我國(guó)東部冬季降水異常與ENSO事件相關(guān)性分析

孫一航　孫金花

摘 要 利用1951—2012年NOAA擴(kuò)展重建的月平均海面溫度資料，確定了11個(gè)El Ni?o年和10個(gè)La Ni?a年。分別對(duì)El Ni?o年和La Ni?a年中國(guó)東部降水進(jìn)行合成，分析了東部冬季降水異常的空間分布，以及與ENSO事件的可能聯(lián)系。結(jié)果表明，El Ni?o年冬季我國(guó)東部大部分地方多雨，La Ni?a年冬季我國(guó)東部大部分地方少雨，且ENSO敏感區(qū)在東南和華南。分析El Ni?o年和La Ni?a年海溫異常和大氣環(huán)流異常及低層水汽輸送特征，發(fā)現(xiàn)El Ni?o年?yáng)|亞冬季風(fēng)偏弱，La Ni?a年?yáng)|亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 ENSO；冬季；東部降水

中圖分類號(hào)：P732 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.050

ENSO是熱帶海洋和大氣中的異常現(xiàn)象，對(duì)全球的大氣環(huán)流和區(qū)域季尺度氣候特征有明顯影響。當(dāng)赤道東太平洋的海溫異常增暖時(shí)，Hadley環(huán)流的上升支將攜帶更多角動(dòng)量到中緯度，中緯度西風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)。典型El Ni?o年，赤道偏東信風(fēng)強(qiáng)度大減，赤道西風(fēng)將加強(qiáng)，于是正常的沃克環(huán)流變?nèi)酰諝馍仙齾^(qū)和下沉區(qū)位置發(fā)生很大變動(dòng)，造成赤道太平洋上氣候異常[1-2]。本文采用最新資料，采用合成分析方法并做統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，試圖尋找我國(guó)東部冬季降水異常與ENSO事件的可能聯(lián)系。研究我國(guó)東部冬季降水異常與ENSO事件可能聯(lián)系，有助于為冬季降水短期氣候預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)，趨利避害，降低冬季降水異常對(duì)社會(huì)影響。

1 資料和分析方法

本文選取1951—2012共61個(gè)冬季，文中冬季均用第二年表示，如2011表示2010年12月—2011年2月，東部表示110°～125°E，20°～40°N。文中合成分析采用t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)兩組樣本序列平均值差異的顯著性。兩序列樣本個(gè)數(shù)分別為：N1和N2，兩個(gè)序列的平均值分別表示為：及。原假設(shè)H0：μ0-μ1=0，定義一個(gè)統(tǒng)計(jì)量為：

2 ENSO事件分類

本文根據(jù)Ni?o3.4區(qū)來(lái)定義ENSO事件，利用NOAA擴(kuò)展重建的海面溫度資料，得到1951—2012年冬季Ni?o3.4區(qū)平均海溫標(biāo)準(zhǔn)化折線圖（圖1），將標(biāo)準(zhǔn)化的海溫資料>1的年份確定為El Ni?o年，<-1的確定為L(zhǎng)a Ni?a年。1951—2012共61個(gè)冬季，其中>1的年份（El Ni?o）有1958、1966、1969、1973、1983、1987、1992、1995、1998、2003和2010共11年，<-1的年份（La Ni?a）有1955、1956、1971、1974、1976、1989、1999、2000、2008和2011共10年。

3 海溫合成

El Ni?o年冬季海溫合成距平圖如圖2a所示，從中可以看出赤道東太平洋海溫為正異常，中心達(dá)+1.8 ℃，但西太平洋暖池地區(qū)為負(fù)海溫異常，這正是El Ni?o發(fā)生的顯著特征。另外中國(guó)南海、菲律賓和印度洋也為正異常區(qū)，南海和包括孟加拉灣在內(nèi)的印度洋海溫正異常，使得空氣濕度加大，有利于中國(guó)東部冬季降水。比較El Ni?o年SST的平均值和La Ni?a年SST的平均值，計(jì)算了t檢驗(yàn)。很顯然上面提到的異常SST分布在統(tǒng)計(jì)上都是顯著的。La Ni?a年（圖2b）中在赤道中東太平洋海溫有負(fù)異常，而在菲律賓以東的西太平洋海溫為正異常，我國(guó)東南沿海以及日本海南部、黑潮延伸體的SST則都異常偏高，這些異常信號(hào)都通過(guò)了95%可信度檢驗(yàn)。顯然，El Ni?o年和La Ni?a年的海溫分布存在顯著差異。

4 降水合成

El Ni?o年和La Ni?a年冬季我國(guó)東部降水分布幾乎完全相反。El Ni?o年?yáng)|部絕大部分站點(diǎn)降水距平百分率為正值，其中東南和華南降水在El Ni?o年偏多30%～60%，山東半島偏多10%～30%，形成兩個(gè)正距平中心，分別位于廣東-福建和山東，山東僅有小部分通過(guò)0.1均值差異顯著性檢驗(yàn)，包括山東在內(nèi)的整個(gè)長(zhǎng)江以北東部地區(qū)均沒(méi)通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)。La Ni?a年降水負(fù)距平分別位于華南-東南、京津，均比比常年偏少10%～20%。對(duì)比El Ni?o年發(fā)現(xiàn)，華南-東南異常帶中心位置基本不變，異常強(qiáng)度明顯弱于El Ni?o，北邊異常帶中心由山東半島北移至京津，異常強(qiáng)度基本不變，其中華南和東南異常帶均通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)。

