亚洲季风的爆发预示着大气能量和水分循环的急速加强(吴国雄等，2013)，季风爆发及其活动对亚洲甚至全球天气气候有重要影响.东亚夏季风首先在南海地区爆发，南海夏季风的爆发是东亚夏季雨带向北推进的前提，因此南海夏季风爆发也是我国汛期预测会商的重要议题之一.由于南海夏季风爆发研究具有科学意义和应用价值，关于南海夏季风爆发的动力学过程和年际变化成因吸引了国内外专家的研究.研究表明(Liu et al.，2002；吴国雄等，2013)，亚洲热带夏季风首先在孟加拉湾爆发之后，孟加拉湾以东至南海形成有利于夏季环流建立的环境，孟加拉湾季风降水所激发的Rossby 波沿低空西风带东传，导致南海夏季风的爆发.关于海气相互作用对南海夏季风爆发迟早的影响目前有不少工作(丁一汇和李崇银，1999；陈隆勋等，1999；赵永平等，2000)，毛江玉等(2000)分析表明，偏晚(早)年的SSTA(sea surface temperature anomaly，海表温度异常)分布呈El Nino 型(La Nina 型).黄荣辉等(2005)研究认为，当春季热带西太平洋处于暖状态，菲律宾周围对流活动强，使得南海夏季风爆发早，当春季热带西太平洋处于冷状态，情况相反.除了受热带太平洋海温影响之外，季风爆发早晚与前期冬春季的印度洋海温(梁肇宁等，2006)甚至南大洋海温(林爱兰等，2013a)变化也有联系.有专家基于海温建立了季风爆发日期的短期气候预测方法(周文等，2002；谷德军等，2011)，取得一定的成效.然而，今年春季基于海温预测认为“2014年季风爆发时间为正常略偏早”¹⁾，但实际上直到6月5日南海夏季风才爆发，属于异常偏迟.为什么今年南海夏季风爆发时间预测误差这么大？是值得探讨的问题.
1 )中国气象局广州热带海洋气象研究所.2014年季风预测快报(2014年第1期).2014年4月28日发布.http://113.108.192.91/grapes/jcgb/jcgb201401.pdf

热带大气低频振荡与南海夏季风爆发存在一定的联系(林爱兰，1998)，穆明权和李崇银(2000)从1998年850 hPa 低频流场分布发现，菲律宾东侧大气季节内振荡的发展和向南海地区的扩展对南海地区大气季节内振荡活动有重要作用，并最终激发南海夏季风的爆发.温之平等(2006)从多年资料分析指出，5 月1—15日菲律宾南部的低频对流发展西移，华南地区低频对流活动南移以及加里曼丹岛低频对流活跃北移，有利于南海夏季风爆发偏早，若上述地区对流不活跃则南海夏季风爆发偏迟.沿赤道东传的季节内振荡(简称MJO)是热带大气季节内振荡的主要模态之一，大量研究表明MJO 不仅影响热带地区，而且影响热带外地区的天气气候(例如；Mo and Higgins，1998; Higgins and Shi，2001; Jones et al.，2004; Lorenz and Hartmann，2006; Jeong et al.，2008；丁一汇和梁萍，2010；Jia et al.，2011；章丽娜等，2011；吕俊梅等，2012；林爱兰等，2013b，2013c；李崇银等，2013；Hung et al.，2014).Hendon和Liebmann(1990)合成分析表明，澳大利亚夏季风爆发与MJO东移经过澳大利亚北部相对应.现有研究表明，海温年际甚至年代际变化和大气季节内尺度变化都是南海夏季风爆发的影响因子，但关于沿赤道东传的MJO活动与南海夏季风爆发是否存在物理联系，现有文献较少涉及.本文拟采用较长时间段的资料探讨赤道MJO活动对南海夏季风爆发的可能影响及其与热带海温信号的协同作用.

