫變化的內(nèi)在聯(lián)系，這里對去除變化趨勢后兩者的變化特征進行了對比分析。

2.2.1 相關分析

對要素原始序列的分析可知，東亞冬季風強度指數(shù)與冬季氣溫的相關系數(shù)為－0.63，兩者呈顯著負相關，達到0.001顯著性水平；去除線性趨勢后得到兩者序列的相關系數(shù)達－0.69，相關性明顯增強，達到0.001顯著性水平。說明去除線性趨勢后兩者的關系更為密切，原始序列相關系數(shù)相對偏小緣于兩者變化趨勢的影響，特別是冬季明顯增溫趨勢的影響。

圖1 東北地區(qū)冬季氣溫和東亞冬季風強度指數(shù)序列與去除線性趨勢后序列（a）及去除線性趨勢后兩者的累積距平曲線（b）Fig.1 Original sequences of the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China with the sequences after removal of linear trend（a），and the accumulative anomaly curves（b）of two sequences after removal of linear trend

2.2.2 階段性變化

去除線性趨勢后冬季氣溫與東亞冬季風強度指數(shù)序列累積距平曲線的反相對應較好（圖1b）。1961—1970年東亞冬季風強度指數(shù)累積距平曲線基本以持續(xù)上升為主，為強冬季風時段。1971—1985年累積距平曲線變化趨勢不明顯，東亞冬季風強度指數(shù)基本上處于正負交替的過渡階段。1986—1997年累積距平曲線以持續(xù)下降為主，東亞冬季風強度指數(shù)總體偏弱，屬弱冬季風時段。1998—2011年累積距平曲線總體呈上升趨勢，其中，1998—2003年表現(xiàn)為先升后降的波動變化，東亞冬季風強度指數(shù)變化處于過渡階段；2003年出現(xiàn)了全序列的累積距平最小值后，2004—2011年累積距平曲線轉呈明顯上升趨勢，東亞冬季風強度指數(shù)總體偏強，8年中偏強年份為7年，占87.5%，該時段去除線性趨勢后東亞冬季風強度指數(shù)的平均值為0.840，遠高于1961—1970年這一強冬季風時段的0.557，說明再次進入強冬季風時段。

去除線性趨勢后冬季氣溫變化的階段性與之有很好的對應關系：1961—1969年冬季氣溫累積距平曲線總體呈顯著下降趨勢，對應我國東北地區(qū)冬季低溫階段。1970—1985年累積距平曲線變化趨勢不明顯，基本處于高溫、低溫交替的過渡階段。1986—1998年累積距平曲線持續(xù)上升，對應明顯的高溫階段。1999—2011年累積距平曲線總體呈下降趨勢，其中，1999—2003年累積距平曲線波動較大，總體處于高溫、低溫交替的過渡階段；2004—2011年累積距平曲線波動仍然較大，但總體上轉為低溫年份占優(yōu)勢，8年中低溫年份為5年，占62.5%。另外，該階段冬季氣溫去除線性趨勢后平均值達－0.73℃，明顯低于1999—2011年的－0.53℃和已經(jīng)認定的1961—1969年低溫階段的－0.41℃。特別是2004—2005年以及2009—2011年出現(xiàn)連續(xù)明顯低溫，可見在去除增溫變化趨勢后，冬季氣溫的變化從2004年進入一個新的低溫階段。

由上述分析可以看出，去除線性趨勢后東亞冬季風與冬季氣溫的階段性變化較為同步，因此可能在年代際尺度上存在密切關系。特別值得注意的是，去除線性趨勢的冬季氣溫在2004年已轉入低溫階段，與2004年開始轉為偏強階段的東亞冬季風關系密切。

2.2.3 周期變化

為進一步了解去除線性趨勢的冬季氣溫與東亞冬季風強度指數(shù)的變化特征，這里進行了周期分析。

圖2 去除線性趨勢后東亞冬季風強度指數(shù)（a）與我國東北地區(qū)冬季氣溫（b）序列的小波分析Fig.2 Wavelet analysis about the East Asian winter monsoon intensity index（a）and winter air temperature in Northeast China（b）after removal of linear trend

