不同年代際背景下南半球冬季馬斯克林高壓影響因子的比較

徐海明　周備

摘要 利用NCEP/NCAR與ERA-40再分析資料分析了南半球冬季（JJA）馬斯克林高壓的年際和年代際變化特征，并重點(diǎn)討論了不同年代際背景下影響馬斯克林高壓年際變化因子的變化。結(jié)果表明，冬季（JJA）馬斯克林高壓的強(qiáng)度在1976年前后發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折，1976年以前強(qiáng)度偏弱，1976年以后強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。進(jìn)一步分析顯示，影響馬斯克林高壓年際變化的因子同樣也發(fā)生了年代際轉(zhuǎn)折。在1976年以前，冬季馬斯克林高壓與印度洋局地海溫和南極濤動(dòng)（AntArctic Oscillation，AAO）表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性；而在1976年以后，冬季馬斯克林高壓與ENSO和AAO表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。同時(shí)，印度洋局地海溫與馬斯克林高壓的相關(guān)性減弱，而ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)性則顯著增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 馬斯克林高壓 年代際轉(zhuǎn)折 印度洋局地海溫 ENSO 南極濤動(dòng)

馬斯克林高壓是一個(gè)位于南印度洋上空的永久性副熱帶高壓系統(tǒng)，早在20世紀(jì)70年代末，黃士松等（1978）就通過(guò)分析觀測(cè)資料提出了新的東亞夏季風(fēng)體系，指出馬斯克林高壓是其中關(guān)鍵的成員之一，從而確立了馬斯克林高壓在東亞夏季風(fēng)體系中的重要地位。因此，研究馬斯克林高壓自身的變化特征及影響因子，對(duì)今后研究馬斯克林高壓對(duì)東亞季風(fēng)區(qū)特別是我國(guó)氣候的影響具有重要意義。

前人對(duì)馬斯克林高壓的研究大致可總結(jié)為以下三個(gè)方面：1）馬斯克林高壓在不同時(shí)間尺度上的變化特征；2）馬斯克林高壓對(duì)其他系統(tǒng)的影響；3）馬斯克林高壓的影響因子。

大量研究指出，馬斯克林高壓在季節(jié)、年際、年代際時(shí)間尺度上均呈現(xiàn)出顯著的變化特征。季節(jié)尺度上，四個(gè)季節(jié)中在南印度洋上空均有馬斯克林高壓的存在，但其強(qiáng)度和位置有明顯的季節(jié)差異。馬斯克林高壓在南半球冬季（June July August，JJA）強(qiáng)度最強(qiáng)，范圍最廣，位置偏西；而在夏季（December January February，DJF）強(qiáng)度最弱，范圍最小，位置偏東（崔錦和楊修群，2005；崔錦等，2008；盧震宇等，2014）。在年際尺度上，崔錦等（2008）指出，馬斯克林高壓強(qiáng)度變化在1965年以前存在8 a左右的振蕩周期，而之后振蕩周期則轉(zhuǎn)變?yōu)?～6 a。Ohishi et al.（2015）研究發(fā)現(xiàn)，南半球夏季馬斯克林高壓中心的南北移動(dòng)存在著6 a左右的周期，且與強(qiáng)度變化周期相獨(dú)立。年代際尺度上，盧震字等（2014）指出，馬斯克林高壓強(qiáng)度在20世紀(jì)80年代中期之前存在14～16 a的振蕩周期，之后這樣的振蕩周期則并不存在，且在20世紀(jì)70年代后期以來(lái)馬斯克林高壓強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，其位置偏西偏南。

作為南北半球環(huán)流相互作用的紐帶，馬斯克林高壓對(duì)南北半球的環(huán)流系統(tǒng)均存在一定的影響。Krishnamurti and Bhalme（1976）和Ramaswamy and Pareek（1978）均指出，馬斯克林高壓對(duì)印度夏季風(fēng)降水有著重要的作用。薛峰等（2003）指出，北半球春季（March April May，MAM）馬斯克林高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，則夏季（JJA）時(shí)我國(guó)長(zhǎng)江流域至日本一帶降水將增多。Xue et al.（2003）采用了一個(gè)九層大氣環(huán)流模式進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了馬斯克林高壓在東亞夏季風(fēng)中的重要作用。陶娜麒和孫照渤（2007）指出，北半球春季時(shí)的馬斯克林高壓與夏季江淮流域梅雨呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，而張婕等（2012）發(fā)現(xiàn)，馬斯克林高壓與華北盛夏降水呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且這種負(fù)相關(guān)關(guān)系在1974年以后減弱。