本文所用资料包括：(1)NCEP-DOE 分析资料的大气多要素日平均资料(Kanamitsu et al.，2002)，(2)来源于美国NOAA气候诊断中心的日平均向外长波辐射资料(OLR，Liebmann and Smith，1996)，(3)来自NOAA 的拓展重建月平均海表温度资料(ERSST.v2)(Smith and Reynolds，2004)，资料时段为1979年1月1日至2013年12月31日共35年，前两项资料分辨率为2.5°×2.5 °，第三项海温资料分辨率为2°×2 °.本文所用赤道MJO指数是Wheeler和Hendon(2004)提出的RMM指数.

在各种南海夏季风爆发定义中，梁建茵和吴尚森(2002)所提出的南海夏季风爆发定义被认为较合理(黄荣辉等，2008)，即南海季风爆发需要满足“南海地区平均纬向风速大于零”和“南海地区偏西风主要来源于孟加拉湾南部”这两个条件，其中第二条件避免了南支西风槽影响而形成南海地区偏西风情形，但该条件基本靠人工分析判断.近期林爱兰等(2013a)为了便于自动化计算处理，基于以上定义将南海夏季风爆发定义修订为：当南海监测区域(105°E—120°E，5°N—20°N)850 hPa为西南风、200 hPa为偏东风持续5天或5天以上，则将第一天出现这种情况的日期定义为南海夏季风爆发日.分析认为其中“200 hPa为偏东风”这一条件与梁建茵和吴尚森(2002)的“南海地区偏西风主要来源于孟加拉湾南部”有异曲同工之处，都标志着西风带北撤、热带气流北推这一特点(林爱兰等，2013a)，因此本文沿用该定义指标.1979—2013年每年南海夏季风爆发日期可见表 1，近35年平均南海夏季风爆发日序为135.6天(即5月16日)，这与最近吴国雄等(2013)用地面风转向所定义的夏季风爆发指数也相当一致.南海夏季风爆发时间年际变化标准差为11.5天，按距平值正、负1倍(1.5倍)标准差划分偏迟(异常偏迟)年和偏早(异常偏早)年，则异常偏迟(即迟于或等于6月2日)和异常偏早(即早于或等于4月28日)各有3年，偏迟(相当于5月26日—6月1日之间)和偏早(相当于4月29日—5月4日之间)分别有3年.

表 1(Table 1)

表 1 1979—2013年南海夏季风爆发时间、与海温信号的一致性、爆发日的MJO强度和位相 Table 1 Onset date of South China Sea summer monsoon, Consistency with the SST signal, MJO intensity and phase on onset day during 1979—2013 年份 日序号 日期 与海温信号是否一致 MJO强度及位相 1979 133 5月13日 是 强，5 1980 136 5月15日 是 弱 1981 132 5月12日 是 强，3 1982 124* 5月4日 是 弱 1983 148+ 5月28日 是 强，7 1984 118** 4月27日 是 弱 1985 147+ 5月27日 否 强，4 1986 136 5月16日 是 强，6 1987 162++ 6月11日 否 强，5 1988 141 5月20日 是 强，5 1989 139 5月19日 否 强，5 1990 137 5月17日 是 强，4 1991 159++ 6月8日 否 强，5 1992 142 5月21日 否 强，8 1993 155++ 6月4日 否 强，4 1994 122* 5月2日 否 强，4 1995 135 5月15日 否 强，5 1996 126 5月5日 是 强，5 1997 141 5月21日 是 强，6 1998 140 5月20日 否 强，5 1999 118** 4月28日 是 强，7 2000 130 5月9日 否 强，7 2001 137 5月17日 否 弱 2002 139 5月19日 是 强，7 2003 141 5月21日 是 强，7 2004 130 5月9日 是 强，4 2005 131 5月11日 否 强，5 2006 147+ 5月27日 否 弱 2007 140 5月20日 是 强，7 2008 122 5月1日 是 弱 2009 107** 4月17日 否 强，4 2010 141 5月21日 是 弱 2011 126 5月6日 是 强，5 2012 132 5月11日 是 弱 2013 133 5月13日 是 强，4 注：*、**、+、++分别代表爆发偏早、异常偏早、偏迟、异常偏迟.

