气象学报  2015, Vol. 73 Issue (2): 319-330   PDF    
http://dx.doi.org/10.11676/qxxb2015.046
中国气象学会主办。
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文章信息

伍红雨, 杨崧, 蒋兴文. 2015.
WU Hongyu, YANG Song, JIANG Xingwen. 2015.
华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系
Anomalous onset date of the first rainy season in South China and its relationship with the variation of the atmospheric circulation and SST
气象学报, 73(2): 319-330
Acta Meteorologica Sinica, 73(2): 319-330.
http://dx.doi.org/10.11676/qxxb2015.046

文章历史

收稿日期:2014-06-23
改回日期:2015-03-05
华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系
伍红雨1,2, 杨崧3, 蒋兴文4    
1. 广东省气候中心, 广州, 510080;
2. 中国气象局广东省区域数值天气预报重点实验室, 广州, 510080;
3. 中山大学环境科学与工程学院, 广州, 510275;
4. 中国气象局成都高原气象研究所, 成都, 610071
摘要:利用1961—2012年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料、NOAA海温资料,CMAP降水资料和华南261个测站降水观测资料,首先分析华南前汛期开始日期(以下简称华南开汛)异常的气候特征,然后采用相关分析、合成分析的方法研究华南开汛异常与3—4月大气环流以及海温变化的关系。结果表明,近52 a来华南开汛具有显著的年际变化特征,但变化趋势不明显。开汛最早出现在1983年3月1日,最晚出现在1963年6月1日,1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日。华南开汛主要出现在3—4月,占92.3%。华南开汛与3—4月华南降水相关最显著,开汛偏早(晚),对应华南3—4月降水偏多(少)。华南开汛偏早年,在3—4月,对流层高层副热带西风急流偏强,中层西太平洋副热带高压偏强偏西、低层南支槽偏强,华南上空西南气流偏强;华南开汛偏晚年则相反。华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关,海温偏低(高)对应华南开汛偏晚(早)。华南开汛偏晚年的海温和大气环流异常比早年显著。
关键词华南前汛期开始日期     降水     大气环流     海温     气候特征    
Anomalous onset date of the first rainy season in South China and its relationship with the variation of the atmospheric circulation and SST
WU Hongyu1,2, YANG Song3, JIANG Xingwen4    
1. Climate Center of Guangdong Province, Guangzhou 510080, China;
2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, China Meteorological Administration, Guangzhou 510080, China;
3. School of Environmental Science and Engineering, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China;
4. Institute of Plateau Meteorology, China Meteorological Administration, Chengdu 610071, China
Abstract:Using the NCEP/NCAR reanalysis data, the NOAA Sea Surface Temperature (SST) data, the CMAP precipitation data and the rainfall observations from the 261 stations in South China from 1961 to 2012, the anomalous climatic characteristic of the onset date of the first rainy season (OSFRS) in South China was analyzed. The relationship between OSFRS in South China with the variations of the atmospheric circulation and preceding SST on March-April were analyzed by the correlation and composite analysis methods. The results showed that OSFRS in South China had significant interannual variation in the last 52 years, but its the variation trend wasn't obvious. the earliest OSFRS in South China was on March 1, 1983, the latest was on June 1, 1963. The mean OSFRS during 1961-2012 was on April 6. OSFRS in South China were usually in March and April (account for 92.3%). There was a significant correlation between OSFRS in South China and the precipitation in March-April in South China, with the precipitation in March-April in South China more (less) in years of earlier (later) OSFRS in South China. In March-April of the years of earlier OSFRS in South China, the subtropical westerly jet stream was stronger compared with the mean in the upper troposphere, the western North Pacific subtropical high was stronger and shifts westwards in mid-troposphere, the southwest air current was stronger in South China and the south branch trough was stronger in the lower troposphere, but was opposite in the years of later OSFRS in South China. There was significant correlation between OSFRS in South China and SST in March-April in the South China Sea and its surrounding areas. The SST of the South China Sea and its surrounding areas was lower (higher) while in the years of later (earlier) OSFRS in South China. The atmospheric circulation and SST anomaly in the years of later OSFRS in South China was more notable than that in earlier year.
Key words: Onset date of the first rainy season (ODFRS) in South China     Precipitation     Atmospheric circulation     Sea surface temperature (SST)     Climatic characteristics    
1 引 言