在馬斯克林高壓的影響因子研究方面，薛峰等（2003）指出，馬斯克林高壓的年際變化主要與南極濤動(dòng)（AntArctic Oscillation，AAO）有關(guān)，與ENSO關(guān)系不大。崔錦等（2005）則認(rèn)為，馬斯克林高壓與ENSO有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且南半球春季（Sep-tember October November，SON）時(shí)關(guān)系最為顯著。Morioka et al.（2015）討論了南半球夏季時(shí)印度洋局地海溫對(duì)馬斯克林高壓強(qiáng)度的影響，指出局地海溫可通過(guò)影響天氣尺度大氣渦旋的風(fēng)暴路徑進(jìn)而影響馬斯克林高壓的強(qiáng)度。總的來(lái)說(shuō)，馬斯克林高壓的可能影響因子主要有：ENSO、AAO和印度洋的局地海溫。

20世紀(jì)70年代末，在全球海溫增暖的大背景下，諸多遙相關(guān)型如ENSO（An and Wang，2000；曹艷艷等，2015）、北極濤動(dòng)（琚建華等，2006）、AAO（孫丹等，2013）、南方濤動(dòng)（穆明權(quán)和李崇銀，2000）、北太平洋濤動(dòng)（Mantua et al.，1997）均發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折，全球的氣候系統(tǒng)也相應(yīng)地經(jīng)歷了一次年代際轉(zhuǎn)折（李麗平和袁愛(ài)軍，2015）。在此背景下，馬斯克林高壓也發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折（崔錦和楊修群，2005；崔錦等，2008；盧震宇等，2014），而前人對(duì)馬斯克林高壓影響因子的研究卻均沒(méi)有區(qū)分在不同的年代際背景下。那么，在不同的年代際背景下影響馬斯克林高壓強(qiáng)度變化的因子是否發(fā)生了變化？本文圍繞上述問(wèn)題，首先分析南半球冬季馬斯克林高壓的年際和年代際變化特征，進(jìn)而重點(diǎn)討論在不同年代際背景下影響馬斯克林高壓強(qiáng)度年際變化的因子可能變化。

1資料及方法

1.1資料

本文所用資料有：

1）NCEP/NCAR再分析資料，從1948年1月—2012年12月共65 a。包括：850 hPa逐月的位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)；925 hPa逐日的溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)，水平分辨率為2.5°×2.5°；逐月的潛熱通量（LH）、感熱通量（SH）、向上的長(zhǎng)波輻射（LW）及向下的短波輻射（SW），緯向分辨率為1.875。，經(jīng)向上有94個(gè)格點(diǎn)（Kalnay et al.，1996）。

2）英國(guó)Hadley中心提供的月平均海表溫度資料（HadISST），分辨率為1°×1°，起止年份同上。

3）本文采用的Nifi03.4指數(shù)（Nino3.4 index）由CGD（Climate and Global Dynamics laboratory）提供，其定義為：將Nifi03+4區(qū)（120～170。w，5。s～5。N）月平均海表溫度異常去除氣候態(tài)（1950—1979年），然后進(jìn)行了5個(gè)月的滑動(dòng)平均，最后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（Reynolds and Smith，1994；Trenberth，1997；Hurrell and Trenberth，1999），時(shí)問(wèn)段為1948—2007年，下載源為：http：∥www.cgd.ucar.edu/cas/catalog/climind/TNI_N34/。

4）AAO指數(shù)（AAOI）由JiSAO（Joint institute for the Study of the Atmosphere and Ocean）提供，其定義為：南半球20°S以南月平均SLP距平進(jìn)行EOF分解展開(kāi)后的第一特征向量時(shí)間系數(shù)（Thompson and Wallace，2000），時(shí)間段為1948—2010年，下載源為：http：∥jisao.washington.edu/data-climate_data_archive。

此外，本文還使用了1958—2001年的ERA-40再分析資料（Uppala et al.，2005）對(duì)本文的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，在相同的時(shí)間段內(nèi)所得結(jié)論與NCEP/NCAR資料結(jié)果相一致，

1.2馬斯克林高壓強(qiáng)度的定義

根據(jù)南半球典型的季節(jié)劃分，取12月一次年2月（DJF）為夏季，3—5月（MAM）為秋季，6—8月（JJA）為冬季，9—11月（SON）為春季。本文以下部分若無(wú)特別說(shuō)明，均使用此季節(jié)劃分。