表 1 1979—2013年南海夏季风爆发时间、与海温信号的一致性、爆发日的MJO强度和位相 Table 1 Onset date of South China Sea summer monsoon, Consistency with the SST signal, MJO intensity and phase on onset day during 1979—2013

为了了解MJO活动与季风爆发的关系，将1979—2013年每年季风爆发当日MJO对应RMM1和RMM2指数画在同一MJO位相图上，图 1是近35年南海夏季风爆发日的MJO位相分布.可以看出，南海夏季风爆发当天，近35年中有31年MJO处于第4、5、6、7位相，约占89%，其中绝大多数MJO较强(强度大于等于1)；而季风爆发于MJO第8、1、2、3位相的年份很少.MJO的4、5、6、7位相表示活跃对流位于海洋大陆及西太平洋(下文简称西太平洋位相)，而8、1、2、3位相表示活跃对流位于非洲至印度洋地区(下文简称印度洋位相).需要说明的是，多年统计表明，4—6月MJO第4、5、6、7位相与第8、1、2、3位相出现概率接近，分别为50.1%和49.9%.可见，MJO活动对季风爆发很可能存在影响，当MJO处于第4、5、6、7位相(第8、1、2、3位相)时有利于(不利于)南海夏季风爆发.

图 1

Fig. 1

图 1 1979—2013年南海夏季风爆发当日的MJO位相分布图(红色数字为年份) Fig. 1 Phase space of MJO on the day of SCS summer monsoon onset during 1979—2013 (red number under the point is the year number)

南海夏季风建立前后大气环流的主要变化特征为：在对流层低层，西太平洋副热带高压向东收缩，反气旋环流西脊点东退出南海，热带西南风向东扩展，整个南海地区为西南风控制(图 2)；在对流层高层，则主要表现为南亚高压在中南半岛及南海北部的建立，南海大部分地区(中南部)为偏东风气流(图 3).那么赤道MJO活动对上述环流变化是否产生影响？

图 2

Fig. 2

图 2 1979—2013年合成的南海夏季风爆发之前3候、2候、1候和爆发当候850 hPa风(矢量，单位：m·s-1)和纬向风(等值线, 单位：m·s-1) 黄(紫)色区代表纬向风大于(小于)气候平均值达到0.05显著性水平. Fig. 2 Composite 850 hPa wind fields (vector, unit: m·s-1) and zonal wind (contour, unit: m·s-1) in 3 pentad, 2 pentad, 1 pentad prior to SCS summer monsoon onset and in the onset pentad Yellow or purple indicates the 95% confidence level of zonal wind greater or less than climatological mean.

图 3

Fig. 3

图 3 1979—2013年合成的南海夏季风爆发之前3候、2候、1候和爆发当候200 hPa风(矢量，单位：m·s-1)和 位势高度(等值线, 单位：gpm) 黄(紫)色区代表位势高度大于(小于)气候平均值达到0.05显著性水平. Fig. 3 Composite 200 hPa wind fields (vector, unit: m·s-1) and geopotential height (contour, unit: gpm) in 3 pentad, 2 pentad, 1 pentad prior to SCS summer monsoon onset and in the onset pentad Yellow or purple indicates the 95% confidence level of geopotential height greater or less than climatological mean.

1979—2013年南海夏季风爆发时间最早、最迟分别是4月17日和6月11日，因此可以认为4月4候至6月2候为季风爆发期(每年56天).统计表明，35年季风爆发期出现强MJO第1、2、3、4、5、6、7、8位相分别有163、152、150、154、149、152、158、163天.各位相合成图表明，在第8、1、2、3位相(第4、5、6、7位相)，MJO强对流主要位于西半球和印度洋区域(西太平洋区域)，本文将MJO第8、1、2、3位相(第4、5、6、7位相)简称为印度洋位相(西太平洋位相).图 4是近35年南海夏季风爆发期间强MJO印度洋位相和西太平洋位相的OLR和850 hPa风速合成场.显然，在印度洋位相(图 4a)，印度洋对流明显加强，而西太平洋区域为对流减弱区；在西太平洋位相(图 4b)，印度洋对流减弱，而西太平洋区域对流明显加强.根据Gill(1980)提出的理论模型，当赤道存在热源(冷源)时，大气将产生异常响应，在热源(冷源)西北侧和西南侧，由于Rossby波响应出现一对气旋性(反气旋性)环流异常，在热源(冷源)东侧赤道附近，由于Kelvin波响应则产生东风(西风)异常.因此，在MJO处于西太平洋位相，由于该地区对流加强潜热释放，导致处于热源西北侧的南海—西北太平洋地区为气旋性环流异常，气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的东退；在MJO处于印度洋位相，情况基本相反，南海—西北太平洋地区为反气旋性环流异常，反气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的加强西伸.

