港科大HydroMet团队： 一年可能不止“四季”，东亚季风年周期新认识！

Source：Pixabay, Himalayas 青藏高原"大地形"塑造了东亚独特的季风气候

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香港科技大学陆萌茜老师团队（陆老师、博士生代伦、博士生郑达勋），以自映射网络（Self-organizing map）为基础，构建了一种东亚季风年周期划分策略，深化对其多项特征的了解与讨论。并在对梅雨季与秋季肇始期预测问题，提出了新的可能性。

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东亚季风是最全球最复杂的季风系统之一。自上世纪至今，水文气象领域内对对于东亚季风部分或单一季风阶段已有相当丰富的文献积累。具体而言，其标志性特征可总结为地区性大气环流的季节性反转以及与之相伴的干湿季节交替。在已有研究中，东亚季风阶段的定义通常以单一或多个环境变量（例如，风速、雨量等）的经验标准定义某个具体阶段。陆老师团队认为，季风具有强周期性特点，在时间尺度上应强调其连续性，由此展现相对完整的季风年周期循环特征。

因此，陆老师团队将自映射网络用于850hPa风场数据中，对风场空间结构特征进行聚类分析，得到图-（1）中八个重要阶段。具体而言，图(a)-(c) 中展示 初冬、隆冬、冬末三个阶段。以上三个阶段，研究范围内普遍少雨，北部西北风盛行，初冬至隆冬南方以东北风为主，直至冬末，研究区域南部出现西南风出现。图(d)中，我国东南沿海地区降雨量增加，北部西北风进一步减弱，南部西南风加强，此为春季阶段主要特征。随后，我国南部及临近海域西南风持续加强，雨带随即形成(图(e))。随后西南风达到顶峰，雨带北移至长江中下游，日本南部及朝鲜半岛(图(f))。由此特征，分别称其为前梅雨期与梅雨期。最后，进入仲夏后，西南风与降水整体减弱，入秋后，北部西北风初现，南部风向转至东北风(图(g)-(h)), 完成循环。

原文图1，由陆萌茜博士提供▼

图-(1) (a)-(h) 东亚季风8个周期850hPa风场（矢量）、降雨量（阴影）、相当位温（等势线）特征图；（i）气候态中各季风阶段时间分布。

以此为气候态特征基础，陆老师团队给出了与已有文献大致相符的八个季风阶段肇始期定义（该部分参见原文）。随后陆老师团队发现，春季与前梅期的肇始时间间隔与前梅雨期到梅雨期的肇始时间间隔存在负相关（图-(2)）。类似关系也在于梅雨与仲夏的肇始时间间隔与仲夏至秋天的肇始时间间隔。由此关系，对预测梅雨和秋季这两个关键季风阶段的肇始期提供新的可能性。

原文附件图4，由陆萌茜博士提供▼

图-(2) 散点图及其线性回归线（a）从春季到梅雨前（TS-P）和从梅雨前到梅雨（TP-M）的肇始间隔，阴影为95％置信区间，和（b ）从梅雨到仲夏（TM-MS）和从仲夏到秋季（TMS-F）的肇始时间间隔。每个图下方的表中提供了回归方程式和变量的定义。

最后，本文对暖季季风阶段的肇始期前后天气型进行诊断，从大气热动力学角度论证以上结论的可靠性。其结论主要包含阿留申低压(the Aleutian Low)，北太平洋副热带高压西部（the western North Pacificsubtropical high）和上层西风(theupper-level westerlies) 在春季梅雨前和梅雨的肇始中起重要作用。详情参见原文。

结语：

总而言之，本文力图在讨论东亚季风年周期及其各阶段肇始期问题上做出贡献，同样，也为期预测提出新的可能性。此外，本文通过说明“四季”也许不止有四个，为各个行业辛勤奋斗的研究者们，由换季导致的购置新衣物行为提供理论依据（狗头保命）。

原文链接：

Dai, L., Cheng, T. F., & Lu, M. (2021). DefineEast Asian Monsoon Annual Cycle via a Self‐Organizing Map‐Based Approach. GeophysicalResearch Letters, 48(1), 1–12.

https://doi.org/10.1029/2020gl089542

作者信息：

第一作者（兼本稿作者）：代伦 香港科技大学博士生（土木及环境工程系），2017年加入陆萌茜老师课题组（HydroMet Group,http://cemlu.people.ust.hk/），主要研究东亚夏季季风气侯及强降水预测，在Journal of Climate, Water ResourcesResearch及Geophysical Research Letter国际期刊发表论文三篇。

第二作者：郑达勋 香港科技大学博士生（土木及环境工程系），2017年加入陆萌茜老师课题组（HydroMet Group, http://cemlu.people.ust.hk/），主要研究东亚夏季季风气侯及大气水循环过程，在Journal of Climate, WaterResources Research及GeophysicalResearch Letter国际期刊发表论文四篇。

通讯作者：陆萌茜 香港科技大学助理教授（土木及环境工程系），2014年在美国哥伦比亚大学地球与环境工程学院获得博士学位，同年加入哥伦比亚大学水中心（Columbia Water Center）及应用物理与应用数学系任博士后研究员，期间于统计系和数据科学研究所任讲师。2016年底，加入香港科技大学土木及环境工程学系任助理教授至今。陆萌茜老师课题组的研究方向包括大气河水汽输送，极端气象水文，气候变化及水资源管理。课题组长期招聘硕士生，博士生，博士后研究员。有意向的申请人请将申请材料直接发送至陆萌茜老师邮箱（cemlu@ust.hk）

陆萌茜博士主页: https://cemlu.people.ust.hk