[科普中国]-季风气象学

概念

季风气象学是指对季风气象以及其相关的天气系统的研究、分析以及预报的一门学科。季风区的气候和天气构成了大气科学中的一个专门的区域性分支。季风区经受海洋一陆地温度梯度的年度循环。在夏季与冬季虽则地面扰动稀少，但中部和上部对流层的扰动却并非如此。在过渡性的春、秋两季，季风区与其周围地区的差别是最少的。就相同纬度而言，季风区内年变化的范围和复杂程度要比季风区以外的地区为大。2

发展简史人们对季风的研究可追溯到很早。17世纪初，季风海陆说就已问世，而原始的季风学说就更早了。本世纪以来，尤其在最近20～30年里，季风研究的领域越来越广泛，内容越来越深刻。季风的观测研究、数值试验、动力学等许多方面都取得较大进展。1

季风活动造成的干旱或洪涝直接影响人民的生活，所以研究季风活动规律对国民经济和社会发展有密切的关系，一直受到气象学家的高度重视。近20年来，季风气象学有了很大的发展。20世纪70年代末以来，进行了一系列世界性的季风科学试验，如1978～1979年冬、夏季风试验一一MONEX，1985～1995年的热带海洋全球地区试验～一TOGA就是两次非常重要的研究计划。通过这些工作，气象学家们取得了丰富的研究成果，建立了许多关于季风成因，演变规律和天气气候变化的理论。其中最重要的是认识到季风活动不仅仅是一种局地现象，它联系着全球环流的变化。由此提出季风环流是全球地区环流系统的一个重要组成部分，季风的发生，短、中期振荡及季节内、年际变化等均与全球地区环流的变化有关。

从全球观点看，热带是大气环流的水汽、热量和角动量源，而季风，特别是北半球夏季风活动的区域主要是在热带和副热带地区。因此季风活动对于地球大气环流的维持，以及在高、低纬度相互作用中起着不可缺少的重要作用。

亚洲地区是世界上最重要的季风区。不仅它的季风特征明显，且与全球环流系统、天气气候都有十分密切的关系，因此成为近代热带气象学的一个热点。3

研究内容季风是冬夏季全球环流的主要能源，其重要性已由许多研究工作充分地揭示出来了一般的大气环流模式，不能模拟季风环流的大尺度特征，也不能模拟季风区外环流系统的许多实测特征。但是，在这些大气环流模式中适当引入海、陆地区的加热作用之后，也就是说引入诸如地球表面的热量平衡，浅层和深层对流以及真实的海一气相互作用等部分的加热作用后，就能成功而逼真地模拟出季风的许多大中尺度特征。这些研究工作也非常逼真地重现了远离季风区的很多实测特征。

季风环流中辐度比较大的环流系统(例如北半球夏季的季风槽和西藏高压)，对全球整个运动场的很多变化都有显著的影响。而且，人们已认识到，全球运动场的许多变化(50%)，都来自热带纬向谐波量的准定常分量。对季风在数值预报中的重要性的认识，也来自短期数值天气预报工作。使用在15°N或20°N有一个壁的半球模式作短期天气预报时，壁北面的预报质量很快就会降低，三天以后几乎就不行了。对于半球预报模式来说，必须需要包括整个季风带以及有关的半球间的强流场。季风是多尺度现象，夏季季风期间，问题比较大的是季风雨，有各种各样的引起降雨的季风扰动和其他有关的扰动。4

南亚和东亚为主要的季风区，季风对中国及日本梅雨期的开始与持续、雨量的多寡、印度雨季的开始与进退、西北太平洋台风活动的活跃与宁静等都有重要的关系。1

总的来说，季风气象学的主要研究内容有：①季风的定义和范围，例如季风指数、环流持续性等；②地面季风环流的区域气候学，如大尺度的海岸影响、地面环流的年变化、季风期间洋面的热量平衡等；③季风的天气分量，如极地反气旋、热带气旋、季风低压等；④降水与中尺度特征，如季风降水特性、中尺度特征等；⑤季节的变程，如喜马拉雅一西藏山汇对季风的影响等；⑥季风的天气分析和短期预报；⑦季风与大气环流以及旱、涝与长期趋势。5

运用及意义①南半球大气环流是全球大气环流的重要组成部分，也是影响气候变化和亚洲季风系统的一个重要因素。中国气象学家很早就注意到南半球大气环流对东亚夏季风降水的影响。近年来，有关南半球气候变率的研究当前正受到世界气象学家越来越多的关注。南半球中高纬大气资料的丰富及南极涛动的确定，使得认识南半球高中纬环流的年际变动规律及其与东亚气候关系成为可能。本文主要介绍近年来有关南极涛动的年际变化与沙尘天气发生频次及东亚冬春季气候的关系，古气候资料揭示的南极涛动与华北降水的关系，以及南半球大气环流与长江中下游夏季降水的关系和南极涛动变率的可预测性等方面的研究进展。并对未来研究方向作了初步的展望。6

②东亚夏季风的时空分布变化直接关系到整个东亚及其周边地区的人们生存与发展问题，因此东亚夏季风变率一直受到气象学家的重点关注。特别是东亚夏季风的年际变化会引起该地区的气温和降水发生显著的年际变化，继而造成东亚地区的高温酷暑、洪涝、干旱等极端气象灾害的发生规律和频次的不确定性。因此，研究东亚季风区云、降水的年际变化等自然变率特征及其影响因子(如人类活动排放的气溶胶等)对理解东亚夏季风的变率特征具有十分重要的科学意义，同时对人们防灾减灾具有十分重要的社会和经济意义。7