引言

中高纬度500hPa层的阻塞形势，特别是东亚阻塞高压是影响我国夏季降水和旱涝的主要环流系统之一。如何准确地监测北半球和欧亚地区的阻塞形势，对于提高我国短期气候预测水平具有重要的意义。通过“九五攻关项目”^[1]和其他多项业务改进项目^[2]，我国气候监测业务的范围和水平均有很大的提升，但北半球的阻塞高压监测仍属薄弱环节。我国和许多国家相似，在日常气候监测业务中，主要通过对北半球中高纬度500hPa环流形势的分析来定性地判别是否有阻塞形势存在及其大致范围，尚未有一套适于业务应用的客观化方法对阻塞形势进行定量的监测，例如阻高出现的位置和强度等等，而这些定量的监测结果对于短期气候预测具有直接的参考意义。美国海洋与大气局(NOAA)在气候监测业务中，通过引入阻高指数对北半球中高纬地区的阻塞形势及强度进行实时监测^[3]，此方法将阻高监测直观化和客观化，非常适合日常监测业务使用。因此，在建立我国北半球阻塞高压实时监测诊断系统时借鉴此方法实现了对北半球中高纬地区任意经度上的阻塞形势的监测。分析表明^[4-5]，鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山这三个地区是阻塞高压发生频次较高的地区，夏季有无阻塞高压建立和维持，对我国夏季降水和旱涝影响较大。因此，分别在这三个地区选择关键区进行阻高监测。另外，系统也对逐日和5天滑动平均的北半球500hPa环流场进行监测，从而初步建立了从北半球到区域的阻塞高压实时监测诊断业务。

1 资料简介

北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统使用的逐日500hPa高度场资料来自国家气象信息中心的实时气象数据库，为T213客观分析资料，其均匀经纬矩形格点网覆盖全球，格点距为1.625°×1.625°，经过程序格式转换后的应用资料的格点距变为2.5°×2.5°，资料时段从2004年1月1日开始。

本文使用的历史气候资料为NCEP/NCAR再分析资料中的日平均500hPa高度场资料，其均匀经纬矩形格点网覆盖全球，格点距为2.5°×2.5°，资料时段为1948年1月1日—2003年12月31日。

2 阻塞高压监测指数定义 2.1 北半球中高纬阻塞高压指数

阻高数值化定义用Tibaldi和Molteni^[3]的方法，该方法是从Lejenas和Okland ^[6]改进得来。该阻高指数是局地和瞬时的，用于实时监测十分理想。

下面是北半球中高纬阻高指数的计算方法：

对每个经度，南500hPa高度梯度(GHGS)和北500hPa高度梯度(GHGN)计算如下：

Z代表位势高度， =80°N+δ， =60°N+δ， =40°N+δ，δ＝-5°，0°，5°

对某时某经度任意一个δ值，如果条件满足：

(1) GHGS＞0

(2) GHGN＜-10m/纬度

则诊断为该时该经度有阻塞，阻塞指数为GHGS。当有两个以上的δ值同时满足(1)和(2)两个条件时，则取GHGS值大者为阻塞指数。因为阻高有一段持续的时间，在计算GHGS和GHNS之前，先对500hPa高度场做5天的滑动平均，以把有充分持续时间的阻高分离出来。

2.2 关键区选取

赵振国^[4]对鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山分别定义了关键区：50~60°N、120~150°E区域代表鄂霍次克海阻塞高压区，50~60°N、80~110°E区域代表贝加尔湖阻塞高压区，50~60°N、40~70°E代表乌拉尔山阻塞高压区。这里沿用这三个关键区的经度跨度范围，则中高北纬地区的500hPa位势高度沿着每个纬度带在这三个经度跨度范围内的平均值就代表了鄂霍次克海地区、贝加尔湖地区和乌拉尔地区在各个纬度带的平均高度场。

同样，在这三个关键区的各自经度跨度内，将每个格点上的GHGS相加后再除以格点数可代表这三个区的平均阻高指数。

3 北半球阻塞高压监测诊断业务系统 3.1 系统结构

基于国家信息中心的实时气象数据库的逐日500hPa高度场资料，初步建立了北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统。该业务系统每日自动定时启动并生成阻高监测产品，其系统结构框图如图 1所示。以下以2006年为例，介绍此系统的监测产品。