图 4

Fig. 4

图 4 1979—2013年南海夏季风爆发期间(4月4候—6月2候)强MJO印度洋位相(a)和西太平洋位相(b) 分别合成的OLR(等值线, 单位：W·m-2)和850 hPa风(矢量，单位：m·s-1)距平分布 红(绿)色区代表OLR距平小于(大于)-6 W·m-2(6 W·m-2)，表示对流偏强(弱).850 hPa距平风仅画出超过0.05显著性检验的格点. Fig. 4 Composite 850 hPa wind anomalies (vector, unit: m·s-1) and OLR anomalies (contour, unit: W·m-2) for strong MJO in Indian Ocean phase (a) and in western Pacific phase (b) during SCS summer monsoon onset period (between 4 pentad in April and 2 pentad in June) Red (green) color indicates stronger (weaker) convection with OLR anomalies less (greater) than -6 W·m2 (6 W·m-2). Only the 850 hPa wind anomalies vectors with significance level exceeding 95% are shown.

从对流层高层来看，MJO活动与南亚高压也有密切联系.已有研究表明，在南亚高压移上青藏高原之前，春季南亚高压就已经在南海地区出现(Reiter and Gao，1982; Zhu et al.，1986; 陈隆勋等，1991；He et al.，2006; Liu et al.，2009，2012)，从动力学角度研究认为(刘屹岷等，1999; Liu et al.，2013)，春季菲律宾南部对流的爆发使其北侧产生负涡度源，从而导致对流层南亚高压首先在南海地区建立.由图 5可见，在MJO处于西太平洋位相时，除了赤道西太平洋对流加强之外，菲律宾附近区域对流也有所加强，该地区对流的加强伴随着南亚至南海北部大范围地区产生反气旋性环流和位势高度正异常(图 5b)，从而有利于南亚高压从西太平洋向西北移动并加强，使得南亚高压在中南半岛和南海北部建立.而在MJO印度洋位相，菲律宾附近区域对流也有所减弱，使南亚至南海北部地区产生气旋性环流和位势高度负异常(图 5a)，从而不利于南亚高压在中南半岛和南海北部建立.

图 5

Fig. 5

图 5 1979—2013年南海夏季风爆发期间(4月4候—6月2候)强MJO印度洋位相(a)和西太平洋位相(b)分别合成的200 hPa距平风(矢量，单位：m·s-1)和位势高度距平(等值线, 单位：gpm) 红(绿)色区代表位势高度负(正)距平超过0.05显著性检验.Fig. 5 Composite 200 hPa wind anomalies (vector, unit: m·s-1) and geopotential height anomalies (contour, unit: gpm) for strong MJO in Indian Ocean phase (a) and in western Pacific phase (b) during SCS summer monsoon onset period (between 4 pentad in April and 2 pentad in June) Red (green) color indicates negative (positive) geopotential height anomalies with significance level exceeding 95%.

以上分析说明，MJO影响南海夏季风爆发的物理过程主要是大气对热源响应的结果，当MJO湿位相处于西太平洋位相时，一方面热带西太平洋热源通过Rossby波使对流层低层西太平洋副热带高压东退，有利于热带西南风向东扩展控制南海地区，另一方面菲律宾附近热源使对流层高层南亚高压在中南半岛和南海北部建立，使南海地区高层为偏东风，高低层相互配合有利于南海夏季风建立；当MJO湿位相处于印度洋位相时，情况基本相反，不利于南海季风建立.