由于馬斯克林高壓強(qiáng)度在低層表現(xiàn)最為顯著，在以往的研究中，對(duì)馬斯克林高壓區(qū)域的選取主要有兩種方法：1）黃士松和湯明敏（1987）和薛峰等（2003）選取區(qū)域（40～90°E，25～35°S）內(nèi)的海平面氣壓平均值來(lái)表征馬斯克林高壓的強(qiáng)度；2）崔錦和楊修群（2005）、崔錦等（2008）則通過(guò)對(duì)不同高度上馬斯克林高壓特征的分析，發(fā)現(xiàn)馬斯克林高壓在850 hPa上表現(xiàn)最強(qiáng)，并選取850 hPa上1540dagpm作為特征線，指出馬斯克林高壓主體的范圍為（15～110°E，0°～45。s），并由此定義馬斯克林高壓面積指數(shù)（MHI）為：在區(qū)域（15～110°E，0°～45°s）內(nèi)大于或者等于1 540 dagpm所有格點(diǎn)之和。圖1給出了四個(gè)季節(jié)多年平均的850 hPa高度場(chǎng)，可見(jiàn)選取1 540 dagpm可以完整地表征馬斯克林高壓強(qiáng)度的季節(jié)變化，這也很好得驗(yàn)證了崔錦和楊修群（2005）、崔錦等（2008）的結(jié)論，馬斯克林高壓在冬季（JJA）達(dá)到最強(qiáng)，夏季（DJF）最弱。因此，本文采用崔錦和楊修群（2005）、崔錦等（2008）定義MHI的方法，以此表征馬斯克林高壓的強(qiáng)度。

1.3研究方法

本文使用的方法有：11點(diǎn)滑動(dòng)平均，M—K檢驗(yàn)，滑動(dòng)相關(guān)，回歸分析，簡(jiǎn)單相關(guān)分析，偏相關(guān)分析等。

2冬季馬斯克林高壓的變化特征

圖2給出了1948—2012年冬季MHI的標(biāo)準(zhǔn)化距平、11點(diǎn)滑動(dòng)平均、線性趨勢(shì)及M-K突變檢驗(yàn)。從圖2a中可見(jiàn)，馬斯克林高壓強(qiáng)度存在明顯的年際、年代際變化特征，在研究的整個(gè)時(shí)段內(nèi)其強(qiáng)度同時(shí)也呈現(xiàn)出明顯的線性增強(qiáng)趨勢(shì)，并在1976年前后發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折，1976年以前強(qiáng)度普遍較弱，而1976年以后強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。圖2b給出了面積指數(shù)的M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果，可以看出，MHI呈現(xiàn)出顯著的年代際轉(zhuǎn)折，在1971年開(kāi)始出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，但是到1976年以后才通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)。為驗(yàn)證該結(jié)果的可靠性，本文又選取了1958—2001年的ERA-40資料采用同樣的方法計(jì)算了MHI及M-K突變檢驗(yàn)（圖略），在相同時(shí)間段內(nèi)（1958—2001年），兩種資料的面積指數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.89，呈現(xiàn)出一致的年代際轉(zhuǎn)折特征，即在20世紀(jì)70年代末由負(fù)轉(zhuǎn)正。因此，本文將馬斯克林高壓年代際轉(zhuǎn)折的年份確定為1976年。

為討論突變前后海平面氣壓及850 hPa高度場(chǎng)變化情況，計(jì)算了突變后與突變前兩個(gè)時(shí)段冬季海平面氣壓和850 hPa高度場(chǎng)差值場(chǎng)（圖略）。海平面氣壓差值場(chǎng)和850 hPa高度場(chǎng)差值場(chǎng)表現(xiàn)出一致的空間分布特征，即印度洋中高緯地區(qū)（50～70°S）在突變前后不存在顯著差異，而在中低緯及極地地區(qū)均發(fā)生了顯著的改變，其中極地地區(qū)為顯著的負(fù)值分布，中低緯為顯著的正值分布，印度洋上空的正值中心主要位于馬達(dá)加斯加島以南的（30～70°E，40～60°S）范圍內(nèi)。這進(jìn)一步印證了南半球冬季馬斯克林高壓在1976年以后顯著增強(qiáng)，且以西南部增強(qiáng)最為顯著，這與前人的研究結(jié)論相一致（盧震宇等，2014）；此外，極地的顯著負(fù)值分布表明AAO也發(fā)生了顯著的年代際增強(qiáng)，同時(shí)也預(yù)示著馬斯克林高壓與AAO之間在年代際時(shí)間尺度上可能存在著密切的聯(lián)系，下節(jié)將分析AAO與馬斯克林高壓在年際和年代際尺度上的聯(lián)系。

3突變前后影響冬季馬斯克林高壓年際變化的因子

根據(jù)前人已有的研究成果，影響馬斯克林高壓年際變化因子主要有三個(gè)：ENSO、印度洋局地海溫和AAO，本節(jié)將在不同的年代際背景下分別討論這三個(gè)因子與冬季馬斯克林高壓相關(guān)關(guān)系的變化情況。

