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地学百科【季风】

编著:中科院地球环境研究所 地环所科普协会     来源:https://mp.weixin.qq.com/s/OlBh0uBkPpjjz7ihDNS1Eg

季风(monsoon): 季风一词源于阿拉伯语“mawsim”(季节)。至少在公元1世纪前,阿拉伯的水手已经注意到印度洋上冬季盛行从印度吹向东非的东北风,夏季则盛行从东非吹向印度的西南风,并利用风向变化进行航海贸易。


我国早在周朝的《诗经》《国风·邶风·北风》描述东亚冬季风:“北风其凉,雨雪其旁。北风其嗒,雨雪其霏。”和相传虞舜所作的《南风》中描述东亚夏季风:“南风之薰兮,可以解吾民之愠兮;南风之时兮,可以阜吾民之财兮。”。明代郑和七下西洋,除了第一次夏季启航,秋季返回外;其余六次均在亚洲冬季风(北风)出发,亚洲夏季风(南风)归航,这充分说明了我国古人对季风活动规律的深刻认识。


亚洲季风风向变化示意图


阿拉伯科学家Sidi-Ali于1554年利用印度洋的50个台站观测资料给出了季风的爆发与撤退日期(Pedelaborde,1963),印度洋上4-9月以西南风为主,而10月到次年3月以东北风为主。沃耶科夫(Voyeikov,1879)将季风和降水的季节变化联系起来。


全球季风系统和雨季地理分布图[1]


随着现代对季风研究的扩展,有的学者强调季风主要表现为风场的变化,而有的学者则强调季风主要表现为降水的变化


东亚季风系统不仅表现为盛行风向随季节的变化,而且也表现在降水随季节的变化。东亚地区夏季盛行偏南风,由于偏南风从海洋带来大量水汽,故在东亚地区引起大量降水;而冬季盛行偏北风,由于偏北风从高纬度带来干冷的空气,故降水很少。因此,东亚地区的气候是典型的季风气候。


亚洲季风风场和降雨示意图[4]


黄荣辉等的研究表明东亚季风系统的冬、夏季风年循环更清楚表现在雨带的季节变化上。在春季的4、5月,季风雨带位于南海地区,到了5月下旬到6月初,雨带北移到华南到江南地区;之后,此雨带会向北突跳到我国江淮流域、日本和韩国,这就意味着我国江淮流域的梅雨、日本的Baiu和韩国Changma季节的开始;之后在7月初或中旬,此季风雨带会再一次向北推移到华北、东北和朝鲜,这表明江淮地区梅雨的结束,而华北、东北地区雨季的开始;到了8月中旬以后,夏季风雨带很快撤退到华南地区。之后,东亚地区突渐受冬季风控制,降水主要靠锋面降水。东亚季风雨带的北进和南撤与东亚冬、夏季风的年循环一致。


中国月降雨量变化图


▼华东(东经110-120度)日均降雨量(mm/天)变化图


1686年,英国天文学家Edmund Halley提出季风是由海陆热力差异驱动(Halley,1686)。该理论对300多年来的季风研究产生了深刻影响,成为传统主流观点。近年来一些研究则强调季风是热带辐合带(ITCZ)季节性推移的结果(Gadgil,2003;汪品先,2009)。


全球海平面气压场和近地表风场示意图


Webste(1998)指出,季风系统不仅仅只是一个大气环流系统,而是一个海-陆-气相互作用的耦合系统。如黄荣辉等认为东亚季风系统也不仅仅只是一个东亚上空随季节有明显变化的环流系统,它也是受海洋、陆面、冰雪和高原影响的一个区域气候系统。


这个系统包括以下几个部分:

1, 在大气圈中有亚洲季风环流系统(包括冬、夏季风)、西太平洋副热带高压和中纬度扰动等。

2. 在海洋圈中有热带西太平洋暖池和印度洋对季风的热力作用、热带太平洋ENSO循环等。

3, 在岩石圈中有青藏高原对季风的动力、热力作用、欧亚积雪(特别是青藏高原积雪)、干旱和半干旱区的地-气温差以及极冰等。


东亚季风系统变化与上述海-陆-气耦合系统的变化密切相关,它们是互相关联且相互作用的,是一个整体。


东亚季风气候系统示意图[2]


无论季风的机理如何,其基本的定义和特征是公认的,即季风是大范围地区冬季和夏季盛行风向反转的大气环流,随着风向变化,气团的性质也发生根本变化,从而导致明显的天气变化——冬季寒冷干燥、夏季温暖湿润。


参考资料:

[1]安芷生, 吴国雄, 李建平等. 全球季风动力学与气候变化[J]. 地球环境学报.

[2]黄荣辉. 东亚季风系统——10000个科学难题之地球科学卷

[3]杨石岭, 董欣欣等. 末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录[J]. 中国科学:地球科学.

[4] https://svs.gsfc.nasa.gov/12255

[5]Zhang H , Griffiths M L , Chiang J C H , et al. East Asian hydroclimate modulated by the position of the westerlies during Termination I[J]. Science, 2018, 362(6414):580-583.

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