季风到底是什么

季风(monsoon)的核心是大尺度环流和降水岁季节发生显著转换,其中最经典的动力学特征是低层盛行风发生季节性变化甚至反转,同时伴随明显的干湿季转换。现代研究通常不回仅凭“风向反转”判定季风,还会同时关注降水年循环。

季风最基本的动力来源:海陆热力差异

夏季大陆升温快,大陆上空空气柱变暖、厚度增加,高层产生压力梯度,并通过整个环流调整形成夏季季风环流;冬季则反过来。但季风并不是简单的“大号海陆风”,它是一个海陆热力差异-环流-水汽-凝结潜热加热相互耦合的系统。

东亚季风

亚洲季风我们可以分为:印度夏季风,西北太平洋夏季风,东亚季风。这其中印度季风和西北太平洋季风更接近典型的热带季风,低层风的季节反转主要变现为冬季为东风,夏季为西风。

而东亚夏季风延伸到了副热带甚至中纬度,因此经常被称为副热带季风,其特征为冬季北风,夏季南风。

大陆西岸为什么没有形成同样的东亚型季风

东亚有几个非常特殊的背景条件同时存在:巨大的欧亚大陆,西北太平洋,青藏高原,西北太平洋副热带高压。夏季大陆热低压和西北太平洋副热带高压之间形成显著的东西向热力差,使得其西侧出现强盛的偏南气流,将热带海洋水汽输送到东亚大陆。东亚季风的形成因此与大陆-海洋的东西向热力差异尤其密切。

青藏高原的作用

机械作用

青藏高原是巨大的地形障碍,会阻挡、分流西风以及冷空气活动,并改变行星尺度环流和涡度场

热力作用

高原是一个海拔数公里的巨大抬升热源。夏季高原表面直接加热对流层,相当于把热源“抬高”到自由大气中,对亚洲季风环流具有重要影响。研究认为青藏高原热力强迫尤其与东亚夏季风关系密切。

季风爆发

monsoon onset的关键就在于它往往具有一定的突变性。在进入夏季的过程中,低层风场,水汽输送,对流和降水可能在短时间内发生明显充足。这是整个东亚夏季环流季节转换的重要节点之一。

低频振荡

热带季风并不是每天都维持同样强度,而存在明显的季节内震荡(Intraseasonal Oscillation, ISO),典型时间尺度大约是30~60d。冬半年最著名的是MJO,而北半球夏季由于亚洲季风环流背景存在,结构明显发生变化,通常称:BSISO,即 Boreal Summer Intraseasonal Oscillation。BSISO一个非常重要的特点是,对流异常除了向东传播,还会在北印度洋和西北太平洋向北传播。它会显著影响季风爆发、active / break cycles, 甚至热带气旋生成。

季风指数

季风强度没有唯一的定义,因此也不存在唯一的季风指数。例如东亚夏季风指数可以根据不同物理量构造,包括风速、纬向风切变,经向风,海陆热力差异,海平面气压差,降水。选择什么季风指数,本质上等于选择“你认为季风的哪一个方面代表季风强度”。