為比較MHI、AAOI與Nino3.4指數(shù)在不同時(shí)間尺度上的變化特征，圖3a與圖3b分別給出了冬季AAOI與Nino3.4指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化距平、11 a滑動(dòng)平均、線性趨勢(shì)。由圖可見(jiàn)，AAOI也表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的線性趨勢(shì)，且在20世紀(jì)70年代中后期發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折，這與MHI的年代際轉(zhuǎn)折時(shí)間相一致。相比之下，Nino3.4指數(shù)并無(wú)明顯的線性增強(qiáng)趨勢(shì)，不過(guò)在20世紀(jì)70年代中期以后，Nino3.4指數(shù)的振幅顯著增強(qiáng)。

圖3c、3d分別給出了冬季MHI與AAOI、Nifi03.4指數(shù)的2l a滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)，可見(jiàn)，馬斯克林高壓與AAOI在20世紀(jì)50年代末以來(lái)均表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)關(guān)系也表現(xiàn)出一定的年際變化特征，但無(wú)顯著的年代際轉(zhuǎn)變特征及長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。而MHI與Nino3.4指數(shù)的相關(guān)性表現(xiàn)為自1970年以后逐漸增強(qiáng)的變化特征，兩者的相關(guān)關(guān)系在1977年以后通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，并與馬斯克林高壓年代際轉(zhuǎn)折時(shí)間相一致。

基于以上分析，本文將1976年定為年代際轉(zhuǎn)折（突變）年，并分別從年代際轉(zhuǎn)折前和轉(zhuǎn)折后兩個(gè)時(shí)段來(lái)分析討論冬季馬斯克林高壓與ENSO、AAO以及印度洋局地海溫之間的關(guān)系。為了突出突變前后馬斯克林高壓、AAO與ENSO在年際變化時(shí)間尺度上的關(guān)系，本文接下來(lái)的有關(guān)相關(guān)關(guān)系以及線性回歸場(chǎng)的計(jì)算都基于去除了線性趨勢(shì)的指數(shù)和要素場(chǎng)，即馬斯克林高壓、AAOI、Nifi03.4指數(shù)，以及海溫、位勢(shì)高度場(chǎng)、凈表面熱通量場(chǎng)等要素變量均作了去線性化趨勢(shì)處理。

3.1 ENSO與AAO

宮婷婷（2009）研究指出，在20世紀(jì)80年代以后南半球夏季時(shí)AAO與ENSO之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，在El Nino期間，海表溫度的變化可以影響中高緯度大氣環(huán)流的變化，使得AAO負(fù)位相事件出現(xiàn)的概率增大。因此，使用偏相關(guān)分析方法來(lái)討論Nino3.4指數(shù)（Nino3.4）、AAOI與MHI三者相關(guān)關(guān)系。

表1分別給出了冬季Nino3.4指數(shù)、AAOI與MHI的同期相關(guān)系數(shù)及偏相關(guān)系數(shù)。由圖可見(jiàn)，Nino3.4指數(shù)與MHI在1976年以前的直接相關(guān)系數(shù)與偏相關(guān)系數(shù)均很小，而在1976年以后兩者的相關(guān)性顯著增強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，這與圖4d的結(jié)果相一致。AAOI與MHI在1976年以前的直接相關(guān)系數(shù)僅通過(guò)了90%的顯著性檢驗(yàn)，偏相關(guān)系數(shù)通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，而在1976年以后兩者的直接相關(guān)及偏相關(guān)系數(shù)均進(jìn)一步增強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，表明AAO雖與馬斯克林高壓在突變前后均表現(xiàn)為顯著相關(guān)，但在1976-年以后兩者的相關(guān)性得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。值得注意的是，突變前后兩者的同期相關(guān)系數(shù)分別為0.18和-0.06，均表現(xiàn)出低相關(guān)性，這可能與AAO與ENSO均在南半球夏季達(dá)到最強(qiáng)而在冬季強(qiáng)度較弱有關(guān)。

為進(jìn)一步揭示ENSO與馬斯克林高壓相關(guān)關(guān)系在突變前后的變化，圖4給出了突變前后冬季赤道中東太平洋地區(qū)海溫距平場(chǎng)對(duì)MHI的同期回歸系數(shù)分布?？梢钥吹?，在1976年以前，170°E以東的赤道中東太平洋地區(qū)為一致的正值分布，170°E以西的赤道西太平洋地區(qū)則為負(fù)值分布，但只有在Nino3.4區(qū)域以西的小范圍地區(qū)通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，表明了馬斯克林高壓與ENSO之間在1976年之前不存在顯著相關(guān)。1976年以后，回歸系數(shù)的分布型與之前的分布基本一致，但強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，Nino3.4區(qū)域內(nèi)為顯著的正值分布，表明馬斯克林高壓與ENSO的相關(guān)性顯著增強(qiáng)，這與表1中Nino3.4指數(shù)與MHI的相關(guān)分析結(jié)果相一致。

