1 引言

风暴轴最早由Blackmon (1976)发现，他首先注意到北半球天气尺度(2.5-6 d)带通瞬变扰动方差的极大值分布在两个纬向拉长的区域，位置与地面气旋/反气旋活动路径一致(Blackmon et al, 1977, 1984a, 1984b; Wallace et al, 1988; Penny et al, 2013)。这两个区域被定义为北半球太平洋和大西洋上空的风暴轴。表征风暴轴的方法有两种：一种是立足于欧拉观点，用天气尺度扰动方差(或均方差)来表征，如2.5-6 d带通滤波后的位势高度方差、天气尺度扰动动量方差和经向热量通量等，主要反映的是气旋/反气旋的群体行为(Lau, 1988; Nakamura et al, 2002; Chang, 2009)。另一种是立足于拉格朗日观点，直接追踪气旋/反气旋的移动、生消演变来研究风暴轴的变化，主要反映个体特征，如风暴路径、移速、生命史及加深率等(丁叶风等, 2006; Nakamura et al, 2012)。风暴轴与每日的气旋和反气旋活动联系密切，对天气系统的发展和异常变化有指示意义(朱伟军等, 2010)。另外，风暴轴通过水平和垂直的热量、水分、动量交换对全球的大气环流都有重要的影响(Jin, 2010; Kug et al, 2010; Lee et al, 2012)。因此，研究风暴轴的变化特征及其机制具有十分重要的科学意义。

自发现并命名风暴轴以来，它一直是中纬度海-气相互作用的热点问题之一。众多学者(Lau, 1978, 1979, 1988; Blackmon et al, 1984a, 1984b; Hoskins et al, 1990)对风暴轴气候特征以及不同时间尺度变率做了很多研究。研究结果表明，北半球风暴轴存在显著的月际变化(Lau, 1988)、季节变化(Nakamura, 1992; 丁叶风等, 2006; Lee et al, 2011, 2012)、年际变化(Nakamura et al, 2002; 朱伟军等, 2000)和年代际变化(Nakamura et al, 2002; Chang et al, 2002; 朱伟军等, 2010; Lee et al, 2012)。Lau (1988)研究了冬季风暴轴的月际变化，结果表明北太平洋风暴轴与北半球-西太平洋(WP)、太平洋-北美(PNA)遥相关型有关，而北大西洋风暴轴则与西大西洋(WA)、东大西洋(EA)等遥相关型有关。Nakamura (1992)研究了北半球斜压波和急流结构的季节变化，首次提出“深冬抑制”现象，并指出北太平洋风暴轴在晚秋和早春呈双峰结构。随后，Lee等(2011, 2012)再次证实了这一现象，即北太平洋风暴轴在深冬受到抑制，并在早春和晚秋出现双峰结构，而北大西洋风暴轴在1月斜压性最强的时候风暴轴强度达到最强，这也是北太平洋风暴轴有别于北大西洋风暴轴的独特之处。Nakamura等(2002)指出在北太平洋风暴轴核心区，其年际变率最强，同时还指出冬季北太平洋风暴轴在20世纪80年代后期存在由偏弱转为偏强的年代际位相转换。Chang等(2002)指出冬季风暴轴经验正交函数分解第1模态存在显著的年代际变化，在20世纪70年代早期出现了转折，从弱到强，20世纪90年代的风暴轴强度比70年代初期强30%。朱伟军等(2010)分析了冬季北太平洋风暴轴在年代际时间尺度上的变化特征，发现北太平洋风暴轴有两种主要模态，第1模态是风暴轴在其气候平均位置增强或减弱的主体一致变化型，第2模态是风暴轴中东部在气候平均位置南、北两侧振荡的经向异常型，并与太平洋年代际振荡循环的暖(冷)位相联系。