小波分析顯示，東亞冬季風強度指數(shù)存在20年左右的長周期，目前處在這一長周期的強度偏強階段；1969—1988年同時存在4年和2年左右的短周期，1993—2009年以2～3年的短周期為主（圖2a）。冬季氣溫同樣存在20年左右的長周期，目前處在這一長周期的低溫階段；此外，1961—1985年存在4～5年的短周期，1999年之后存在2～3年短周期（圖2b）。由此可見，不論是長周期，還是階段性短周期變化，兩者都有較好的一致性。

2.2.4 氣候突變檢測采用Yamamoto氣候突變檢測方法，在兩個子序列長度分別為23年和12年的情況下，對冬季氣溫原始序列的檢測發(fā)現(xiàn)，1986年前后，信噪比達1.266，說明有氣候突變出現(xiàn)。對去除變化趨勢后得到的冬季氣溫序列檢測發(fā)現(xiàn)，1986年前后信噪比雖較大，但并無突變發(fā)生（信噪比小于1.0），說明增溫變化趨勢在冬季氣溫增暖性突變中起到了重要作用（圖3）。對東亞冬季風強度指數(shù)原始序列的檢測發(fā)現(xiàn)，此期間雖無氣候突變發(fā)生，但信噪比也達到峰值，由原始序列可知，1986年開始東亞冬季風強度進入持續(xù)轉弱階段；由去除變化趨勢后得到的東亞冬季風強度指數(shù)序列的信噪比曲線與東亞冬季風強度指數(shù)原始序列基本重合（圖3），說明氣候趨勢的影響很小。因此可以認為，全球變暖背景下的冬季氣溫隨時間的升高趨勢促成了冬季氣溫出現(xiàn)氣候突變，而東亞冬季風強度只是因其減弱引起冬季氣溫的升高，并未導致其發(fā)生氣候突變。

圖3 我國東北地區(qū)冬季氣溫與東亞冬季風強度指數(shù)的氣候突變檢測（a）Yamamoto方法，（b）滑動t檢驗法Fig.3 Detection about abrupt change of climate of the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China（a）Yamamoto’s method，（b）movingt－test method

為保證氣候突變檢測的可靠性，這里另采用滑動t檢驗法對4個序列進行檢測，子序列長度均選為10年，給定顯著性水平為0.001，得到了與前述方法一致的結論，詳見圖3b。

3 東亞冬季風與東北地區(qū)冬季氣溫的年代際變化

3.1 年代際相關

由相關分析可知，未去除線性趨勢的冬季氣溫與東亞冬季風強度指數(shù)年代際變化序列的相關系數(shù)為－0.63，達到0.001顯著性水平，去除線性趨勢后的兩者年代際信號序列的相關系數(shù)為－0.86，達到0.001顯著性水平，相關性明顯增強，說明兩者年代際關系確實更為密切，原來相關系數(shù)相對偏小是增溫變化趨勢的影響造成的。

3.2 年代際周期

小波分析顯示，東亞冬季風強度指數(shù)年代際變化序列存在21.5年左右的周期，目前處在這一周期的強度偏強階段（圖4a）。冬季氣溫年代際變化序列存在21.5年左右的周期，目前處在這一周期的低溫階段（圖4b）。由此可見，兩者的年代際變化在周期振蕩上有較好的一致性。

圖4 東亞冬季風強度指數(shù)（a）與我國東北地區(qū)冬季氣溫（b）年代際變化信號的小波分析Fig.4 Wavelet analysis of the signal of inter－decadal climate variation about the East Asian winter monsoon intensity index（a）and winter air temperature in Northeast China（b）

3.3 東北地區(qū)冬季氣溫年代際異常的東亞冬季風環(huán)流背景

由冬季氣溫年代際異常低溫階段與異常高溫階段200hPa緯向風場差值合成分析（圖5a）可以看出，相對于異常高溫階段，冬季氣溫異常低溫階段200hPa急流明顯南壓，西風在30°～45°N附近的我國青藏高原東部至華北北部相對增強，在55°～70°N附近烏拉爾山至鄂霍次克海的廣闊區(qū)域明顯減弱，歐洲大陸西部呈氣旋性環(huán)流異常，呈現(xiàn)出東亞冬季風年代際偏強的200hPa環(huán)流特征。

由冬季氣溫年代際異常低溫階段與異常高溫階段500hPa高度場差值合成分析（圖5b）可以看出，相對于異常高溫階段，冬季氣溫異常低溫階段東北地區(qū)附近高度場偏弱，東亞大槽、烏拉爾高壓的明顯偏強以及歐洲大陸西部高度場偏弱等，均體現(xiàn)出東亞冬季風年代際偏強的500hPa環(huán)流特征。