已有研究表明，ENSO主要通過(guò)大氣環(huán)流對(duì)馬斯克林高壓產(chǎn)生影響，那為什么不同年代際時(shí)段內(nèi)ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)性會(huì)不同呢？圖5a、5b給出了突變前后冬季850 hPa高度距平場(chǎng)對(duì)Nino3.4指數(shù)的同期回歸系數(shù)分布。由圖可見(jiàn)，印度洋與太平洋地區(qū)的回歸系數(shù)分布表現(xiàn)為典型的南方濤動(dòng)遙相關(guān)型。突變前后，中東太平洋中低緯度地區(qū)均為顯著的負(fù)值分布，且負(fù)值中心均位于（30～40°S）附近。在印度洋地區(qū)，突變前（圖5a）的顯著正值區(qū)主要位于澳大利亞以北及阿拉伯海的低緯度地區(qū)，在中緯印度洋地區(qū)則并無(wú)顯著的正值分布，而在突變以后（圖5b），印度洋地區(qū)的顯著正值區(qū)范圍明顯擴(kuò)大，并擴(kuò)大至南半球中緯度地區(qū)，主要正值中心出現(xiàn)在澳大利亞西南的西印度洋（60～100°E，30～50°S），即馬斯克林高壓所在的海區(qū)，表明1976年以后ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)性顯著增強(qiáng)。此外，冬季500 hPa垂直速度距平場(chǎng)ω（-0.01hPa/s）對(duì)Nino3.4指數(shù)的同期回歸場(chǎng)（圖略）也表明，突變前后，在赤道中東太平洋地區(qū)均表現(xiàn)為一致的正值分布，且在赤道地區(qū)及西南太平洋（130～90°W，30～40°S）地區(qū)均存在顯著的正值中心，這與圖6a，6b中太平洋地區(qū)的顯著負(fù)值中心區(qū)域相吻合。隨著赤道中東太平洋地區(qū)海溫的異常增暖，整個(gè)中東太平洋地區(qū)均表現(xiàn)為一致的異常上升運(yùn)動(dòng)，且以Nino3.4區(qū)（120～170°W，5°S～5°N）及其以南（30～40°S）處的異常上升運(yùn)動(dòng)最為顯著。圖5c、5d給出了突變前后沿40°S的冬季緯向速度距平與垂直速度距平（ω）對(duì)Nifi03.4指數(shù)的同期回歸系數(shù)分布。由圖可見(jiàn)，在1976年以后（圖5d），南太平洋（120～90°W）上空為一致的異常上升運(yùn)動(dòng)，而南印度洋（70～120°E）上空為一致的異常下沉運(yùn)動(dòng)，兩者之間形成了一個(gè)類似于沃克環(huán)流的東西向異常垂直環(huán)流。隨著赤道中東太平洋地區(qū)的海溫異常增暖，中東太平洋地區(qū)產(chǎn)生異常的上升運(yùn)動(dòng)，而在印度洋地區(qū)則產(chǎn)生了異常的下沉運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)馬斯克林高壓產(chǎn)生影響。相比之下，在1976年以前（圖5a），南太平洋及南印度洋地區(qū)雖同樣存在異常的上升與下沉運(yùn)動(dòng)，但東西向的垂直環(huán)流均較弱，沒(méi)有通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，表明在1976年以前ENSO對(duì)馬斯克林高壓不產(chǎn)生影響。由此可見(jiàn)，ENSO只有在1976年以后才開(kāi)始對(duì)馬斯克林高壓產(chǎn)生影響，而這種ENSO對(duì)馬斯克林高壓影響的年代際改變可能與ENSO在20世紀(jì)70年代中期以后振幅明顯增強(qiáng)（圖3b）有關(guān)（孫穎等，2014）。

孫丹等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，南半球環(huán)流在20世紀(jì)70年代末發(fā)生了年代際變化，AAO增強(qiáng)，繞南極低壓帶加深。圖6分別給出了1976年突變前后850 hPa高度距平場(chǎng)與風(fēng)場(chǎng)對(duì)AAOI的同期回歸系數(shù)分布。由圖可見(jiàn)，在1976年前后，南極地區(qū)的高度場(chǎng)回歸系數(shù)均為顯著的負(fù)值分布，而在印度洋中緯地區(qū)，高度場(chǎng)的回歸系數(shù)均為顯著的正值分布。不過(guò)對(duì)比突變前后回歸系數(shù)場(chǎng)的分布發(fā)現(xiàn)，1976年以后，位于南印度洋中緯度地區(qū)上空的回歸系數(shù)正值中心明顯增強(qiáng)，表明馬斯克林高壓與AAO的相關(guān)關(guān)系進(jìn)一步增強(qiáng)。相應(yīng)的，低緯度印度洋上空有顯著的東風(fēng)增強(qiáng)，正位于馬斯克林高壓的北側(cè)。因此，1976年突變以后，隨著AAO的增強(qiáng)，南半球高緯度地區(qū)的繞極環(huán)流也隨之加強(qiáng)，相應(yīng)的馬斯克林高壓南側(cè)西風(fēng)增強(qiáng)、其中心及其北部的東風(fēng)增強(qiáng)，南印度洋上空反氣旋環(huán)流的加強(qiáng)，進(jìn)而使馬斯克林高壓得到增強(qiáng)。