此外，风暴轴与中纬度海-气耦合关系也逐渐成为中外研究的热点之一。研究表明，风暴轴和下垫面海洋存在相互作用，海洋锋通过海-气感热交换维持近表面大气斜压性(Kwon et al, 2010; Hotta et al, 2011; Lee et al, 2012; Gan et al, 2015)，从而维持风暴轴的发展(Wang et al, 2004; Taguchi et al, 2009; Sampe et al, 2010; 冯劭华等, 2015)。同时，风暴轴反过来也会影响海洋，通过影响高空急流，西风动量下传，从而维持海表面西风(Lau et al, 1984; Sampe et al, 2010)。朱伟军等(2000)对15个冬季北太平洋风暴轴区域500 hPa天气尺度滤波位势高度方差与热带和北太平洋海温的奇异值分解分析表明，第1对空间典型分布反映了赤道中、东太平洋区域海温异常对风暴轴年际变化的影响，而第2对空间典型分布则反映了黑潮区域海温异常对风暴轴年际变化的影响，并且这种影响与500 hPa高度层上的太平洋-北美型遥相关和北半球-西太平洋型遥相关有密切关系。大量研究指出北太平洋海温异常可以通过太平洋-北美型遥相关影响大尺度环流(Frankignoul et al, 2007; 2011; Taguchi et al, 2012)。Gan等(2013)研究了北太平洋风暴轴与海温的季节、年际耦合关系，结果表明：在季节尺度上，秋季海表温度冷异常能够向北加强早冬时期的对流层斜压性和斜压能量转换，导致相应的风暴轴活动加强。在年际尺度上，类似太平洋年代际振荡模态的马蹄型海表面温度异常与40°N以北海盆尺度的风暴轴正异常存在相互加强的正反馈效应。

综观已有的研究，以往的研究大多是以冬季(12、1、2月)风暴轴为研究对象，很少探讨过渡季节(如春季、秋季)风暴轴的变化特征，春季风暴轴与海洋的耦合关系更是少有涉及。正如Nakamura (1992)以及Lee等(2011, 2012)指出的那样，北太平洋风暴轴强度在早春季节有一峰值，因此本研究试图探讨春季西北太平洋风暴轴的年际和年代际变化特征，并在此基础上，探讨在不同年代际背景下风暴轴与太平洋海温关系的转变。

2 资料与方法 2.1 资料介绍

(1) NOAA提供的20世纪大气再分析资料(20CRv2)中的逐日和逐月的500 hPa高度场，逐月的海表面风场资料(Compo et al, 2011)，选取时段为1900-2010年，水平分辨率为2°×2°。

(2) NCEP/NCAR的500 hPa逐日位势高度场再分析资料(Kalnay et al, 1996)，选取时段为1948-2010年，水平分辨率为2.5°×2.5°。

(3) 欧洲中心20世纪再分析资料(ERA-20c)的逐月海温场，选取时段为1900-2010年，水平分辨率为0.5°×0.5°。

(4) 太平洋年代际振荡指数采用Mantua等(1997)的定义，该指数下载网址：http://research.jisao.washington.edu/pdo/。

(5) 20世纪大气再分析资料的逐月海表面热通量资料(Compo et al, 2011)，选取时段为1948-2010年，包括长波辐射、短波辐射、感热通量、潜热通量，水平分辨率为192×94高斯格点。

2.2 风暴轴的表征方法

参照Blackmon (1976)的方法，风暴轴采用2.5-6 d带通滤波后的500 hPa位势高度方差来表征。具体计算方法如下：首先采用带通滤波的方法，从逐日的500 hPa位势高度场滤去2.5-6 d的瞬变扰动，然后对每月的瞬变扰动各自计算其方差，得到每月的瞬变扰动方差。定义春季为3-4月，之所以将春季定义为3-4月，是考虑到风暴轴季节变化存在明显的“深冬抑制”现象，即：北太平洋风暴轴在当年深冬季节明显弱于前一年晚秋和当年早春(Nakamura，1992)。文中春季风暴轴由3和4月瞬变扰动方差平均所得，气候态为1900-2010年多年平均。