华南地处低纬度,属热带、亚热带季风气候区。由于其北面是欧亚大陆,南邻太平洋,因而季风气候特征极其显著,一年中80%的降水集中在汛期(4—9月)。华南汛期降水分为以锋面降水和夏季风降水为主的前汛期(4—6月)和以热带气旋降水为主的后汛期(7—9月),其中前汛期的雨量约占年雨量的40%—50%,是汛期的主要降水时段(郑彬等,20062007)。华南前汛期是中国雨带每年开始出现和北移的第一个阶段(强学民等,2008a),其标志着华南地区进入了强降水频发多发,旱涝灾害容易出现的时期(Huang et al,2007张婷等,2009马慧等,2009张晓惠等,2009王黎娟等,2009王东海等,2011),在每年华南汛期趋势预报中,华南开汛早晚是一个重要的预报内容,对合理安排生产和防洪、防涝具有极其重要的意义。

近年来对华南前汛期总降水的特征、成因等研究较多(蒋品平等,2012赵俊虎等,2012周明森等,2013林爱兰等,2013),对中国南海夏季风爆发的特征和变化及可能原因、年代际变化等也开展了很多研究(李建平等,2008张立凤等,2008Xie et al,2008Li et al,2009Wang et al,2009琚建华等,2010Jiang et al,2011Yoshiyuki et al,2012),而对华南开汛日期的研究就相对少很多。段月薇(1985)覃武等(1994)郭其蕴等(1998)对华南开汛的划分标准、开汛前后物理量、环流的变化进行了分析。纪忠萍等(2005)分析了广东开汛的年际和年代际变化以及与西太平洋副热带高压和大气季节内振荡的关系,指出近50年来广东开汛呈偏早的趋势,有2—7和34 a的周期振荡。强学民等(2008a2008b)指出,华南开汛日期的确定与资料长度、站点选取、降水及其他物理量要素的演变等密切相关,且华南汛期的开始、结束与大气环流的季节调整、西太平洋副热带高压变化等相关联;丁菊丽等(2009)利用华南74个测站1957—2001年的逐日降水资料分析指出,华南前汛期开始日期总体上呈偏早趋势,而结束期具有偏晚趋势,且年际变化很显著。谷德军等(2012)分析指出,广东开汛日期在年际和年代际变化尺度上与前冬海温场和500 hPa高度场有多个显著相关区域,在此基础上进行最优子集回归,建立了广东开汛预测模型并进行检验。从以上研究可见,由于研究者选定的华南区域范围、代表站点、统计时间长度以及对开汛划分标准等的不同,因此得到的结果存在差异,并且主要针对华南开汛标准的划定和开汛的年际、年代际变化特征进行了研究,但对华南开汛早晚发生的原因尚少有分析。许多研究表明,大气环流的变化和海温异常对华南前汛期降水有重要影响(Deng et al,2002纪忠萍等,2005郑彬等,20062007Kuang et al,2008马慧等,2009李春晖,2010谷德军等,2012林爱兰等,2013刘蕾等,2014),那么华南开汛早晚与大气环流的变化是否密切相关?与海温是否存在联系?与华南前汛期锋面降水是否有关?这都是需要进一步研究的。

中国气象局2014年1月发布了华南开汛的监测业务规定,那么华南开汛划分标准与各省的开汛结果有何联系?是否合理?华南开汛与前汛期中国各月降水关系如何?对这些问题的回答是开展华南开汛预测的基础和依据,这些工作急需完成。在此首先利用1961—2012年华南区域(包括广东、广西、海南、福建)所有261个站1961—2012年的日降水资料统计华南逐年开汛日期,然后分析近52 a来华南开汛的气候变化特征以及与3—6月中国各月降水、3—4月大气环流以及海温的关系,为华南开汛预测提供依据。 2 资料和方法

使用资料包括:美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的1961—2012年月尺度大气环流再分析资料、NOAA月尺度海表温度资料;1961—2012年华南261个观测站逐日降水资料; 1961—2012年CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation)降水资料(水平分辨率为2.5°×2.5°)。华南开汛的平均时段为1961—2012年,其他资料的气候平均时段为1981—2010年。