綜上所述，ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)關(guān)系存在明顯的年代際轉(zhuǎn)折，1976年以后兩者才表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系，而AAO與馬斯克林高壓在突變前后均表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)關(guān)系，不過(guò)在1976年以后兩者的相關(guān)性得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。

3.2印度洋局地海溫

在1976年以前，馬斯克林高壓與ENSO的相關(guān)性很小，與AAO的偏相關(guān)系數(shù)雖通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，但遠(yuǎn)小于1976年以后，且兩者的直接相關(guān)系數(shù)僅通過(guò)了90%的顯著性檢驗(yàn)，這表明AAO雖與馬斯克林高壓顯著相關(guān)，但并不是與馬斯克林高壓相關(guān)最為密切的因子。那么，在1976年以前，影響馬斯克林高壓的主要因子是什么？Morioka et al.（2015）討論了南半球夏季印度洋局地海溫對(duì)馬斯克林高壓強(qiáng)度的影響，指出印度洋局地海溫可通過(guò)影響天氣尺度渦旋的風(fēng)暴路徑進(jìn)而影響馬斯克林高壓的強(qiáng)度。本節(jié)將討論突變前后冬季印度洋局地海溫對(duì)馬斯克林高壓影響的變化情況。

圖7a、7b分別給出了突變前后冬季印度洋地區(qū)海溫距平場(chǎng)對(duì)MHI的同期回歸系數(shù)分布?？梢?jiàn)，在突變前（圖7a），馬斯克林高壓范圍內(nèi)為一致的正值分布，顯著正值區(qū)主要位于馬達(dá)加斯加島以東的西南印度洋地區(qū)（50～80°E，15～30°S）。而在突變后（圖7b），顯著正值區(qū)則南移至馬斯克林高壓的南部，正值中心位于南印度洋的（60～80°E，30～40°S）范圍內(nèi)，與1976年以前相比，正值中心的強(qiáng)度也有所減弱。可見(jiàn)，在突變前后，馬斯克林高壓與下墊面局地海溫異常之間均表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，但突變后顯著相關(guān)區(qū)域已南移至馬斯克林高壓南部，且相關(guān)性也有所減弱。

海氣相互作用的其中一個(gè)物理途徑就是通過(guò)熱通量的輸送（Morioka et al.，2015），Cayan（1992）和周天軍和張學(xué)洪（2002）均指出，如果海溫異常與向上的凈熱通量呈顯著正相關(guān)，則反應(yīng)了海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫作用；反之，顯著負(fù)相關(guān)則表現(xiàn)為大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫作用。圖7c、7d分別給出了冬季凈表面熱通量（Net surface Heat Flux，NHF）異常對(duì)MHI的同期回歸，其中NHF參照劉娜（2010）的計(jì)算方法：NHF=潛熱通量（LH）+感熱通量（SH）+向上的長(zhǎng)波輻射（LW）+向下的短波輻射（SW），且各項(xiàng)均以向上為正，即NHF大于0表示海洋向大氣輸送熱量，小于0則表示大氣向海洋輸送熱量。因此，當(dāng)回歸系數(shù)為正值時(shí)，反映了下墊面海洋對(duì)馬斯克林高壓有熱力強(qiáng)迫作用，有利于馬斯克林高壓強(qiáng)度的增強(qiáng)；而當(dāng)回歸系數(shù)為負(fù)值時(shí)，即表示馬斯克林高壓對(duì)下墊面海洋有熱力強(qiáng)迫作用。在突變前（圖7c），馬達(dá)加斯加島以東的大片區(qū)域?yàn)轱@著正值分布，正值中心位于馬斯克林高壓東部（50～80°E，15～30°S）范圍內(nèi)，與圖7a中海溫回歸系數(shù)的正值中心區(qū)域相一致。而在馬斯克林高壓南部，南印度洋（20～70°E，35～50°S）區(qū)域?yàn)轱@著的負(fù)值分布。以上分析表明，在1976年突變之前，中低緯地區(qū)的南印度洋對(duì)馬斯克林高壓有顯著的熱力強(qiáng)迫作用，海溫的異常增暖有利于馬斯克林高壓強(qiáng)度的增強(qiáng)，而在中高緯地區(qū)的印度洋則表現(xiàn)為馬斯克林高壓對(duì)下墊面海洋具有熱力強(qiáng)迫作用，馬斯克林高壓的增強(qiáng)反過(guò)來(lái)導(dǎo)致了海溫的異常增暖。在1976年突變后（圖7d），馬斯克林高壓中心及北部并無(wú)顯著的正值分布，而在馬斯克林高壓南部，相比于突變以前，顯著負(fù)值區(qū)域明顯擴(kuò)大，表明馬斯克林高壓與下墊面局地海溫之間主要表現(xiàn)為馬斯克林高壓對(duì)其下墊面局地海溫的影響。