3 风暴轴的时空变化特征

图 1a给出了1900-2010年春季风暴轴方差、经验正交函数分解第1模态及多年平均的气候态分布。如图所示，春季风暴轴气候平均场主要位于北太平洋上空，表现为纬向拉长的区域，其中心位于(46°N，172°E)附近，中心最大值达26 dagpm²。风暴轴的方差在气候平均位置略偏北处达到最大，说明在风暴轴气候态核心区，风暴轴强度变率大，与Nakamura等(2002)计算的深冬季节风暴轴年际变率最大的区域一致。与此同时，春季风暴轴经验正交函数分解第1模态(方差贡献为34.1%)也反映了风暴轴在气候平均位置略偏北处增强(或减弱)的变化型，这与朱伟军等(2010)以及Lee等(2012)计算的冬季风暴轴经验正交函数分解第1模态的分布型一致。由此可见，春季风暴轴方差和经验正交函数分解第1模态都一致地反映了风暴轴的强度变化。为此，在风暴轴方差变率中心和气候态核心区选取关键区(图 1a中矩形区域，35°-60°N，140°E-140°W)，取区域平均后得到风暴轴强度变化的时间序列，即定义为风暴轴的强度指数(图 1b)，该强度指数越大，表示风暴轴强度越大。采用1948-2010年NCEP/NCAR再分析资料计算的结果与20世纪再分析资料结果也非常一致(图中红实线和蓝虚线)。将定义的强度指数与经验正交函数分解第1模态标准化时间系数比较，两者的相关系数高达0.97，可见定义的强度指数可以很好地表征风暴轴的强度变化。

春季风暴轴的强度除了存在明显的年际变化以外，还存在明显的年代际变化以及线性增强的趋势(图 1b)。具体表现为：1900-1933年，春季风暴轴强度整体偏弱，1934年以后，风暴轴强度有明显的跃变，显著增强，随后保持平稳。1995年以后，2000年前后风暴轴强度又显著增强。可见春季风暴轴强度经历了由弱到强的年代际变化。需要指出的是，前期由于同化资料较少，20世纪再分析资料可能会低估风暴轴的强度，特别是1948年以前由于没有其他再分析资料的相互验证，风暴轴强度的线性增强可能存在较大的不确定性。与冬季风暴轴变化明显不同的是，春季西北太平洋风暴轴由弱到强的转折点在20世纪90年代后期，而冬季北太平洋风暴轴由弱到强的转折点大致在20世纪70年代后期(Lee et al, 2012)或80年代后期(Nakamura et al, 2002)。

图 2a给出了1900-2010年春季风暴轴经验正交函数分解第2模态以及相应的多年平均的气候态分布。第2模态明显表现为南北偶极子型分布，即正异常中心位于气候平均位置偏南一侧，负异常中心则位于气候平均位置偏北一侧，明显反映了风暴轴的南北位移情况(图 2a)。这与朱伟军等(2010)发现的冬季风暴轴经验正交函数分解第2模态的经向异常分布型一致。基于经验正交函数分解第2模态空间型，选取偏南区域内的区域平均值(图 2a中红色矩形区域，32°-46°N，140°E-140°W)减去偏北区域内区域平均值(图 2a中蓝色矩形区域，50°-65°N，165°E-135°W)，所得到的差值定义为风暴轴的位置指数(图 2b)。位置指数为正时，表示风暴轴位置偏南，位置指数为负时，表示风暴轴位置偏北。相类似地，采用1948-2010年NCEP/NCAR再分析资料可得到一样的结果。定义的位置指数与经验正交函数分解第2模态标准化时间系数高度一致，两者的相关系数高达0.94，可见定义的位置指数可以非常好地表征风暴轴的南北位置变化。

从图 2b还可以清楚地看到，风暴轴的位置存在明显的年际和年代际变化，其年代际变化主要表现为：1913-1927、1947-1975年风暴轴位置明显偏北；而1928-1946、1976-2000年风暴轴位置明显偏南，可见风暴轴位置明显经历了南北正负位相循环转变的年代际变化。

为了进一步揭示春季风暴轴的年际和年代际变化特征，图 3给出了风暴轴强度指数和位置指数的小波能量谱。由图 3a可知，强度指数主要表现为2-4 a的周期变化，主要出现在1910和1940年前后。从图 3b可见，位置指数在1920-1945年主要表现为2-6 a的周期变化，在1945-1980年则主要为4-12 a的周期变化，而在1980年以后，主要为2-4 a的周期变化。综上，强度指数的变化周期比较稳定，主要为2-4 a，而位置指数的周期存在明显年代际变化，1920-1945年、1980年以后振荡周期较短，而1945-1980年振荡周期相对较长。