华南开汛是按照中国气象局《华南汛期监测业务规定》来确定,华南包括广东、广西、海南和福建,规定广东、广西从3月1日(福建、海南从4月1日)起,某监测站出现日降水量≥38.0 mm(大到暴雨级别)降水,该日为该监测站前汛期开始日;全省(区)累计前汛期开始站点不少于省(区)内监测站的一半(福建是20%),则将该日作为各省(区)前汛期开始日期。以广东、广西、福建、海南四省(区)中前汛期的最早开始日期作为华南开汛日期,由此得到1961—2012年的逐年华南开汛日期,统计每年开汛日期距离3月1日的天数,得到近52 a华南开汛时间序列(单位:d),以下简称华南开汛,同样得到广东、广西、福建、海南开汛时间序列(单位:d)。

首先分析1961—2012年华南开汛异常的气候变化特征,然后采用相关分析和合成分析方法分析华南开汛与3—6月各月降水、3—4月大气环流以及海温的关系。 3 华南开汛的气候变化特征

图 1为1961—2012年华南开汛异常的年际变化、线性趋势及其9 a滑动平均曲线,0值线代表 1961—2012年华南开汛平均,线性趋势直线说明近52 a来华南开汛无明显变化趋势。从图 1可见,1961—2012年,华南开汛存在明显年际变化。采用1.0 倍标准差来划分华南开汛异常早晚年,得到偏早年有5 a:1983年(3月1日)、2009年(3月5日),1975年(3月7日)、1987年(3月15日)、1981年(3月22日);偏晚有5 a:1963年(6月1日)、1977年(5月9日)、2011年(5月3日)、1991年(5月1日),1971年(4月27日)。最晚与最早相差92 d。华南开汛主要出现在4月(占65.4%),其次是3月(占26.9%),只有3 a出现在5月(占5.8%),1 a出现在6月(占1.9%),集中出现在3—4月(占92.3%)。1961—2012年华南开汛平均日期是4月6日,这与强学民等(2008a)丁菊丽等(2009)得出的华南前汛期平均开始于4月第1候(19候)的结论很接近,与郭其蕴等(1998)得到的18候,覃武等(1994)得出的24候的结论存在较大差异,差异的发生与华南范围的选取、开汛日期的划分标准、统计资料时段不同有关。分析1961—2012年沿华南地区(110°—120°E)平均候降水量的纬度时间剖面(图 2)可见,在4月上旬华南降水强度出现第一次明显增大,这与本研究统计分析的1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日一致,说明本研究确定的开汛时间序列是合理的。从华南开汛异常的9 a平滑 曲线看出其存在显著的年代际变化:20世纪60年代一直到70年代末以偏晚为主,80年代以偏早为主,90年代初到2012年华南开汛在正常附近波动,但2009年出现偏早的情况。对1961—2012华南开汛进行功率谱分析表明近52 a来华南开汛无显著周期,也没有突变发生(图略)。

图 1 1961—2012年华南开汛异常的年际变化 Fig. 1 Interannual variations of the abnormal OSFRS in South China during 1961-2012(For further details see the text)
图 2 1961—2012年沿110°—120°E 平均候降水量的纬度-时间剖面(单位:mm/d) Fig. 2 Pentad latitude time cross section of theaveraged precipitation along 110°-120°E over 1961-2012(mm/d)

图 3为1961—2012年华南以及广东、广西、福建、海南的开汛年际变化(开汛日期距离3月1日的天数),可见广东最早,海南最晚,广西和福建介于广东和海南之间,华南和广东的开汛时间变化非常相似。统计得出华南开汛与各省(区)开汛序列的相关系数分别是广东0.96,广西0.55,福建0.39,海南0.19,说明华南开汛与广东开汛相关最高,其次为广西、福建,均通过0.05显著性检验,相关显著,而与海南相关不显著。1961—2012年开汛平均日期:华南和广东都是4月6日,广西4月24日,福建4月25日,海南5月6日,可见华南4省中广东开汛最早,海南开汛最晚,广西和福建开汛时间几乎相同。

图 3 1961—2012年华南及四省开汛的年际变化(距离3月1日的天数) Fig. 3 Interannual variations of the OSFRS in South China and the four provinces averaged over 1961-2012(days from the March 1)
4 华南开汛异常与降水的关系

