[科普中国]-冬季风

定义

冬季风，是指季风地区冬季由大陆冷高压吹出的风。在北半球的冬季由于西伯利亚高压与阿留申低压的相互作用影响而盛行西北风，即冬季风。东亚的冬季风现象最为典型，风力较夏季风强。我国冬季风来自于陆地，风向为西北风，气候特点是低温少雨。

形成原因风的形成（不管是夏季风还是冬季风）主要原因就是气压差：即因为气温高低，使得不同地理位置上的大气产生压力差，冷空气压力大，热空气压力小。然后气流从压力大的地方向压力小的地方流动，从而形成风。而所谓冬季风属于季节性空气流动。另外一点就是：陆地的比热容比海平面小，所以冬季，相对海平面气温低，所以形成从大陆向海洋流动的空气。受纬度位置和海陆位置的影响，我国大多数地区一年内的盛行风向随着季节有显著变化，形成了典型的季风气候。冬季盛行偏北风。影响我国的冬季风主要来自亚欧大陆北方严寒的西伯利亚和蒙古一带，冬季风带来的气流寒冷干燥，影响我国北方大部分地区，是我国冬季南北温差大的主要原因之一。东亚的冬季风现象最为典型，风力较夏季风强。盛行风向在中国华北及日本北部和中部为西北风，中国黄河以南、中南半岛、印度半岛及日本南部和冲绳为东北风。带来干冷的大陆气团，强烈发展时，带来寒潮天气，气温急剧下降。但当冬季风到达中国长江以南及日本列岛时，由于冷空气流经海上，产生气团变性，会造成雨雪天气。如果冬季风活动强烈，容易造成寒潮。1

产生影响冬季风主要影响西北地区、东北地区、华北地区（包括华北平原、黄土高原等）、南方地区（秦岭淮河以南）。青藏高原几乎不受影响，原因是海拔较高，而且北部的昆仑山、阿尔金山、祁连山等可阻挡冷气团南下。

亚洲冬季风最显著的地区是中国的东岸，影响范围经南海到马来西亚和印度尼西亚一带(如图6.5)(LuJingxi，1972)。在700hPa以下这里盛行强的偏北或东北风。印度冬季风也相当明显，在盂加拉湾北部有明显的北风分量，这相当于那里的干季。一般在9月初影响中国北方地区，10月中旬才在东亚完全建立，这时北半球的大气环流也突然从夏季型转为冬季型，夏季风完全撤出，冬季开始。

利用东亚和孟湾近海1000hPa低层风场，定义了一个东亚和孟湾的冬季风指数，通过对比分析发现，孟湾冬季风指数温度场和风场具有显著的气候意义。同时可以看到孟湾和东亚冬季风都具有年际和年代际变化，但其变化特征有较大的不同，东亚冬季风有较明显的15～20年的年代际变化，而孟湾冬季风50年来则表现为一致增强的趋势。在此基础上，进一步利用相关分析和合成分析方法分析了孟湾冬季风活动的跨季节影响，研究发现，孟湾冬季风对春、夏季气候有较强的跨季节影响，孟湾冬季风指数与次年夏季中国的降水有较好的对应关系。2

东亚冬季风在冬半年欧亚大陆常为高气压控制,这个庞大的高气压在亚洲东部造成强劲的西北风,即东亚冬季风。东亚冬季风是气候系统的重要成员，冬季风给大部地区带来严寒,在与从低纬度来的暖湿气流相遇时形成雨雪。秋季冬初以及冬末春初雨雪会自北向南扫过大半个中国，浓冬时则主要在江南形成雨雪。冬季风不仅影响中国的气候，其影响范围还可能扩大到南半球。3

活动异常研究研究概况研究表明，东亚冬季风活动异常也与同期北大西洋区外强迫信号（海冰、海温异常等）存在密切关系。相关研究研究表明，冬季喀拉海、 巴伦支海海区海冰偏多，则500hPa高度场容易出现欧亚（EU）遥相关型 ，亚洲大陆上的冷高压减弱，致使东亚冬季风偏弱，反之亦然，曾刚等的研究也表明， 冬季戴维斯海峡海冰偏多，在欧亚大陆易于出现EU型遥相关，西伯利亚高压减弱，致使东亚冬季风偏弱，反之亦然。王会军和姜大膀 的研究也指出，强东亚冬季风年份北大西洋东部大部分海域和挪威海域海表温度显著偏低，北大西洋西部局部海域海表温度偏高，此外，北太平洋北部大部分海域海表温度偏低。在东亚冬季风预测方面，有关北大西洋区前期信号的研究则较少，需要进一步探索。4