冬季热带西太平洋、赤道中东太平洋区域海温与南海夏季风爆发时间之间具有显著的相关性(见图 6).南海夏季风爆发时间与上述区域海温变化曲线(图 7)可以看出，爆发时间与热带西太平洋(130°E—160°E，0°—15°N)海温变化趋势基本相反，与赤道中东太平洋(180°W—140°W，5°S—5°N)海温变化基本一致.进一步将两个区域海温进行组合，考虑到两个区域海温相关符号相反，用中东太平洋区域与西太平洋区域之间的差值表征热带太平洋海温综合信号，则爆发时间与海温综合信号(图 7红色曲线)变化趋势基本一致，两者相关系数达到0.56，超过α=0.001信度，表明热带海温年际变化是南海夏季风爆发迟早的重要影响因子.

图 6

Fig. 6

图 6 1979—2013年南海夏季风爆发时间与前期冬季海温之间的相关系数分布 颜色区为相关超过0.05显著性检验. Fig. 6 Correlation coefficient distribution between South China Sea summer monsoon onset date and SSTA in prior winter Shading indicates the 95% confidence level.

图 7

Fig. 7

图 7 南海夏季风爆发时间(黑色实线Onset date)与前期冬季热带西太平洋(蓝色点线WP)、 赤道中东太平洋(绿色虚线MEP)海温以及海温综合信号(红色虚线GMW)的标准化变化曲线 Fig. 7 The standardization curves of South China Sea summer monsoon onset date (black solid line, Onset date) and prior winter SST in tropical Western Pacific (blue dash line, WP), equatorial middle and eastern Pacific (green dash line, MEP) and SST synthetical signal (red dash line, GMW)

虽然热带太平洋海温综合信号与南海夏季风爆发时间有很高的正相关，但仔细对比图 7的黑色实线与红色虚线可以发现，还是有一些年份两者差距较大甚至趋势相反.这里根据南海夏季风爆发时间与海温综合信号两者标准化值之差，来判断爆发时间与海温信号是否一致，当两者标准化值之差绝对值在1以内(达到或超过1)，则认为南海夏季风爆发时间与海温信号一致(不一致).35年中，南海夏季风爆发时间与海温信号一致的有21年，不一致的有14年(见表 1).说明若利用热带海温信号预测季风爆发时间，则60%的年份预报误差在一个标准差以内(约相当于12天以内)，但还有40%的年份预报误差达到或超过12天.其中23个正常爆发年有16年与海温信号一致，6个早爆发年(包括偏早和异常偏早)有4个与海温信号一致，而6个迟爆发年(包括偏迟和异常偏迟)只有1年与海温一致，说明对正常爆发和早爆发年份来说，利用热带海温预测的准确率相对较高(69%)，对迟爆发年份来说，则海温预报准确率很低(17%).