圖5 我國東北地區(qū)異常低溫階段和異常高溫階段年代際環(huán)流差異（a）冬季200hPa緯向風場的差異（單位：m·s－1），（b）冬季500hPa位勢高度場的差異（單位：gpm），（c）冬季850hPa風場的差異，（d）冬季海平面氣壓場的差異（單位：hPa）（陰影區(qū)表示達到0.05顯著性水平檢驗區(qū)域）Fig.5 Composite difference of winter 200hPa zonal wind（unit：m·s－1）（a），500hPa geopotential height（unit：gpm）（b），850hPa wind vector（c）and sea level pressure（unit：hPa）（d）based on the colder stage and the warmer stage of winter air temperature in Northeast China（the shaded denotes passing the test of 0.05level）

由冬季氣溫年代際異常低溫階段與異常高溫階段850hPa風場差值合成分析（圖5c）可以看出，相對于異常高溫階段，冬季氣溫異常低溫階段西伯利亞60°N附近向西南至35°N為顯著的東北風異常區(qū)，至東歐轉為東南風異常，體現(xiàn)了西伯利亞反氣旋的異常偏強，且西風環(huán)流偏弱，同時歐洲大陸西部為氣旋性環(huán)流異常；我國東北地區(qū)東北的鄂霍次克海以北區(qū)域有顯著的偏北風異常。這兩種環(huán)流異常均顯示出東亞冬季風的年代際偏強特征。

由冬季氣溫年代際異常低溫階段與異常高溫階段海平面氣壓場差值合成分析（圖5d）可以看出，相對于異常高溫階段，冬季氣溫異常低溫階段東歐至亞洲北部為顯著的正異常區(qū)，說明西伯利亞反氣旋異常偏強，即東亞冬季風的年代際異常偏強。

可見，冬季氣溫年代際異常低溫階段相對于異常高溫階段的差異環(huán)流垂直結構特征，均存在年代際異常偏強的東亞冬季風環(huán)流背景。

4 東亞冬季風與我國東北地區(qū)冬季氣溫的年際變化

4.1 年際周期

小波分析顯示，東亞冬季風強度指數(shù)年際變化序列存在3～4年的準周期；冬季氣溫年際變化序列存在3～5年的準周期（圖6）。由此可見，兩者的年際變化在周期振蕩上有較好的一致性。

4.2 東北地區(qū)冬季氣溫年際異常的東亞冬季風環(huán)流背景

由冬季氣溫異常低溫年與異常高溫年200hPa緯向風場差值合成分析（圖7a）可以看出，相對于異常高溫年，冬季氣溫異常低溫年200hPa急流明顯南壓，西風在東亞30°～40°N相對增強，在55°～70°N附近明顯減弱，歐洲大陸西部呈氣旋性環(huán)流異常，呈現(xiàn)出東亞冬季風年際偏強的200hPa環(huán)流特征。

圖6 東亞冬季風強度指數(shù)（a）與我國東北地區(qū)冬季氣溫（b）年際變化信號的小波分析Fig.6 Wavelet analysis of the East Asian winter monsoon intensity index（a）and winter air temperature in Northeast China（b）

圖7 同圖5，但與我國東北地區(qū)冬季氣溫異常低溫年和異常高溫年對應Fig.7 The same as in Fig.5，but the composite difference is constructed based on the inter－annual difference between negative and positive anomalies of winter air temperature in Northeast China

由冬季氣溫異常低溫年與異常高溫年500hPa高度場差值合成分析（圖7b）可以看出，相對于異常高溫年，冬季氣溫異常低溫年東亞大槽明顯偏強，我國東北地區(qū)處于顯著負值中心附近，烏拉爾高壓同樣明顯偏強，歐洲大陸西部有明顯的負異常，均體現(xiàn)出東亞冬季風年際偏強的500hPa環(huán)流特征。

由冬季氣溫異常低溫年與異常高溫年850hPa風場差值合成分析（圖7c）可以看出，相對于異常高溫年，冬季氣溫異常低溫年西伯利亞65°N附近向西南至40°N為顯著的東北風異常區(qū)，至東歐轉為東南風異常，體現(xiàn)了西伯利亞反氣旋的異常偏強和西風環(huán)流的偏弱，同時歐洲大陸西部為氣旋性環(huán)流異常；我國東北地區(qū)東北的鄂霍次克海以北區(qū)域有顯著的偏北風異常。這兩種環(huán)流異常均顯示出東亞冬季風的年際偏強特征。