4 年代际(年代际以上)尺度上风暴轴与太平洋海温异常的关系

第3节分析表明，春季西北太平洋风暴轴存在明显的年际及年代际时空变化特征。这一节将重点讨论年代际(年代际以上)尺度上春季风暴轴与北太平洋海温异常的关系。需要指出的是，这一节中所有要素场和风暴轴指数都采用11 a滑动平均的方法提取出其年代际分量。考虑到再分析资料的可靠性，本研究分析时段取为1948-2010年。

图 4给出了1948-2010年同期300 hPa纬向风场、风暴轴、500 hPa位势高度场、海表面风场、海温、海温变化倾向、海表面净通量回归到强度指数年代际分量的分布。由图 4a可知，副热带急流对强度指数年代际分量的回归呈现“+-+”的分布型，急流在风暴轴气候态位置上呈现明显的北移加强，对应风暴轴强度的增强。可见，急流可能是影响风暴轴强度变化的因子之一(Nakamura, 1992; Penny et al, 2013)。从图 4b可见，风暴轴年代际偏强时，在北太平洋中部，500 hPa位势高度场表现为正的异常中心。与之对应的海表面风场上，也表现为反气旋性环流，北侧为异常西风，南侧为异常东风，整个北太平洋被一个异常反气旋所控制。与此同时，海温异常场上相对风暴轴年代际偏强则表现为黑潮区至北太平洋中部一带为暖异常，而北美洲西海岸出现冷异常(图 4b)。海温的异常与海表面西风异常有关，海表面反气旋环流北侧的西风异常会使得西风急流加强，并通过蒸发冷却作用使海洋向大气输送感热、潜热通量，从而使海温降低(Kwon et al, 2010)，反之，反气旋南侧的东风异常，使得北太平洋西风急流偏弱，从而减弱局地海洋的上翻运动，使得海温升高。图 4d给出了海表面净通量(向下为正)的回归场，可以看到，黑潮延伸区至北太平洋中部一带表现为较为一致的向下净通量，大致对应北太平洋大部分地区的海温升高(图 4b)，而北美洲西海岸向下的净通量减少，大致对应北美洲西海岸的海温冷异常。Wu等(2010)提出一种判断局地海-气相互作用是大气强迫海洋还是海洋强迫大气的方法, 即：若向下的净通量异常与海温倾向异常成显著正相关, 则实质上反映的是大气对海洋的强迫。基于此方法，图 4c给出了海温变化倾向的回归场，结合图 4c、d可以看到，北太平洋大部分地区向下的净通量异常和海温倾向异常大致对应，表现为大气对海洋的强迫作用。少部分地区净通量异常和海温倾向异常不一致，这部分海温变化可能是受到海洋过程的影响(Tomita et al, 2002, 2006)。综上，风暴轴年代际增强与海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。

图 5给出了1948-2010年同期300 hPa纬向风场、风暴轴、500 hPa位势高度场、海表面风场、海温、海温变化倾向、海表面净通量回归到位置指数年代际分量的分布。由图 5a可知，300 hPa纬向风相对位置指数年代际分量的回归场显示，在35°N左右存在一正异常中心，而在55°N左右存在一负异常中心，表明西风急流南压与风暴轴位置南移相对应。从图 5b还可以看到，风暴轴年代际偏南时，在北太平洋中部，500 hPa位势高度场表现为负的异常中心，整个位势高度场的回归分布类似于太平洋-北美型遥相关。与之对应的海表面风场也表现为一个异常气旋性环流，北侧为异常东风，南侧为异常西风，北太平洋中部被异常低压所控制，有利于阿留申低压的加强。与此同时，海温对风暴轴年代际偏南的响应则表现为北太平洋中部出现冷异常，而北美洲西海岸出现暖异常，这种呈“马蹄形”分布的海温异常类似于北太平洋年代际振荡正位相时的分布型(图 5b)。已有研究指出，在年际尺度上，北太平洋年代际振荡主要受阿留申低压和ENSO遥相关的强迫，在年代际尺度上，北太平洋年代际振荡还会受到风驱动的海洋环流变化的影响(Schneider et al, 2005; Kwon et al, 2010)。图 5d给出了海表面净通量(向下为正)的回归场，可以看出，北太平洋中部一带表现为向下的净通量减小，大致对应北太平洋中部海温的冷异常(图 5b)，而北美洲西海岸附近向下的净通量增大，大致对应北美洲西海岸的暖异常。基于Wu等(2010)提出的判断局地海-气相互作用的方法，图 5c给出了海温变化倾向的回归场，结合图 5c和d可以看出，北太平洋大部分地区向下的净通量异常和海温倾向异常基本对应，表现为大气对海洋的强迫作用。西太平洋副热带大净热通量异常对应较弱的海温异常，这部分海温的变化可能受到海洋过程的影响(Tomita et al, 2002, 2006)。综上，风暴轴年代际偏南与海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。