下面将针对南海夏季风爆发时间与海温信号不一致的年份，分析季节转换期间的MJO活动特征，了解这些年份爆发时间与海温信号的不一致，是否由MJO活动影响而造成.通过逐年分析，将MJO的调制作用归纳为以下五种情形(参见表 2)：第一，海温信号为负异常，但MJO处于不利位相(即印度洋位相)导致爆发偏晚，1985、1989、2006年属于这种情形，这些年在季风爆发前半个月基本上MJO都处于第8、1、2、3位相，直到爆发前3天甚至爆发当天MJO才东移进入西太平洋地区(图 8a).第二，海温信号为正异常，由于MJO处于不利位相，导致爆发偏迟幅度远远超过海温，即爆发异常与海温信号趋势相同，都为正异常，但异常幅度不匹配.这种情形包括1987、1991、1993年，这3年也是1979年以来异常偏晚的3年，爆发异常(标准化值分别为2.3，2.1，1.7)程度远远超过海温(1.2，0.7，0.8)，其MJO的共同特点是5月中旬后期至6月初长达20天甚至20多天MJO都处于不利位相，直到6月2候MJO进入西太平洋区域之后，才触发季风建立(图 8b).可见这3年也是海温和MJO两个因素的同位相叠加，即两者处于不利于季风爆发状态的共同作用，使季风爆发异常偏晚.第三，海温信号为正异常，但MJO处于有利位相(即西太平洋位相)导致爆发偏早(1994、2005)或接近正常(1995)，这些年5月上旬初至上旬末MJO就从东印度洋向东移入西太平洋区域活动(图 8c)，从而使夏季风在5月初或5月中旬爆发.第四，海温信号为负异常，由于MJO处于有利位相，导致爆发偏早幅度远远超过海温负异常幅度.2009年是这种类型的典型个例，2009年是1979年以来最早爆发的年份，爆发日期标准化值(-2.5)异常程度远远超过海温(-1.2)，这一年从3月底至4月底MJO强度一直异常强(超过2.0)，3月29日开始在西印度洋发展之后逐渐向东移动，在中东印度洋(第3位相)进一步加强，4月15日东移至西太平洋区域，两天后(4月17日)季风建立(见图 8d红色曲线).可见，2009年是海温和MJO两个有利因素同位相叠加，共同作用使季风爆发偏早.第五，海温信号正异常明显，但由于MJO处于季风爆发有利位相，导致爆发时间偏向正常.1992年和1998年就属于这种情形，这两年海温异常分别达到1.7和1.4，但爆发时间仅为0.6和0.4.其中1992年5月上中旬(6—20日)MJO在西太平洋活动长达半个月，虽然16日之前强度较弱，但17日开始有所加强并持续5天，21日季风则爆发(图 8d绿色曲线)；1998年5月上旬后期开始加强，5月13日东移进入西太平洋区域并持续加强(强度最强超过3.0)，在该地区活跃8天后季风爆发(图 8d蓝色曲线).综合以上五种情形可以归为两大类：第一类是由于MJO处于有利位相(即西太平洋位相)，使得爆发时间明显早于根据海温信号所估测的时间，包括上述第三、四、五种情形；第二类是由于MJO处于不利位相(即印度洋位相)，使得爆发时间明显迟于根据海温信号所估测的时间，包括上述第一、二种情形.统计表明，第一类爆发前MJO在西太平洋位相且强度较强的平均持续天数为5天，平

表 2(Table 2)

表 2 MJO起调制作用五种情形的海温及MJO特征 Table 2 Characteristics of the SST signal and MJO activity in five situations modulated by MJO 情形序号 海温信号 季风爆发迟早 MJO位相特征 出现年份 情形一 负异常 偏迟 5月上中旬MJO基本上处于印度洋位相 1985、1989、2006 情形二 正异常 异常偏迟 5月中旬后期至6月初MJO都处于印度洋位相 1987、1991、1993 情形三 正异常 正常或偏早 5月上旬初至上旬末MJO移入西太平洋区域活动 1994、2005、1995 情形四 负异常 异常偏早 4月MJO持续异常强，4月中东移至西太平洋区域 2009 情形五 强正异常 正常或略迟 5月上中旬MJO进入西太平洋区域，强度持续偏强 1992、1998

表 2 MJO起调制作用五种情形的海温及MJO特征 Table 2 Characteristics of the SST signal and MJO activity in five situations modulated by MJO

图 8

Fig. 8

图 8 南海夏季风爆发日及之前15天(a、c、d)或20天(b、e)的MJO活动位相图 (a) 1985、1989、2006年； (b) 1987、1991、1993年； (c) 1994、1995、2005年； (d) 1992、1998、2009年； (e) 2000、2001年. Fig. 8 Phase space of MJO during the period of 15-day (a,c,d) or 20-day (b,e) prior to the day of SCS summer monsoon onset (a) 1985, 1989, 2006; (b) 1987, 1991, 1993; (c) 1994, 1995, 2005; (d) 1992, 1998, 2009; (e) 2000, 2001.

均强度为2.0；第二类爆发前MJO在西太平洋位相且强度较强的平均持续天数为4天，平均强度为1.6.说明第一类爆发前的MJO强度更强，进入西太平洋位相时间较长.

