第八章季风 1 季风的定义 季风是一个古老的气候学问题,季风一词

1 季风的定义

季风是一个古老的气候学问题，季风一词起源于阿拉伯语“Mausim”，意思是季节“Season”，现在英语称“Monsoon”。早期人们用季风来表示印度洋，特别是阿拉伯海沿海地区地面风向的季节反转，即一年中半年吹西南风，而另半年吹东北风。

2 海陆风热力环流

白天，陆面气温高气压低，水面相反，气压梯度方向由水面指向陆面。观测者感觉到的是向岸风。高层风向相反。陆面一侧形成上升气流，水面一侧形成下沉气流。陆面与水面温差的结果形成了一个区域环流。如空气中水汽较多，可在陆面一侧形成对流云

夜晚的情况正好相反

3 扩展的季风

?随着人们对季风认识的不断深入，原有季风的概念得到了很大程度的扩展，从单纯表示风向的季节性反转，扩展到表示几乎与亚洲、澳大利亚和非洲的热带、副热带大陆，以及毗邻的海洋地区所有的天气年循环相关的现象。南亚是著名的季风区，季风的各种特征在这里表现得最明显。季风对我国天气和气候有着十分重要的影响。

?季风是盛行风向的季节变化，Ramage 总结了前人的工作，给季风作了一个具体的定义

?1月与7月盛行风向的变化有120o ；

?1月与7月盛行风向的平均频率超过40％；

?至少在1月和7月中有一个月的平均合成风超过3m/s；

?在5 o经纬度矩形内，这两个月份中每个月气旋与反气旋的交替出现至少每两年一次。

?1980年代，Webster(1987)又给出了一个更为普遍的季风定义：冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季节性交替出现。自1980年代以来，季风研究已经有了很大的发展，人们提出了反映季风强度与爆发时间的各种指数，对季风的区域特征也进行了大量的研究。对季风形成的原因有了很多的认识。总的看法是，季风是大气环流季节变化的反映，是不同地区热力对比的结果，即相对海陆风是更大尺度的“热生风”

和“风生雨”的现象。这种热力对比包括半球间的热力对比、海陆热力对比和高原与其周围同高度大气间的热力对比。其风向的变化或季风气流的路径不但要考虑高低压系统之间的关系，还要考虑两个半球间地转偏向力的作用。这里可以描述印度洋上从南半球出发的一个质点，相对北半球亚洲大陆的加热，如何在南半球成为东南风，如何越赤道成为西南气流，如何在南海转变为东南气流的。

4 季风成员

就风系而言，亚洲冬季风与夏季风的风向近于相反，但冬、夏季风环流系统并不是这种简单的反向关系。季风环流系统有若干个成员组成。在亚－澳和非洲地区，北半球夏季风环流系统比冬季风环流系统复杂得多。

5 亚洲冬夏季风系统

对应于亚洲冬、夏季风系统，由于下垫面热源分布的不同，在夏季风期间，上升运动和降水出现在陆地，而下沉运动出现在海洋；在冬季风期间，上升运动和降水出现在海洋，而下沉运动出现在亚洲东部大陆。亚洲冬季风起源于西伯利亚高压，当高压离开源地向南爆发时，在其东侧和南侧可产生很强的北风和东北风，这就是冬季风。这种强北风和东北风的产生在很大程度上与非地转运动有关。当东北季风向南流向南海及印度尼西亚一带时，可形成冷涌，最后流入到赤道槽内，加强那里的对流和降水。

6 越赤道气流与低空急流

?索马里低空急流是北半球夏季的一支著名的低空急流，它与西南季风的活动有密切关系。这支急流长约800～900公里，宽约300公里，厚约1公里。7月平均最大风速在15m/s以上，逐日最大风速可达25～50 m/s。这支急流一年四季都存在（图8-2.5）,但冬季只在南半球出现，到4月才越过赤道。它起源于南半球的马斯克林高压（中心位于30oS，50oE附近），2月开始北移，6月到达东非高原，然后折向东，沿索马里海岸进入阿拉伯海，直至印度西海岸。6～8月期间位置稳定，强度达到最强。

10月初，这支气流又撤回南半球，而且强度也大大减弱。

?在东亚夏季风系统中也存在着一支源自澳大利亚的低空越赤道气流，它在100～129oE地区越过赤道，在我国的南海北部一带与低空急流连接，最大风速可达30m/s以上，对东亚的降水、暴雨起着重要作用。

7 季风槽和季风低压

?季风槽是北半球夏季全球赤道槽的一部分。在地面图上，槽从西非延伸至中南半岛，向上伸展可达500百帕，随高度向南倾斜。季风槽由于受地形作用滞留少动，槽的位置大致与相对雨量最小区和雷暴频率最大区一致。