图 4是1961—2012年华南开汛与CMAP各月降水的相关系数分布。图 4a为华南开汛与3月降水的相关,显著负相关区位于中国华南地区,说明华南开汛偏早(晚),有利于广东、广西东部、海南和福建南部3月降水偏多(少)。图 4b为华南开汛与4月降水的相关,在广东东部、福建南部以及贵州降水为显著负相关区。图 4c为华南开汛与5月降水的相关,在广西南部和广东西南部偏西存在显著负相关,特别是与广东雷州半岛和广西南部沿海相关最显著。图 4d为华南开汛与6月降水的相关,显著正相关区位于广西和广东西南部,说明华南开汛偏早(晚),对应6月广西、广东西南部降水偏少(多)。图 4e为华南开汛与3—4月累积降水的相关,进一步说明华南开汛偏早(晚),对应华南和贵州的3—4月累积降水偏多(偏少)。图 4f是华南前汛期4—6月降水与华南开汛的相关,可见华南无显著相关区。以上分析可见,华南开汛与3月、4月华南大部分地区降水是负相关,与6月降水是正相关。3、4月华南降水以锋面降水为主,与冷暖空气交汇密切相关(郑彬等,2006);6月降水与中国南海夏季风的爆发、维持和推进密切相关。当华南开汛偏早,通常雨带向北推进早,到6月广东、广西的雨带已北抬,降水偏少,反之则6月降水偏多。郑彬等(2006)指出,华南夏季风开始前(5月17日中国南海夏季风爆发),4月中、下旬华南和中国南海处于副热带高压控制下,华南的西风主要来自副热带高压北侧和高原南侧的西风,直到中国南海夏季风降水开始后,华南西风才与南部的热带西风完全相连,即3—4月锋面降水主要是北部的副热带降水(锋面降水),与夏季风爆发后的季风对流降水是两种性质的降水(Zheng et al,2011)。任珂等(2010)指出,东亚副热带季风雨带的建立(3月底到4月初)早于热带夏季风雨带,两雨带分别具有独立的热源中心和上升运动,当中国南海夏季风即将爆发之际,赤道地区加热中心快速北移至中国南海地区,与副热带地区热源相互作用。所以华南开汛早晚与3、4月降水相关显著。

图 4 1961—2012年华南开汛与(a)3月,(b)4月,(c)5月,(d)6月,(e)3—4月,(f)4—6月降水的相关系数分布
(阴影区为通过0.05显著性水平检验区)
Fig. 4 Correlation between OSFRS in South China and precipitation during 1961-2012 in(a)March,(b)April,(c)May,(d)June,(e)March-April,and (f)April-June
(shaded areas are significant at the 95% confidence level)
5 华南开汛异常与大气环流的关系 5.1 华南开汛与3—4月大气环流的相关

华南开汛与3—4月对流层各层大气环流场的相关系数分布显示(图 5),高层(200 hPa)风场在东亚低纬度副热带部分地区包括青藏高原南侧到华南、中国南海中北部的纬向风与华南开汛显著相关(图 5a),表明西风急流加强(减弱)对应着华南开汛偏早(晚)。中层500 hPa 位势高度场在热带印度洋到热带西太平洋的高度场与华南开汛显著负相关(图 5b),表明当3—4月西太平洋副热带高压偏强偏西,有利于华南开汛偏早,反之偏晚。同时北半球 极涡也与华南开汛显著负相关,表明北半球极涡偏强(弱)对应着华南开汛偏早(晚)。纪忠萍等(2005)指出广东开汛偏早年,前冬西太平洋副热带高压偏强偏西,可见华南或广东开汛偏早年,在前冬和春季3—4月西太平洋副热带高压都是偏强偏西,偏晚年则相反。低层(850 hPa)风场在130°E以西的热带西太平洋的经向风、印度洋北部到热带西太平洋、华南南部的纬向风以及华南北部的北风均与华南开汛显著相关(图 5c),表明3—4月在130°E以西的热带西太平洋大部分地区为南风(北风)距平控制,印度洋北部到热带西太平洋以及华南南部为西风(东风)距平,同时华南北部为北风(南风)距平控制时,华南开汛偏早(晚),也说明南支槽加强对应华南开汛偏早,反映西风气流、南北气流在华南的交汇与华南开汛关系密切。在海平面气压场上(图 5d),在130°E以东的热带西太平洋为显著负相关区,在巴尔喀什湖到贝加尔湖以及中国近海为显著正相关区,反映北半球中高纬度地区与低纬度热带西太平洋地区海平面气压相反的分布结构,气压差异越小(大),对应华南开汛偏早(晚)。