綜上所述，在1976年突變以前，中低緯地區(qū)的南印度洋對(duì)馬斯克林高壓有顯著的熱力強(qiáng)迫作用，海溫的異常增暖有利于馬斯克林高壓強(qiáng)度的增強(qiáng)；而在突變以后，中低緯地區(qū)的南印度洋對(duì)馬斯克林高壓的影響顯著減小，馬斯克林高壓對(duì)中高緯地區(qū)南印度洋的熱力強(qiáng)迫作用增強(qiáng)。

4突變前后冬季各月影響馬斯克林高壓年際變化的因子

上一節(jié)主要是從季節(jié)平均的角度討論了突變前后影響冬季馬斯克林高壓年際變化的因子變化情況，本節(jié)將從月平均的角度進(jìn)一步討論突變前后影響馬斯克林高壓年際變化的因子情況。

4.1 ENSO與AAO

首先計(jì)算了冬季各月Nino3.4指數(shù)、AAOI與MHI之間的同期相關(guān)系數(shù)及偏相關(guān)系數(shù)（表略）。結(jié)果表明，AAOI與Nino3.4指數(shù)在突變前后的冬季各月中相關(guān)性均很小，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了上一節(jié)的結(jié)論，即：冬季AAO與ENSO間不存在顯著相關(guān)。Nino3.4指數(shù)與MHI在突變前的冬季各月中均不存在顯著相關(guān)，而在突變后兩者的相關(guān)性則從6—8月逐漸增強(qiáng)，到8月相關(guān)最為顯著。突變前后，AAOI與MHI均在6月相關(guān)性最強(qiáng)，7月相關(guān)最弱，不過(guò)相比于突變之前，突變之后冬季各月中兩者的相關(guān)性均顯著增強(qiáng)。

同樣，為進(jìn)一步揭示冬季各月馬斯克林高壓與ENSO的關(guān)系，圖8分別給出了突變前后冬季各月赤道中東太平洋海溫距平場(chǎng)對(duì)MHI的同期回歸系數(shù)分布。由圖可見(jiàn)，在突變以前（圖8a—8c），6月赤道中東太平洋地區(qū)表現(xiàn)為回歸系數(shù)的負(fù)值分布，7—8月則為一致的正值分布，但均不顯著；1976年以后（圖8d—8f），Nino3.4區(qū)域內(nèi)從7月開(kāi)始出現(xiàn)顯著的正值分布，到8月整個(gè)Nino3.4區(qū)域內(nèi)的回歸系數(shù)均通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)。這表明，在突變前的冬季各月中，馬斯克林高壓與ENSO均無(wú)顯著相關(guān)；在突變后，兩者從7月開(kāi)始表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，到8月相關(guān)最為顯著，這與表2中MHI與Nino3.4指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果相一致。

綜上所述，在突變前，ENSO與馬斯克林高壓在冬季各月均無(wú)顯著相關(guān)，突變后，兩者的正相關(guān)關(guān)系從6—8月逐漸增強(qiáng)，到8月相關(guān)最為顯著；AAO與馬斯克林高壓則在突變前后均為6月相關(guān)最強(qiáng)，7月相關(guān)最弱，且突變后各月的相關(guān)性均比突變前顯著增強(qiáng)。

4.2印度洋局地海溫

圖9分別給出了突變前后冬季各月印度洋海溫距平與MHI的同期回歸系數(shù)分布。由圖可見(jiàn)，在突變前的6月（圖9a），馬斯克林高壓范圍內(nèi)為一致的正值分布，正值中心位于高壓東部（60～90°E，20～30°S）范圍內(nèi)；到了7月（圖9b），高壓東部的顯著正值范圍擴(kuò)大；而到了8月（圖9c），高壓東部的顯著正值區(qū)域有所縮小。在1976年突變之后（圖9d—9f），馬斯克林高壓范圍內(nèi)在6—7月均無(wú)顯著的回歸系數(shù)分布，到了8月，在馬斯克林高壓南部出現(xiàn)顯著的正值分布，相比于突變前，顯著相關(guān)區(qū)域已明顯南移，表明馬斯克林高壓與中高緯地區(qū)南印度洋之間的相關(guān)增強(qiáng)。因此，在突變前的冬季各月中，馬斯克林高壓與中低緯地區(qū)的南印度洋之間均表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，且在7月相關(guān)最為顯著；而在突變后的冬季各月中，馬斯克林高壓與中低緯地區(qū)的南印度洋之間均無(wú)顯著相關(guān)，與中高緯地區(qū)南印度洋之間的相關(guān)則從6—8月逐漸增強(qiáng)。