从上面的讨论中可知，风暴轴位置的年代际变化可能与北太平洋年代际振荡(PDO)有关。为了进一步揭示风暴轴位置指数和北太平洋年代际振荡的关系，文中采取Mantua等(1997)定义的北太平洋年代际振荡指数，并通过11 a滑动平均方法提取风暴轴位置指数的年代际分量与北太平洋年代际振荡指数作比较(图 6)。可以清楚发现，风暴轴位置指数的年代际变化与北太平洋年代际振荡指数的正负位相变化一致，表明春季风暴轴位置的年代际变化和北太平洋年代际振荡指数有很好的一致变化。

5 在不同年代际背景下，风暴轴与太平洋海温的关系

第4节的分析已经清楚表明，春季风暴轴位置的年代际变化主要与北太平洋年代际振荡有关。已有研究也表明，北太平洋年代际振荡的正、负位相转变对海-气相互作用以及区域气候变化起重要的调制作用(Ma, 2007; Grassi et al, 2012; Qian et al, 2014)，那么，在不同的北太平洋年代际振荡背景下，春季风暴轴与北太平洋海温的关系是否也会发生改变？本节就这个问题做进一步的分析。根据北太平洋年代际振荡的正、负位相可大致划分两种不同的时期：1905-1923和1946-1977年的负位相时期与1924-1945和1978-2003年的正位相时期。基于再分析资料的可靠性，本节主要探讨1948-1977年(北太平洋年代际振荡负位相)和1978-2003年(北太平洋年代际振荡正位相)这两个不同年代际背景下风暴轴与太平洋海温的关系。

5.1 风暴轴强度和太平洋海温的关系

图 7给出了北太平洋年代际振荡负位相和北太平洋年代际振荡正位相两个不同时段内前期深冬、同期春季、后期初夏海温和海表面风场对风暴轴强度指数的回归场。在北太平洋年代际振荡负位相背景下，前期深冬日本以东黑潮和黑潮延伸区海温出现显著正异常(图 7a)。从图 7b可见，同期春季的海温回归分布，除了北美洲西海岸南部的暖异常大幅减小以外，与前期深冬海温的回归分布相似，尤其是日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常最为显著。从海表面风场来看，北太平洋中部主要受到一个异常反气旋的控制，只是位置与图 4b的反气旋相比略偏西，日本以东黑潮和黑潮延伸区海温正异常对应西风异常，可见此时海温异常起到了强迫大气的作用(图 7b)。后期初夏的海温回归场，除了黑潮延伸区海温还有显著的暖异常以外，其他的海温异常均已消失(图 7c)。综合图 7a、b、c来看，在北太平洋年代际振荡负位相背景下，风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为海洋对大气的强迫作用，尤其是同期日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常明显起到了强迫大气的作用。Lee等(2012)指出黑潮区存在较强的海温梯度，海温梯度可导致大气斜压性增强，从而致使瞬变波强度也相应增大。

在北太平洋年代际振荡正位相背景下，风暴轴强度与太平洋海温的关系明显有了转变。前期深冬海温异常对风暴轴强度的变化没有显著影响(图 7d)。同期海温的回归分布显示，在北太平洋中东部出现显著冷异常，同期的海表面风场表现为异常反气旋环流，位置与图 4b的反气旋相比略偏东，与北太平洋中东部海温负异常对应的正是反气旋环流北侧的西风异常(图 7e)。后期初夏海温的回归分布与同期相似，北太平洋中东部海温负异常进一步加深(图 7f)。综合图 7d、e、f来看，在北太平洋年代际振荡正位相背景下，风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。