?每年6～9月的夏季风期间，在孟加拉湾北部生成的一种低压称为季风低压。它和其他热带扰动一样，向西移动，生命期为3～5天，平均每月生成2个。季风低压是一种强热带扰动，水平范围约1500公里，垂直范围约8公里，涡旋的中心气压为980百帕，水平风速20m/s以上。

8 对流层中层气旋

对流层中层气旋主要出现在阿拉伯海北部，有时在孟加拉湾地区。气旋最强的环流在700～300百帕之间，在地面和200百帕常常看不到闭合环流，水平尺度为1000公里，垂直尺度约6公里，这种气旋可产生大量降水。

9 亚洲季风

?目前普遍认为亚洲地区季风是由不同的成员组成的。这些成员包括南亚（印度）季风、东南亚季风和东亚季风。认识这些季风成员主要是从它们的地理位置上分辨出来的。南亚季风和东南亚季风所处的纬度较低，夏季风降水的时间比较长。相反，东亚季风的地理位置较高，季风降水的持续时间较短。但在东亚季风降水期间，南亚和东南亚的季风降水也进入一个强盛的时期。

?我国气象工作者把6－7月份的降水称为汛期降水，而把秋雨以及与台风相联系的降水称为台汛期降水。从中国汛期降水的时间分布来看，主要降水集中在第34－39候。于是我们给出第34－39候亚洲降水与850百帕流场分布（图8-3.1）。从降水分布看，东亚地区从中国的中部经过朝鲜半岛到日本有一条雨带，这条副热带雨带与南亚和南海地区的热带雨带是相分离的。分离的纬度大约在25oＮ附近。东亚地区的副热带雨带显然是与梅雨锋联系在一起的。另外我们注意到南亚和南海附近各有几个降水中心，东亚地区有几个降水向北发展的大值带。流线图中我们用虚线标出了越赤道气流和季风槽的位置。南亚印度半岛两侧的季风槽和南海季风槽与强降水有确定的位置关系。

?大约在110oE附近，中国上空850百帕上气流是辐散的，而在它的两边气流是辐合的，中国大陆上的气流辐合与辐散在降水场上也是有反映的。图8-3.2是中国夏季（6、

7、8月）的气候平均降水。气候上这三个月的中国降水分布应该更大程度上反映的

是季风降水。降水分布中有两条相对少的带，分别在西部沙漠干旱区和中国东部沿110oＥ。这样，通过这个降水分布可以看出中国存在三个主要的降水区。最西北的降水区位于新疆北部，属于西风带降水。东部的降水位于沿海地区，属于东亚季风降水。中部的降水以青藏高原为中心，属于高原季风降水。高原季风与东亚季风的分界线可以分别从夏季降水的低值带和低层气流的辐散带得到确认。

?由降水和流场分布可以确认，南亚季风的区域范围包括印度半岛、西部的阿拉伯海，东部包括孟加拉湾到达100oＥ的位置。整个南亚区域的降水相对比较集中。两个主要的降水中心分别在印度半岛的西侧和孟加拉湾地区。西部以越赤道索马里气流与西风带气流相交的地方为界。南亚季风的年际变化受到南半球越赤道气流和西风带气流的直接影响。

?东亚(副热带）季风雨带是随着季节变化逐步由华南向中国北方移动的。导致这种季节移动的直接原因包括越赤道季风气流、西太平洋副热带高压和西风带等强度的变化。青藏高原的热力和动力特征以及南亚、东南亚的季风强度也会从不同的角度对东亚季风施加影响。相比南亚季风和东南亚季风，东亚季风的影响因素更多，预报更有它的难度。上述影响因子的强度变化会直接形成东亚季风边缘带的年际和年代际活动变化。这个季风边缘活动带对我国的雨带分布影响很大，需要加强研究。

?我国气象学家高由禧先生早就认为存在高原季风。从经过我国的低层大气流场上可以分辨出，110oＥ以西的气流是东南气流，也与越赤道气流有联系，是向高原辐合的。随着高原高度升高，气流辐合产生的主要降水带大致沿100oＥ。从卫星云图上可以观测到稳定维持的向北水汽输送带。这条水汽输送带和西部降水带对稳定我国长江和黄河源头的水源起到了重要作用。在中国的版图上，高原降水反映的季风区