图 5 1961—2012年华南开汛与3—4月(a)200 hPa风场、(b)500 hPa高度场、(c)850 hPa 风场、(d)海平面气压 距平的相关系数分布
(阴影区由浅到深表示通过0.05,0.01和0.001显著性水平检验)
Fig. 5 Correlation between OSFRS in South China during 1961-2012 and the anomalous atmospheric variablesin March-April:(a)200 hPa wind,(b)500 hPa geopotential height,(c)850 hPa wind,and (d)sea level pressure
(shaded areas from shallow to deep with color are significant at the confidence levels of 95%,99% and 99.9%)
5.2 华南开汛异常年3—4月大气环流的合成分析

因华南开汛有92.3%出现在3—4月,所以按第3节选出的5 a早年、4 a晚年(剔除极端异常晚年1963年)对3—4月大气环流进行合成分析。

在3—4月华南开汛早、晚年高层(200 hPa)风场合成场上(图 6a、c),华南均处于东亚副热带急流的入口区,急流的强度和位置在华南开汛早、晚年存在差异,早年(图 6a)相对晚年(图 6c)副热带西风急流强度强且位置偏南。在华南开汛早年200 hPa 风场距平场(图 6b)上,从印度北部到热带西太平洋为西风距平,表明东亚副热带西风急流明显较强。而在华南开汛晚年(图 6d)从热带西太平洋到印度均为东风距平,表明东亚副热带西风急流明显较弱。

图 6 华南开汛早、晚年3—4月200 hPa风场合成场
(a、c.阴影区代表风速大于28 m/s)和距平场(b、d)合成
Fig. 6 Composite of 200 hPa wind field
(a,c. shaded areas indicate the speed within the areas being larger than 28 m/s) and its departure(b,d)in March-April between earlier and later years of OSFRS in South China

在3—4月华南开汛早、晚年的500 hPa 合成高度场(图 7a、c)上,欧亚中高纬度为两脊一槽的形势,在华南开汛早年(图 7a),菲律宾群岛附近存在5880 gpm等值线的闭合中心,而开汛晚年(图 7c)则不存在,表明华南开汛早年西太平洋副热带高压较常年偏强偏西,而偏晚年偏弱偏东。在500 hPa 合成高度距平场(图 7b、d)上,华南开汛早、晚年的位势高度距平场存在明显差异。在华南开汛早年(图 7b),乌拉尔山附近的高压脊以及东亚大槽均较常年偏弱,西太平洋副热带高压略偏强,南支槽偏强,使得来自印度洋的水汽输送加强,有利华南降水的发生。在华南开汛晚年(图 7d),距平场分布相反,东亚大槽北段明显加强,南段减弱,欧亚中高纬度地区“北低南高”分布不利于冷空气南下,同时西太平洋副热带高压和南支槽明显减弱,不利于华南降水的产生。

图 7 华南开汛早、晚年3—4月500 hPa 高度场(a、c)和距平场(b、d)合成(单位:gpm) Fig. 7 Composite of 500 hPa Geopotential height(a,c) and its departure in March-April between earlier and later years of OSFRS(b,d)in South China(gpm)

在3—4月华南开汛早、晚年低层(850 hPa)风场合成场(图 8a、c)上,低纬度地区存在从印度洋北部一直延伸至华南西部的西风气流,同时与西太平洋副热带高压西侧的西南气流汇合进入华南,在青藏高原南侧的西风气流和副热带高压西侧的西南气流在华南开汛偏早年(图 8a)比偏晚年(图 8c)强,南支槽强。在华南开汛早年850 hPa 距平风场(图 8b)上,热带西太平洋为反气旋环流,中心位于菲律宾以东,从中国南海至中国南方为西南气流控制,中南半岛为西风距平,华南处于偏西气流和西南气流的交汇处,南支槽强,有利于孟加拉湾、中国南海的水汽向华南输送,对应华南开汛较早。华南开汛晚年850 hPa 距平风场上(图 8d),在低纬度西太平洋为一巨大气旋环流控制,中心位于菲律宾群岛以东,从华南、中南半岛至孟加拉湾为强东北气流影响,风速异常比早年更加显著,表明南支槽明显偏弱,来自印度洋、中国南海和北太平洋的水汽输送明显减弱,同时华南上空存在反气旋环流,不利于华南降水的发生,对应华南开汛较晚。从以上分析可见,华南开汛早、晚年的合成分析得到和前面相关分析完全一致的结论。