以上分析表明，爆发日期与海温信号不一致的年份绝大多数(占12/14)与MJO活动密切相关，特别是近35年6个超过1.5倍标准差的异常爆发年份，就有4个异常年份受到MJO很明显调制作用.从本文引言提到的2014年来看，5月份MJO活动相当异常，5月上半月MJO从第8位相至第1、2、3位相向东移动，但随后MJO却没有如通常那样持续向东移进西太平洋，而是在印度洋减弱停滞甚至西退，直到5月底才在西印度洋重新加强(图 9a)，MJO这种活动特征确实不利于南海夏季风的爆发.可见考虑MJO的调制作用对于提高季风爆发预报水平具有重要意义，季节内尺度的MJO活动与年际尺度的海温变化共同对南海夏季风爆发迟早产生影响.当然，爆发日期与海温信号一致的年份，并非完全不受MJO活动影响，换句话说，当强MJO西太平洋位相与年际海温背景较为匹配，则应该认为是两者共同作用的结果，当MJO较弱则主要受海温的影响.

图 9

Fig. 9

图 9 MJO位相图 (a) 2014年5月1日—31日； (b) 1989年4月9日—5月19日. Fig. 9 Phase space of MJO (a) 1 May—31 May 2014； (b) 9 April—19 May 1989.

上文结果表明，由于MJO西太平洋(印度洋)位相有利于(不利于)南海夏季风爆发，使得一些年份季风爆发时间明显早于(迟于)根据海温信号所估测的时间.我们知道，赤道MJO各季节都存在，冬季甚至比夏季更强.那么在春夏季节转换期间，是否存在MJO处于西太平洋位相而季风不爆发的情形？若有的话，同样是MJO西太平洋位相，为什么有时爆发有时不爆发？

通过每年普查可以发现，在海温信号预估爆发时间的前后一个标准差时间范围内，出现强MJO处于西太平洋位相但季风却不爆发的是1989年4月中下旬.从1989年5月19日季风爆发之前40天的MJO活动位相图(图 9b)可以看出，除了爆发期间MJO处于西太平洋位相之外，在4月17—30日长达14天的时间段，MJO活动于西太平洋位相且强度超过1.5.

已有研究表明(毛江玉，2002；Mao et al.，2003；吴国雄等，2013；李汀和琚建华，2013)，亚洲夏季风首先在孟加拉湾爆发，随后向东推进南海夏季风才爆发.从近35年合成分析进一步表明，在季风爆发之前的1—2候，孟加拉湾地区有显著的气旋性环流变化(图 10a)，该气旋性环流异常与已有研究(Wu et al.，2011；吴国雄等，2013；朱志伟和何金海，2013)所揭示的孟加拉湾季风爆发涡旋相一致.可见，孟加拉湾地区的气旋性环流异常是南海夏季风爆发的前提条件和前期信号.从1989年4月中旬至5月孟加拉湾区域涡度变化情况来看(图 10b)，在4月中下旬基本都为负涡度，5月上旬则在零值上下波动，5月13日开始正涡度明显加强.上述提到的强MJO处于西太平洋位相的4月17—30日这段时间，孟加拉湾地区的气旋性环流仍未形成，因此南海夏季风不能爆发.另外，2000、2001年海温异常(图 7红虚线)有利于爆发偏早，MJO虽然强度不稳定，但处于有利于爆发的西太平洋位相(图 8e)，然而，这两年的5月2候之前孟加拉湾气旋式环流还不活跃(图略)，因此实际爆发接近正常.综合以上分析说明，南海夏季风爆发预测需要考虑MJO与热带海温和孟加拉湾气旋性环流的共同作用.

图 10

Fig. 10

图 10 (a) 1979—2013年南海夏季风爆发之前1候的850 hPa风(矢量，单位m·s-1)和涡度(等值线，单位10-6s-1)距平合成场(颜色区为涡度距平超过0.05显著性检验)；(b) 1989年4月11日—5月19日孟加拉湾区域(75°E—90°E，10°N—20°N)平均涡度(柱状)及其5天滑动平均(红色曲线) Fig. 10 (a) Composite 850 hPa wind anomalies (vector, unit: m·s-1) and vorticity anomalies (contour, unit: 10-6s-1) in 1 pentad prior to SCS summer monsoon onset during 1979—2013 (Shading indicates the 95% confidence level for vorticity anomalies)； (b) Vorticity (bar) averaged over Bay of Bengal (75°E—90°E，10°N—20°N) and its 5-day moving mean (red curve) during 11 April—19 May 1989

当然，MJO与孟加拉湾低涡之间也存在一定联系.近期研究发现(Li et al. 2013)，孟加拉湾低涡经常受热带印度洋第一支北传季节内振荡激发形成，而第一支北传季节内振荡则源于赤道西印度洋向东传播的MJO，至东印度洋转向北孟加拉湾.春季MJO第一次转向北传的可能物理机制包括两方面，第一是背景场对流不稳定的经向不对称，第二是边界层湿度扰动在MJO北侧起引导作用，两者共同使季节内振荡从赤道东印度洋转向北传播至孟加拉湾，从而形成孟加拉湾低涡.