覆盖了很大的一个范围。高原季风反映在地形高度上与其他三个地区的季风不同。

但它也受到南亚季风、东南亚季风、东亚季风和西风带的影响。由于观测资料缺乏，对高原季风的认识相对为少。

10 东南亚季风

?地理位置上，东南亚包括南海、中印半岛和菲律宾等地，以南海为这一地区的中心。

长期以来南海区域和中印地区由于缺少观测资料，对东南亚季风的认识要比对南亚季风，甚至东亚季风还要少

?我国气象学家（陶诗言和陈隆勋）利用陆地观测的降水资料分析得到，亚洲地区最早的夏季风降水开始于东南亚地区。图8.8是夏季风降水爆发的时间发展图。五月中旬南海季风开始爆发，五月20日华南季风降水开始，六月20日季风降水到达长江流域，七月20日降水到达华北。七月30日降水到达华北的北部，这里可能是东亚季风影响的最北位置。印度季风从六月初开始登陆并爆发，七月中旬季风降水发展到最北的位置。可见，东南亚季风爆发在亚洲季风发展过程中起到了先头作用。

?南海季风爆发的一个重要特征是它在五月中旬的突然爆发。这种突然爆发集中发生在南海的中部地区，并不包括北部和南海的赤道附近以及菲律宾和中印半岛地区。

南海中部（10-20oＮ，110-120oＥ）地区的平均降水（CMAP）、平均向外长波辐射（OLR）、上部对流层平均水汽亮温（HIRS）和西风都表现为这种突然的变化。图8-4.2给出的是这４个要素的季节变化。降水从五月第３候的４mm/d以下上升到五月第４候的６mm/d以上，风向从东风转变为西风，OLR和水汽亮温值也在这个时候发生了突然变化。所以，人们把南海季风的季节突然爆发定在五月中旬或者五月第４候。从五月中旬到十月底是南海的夏季风湿润期，其他的时间是相对干的时期。

从这个图上看，南海中部的干湿转换和干期与湿期的维持是很清楚的。

11 南亚季风

人们对南亚季风的研究历史悠久，内容很多。这里我们仅仅用现代观测资料比较南亚季风与东南亚季风的区别。比较南海季风突然爆发前的第27候和南海季风爆发时28候的亚洲－印度洋－太平洋地区的气候降水分布看，27候，华南－日本的雨带是副高边缘西风带上的锋面降水。南海中部是一个相对干的区域。其西侧的中印半岛降水、南海南部的降水和菲律宾以东的降水与那里的越赤道气流有关。可见，27候南海中部已经为四面降水所包围。27候印度半岛上也处于干的少雨区中。28候，随着西南季风气流的形成，整个亚洲雨带从赤道印度洋－孟加拉湾－南海－西北太平洋连成一条线。正是这条雨带和与雨带相伴随的西南季风气流形成了南亚季风和东亚季风的季节性相互联系和向北的推进。

南亚季风与海季风的比较：

?南亚季风在风和湿度（降水）上是一个渐变过程，而南海季风表现为突变过程

?南亚年降水循环呈“Y”型,而东南亚呈倒“Y”型

?两个地区的降水特征与低层流场差异有着密切的联系

12 东亚季风

?气候上东亚地区包括中国东部、朝鲜半岛和日本等地。从亚洲夏季风的爆发可以初步发现，尽管中印半岛的夏季风爆发最早，华南也早就开始了降水，但真正的亚洲地区夏季风作为季节转变应该是在南海季风爆发之后，因为在此之后雨区才普遍地向北推进。

?东亚季风范围：中国东部、朝鲜半岛、日本

东亚季风特征：

1 东亚有三个雨季

2 南海夏季风爆发前存在前汛期降水

3 东亚主汛期（梅雨）在6-7月份（34-39候），梅雨雨带是与热带雨区相分离的

4 东亚还有秋雨，以朝鲜半岛和日本为明显，日本秋雨更晚

13 亚洲－澳大利亚季风

亚洲－澳大利亚（A-A）季风是地球气候系统中的一个重要部分，因为它直接影响着世界人口的60%。这一地区的社会和经济活动很大程度上依赖于季风的变率，特别是农产品的产量。由于季风的时节特性，人们为适应季风气候的进程，逐渐形成了很多当地的季风文化。

亚洲季风区包括南亚季风、东南亚季风和东亚季风

?在东南亚季风中还存在区域差异

?东亚季风存在南北差异

?不同的要素可以指示不同地区的季风特征

14 全球季风分布

?卫星BT亮温，CMAP降水和NCEP风资料可以应用于东亚及其副热带地区的季风研究；

?全球存在3个大的水汽中心，最大的在赤道印度洋；

?北半球最早的水汽扩展发生在中南半岛；

?全球存在6个主要的季风区包含在4A 区中，又称4A季风，以亚-非季风区范围最大。