Association Analysis on the Seasonal Surface Solar Radiation Anomaly in China and Major Atmospheric Circulation Indices
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摘要: 利用1989～2018年ERA5地面太阳辐射资料，分析了不同季节主要大气环流特征指数与中国地面太阳辐射异常的关系。结果表明：（1）在春季，东亚槽位置对中国中东部大面积的地面太阳辐射异常有一致性的影响，其位置偏东时，地面太阳辐射异常显著偏少。冬季风强度和ENSO（El Niño–Southern Oscillation）分别对长江流域南北、中国南方东部和西部有反位相的影响。（2）夏季的影响因子比较复杂，NAO（North Atlantic Oscillation）和夏季风是两个较主要的影响因子，NAO对中国北方较多地区的地面太阳辐射异常的影响较为显著，而夏季风主要与江淮地区的地面太阳辐射异常相关联。当NAO指数偏大（小）时，北方大部分地区地面太阳辐射异常偏少（多）。当夏季风偏强（弱）时，江淮流域的地面太阳辐射异常显著偏少（多）。（3）在秋季，地面太阳辐射异常主要受到东亚槽位置、冬季风和NAO的影响，冬季风和东亚槽主要影响北方地区，当东亚槽偏西或冬季风偏强时，中国北方除东北地区外的大部分地区地面太阳辐射偏多。NAO主要与中国西部的地面太阳辐射异常关联，当NAO指数偏大时，西部地区北方地面太阳辐射异常偏少而南方大部分地区偏多。（4）在冬季，ENSO和冬季风是较重要的影响因子，但其显著影响区域并不对称。在ENSO负位相或冬季风较强时，中国北方大部分地区的地面太阳辐射异常显著偏多，而ENSO正位相或冬季风较弱最有利于中国南方地面太阳辐射异常偏少，但显著影响范围较小。Abstract: The association between the seasonal major atmospheric circulation indices and the surface solar radiation anomaly (SSRA) in China is investigated using ERA5 SSR downwards data from 1989 to 2018. The results show that (1) in spring, the location of the East Asian trough has a consistent influence on the SSRA in the large areas of central-eastern China, and the SSRA is significantly less when the location of the East Asian trough is eastward. The intensity of the East Asian winter monsoon affects the SSRA inversely in the southern and northern Yangtze river basins, whereas El Niño–Southern Oscillation (ENSO) affects the SSRA inversely in the eastern and western parts of south China. (2) In summer, the influencing factors are complicated. The North Atlantic Oscillation (NAO) and summer monsoon are important. The NAO has a significant influence on the SSRA in many parts of north China, and the summer monsoon is associated with the SSRA in the Yangtze–Huaihe River basin. When the NAO index is higher (lower), the SSRA in large parts of north China is less (more). When the summer monsoon index is higher (lower), the SSRA in the Yangtze–Huaihe River basin is significantly less (more). (3) In autumn, the SSRA is connected with the location of the East Asian trough, winter monsoon, and NAO. The SSRA in north China is primarily influenced by the winter monsoon and the location of the East Asian trough. The SSRA in large parts of north China except for Northeast China appears more when accompanied by the western East Asian trough or strong winter monsoon. Moreover, when associated with the SSRA in western China, the higher NAO index can lead to less SSRA in the northern part of western China and more SSRA in the large southern parts of western China. (4) In addition, ENSO and winter monsoon are two important factors affecting the SSRA in winter, but their significant influencing areas are asymmetric. Negative ENSO phases or intense winter monsoon can cause more SSRA significantly in most parts of northern China, and positive ENSO phases or weak winter monsoon are most favorable to the less SSRA in southern China, but on a small significant scale.