产生影响
东亚冬季风的异常活动不仅决定了东亚地区寒潮降温、降雪等灾害性天气的频次，而且会通过西风急流对全球气候产生影响。

对春季北方沙尘的影响

基于1981～2010年台站沙尘观测资料和NCEP/NCAR再分析资料分析了我国北方春季沙尘日数的时空分布。相关分析发现,春季北方沙尘日数与前冬冬季风环流系统关系密切。春季沙尘日数偏多时,前冬东亚大陆陆地-西太平洋气压差较常年偏大,东亚大槽偏深,低层我国北方地区-蒙古国北风分量偏强,高层的东亚副热带纬向急流偏强、高纬度急流偏弱。上述环流型对应于强冬季风特征,反之亦然。进一步分析指出,冬季风强(弱)年,我国北方大部分地区春季低层辐散(辐合),降水偏少(多),低层北风偏强(弱),促使(抑制)春季沙尘的发生。5

对南方汛期旱涝的影响

根据广东48个站1954~2004年前汛期(4~6月)降水资料,用区域旱涝指数W对广东前汛期旱涝等级进行划分。51年内广东有9年前汛期出现大涝(或特涝),11年出现大旱(或特旱),旱涝发生频繁。冬季风异常对广东前汛期降水的影响比较大,强冬季风年后广东前汛期出现大旱的可能性较大,而出现大涝的可能性很小。6

对西北太平洋海温影响的区域性特征

分析东亚冬季风异常对西北太平洋海温的影响,结果表明其影响存在显著的区域性特征。冬季风强(弱)年,黑潮流域及我国近海区出现明显的降温(升温),而太平洋暖池区北部和亲潮区海温出现一定的上升(下降)趋势。进一步的物理机制分析和数值模式的结果表明,东亚冬季风对影响西北太平洋海温变化的热力因子与动力因子都有十分显著的影响,区域性特征的成因主要是各海区的大气和海洋对冬季风异常的响应方式存在差异。7

预测方法刘实等人利用1961～2008年NCEP再分析和NOAA延长重构的月平均海温资料,基于海气系统关键区的前期信号分析,建立了一个东亚冬季风强度的统计预测方法。东亚冬季风强度与前期(9～10月)黑潮及其延伸区和热带西印度洋海温异常(SSTA)密切相关。强东亚冬季风活动与黑潮及其延伸区正SSTA和热带西印度洋负SSTA相对应。东亚冬季风强度还和一个前期(10月)北半球环流型存在显著相关,其中环流型的活动中心分别位于北太平洋中部、太平洋东北部、北美和北大西洋。文中探讨了这三个预测因子对东亚冬季风强度的预测意义,并揭示了其影响东亚冬季风活动的可能物理过程。该预测方法的历史拟合率和试报准确率较高,可用于东亚冬季风强度的定性预测。4

厄尔尼诺现象的影响2014/2015年东亚冬季风强度较常年同期略偏弱,季内冬季风强弱转换阶段性特征明显,初冬强度偏强,隆冬和后冬转为偏弱。受其影响,冬季全国大部分地区气温较常年同期偏高,但季内变化显著,初冬冷、隆冬和后冬暖。进一步研究表明,冬季风强度偏弱与2014年9月北极海冰范围偏大(去线性趋势)有关,前期北极海冰偏大不利于西伯利亚高压偏强,进而导致冬季风偏弱和冬季气温偏高。中部型尼尔尼诺(El Nino)和太平洋十年振荡(PDO)暖位相的配合是造成冬季风强度偏弱的另一个重要外强迫。PDO位相在El Nino事件对东亚冬季风的影响中起调制作用,赤道中太平洋暖海温有利于偏南风距平控制我国东部及东部沿海地区,东亚冬季风强度偏弱,当PDO暖位相和El Nino事件协同作用时,东亚地区大气环流对El Nino事件的响应更加显著。东亚冬季风的季内变化则与大气对中部型El Nino事件的响应过程有关。8