5 大氣環(huán)流

5.1 500 hPa高度場(chǎng)

ENSO暖期和冷期冬季亞洲500 hPa高度距平相反，El Ni?o年烏拉爾山附近為負(fù)距平區(qū)，整個(gè)東亞大陸及西太平洋為正距平區(qū)，正距平中心位于日本達(dá)20 gpm，這種距平分布使烏拉爾山附近的高壓脊減弱、東亞大槽減弱、中高緯度的經(jīng)向度減小，加大了西風(fēng)風(fēng)速，減弱了經(jīng)向風(fēng)風(fēng)速。中低緯度兩片正距平大值區(qū)之間，25°N附近是一個(gè)成緯向伸展的低槽區(qū)，計(jì)算了El Ni?o年70°～120°E平均的500 hPa合成位勢(shì)高度距平隨緯度的分布（圖略），El Ni?o年偏強(qiáng)的副熱帶高壓使低緯地區(qū)出現(xiàn)大的正距平，10°N與30°N的500 hPa高度距平差值達(dá)8.5 gpm，加大了該區(qū)域位勢(shì)高度的南北向梯度。

5.2 1 000 hPa氣壓場(chǎng)

分別對(duì)El Ni?o年和La Ni?a年冬季1 000 hPa氣壓做合成圖，El Ni?o年，蒙古高壓中心強(qiáng)度略有減弱，但未能通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)，脊線向我國(guó)東南方向擴(kuò)展明顯，沿30°N 1 015 hPa等壓線脊點(diǎn)到達(dá)150°E附近。配合El Ni?o年合成距平更明顯地出，阿留申低壓中心強(qiáng)度低于多年平均，位置偏東，北美高壓向北美大陸收縮明顯，澳大利亞至印度尼西亞的赤道低壓強(qiáng)度減弱，中心位置由澳洲大陸北部向東北移動(dòng)到新幾內(nèi)亞島附近。

5.3 850 hPa風(fēng)場(chǎng)

El Ni?o年，850 hPa風(fēng)場(chǎng)合成圖中熱帶為中心位于菲律賓的距平反氣旋，中低緯度南支槽位于110°E附近，中太平洋為一距平反氣旋中心。對(duì)于菲律賓海距平反氣旋形成原因，菲律賓反氣旋和中太平洋反氣旋呈東北-西南排列，在它們的左方從菲律賓、南海、東海一直到日本形成一致的反氣旋氣流，這表明西太副高加強(qiáng)；在它們的右方，中東太平洋距平反氣旋后部東北氣流在150°E附近轉(zhuǎn)為西風(fēng)，而150°E以西為菲律賓距平反氣旋后部的偏東氣流控制。

5.4 700 hPa垂直速度

El Ni?o年700 hPa垂直速度距平合成，從緬甸到中國(guó)東部和東海一直到中東太平洋的廣大地區(qū)均為上升區(qū)，中心達(dá)-1.5 Pa/s，而印度尼西亞附近為下沉區(qū)，中心達(dá)-2 Pa/s。La Ni?a年從緬甸到中國(guó)東部和東海一直到中東太平洋的廣大地區(qū)均為下沉區(qū)中心達(dá)0.5 Pa/s，而印度尼西亞附近為上升區(qū)，中心達(dá)-1.5 Pa/s。這可能是El Ni?o年時(shí)，赤道中太平洋多雨，印度尼西亞地區(qū)干旱少雨重要原因。El Ni?o年冬季我國(guó)東南和華南多雨，La Ni?a年冬季我國(guó)東南和華南少雨。

6 結(jié)果與討論

第一，El Ni?o年冬季我國(guó)東部大部分地方多雨，

La Ni?a年冬季我國(guó)東部大部分地方少雨，且ENSO的敏感區(qū)在東南和華南。

第二，El Ni?o年?yáng)|亞冬季風(fēng)偏弱，La Ni?a年?yáng)|亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)。500 hPa El Ni?o年?yáng)|亞大槽比常年偏弱，東亞高空引導(dǎo)氣流減弱，不利于低層冷空氣向南推進(jìn)，減弱東亞地區(qū)偏北冬季風(fēng)。La Ni?a年?yáng)|亞大槽加深，槽后西北氣流加強(qiáng)，將引導(dǎo)極地冷空氣向南爆發(fā)。850 hPa風(fēng)場(chǎng)El Ni?o年南海和中國(guó)東部出現(xiàn)顯著的偏南風(fēng)距平，La Ni?a年南海和中國(guó)東部出現(xiàn)顯著偏北風(fēng)距平。

第三，El Ni?o年冷空氣南下路徑偏東，且由于東亞冬季風(fēng)偏弱，冷空氣勢(shì)力較弱，與低緯暖濕氣流在我國(guó)華南和東南交匯，因而我國(guó)東南和華南多雨；La Ni?a年冷空氣南下路徑偏西，且由于東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)，冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)，冷空氣可以一直南下到西南太平洋和東南亞地區(qū)，因而我國(guó)東南和華南少雨。

參考文獻(xiàn)

[1]李登文，喬琪，魏濤.2008年初我國(guó)南方凍雨雪天氣環(huán)流及垂直結(jié)構(gòu)分析[J].高原氣象，2009，28（5）：1140-1148.

[2]王林，馮娟.我國(guó)冬季降水年際變化的主模態(tài)分析[J].大氣科學(xué)，2011，35（6）：1105-1116.

（責(zé)任編輯：趙中正）endprint