由冬季氣溫異常低溫年與異常高溫年的海平面氣壓場差異合成分析（圖7d）可以看出，相對于異常高溫年，冬季氣溫異常低溫年東歐至亞洲北部為顯著的正異常區(qū)，北太平洋為顯著的負異常區(qū)，說明西伯利亞反氣旋及北太平洋熱低壓的異常偏強，即東亞冬季風的年際異常偏強。

可見，冬季氣溫異常低溫年相對于異常高溫年的環(huán)流差異垂直結構特征，存在年際異常偏強的東亞冬季風環(huán)流背景。

5 結論與討論

利用國家氣象信息中心建立的經(jīng)過質量控制和均一化處理的歷史氣溫數(shù)據(jù)集資料及NCEP／NCAR再分析資料，對去除線性趨勢后的1961—2011年東亞冬季風與我國東北地區(qū)冬季氣溫變化特征進行了對比分析，得到以下主要結論：

1）1961—2011年我國東北地區(qū)冬季增溫顯著，東亞冬季風強度略呈減弱趨勢；去除線性趨勢后兩者關系更為密切，冬季顯著增暖趨勢對兩者相關關系有一定影響。去除線性趨勢后，兩者變化的階段性較為同步；去除線性趨勢的冬季氣溫在2004年轉入低溫階段，東亞冬季風也同步轉為偏強階段。

2）去除線性趨勢的東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫均存在20年左右的長周期，目前分別處在長周期的強度偏強和異常低溫階段；不同階段兩者的短周期變化也有較好的一致性。全球變暖背景下東北地區(qū)冬季氣溫的升高趨勢促成了1986年前后的增暖性氣候突變。

3）去除線性趨勢后我國東北地區(qū)冬季氣溫與東亞冬季風強度的年代際變化相關顯著，全球變暖背景下東北地區(qū)冬季增溫趨勢使得這一相關關系有所減弱；兩者均存在21.5年左右的準周期，目前處在這一周期的異常低溫階段和強度偏強階段。兩者的年際變化均存在4年左右的準周期。

4）我國東北地區(qū)冬季年代際異常低溫階段，200hPa西風急流南壓；西伯利亞高壓和500hPa東亞大槽偏強；850hPa西伯利亞反氣旋偏強，歐洲西部為氣旋性環(huán)流異常，鄂霍次克海以北有偏北風異常；海平面氣壓場上西伯利亞反氣旋偏強。這些均體現(xiàn)了東亞冬季風年代際偏強特征，反之亦然。兩者在年際尺度上可能的物理聯(lián)系同年代際尺度基本一致。

本文分析了在年際、年代際尺度上東亞冬季風對我國東北地區(qū)冬季氣溫的影響，并確定了我國東北地區(qū)冬季氣溫和東亞冬季風強度在2004年出現(xiàn)轉折，這種影響和轉折的成因近來的一些研究從中高緯度外強迫角度給予了解釋。Wu等［24］研究指出，近20年（1990—2009年），與亞洲中高緯度地區(qū)氣溫降低趨勢相聯(lián)系的冬季西伯利亞高壓加強趨勢，由秋冬季北極海冰密集度和海表溫度的年代際變化所控制。對比Wu等［24］的研究可以看出，近期我國東北地區(qū)冬季降溫應從屬于1990年以來亞洲中高緯度地區(qū)氣溫的降低，其中 Wu等［24］分析的是亞洲中高緯度地區(qū)氣溫由高到低的變化趨勢，而本文是從另一個角度討論了我國東北地區(qū)冬季氣溫與東亞冬季風在這段下降、增強過程中何時轉入低溫、偏強階段。Jeong等［25］研究認為，近20年晚秋歐亞積雪的增加和西伯利亞高壓中心區(qū)域近地表變冷對冬季西伯利亞高壓的加強有貢獻。對比Jeong等［25］研究可知，歐亞積雪與我國東北地區(qū)冬季氣溫同樣存在顯著的負相關關系。

我國東北地區(qū)位于北半球中高緯度，來自熱帶海洋的影響相對較弱，有必要加強北極海冰密集度、海溫和歐亞積雪異常等中高緯度地區(qū)外強迫因子對西伯利亞高壓強度、東亞冬季風強度乃至我國東北地區(qū)冬季氣溫的影響研究，建立基于上述信號的我國東北地區(qū)冬季氣溫預測概念模型。