为了进一步揭示黑潮延伸区海温和风暴轴强度指数的时滞关系，选取黑潮延伸区(图 7b绿框)的海温与风暴轴强度指数求超前、滞后相关。图 8给出了不同年代际背景下黑潮延伸区海温和风暴轴强度指数的超前、滞后相关，由图可见，1948-1977年，前期黑潮延伸区海温和强度指数主要成正相关，在深冬季节正相关最为显著，远超过95%信度检验。至春季同期，这种正相关依旧显著。到了后期，正相关程度明显减弱。由此可见，在北太平洋年代际振荡负位相背景下，主要是前期和同期的黑潮延伸区海温异常和风暴轴强度指数存在显著的正相关。在1978-2003年，黑潮延伸区海温和强度指数的时滞关系明显不同，具体表现为：前期黑潮延伸区海温和强度指数不再存在显著相关，同期春季也只出现了较弱的负相关，到了后期初夏黑潮延伸区海温和强度指数的关系迅速从负相关转变为正相关，并且这种正相关在当年秋季达到峰值。由此可见，在北太平洋年代际振荡正位相背景下，主要是后期的黑潮延伸区海温异常和风暴轴强度指数存在显著的正相关。

综上，春季风暴轴强度与太平洋海温的关系存在年代际转变：1977年以后，风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用，而1977年之前则主要表现为海洋对大气的强迫作用，特别是同期冬季日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常起到了强迫大气的作用。

5.2 风暴轴位置变化和太平洋海温的关系

图 9给出了北太平洋年代际振荡负位相和北太平洋年代际振荡正位相两个不同时段内前期深冬、同期春季、后期初夏海温和海表面风场对风暴轴位置指数的回归场。在北太平洋年代际振荡负位相背景下，前期深冬赤道中东太平洋出现海温暖异常，但从此时海表面风场来看，还未对风暴轴的位置变化产生显著的影响(图 9a)。从图 9b同期春季海温回归分布可见，赤道中东太平洋海温暖异常基本维持，北太平洋中部被一个异常气旋控制，表明此时赤道中东太平洋海温异常已对风暴轴南北位置变化产生显著的影响。但在西风异常区尚未出现海温冷异常(图 9b)，直到后期初夏海温的回归分布显示，北太平洋中部海温才出现大范围的显著冷异常，表明大气对海洋的强迫作用可能会滞后1-2个月(图 9c)。综合图 9a、b、c来看，在北太平洋年代际振荡负位相背景下，风暴轴南北位置变化与太平洋海温的关系表现为大气和海洋的共同作用，风暴轴南北位置变化除了对北太平洋中部海温有影响，还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关。

在北太平洋年代际振荡正位相背景下，风暴轴南、北位置变化与太平洋海温的关系明显有了转变。前期深冬海温异常对风暴轴位置变化没有显著的影响(图 9d)。从图 9e同期春季海温回归分布可见，北太平洋中部被一个异常气旋控制，在异常气旋南侧西风异常区开始出现小范围的海温冷异常(图 9e)。后期初夏海温的回归分布显示，北太平洋中部海温冷异常范围明显扩大、程度显著加深，这表明大气对海洋的影响可能有1-2个月的滞后(图 9f)。综合图 9d、e、f来看，在北太平洋年代际振荡正位相背景下，风暴轴南北位置变化与太平洋海温的关系表现为大气对海洋的强迫作用，主要对北太平洋中部海温有影响。就风暴轴位置变化而言，与之相对应的海温异常主要出现在北太平洋中部地区，这与风暴轴位置的变化主要出现在北太平洋中部地区有关，两者之间存在很好的对应关系。