進(jìn)一步計(jì)算了突變前后冬季各月凈表面熱通量距平場(chǎng)對(duì)MHI的同期回歸系數(shù)（圖略）。結(jié)果表明，在突變前，6月時(shí)整個(gè)印度洋表現(xiàn)為一致的負(fù)值分布；到了7月，馬斯克林高壓東部及北部出現(xiàn)顯著正值分布，表明下墊面海溫與馬斯克林高壓相關(guān)性增強(qiáng)，下墊面海溫的異常增暖使得熱量開(kāi)始向上輸送，并對(duì)馬斯克林高壓產(chǎn)生影響；到了8月，顯著正值區(qū)域縮小，并明顯東移。而在突變后的冬季各月，印度洋地區(qū)均為負(fù)值分布，且顯著區(qū)域均位于馬斯克林高壓南部的中高緯南印度洋地區(qū)，回歸系數(shù)的強(qiáng)度則從6—8月逐漸增強(qiáng)，表明馬斯克林高壓與其南部的中高緯南印度洋的相關(guān)性從6—8月逐漸增強(qiáng)，并且馬斯克林高壓對(duì)中高緯南印度洋產(chǎn)生了影響。

綜上所述，在突變前的冬季各月中，中低緯地區(qū)的南印度洋與馬斯克林高壓均有顯著的正相關(guān)關(guān)系，且以7月相關(guān)最為顯著；而在突變后冬季各月中，中低緯地區(qū)的南印度洋與馬斯克林高壓均無(wú)顯著相關(guān)，而馬斯克林高壓與中高緯南印度洋的相關(guān)性則從6—8月逐漸增強(qiáng)。

5結(jié)論

本文利用NCEP/NCAR與ERA-40再分析資料分析了南半球冬季（JJA）馬斯克林高壓的年際和年代際變化特征，并重點(diǎn)討論了不同年代際背景下影響馬斯克林高壓年際變化的因子。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了冬季各月中影響因子對(duì)馬斯克林高壓影響的變化，得到以下主要結(jié)論：

1）冬季馬斯克林高壓的強(qiáng)度在1976年發(fā)生了顯著的年代際轉(zhuǎn)折，1976年以前強(qiáng)度偏弱，1976年以后強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。

2）在1976年以前，冬季印度洋局地海溫與馬斯克林高壓強(qiáng)度存在顯著地正相關(guān)關(guān)系，海溫的異常增暖促進(jìn)了馬斯克林高壓強(qiáng)度的增強(qiáng)，而ENSO與馬斯克林高壓并無(wú)顯著相關(guān)。1976年以后，印度洋局地海溫與馬斯克林高壓的相關(guān)性明顯減弱；ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)性則顯著增強(qiáng)，隨著赤道中東太平洋地區(qū)的海溫異常增暖，中東太平洋地區(qū)產(chǎn)生異常上升運(yùn)動(dòng)，而在印度洋地區(qū)則產(chǎn)生異常下沉運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響到馬斯克林高壓強(qiáng)度的改變。這種ENSO對(duì)馬斯克林高壓影響的年代際改變可能與ENSO在20世紀(jì)70年代中期以后振幅明顯增強(qiáng)有關(guān)；AAO與馬斯克林高壓則在突變之前和突變之后均表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，不過(guò)在1976年以后兩者的相關(guān)性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

3）具體到冬季各個(gè)月份，1976年以前，中低緯地區(qū)印度洋與馬斯克林高壓在冬季各月中均表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系，且以7月影響最為顯著，而ENSO與馬斯克林高壓在冬季各月中均無(wú)顯著相關(guān)；1976年以后，在冬季各月中，中低緯地區(qū)的印度洋與馬斯克林高壓均無(wú)顯著相關(guān)，而ENSO與馬斯克林高壓的相關(guān)性則從6—8月逐漸增強(qiáng)。AAO與馬斯克林高壓的相關(guān)則在突變前后均為6月最強(qiáng)，7月最弱，不過(guò)在突變以后的冬季各月中兩者的相關(guān)性均比突變以前顯著增強(qiáng)。