利用國家氣象信息中心建立的經(jīng)過質量控制和均一化處理的歷史氣溫數(shù)據(jù)集資料進行分析，保證了資料序列的均一性，一定程度上避免了因遷站、儀器變更、探測環(huán)境惡化等因素造成的測站氣溫序列的不連續(xù)對氣溫變化分析的干擾。通過對東亞冬季風強度與我國東北地區(qū)冬季氣溫原始序列、去除線性趨勢序列的特征分析可知，全球變暖對我國東北地區(qū)冬季氣溫的變化有明顯影響，分析其去除線性趨勢后的變化有助于把握變化的周期性，目前所處的變化階段及未來趨勢，明確與之相關的環(huán)流系統(tǒng)背景，為短期氣候預測提供基礎信息。在全球變暖顯著區(qū)的我國東北地區(qū)近期出現(xiàn)這種氣溫的變冷轉折，且與東亞冬季風環(huán)流系統(tǒng)的年代際轉強有關，是否與大氣環(huán)流的年代際變化相聯(lián)系，應引起高度重視并深入研究。

致 謝：本文寫作過程中得到南京信息工程大學繆啟龍教授的悉心指導，在此謹表示感謝！

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The East Asian Winter Monsoon Background on the Variation of Winter Air Temperature in Northeast China

Liu Shi Sui Bo Tu Gang Feng Xiyuan
（Institute of Meteorological Sciences of Jilin Province，Laboratory of Research for Middle－h(huán)igh Latitude Circulation System and East Asian Monsoon，Changchun130062）

Using monthly mean temperature data from 72meteorological stations in Northeast China of temperature dataset established by National Meteorological Information Center of CMA and NCEP／NCAR reanalysis data from 1961to 2011，two sequences of the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China are processed，removing the linear trend.The contrastive analysis is made on the variation characteristics between the winter monsoon intensity index and the winter air temperature in Northeast China.

The result shows that two sequences change synchronously and the correlation coefficient after removal of linear trend is－0.69，which is greater than that between two original sequences.Under the background of global warming，the increasing trend of winter air temperature in Northeast China makes this relationship become weaker.When Northeast China enters the cold phase in 2004，the East Asian winter monsoon intensity index also enhancs at the same time.The warming trend of winter air temperature plays an important role in the warming climate abrupt change in 1986.

Correlation coefficient between the inter－decadal signals of the East Asian winter monsoon intensity index and the winter air temperature in Northeast China is－0.86，which is also more obvious compared with the original sequences.A quasi－period of about 21.5years is found for the inter－decadal variation，the winter air temperature in Northeast China is in the low stage，and the East Asian winter monsoon is in strong phase of this period at present.A 4－year quasi－period is found for the inter－annual variability.

The inter－annual and inter－decadal anomalies of the winter air temperature in Northeast China are related with the abnormal background of some systems such as the East Asia westerly jet stream at 200hPa，the East Asia trough and the high in Ural at 500hPa，wind at 850hPa，and the Siberian high on the ground associated with the East Asian winter monsoon.During the inter－decadal low temperature stage，the westerly jet moves further south at 200hPa，the Siberia high and the East Asia trough is stronger at 500hPa，the Siberia anticyclone is abnormally stronger，and there is the cyclonic circulation anomaly in western continental Europe at 850hPa and significant northerly wind anomaly in the north region of the Okhotsk Sea.All of these anomalies reflect the inter－decadal stronger characteristic of the East Asian winter monsoon，and vice versa.The possible physical contact between the East Asian winter monsoon intensity and the winter air temperature in Northeast China may be consistent associated with inter－decadal on the inter－annual timescale.

Northeast China；East Asian winter monsoon；winter air temperature；inter－annual climate variation；inter－decadal climate variation

劉實，隋波，涂鋼，等.我國東北地區(qū)冬季氣溫變化的東亞冬季風背景.應用氣象學報，2014，25（1）：11－21.

2013－07－10收到，2013－11－19收到再改稿。

國家科技支撐計劃項目（2009BAC51B02），公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY200906017），中國氣象局氣象關鍵技術集成與應用項目（CMAGJ2011M14）

＊email：liushi＿th＠cma.gov.cn