图 8 华南开汛早、晚年3—4月850 hPa 风场
(a,c.阴影区代表风速大于3 m/s)和距平场(b、d.阴影区代表风速大于1 m/s)合成(黑色区为青藏高原)
Fig. 8 Composite of 850 hPa wind field
(a,c. shaded areas indicate the speed within the area being larger than 3 m/s) and its departure(b,d. shaded areas indicate the speed whitin the area larger than 1 m/s)in March-April between earlier and later years of OSFRS in South China(The black area is Tibet Plateau)
6 华南开汛异常与海温变化的关系 6.1 华南开汛与各月海温的相关

分析1961—2012年华南开汛与上一年9月到当年4月各月海温的相关系数分布,在上一年9月至当年2月在西太平洋无显著相关区域,到3—4月(图 9)在中低纬度西太平洋、赤道印度洋部分地区、热带中太平洋以及北太平洋均出现了显著相关区,特别是与中国南海及周边地区相关非常显著。表明3—4月中国南海及周边海温较高,北太平洋和热带中太平洋海温较低,对应华南开汛较早,反之较晚。相关分析也表明华南开汛与赤道中东太平洋海温相关不显著,即与ENSO事件相关不显著。纪忠萍等(2005)指出,前秋9—11月Nino 3+4区对预测广东开汛的早晚无明显指示意义。

图 9 1961—2012年华南开汛与3—4月海温场的相关系数分布
(阴影区由浅到深表示通过0.05、0.01和0.001显著性水平检验)
Fig. 9 Correlation between OSFRS in South China during 1961-2012 and SST in March-April
(shaded areas from shallow to deep with color are significant at the confidence levels of 95%,99% and 99.9%)
6.2 华南开汛异常年3—4月海温的合成分析

图 10a是华南开汛早年3—4月海温距平合成,可见日界线以东到赤道东太平洋的大部分地区海温为正距平,特别是赤道东太平洋海温显著偏高,在中国南海西北部以及中国近海存在海温正距平,热带中太平洋以及中纬度北太平洋海温偏低。在华南开汛晚年3—4月海温距平合成(图 10b)上,在西太平洋包括中国南海及周边地区,中国近海海温明显偏低,热带印度洋和赤道东太平洋海温也偏低,而中纬 度北太平洋和赤道中太平洋海温略高,可见华南开 汛晚年海温变化与开汛早年存在明显差异,表现在开汛晚年低纬度西太平洋海温显著偏低,中纬度北太平洋海温显著偏高,且异常程度更加明显,得到和前面相关分析一致的结果。

图 10 华南开汛早(a)、晚(b)年3—4月海温距平合成
(单位:℃;阴影区为距平绝对值大于0.3 ℃)
Fig. 10 Composite of SSTA in March-April between earlier(a) and later(b)years of OSFRS in South China(℃)
(shaded areas indicate SSTA within the areas being larger than 0.3 ℃)

下面探讨海温影响华南开汛的可能成因。Liu等(2004)从统计和完全耦合的海-气环流模式研究指出,大气对海温异常的响应是暖脊型,即对海温正异常的响应是上升运动,对海温负异常的响应是下沉运动。Zhang等(1996)Wang等(2000)指出,在年际尺度上,大气对赤道中、东太平洋海温升高的响应是通过在对流层低层激发西太平洋异常反气旋和南风异常来实现。Wang等(20002002)提出热带西太平洋负海温异常使得热带西太平洋的对流潜热释放减弱,从而激发冷的罗斯贝波在菲律宾附近形成菲律宾反气旋。李琰等(2010)指出不仅热带太平洋,而且印度洋海温异常对菲律宾海反气旋建立也有影响。在华南开汛早年,受中国南海西北部以及中国近海海温较高,热带中太平洋以及中纬度北太平洋海温较低影响,中国南海为上升运动,低纬度中太平洋为下沉运动,激发了反气旋环流产生,中心位于菲律宾群岛以东,对应西太平洋副热带高压较强,华南以及中国东部都是偏南气流控制,南支低槽增强,有利于中国南海、西太平洋的水汽向华南输送以及华南降水的发生。在华南开汛晚年,西太平洋海温异常分布与开汛早年几乎相反。可见低纬度西太平洋海温是影响华南降水的关键区域,不仅对华南开汛有明显影响,与华南夏季风的提早也密切相关(Wang et al,2003)。 7 结论与讨论