利用1979—2013年NCEP-DOE资料的大气多要素日平均资料、美国NOAA日平均向外长波辐射资料和ERSST月平均海温资料，分析赤道MJO活动与南海夏季风爆发之间的联系，考察MJO活动与年际海温背景的协同作用对南海夏季风爆发迟早的影响.主要结论有：

(1)赤道MJO活动与南海夏季风爆发关系密切，当MJO湿位相处于西太平洋位相(即4、5、6、7位相)时，有利于南海夏季风爆发，而当MJO湿位相处于印度洋位相(即第8、1、2、3位相)时，则不利于南海夏季风爆发.

(2)赤道MJO活动影响南海夏季风爆发的物理过程主要是大气对热源响应的结果.当MJO湿位相处于西太平洋位相时，一方面热带西太平洋对流加强使潜热释放增加，导致处于热源西北侧的南海—西北太平洋地区对流层低层由于Rossby响应产生气旋性环流异常，气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的东退；另一方面菲律宾附近热源促进了对流层高层南亚高压在中南半岛和南海北部建立，使南海地区高层为偏东风，从而高低层相互配合有利于南海夏季风建立.当MJO湿位相处于印度洋位相时，热带西太平洋对流减弱转为大气冷源，情况基本相反，从而不利于南海夏季风建立.

(3)季节内尺度的MJO活动与年际尺度的海温变化协同作用，共同对南海夏季风爆发迟早产生影响.近35年南海夏季风爆发时间与热带海温信号一致(不一致)的有21年(14年)，爆发时间与海温信号不一致的年份绝大多数(占12/14)由季节转换期间的MJO活动特征而造成，即由于MJO处于有利位相(即西太平洋位相)或不利位相(即印度洋位相)，使得爆发时间明显早于或迟于根据海温信号所预测的时间.

(4)MJO对季风爆发时间的影响需要考虑孟加拉湾气旋性环流这一前提条件.1989、2000、2001年的热带海温和MJO条件有利于季风偏早爆发，但由于孟加拉湾气旋性环流条件不配合，使实际爆发时间接近正常.

本文结果说明，综合考虑年际海温、赤道MJO活动、孟加拉湾环流变化因子对于提高季风爆发预报水平具有重要意义，例如，近35年中的6个异常爆发年份，就有4年需要考虑MJO信号才能有效降低预报误差.当然，季风爆发成因复杂，除了热带海温和MJO外，也受中高纬度地区的大气内动力和外强迫等诸多因素的影响(温之平等，2006；于乐江和胡敦欣，2008；林爱兰等，2010a；2010b；林爱兰等，2013a)，例如何金海等(2007)综合分析认为，副热带季风建立后南压促发了热带季风的爆发.从气候态来讲，青藏高原对亚洲夏季风爆发有锚定作用(吴国雄等，2013).从年际变化来看，青藏高原热状况和积雪多寡影响季风爆发迟早(毛江玉和吴国雄，2006；于乐江和胡敦欣，2008；李青等，2008).青藏高原3 月份积雪偏多(少)与南海夏季风爆发偏迟(早)对应，其物理过程主要是青藏高原的积雪异常会影响到其上空的温度异常和高层海陆间的温差，一方面使得南亚高压向西北移动的速度发生变化，另一方面影响到低层大气的运动(于乐江和胡敦欣，2008).数值模拟试验结果进一步证实了高原积雪对南海夏季风爆发的影响过程(周悦等，2011).因此，在实际业务预报中需要更全面地考虑这些不同影响因素和各种时间尺度的影响.