为了进一步揭示Nino3.4区海温、北太平洋中部海温和风暴轴位置指数的时滞关系，分别选取赤道中东太平洋(Nino3.4区)和北太平洋中部海区(图 9b和c中绿框所示)，进而计算了不同年代际背景下上述两个海区的海温异常与风暴轴位置指数的超前、滞后相关(图 10)。由图可见，1948-1977年，前期冬季Nino3.4区海温与风暴轴位置指数成正相关，尤其是前期深冬和同期春季较为显著，到了后期开始缓慢减弱，表明ENSO可能对风暴轴南北位置的变化存在影响。而1978-2003年，从前期到后期Nino3.4区海温和位置指数都不存在显著的相关。从图 10还可以看出，1948-1977和1978-2003年这两个时段内，前期北太平洋中部海温和位置指数均不存在显著相关，但在同期春季开始出现显著的负相关，到了后期初夏，这种负相关达到峰值，最为显著，随后再缓慢减弱。

为了进一步探讨在不同年代际背景下Nino3.4区海温和风暴轴位置指数关系发生转变的可能原因，图 11给出了北太平洋年代际振荡负位相和北太平洋年代际振荡正位相两个不同时段内同期春季500 hPa位势高度场对风暴轴位置指数以及对Nino3.4区海温的回归场。从图 11可以看出，在北太平洋年代际振荡负位相背景下，风暴轴位置指数引起的高度场异常在北太平洋-北美上空表现为类似“+-+”的太平洋-北美型遥相关，同时Nino3.4海区海温异常引起的高度场异常出现了类似的“+-+”的太平洋-北美型遥相关，正、负区域出现的位置基本一致；而在北太平洋年代际振荡正位相背景下，ENSO引起的高度场异常在北美洲西海岸出现显著负异常，明显与风暴轴位置指数引起的高度场异常分布型不一致。以上表明，在不同的北太平洋年代际振荡位相下，风暴轴南北位置和ENSO关系的年代际转变可能与风暴轴和赤道中东太平洋海温异常引起的北太平洋位势高度异常配置有关，当风暴轴和赤道中东太平洋海温异常引起的位势高度场存在同位相叠加时，赤道中东太平洋海温异常可明显影响风暴轴的南北位置，反之，则不存在影响。

综上，春季风暴轴南北位置与太平洋海温异常的关系，1977年以后表现为大气对海洋的强迫作用，主要表现为对北太平洋中部海温的影响，但在1977年以前表现为海洋和大气的共同作用，风暴轴南北位置的变化还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关，表明ENSO可能对风暴轴的位置变化存在影响。

6 结论

利用20世纪大气再分析资料的高度场、海表面风场和海表面热通量资料、欧洲中心20世纪再分析海温资料以及太平洋年代际振荡指数，首先分析了春季西北太平洋风暴轴的年(代)际变化特征，然后探讨了年代际(年代际以上)尺度上风暴轴与太平洋海温异常的关系，最后进一步探讨了在不同年代际背景下风暴轴与太平洋海温关系的转变。得到以下主要结论：

(1) 春季西北太平洋风暴轴主要存在两种空间变化模态，即反映其强度变化的第1模态和反映其南、北位置变化的第2模态。风暴轴的强度除了存在明显的年际变化以外，还存在明显的年代际变化以及线性增强的趋势；同样春季风暴轴的南、北位置也存在明显的年际和年代际变化。

(2) 年代际(年代际以上)尺度上春季风暴轴与北太平洋海温异常的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。与风暴轴年代际偏强对应，海温异常场上表现为黑潮区至北太平洋中部一带暖异常，而北美洲西海岸出现冷异常。净热通量异常和海温倾向异常的配置表明风暴轴年代际增强与海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。与风暴轴年代际偏南对应，海温的响应表现为北太平洋中部出现冷异常，而北美洲西海岸出现暖异常，类似北太平洋年代际振荡正位相时的分布型。与此同时，净热通量异常和海温倾向异常的配置表明风暴轴年代际偏南与海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。研究还表明，春季风暴轴位置的年代际变化主要与北太平洋年代际振荡有关。

(3) 在不同年代际背景下，春季风暴轴与太平洋海温的关系存在明显年代际转变：1977年以后，风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用，而在1977年之前则主要表现为海洋对大气的强迫作用，特别是同期冬季日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常明显起了强迫大气的作用；风暴轴南北位置与太平洋海温异常的关系，1977年以后表现为大气对海洋的强迫作用，主要表现为对北太平洋中部海温的影响，但1977年以前表现为海洋和大气的共同作用，风暴轴南北位置的变化还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关，表明ENSO可能对风暴轴的位置变化存在影响。