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Key words:
- Surface solar radiation /
- Influencing factors /
- Each season
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图 1 春季东亚槽位置（a）偏东年、（b）偏西年，冬季风指数（c）偏大年、（d）偏小年以及Niño3.4指数（e）偏大年、（f）偏小年地面太阳辐射异常合成（黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验）
Figure 1. Composite surface solar radiation anomaly (SSRA) in the years of (a) eastern location of East Asian trough, (b) western location of East Asian trough, (c) large winter monsoon index, (d) small winter monsoon index, (e) large Niño3.4 index, and (f) small Niño3.4 index in spring (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)
图 2 夏季Niño3.4指数（a）偏大年、（b）偏小年，AO指数（c）偏大年、（d）偏小年，NAO指数（e）偏大年、（f）偏小年以及夏季风指数（g）偏大年、（h）偏小年的地面太阳辐射异常合成（黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验）
Figure 2. Composite SSRA in the years of (a) large Niño3.4 index, (b) small Niño3.4 index, (c) large AO index, (d) small AO index, (e) large NAO index, (f) small NAO index, (g) large summer monsoon index, and (h) small summer monsoon index in summer (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)
图 3 秋季NAO指数（a）偏大年、（b）偏小年，冬季风指数（c）偏大年、（d）偏小年，东亚槽位置（e）偏东年、（f）偏西年地面太阳辐射异常合成（黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验）
Figure 3. Composite SSRA in the years of (a) large NAO index, (b) small NAO index, (c) large winter monsoon index, (d) small winter monsoon index, (e) eastern location of East Asian trough, and (f) western location of East Asian trough in autumn (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)
图 4 冬季Niño3.4指数（a）偏大年、（b）偏小年，冬季风指数（c）偏大年、（d）偏小年地面太阳辐射异常合成（黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验）
Figure 4. Composite SSRA in the years of (a) large Niño3.4 index, (b) small Niño3.4 index, (c) large winter monsoon index, and (d) small winter monsoon index in winter (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)
表 1 1989～2018年主要气候指数的异常年
Table 1. Anomalous years of the major climate indices during 1989−2018
季节 影响因子 年份 春季 东亚槽位置指数 偏东年 1990年、1991年、1992年、1993年、1996年、1997年、1998年、2003年、2010年 偏西年 1989年、1995年、1999年、2000年、2001年、2004年、2006年、2008年、2012年 冬季风指数 偏大年 1991年、1998年、2002年、2003年、2015年、2016年、2018年 偏小年 1993年、1995年、1996年、2000年、2001年、2005年、2006年、2007年、2011年 Niño3.4指数 偏大年 1992年、1993年、1998年、2005年、2010年、2015年、2016年 偏小年 1989年、1996年、1999年、2000年、2001年、2008年、2011年、2012年、2018年 夏季 NAO指数 偏大年 1989年、1990年、1991年、1992年、1993年、1996年、2013年、2016年、2018年 偏小年 1995年、1999年、2007年、2008年、2009年、2010年、2011年、2012年 AO指数 偏大年 1989年、1994年、1996年、2006年、2016年、2017年、2018年 偏小年 1993年、1997年、2004年、2007年、2009年、2011年、2014年、2015年 Niño3.4指数 偏大年 1991年、1997年、2002年、2004年、2009年、2015年 偏小年 1989年、1998年、1999年、2000年、2007年、2010年、2011年、2013年 夏季风指数 偏大年 1991年、1993年、1998年、2003年、2014年、2015年 偏小年 1990年、1994年、1997年、2004年、2012年、2013年、2018年 秋季 冬季风指数 偏大年 1990年、1999年、2000年、2003年、2004年、2011年、2015年、2016年 偏小年 1995年、1996年、1997年、1998年、2002年、2012年 东亚槽位置指数 偏东年 1991年、1993年、1999年、2000年、2001年、2003年、2007年、2014年、2016年 偏西年 1989年、1990年、1994年、1996年、1997年、1998年、2002年、2006年、2012年、2013年、2018年 NAO指数 偏大年 1992年、2000年、2004年、2011年、2015年、2017年 偏小年 1993年、1997年、2002年、2010年、2012年、2014年 冬季 冬季风指数 偏大年 1989年、1991年、1992年、1997年、2006年、2008年、2015年、2018年 偏小年 1995年、1996年、2005年、2010年、2011年、2012年、2014年、2017年 Niño3.4指数 偏大年 1991年、1994年、1997年、2002年、2009年、2015年、2018年 偏小年 1995年、1998年、1999年、2000年、2005年、2007年、2008年、2010年、2011年、2017年 
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图(4) / 表(1)
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