3.2 产品 3.2.1 北半球中高纬阻塞高压指数

图 2给出了2006.01.01—2006.11.16的北半球中高纬阻塞高压指数的时间经度剖面图。图中显示，2006年夏季以前，阻塞高压主要出现在欧洲、大西洋和北美洲的东半部地区，并呈较明显的4次阻塞形势过程，出现的时间依次是1月至2月初、2月下旬至3月初、3月中旬和5月上半月。其中2月下旬至3月初的阻塞形势范围最广，经度跨度从90°W至20°E，其阻高指数也最强，中心值达到了20米/纬度。2006年6月—11月出现阻塞高压的位置则显得较为分散，北半球各地区在不同的时段均有出现阻塞形势，但强度较弱，基本在0~5米/纬度，少数达到5~10米/纬度。在40~150°E范围内(即鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山的关键区)，出现阻高的时段主要集中在6—7月，阻高指数基本在0~5米/纬度，仅在7月上旬末的60~75°E间达到5~10米/纬度。

为检验阻高监测结果是否准确，对比了同期美国NOAA的监测实况(可参考[http://www.cpc.ncep.noaa.gov/])。总体上，两者在监测阻高出现的位置和时间上基本完全吻合，但阻高指数的强度略有差异，具体表现在业务系统监测到的阻高指数有时比NOAA监测到的偏小0~10米/纬度。如2006年9月中旬，北半球中高纬的180~90°W之间出现阻高，NOAA监测到的该区间的阻高指数的中心最大值为5~10米/纬度，而本系统监测的阻高指数强度为0~5米/纬度，偏小5米/纬度左右。2006年11月上旬末至中旬，北半球中高纬的120°E~180之间出现阻高，NOAA监测到的该区间的阻高指数的中心最大值为5~10米/纬度，而本系统监测的阻高指数强度为0~5米/纬度，偏小10米/纬度左右。这种差别的出现与所用的实时资料不同有关。其他时段两者的差别较小。

3.2.2 关键区阻塞高压指数

图 3是2006.1.1—2006.11.16鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山关键区的阻塞高压指数。图中显示，乌拉尔山关键区出现两次明显的阻塞形势，出现时间分别在4月底至5月初和7月中旬附近，持续时间分别为10天和8天，其中前者指数最大值为1.1，后者的最大值达到2.2。贝加尔湖关键区只在7月上旬和7月下旬各出现一次阻塞高压，持续时间分别是5天和4天，两次过程的指数最大值均不超过1。鄂霍次克海关键区共出现五次明显的阻塞过程，出现时间分别在1月底、6月初、6月中旬、7月下旬和11月上旬，持续时间分别是2天、8天、7天、3天和7天，在这五次阻塞过程中，指数最大值分别是0.6、0.2、1.8、0.7和2.1。

廖荃荪和赵振国^[7]、赵振国^[4]研究指出，夏季东亚阻塞高压的持续发展是造成我国出现3类雨型，即长江流域多雨的主要原因，夏季鄂霍次克海地区、贝加尔湖地区的阻塞高压与长江流域的降水量存在明显的正相关。将鄂霍次克海地区、贝加尔湖地区的夏季的每日阻高指数各自累加再去除以出现的阻高天数，可得到这两个地区的夏季平均阻高指数。由此计算出鄂霍次克海地区和贝加尔湖地区1971—2000年的30年平均夏季阻高指数分别是0.92，0.29。用同样的方法计算得出2006年夏季上述两个地区的夏季平均阻高指数分别是0.46和0.24，均小于30年气候平均值。气候监测表明(参考国家气候中心网站http://www.ncc.cma.gov.cn)，2006年夏季我国雨带主要位于江南和黄淮地区，长江流域的降水量较常年偏少，这与同年夏季的鄂霍次克海地区、贝加尔湖地区的阻高偏弱相符。

3.3 北半球阻塞高压监测诊断业务中的其他监测产品

北半球阻塞高压监测诊断业务系统中还包括日平均和5日滑动平均的北半球500hPa高度场的实时监测，其中后者是对最近连续5天的500hPa高度场计算和平均。此外，还有鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山这三个关键区的平均500hPa高度逐日演变的实时监测。具体方法是利用经过5日滑动平均后的500hPa高度场资料，沿35~85°N的每个纬度带分别对120~150°E、80~110°E和40~70°E这三个关键区的经度跨度范围内的500hPa高度求和平均，用以代表鄂霍次克海地区、贝加尔湖地区和乌拉尔地区在各个纬度带的500hPa平均高度(图略)。

4 小结

北半球阻塞高压实时监测诊断业务是国家气候中心监测诊断业务中新增的一项实时业务，北半球中高纬阻塞高压指数实现了对北半球中高纬任意经度上阻塞形势及其强度的实时监测，鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山地区的阻塞高压的监测，尤其在夏季的监测，可为我国的夏季降水预测提供良好的参考因子。通过与美国NOAA的同期阻高监测情况比较，两者的监测结果基本一致。