利用NCEP/NCAR再分析资料,NOAA海表温度资料,CMAP降水资料和华南261个观测站降水资料,采用中国气象局对华南开汛监测的业务规定,分析了1961—2012年华南开汛的气候特征以及与大气环流和海温的关系。指出:(1)华南开汛具有显著的年际变化特征,开汛最早出现在1983年(3月1日),最晚在1963年(6月1日),开汛集中在3—4月(占92.3%)。1961—2012 年华南平均开汛日期是4月6日,近52 a变化趋势不明显。(2)华南开汛与3—4月华南降水相关最显著。即华南开汛偏早(晚),有利于3—4月华南大部分地区降水偏多(少)。(3)华南开汛日期与广东相关最高,其次是广西、福建,与海南相关不明显。(4)1961—2012年开汛平均日期:华南和广东开汛最早(都是4月6日),其次广西(4月24日)和福建(4月25日),最晚海南(5月6日)。(5)华南开汛早晚与3—4月对流层高、中、低层大气环流密切相关。在华南开汛早年,高层副热带西风急流增强,中层西太平洋副热带高压较强,低层华南为西南气流控制,南支槽较强,有利于孟加拉湾、中国南海和西太平洋的水汽向华南输送以及降水产生,而华南开汛晚年则相反。(6)华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温、热带中太平洋海温以及北太平洋海温显著相关,当3—4月中国南海及周边地区海温偏高(低),热带中太平洋以及北太平洋海温偏低(高),对应华南开汛偏早(晚)。海温影响华南开汛的可能成因是,当3—4月中国南海及周边地区海温偏高(低),相应菲律宾以东海温较低(高),激发菲律宾群岛以东异常反气旋(气旋)环流,导致西太平洋副热带高压较强(弱),南支槽较强(弱),影响华南的西南气流偏强(弱),来自印度洋、中国南海、西太平洋的水汽输送增强(减弱),华南开汛偏早(晚)。但需要指出的是,华南开汛晚年的海温和大气环流异常比早年显著。

大气环流的变化与中国南海及周边地区海温和东亚沿海海温的影响密切相关(Hong et al,2009)。上述分析指出,华南开汛早晚与3—4月华南锋面降水密切相关,但与5月、前汛期4—6月在大部分地区无显著相关,因此华南开汛早晚与华南前汛期降水在海温影响关键区域和时段上存在差异。如相关海温的关键区虽然都在西太平洋,但时段和具体区域不一样,Deng等(2002)指出华南前汛期降水量异常与上一年7月西太平洋暖池北部(10.5°—13.5°N,132.5°—141.5°E)海温相关显著;马慧等(2009)用奇异值分解(SVD)方法分析指出,华南前汛期降水与上一年5—8月中国近海(5°—18°N,130°—158°E)海温有较强的负相关关系,而华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关。

从气候平均上,前面分析指出华南前汛期开始日期是4月6日,华南进入冷暖空气交汇产生锋面降水的第一个降水集中期,大气环流从冬季环流向夏季环流发生显著变化,郑彬等(2006)指出,在对流层高层,夏季风爆发的一个典型特征就是西风向东风转变,对应着南亚高压的逐渐北移,中国南海夏季风在5月17日爆发,其向北推进到华南的时间约为1候,华南前汛期夏季风对流降水开始的日期是5月24日,之后华南进入暴雨、大暴雨频发的季风对流降水期——龙舟水时期。华南开汛与南海夏季风爆发对应产生了两种完全不同性质的降水。华南开汛具有显著的年际变化,但年代际变化趋势不明显。而Yoshiyuki等(2012)指出,中国南海夏季风的爆发日期具有显著的年代际变化,在1993 /1994发生了一个显著的提前,根源在于赤道西太平洋海温升高的年代际变化。中国南海夏季风爆发的异常除了与海温、大气环流(Webster et al,1998陈隆勋等,1999Wang,2006Jiang et al,2011)密切相关外,与越赤道气流也是紧密联系的(李崇银等,2002高辉等,2006)。

致谢: 非常感谢审稿专家和编辑提出的很好的修改意见。

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