引言

南海位于东南亚，是连接印度洋和西太平洋的重要纽带，与南亚季风区直接相邻，是东亚季风系统和印度季风系统发生相互作用的重要场所，也是东亚副热带季风系统最直接的水汽源地。南海季风异常可直接影响我国南方和长江流域季风降水的时空分布，引起严重的洪涝、干旱灾害。开展对南海季风的爆发和机制的研究，对于正确认识南亚季风和东亚季风系统是非常重要的。因此，关于南海夏季风爆发特征和机制的研究，已引起各国气象学家的高度重视。也是1998年南海季风试验的重点之一。

20世纪80年代以来，中国的学者^{[1, 2, 3]}研究指出，亚洲夏季风由相互联系又有其独立性的南亚 (印度) 季风系统和东亚季风系统所组成，而亚洲夏季风最早在南海地区爆发，然后分别逐渐向西北和向北扩展，最终建立起南亚夏季风和东亚夏季风。朱乾根等^[4]于1985年就已提出东亚大陆地区至日本的季风为副热带季风。90年代以来，人们对南海夏季风活动更加注意，从不同角度研究了南海夏季风爆发特征和机制，得到了许多有益的结论^[5~11]，但也存在部分不同的观点。丁一汇等^[12]提出1998年南海夏季风首先在南海北部爆发，然后是南海地区季风的全面爆发，最后是印度季风的爆发。李崇银等^[13]认为，南海季风爆发前，华南沿海有降水及西南气流，但并不意味着夏季风先在南海北部爆发，因为降水主要是锋面影响，西南气流主要来自印度的强西北风。吴国雄等^[14]认为亚洲季风爆发包含了3个阶段，首先是5月初孟加拉湾东岸的季风爆发，然后是5月20日东亚季风在南海地区的爆发，最后是6月10日左右印度季风的爆发，青藏高原的热力强迫为南海夏季风的早期爆发提供了合适的爆发环境。1998年南海夏季风究竟从哪里爆发具有重大分歧。

本文利用NCEP/NCAR制作的1998年全球日平均分析场资料和逐周和月平均SST资料，针对上述问题首先研究了1998年南海及其附近地区夏季风爆发的季节进程，然后对东亚副热带季风、南海热带季风爆发机制问题进行了初步分析。

1 南海及其附近地区夏季风爆发的季节进程 1.1 降水量的季节爆发进程

为了确定整个南海及其附近地区副热带夏季风和热带夏季风的爆发进程，我们首先确定降雨量季节变化的爆发时间，然后再根据风场等其它资料进一步确定夏季风的性质及其爆发时间。

图 1是1998年1~8月南海及其附近地区日降水量滑动t检验^[15]时间分布图。滑动步长为40 d，信度为0.05。由图可见，降水量突变首先于4月上旬 (第90~100天) 出现在中南半岛中部 (17°N，104°E) 和我国江南中部 (26°N，113°E)，然后向周围推进，4月底5月初南海东北部 (21°N，121°E) 又出现一突变中心，然后向北方、南方和东方推进，接着5月上旬南海东南部 (10°N，119°E) 出现一降水突变中心，这一中心似乎是由加里曼丹岛东部由南向北伸展的降水突变等时线向北发展所造成的。最后，5月中下旬广大南海中西部地区降水突增，至此南海地区降水全面增强。

季风爆发的重要标志是风向的转变，降水增强只是季风爆发的伴随现象，仅降水突增还不足以确定季风的爆发。然而在东亚地区季风爆发时的环流形势转变比较复杂，因为在这里不仅有海陆热力差异形成的风向季节转换，还存在西太平洋副热带高压季节进退所形成的风向季节转换。朱乾根等^[16]将季风分为正压流型和斜压流型两种基本类型，在东亚地区，南海热带季风主要属于斜压季风类型，而大陆季风则属于斜压季风和正压季风的混合型。这是因为西太平洋副热带高压是相当正压型的系统，由它的进退所形成的季风是正压流型季风。混合型季风与单纯由海陆热力差异所形成的斜压季风不同，其风向转变比较复杂。

为了更清楚地确定南海及其邻近地区夏季风的爆发时间和特征，并进而揭示其机制，首先对低层风场进行正斜压分解，然后再对几个降水突增中心进行分析，以确定其是否为夏季风爆发特征，如是夏季风爆发则确定其季风的性质。

1.2 中南半岛和江南中部夏季风爆发特征及其性质

图 2为江南中部 (26°N，113°E) 雨量、OLR、925 hPa实际风、正压风和斜压风时间演变图。由图 2(a)可见，4月上旬有一平均降水量的突增过程，但OLR (图 2b) 却无明显的季节变化，OLR平均为220 K左右，对流强度中等。这说明降水量的突增主要是环流形势的变化造成的。图 2(c、d)表明，4月上旬以前，西风和东风交替出现，4月上旬后以偏东风为主，6月上旬后又转为以偏西风为主；平均经向风为南风，风的日际变化强，但无显著的季节变化。因此，总的来讲实际风一直维持偏南风，季节变化不显著。图 2(e、f)表明，4月上旬前后正压西风明显减弱，正压南风转为南北风相间出现，风速弱。图 2(g、h) 则显示出相反的变化，4月上旬前后斜压东风明显减弱，斜压北风转为斜压南风。

由上可见，江南中部在降水突增的同时，实际纬向风转为偏东风占优势，但季节变化不显著，而正、斜压风则出现显著的季节变化，且两者的变化相反。可以初步确定，中国大陆夏季风从4月上旬开始爆发。

在中南半岛中部 (17°N，104°E)(图略)，在4月上旬以前，平均雨量较小，4月上旬后，降水增强且对流性降水明显增多。降水突增前后，实际经向风无明显变化，始终维持偏南风。正压流场的经向和纬向风的转变均具有季节变化的特征，且经向风转变时间与降水急增时间一致。斜压流场中，斜压纬向风在4月上旬前为强东风，4月上旬以后斜压东风显著减弱；4月上旬前斜压北风和南风交替出现，4月上旬后转为以斜压南风为主。因此，斜压流场的南、北分量在4月上旬前后具有明显的季节转变。由于低层正、斜压风场的季节变化反映了动力场和热力场的季节变化，这是形成季风的基本原因。因此，根据上述现象可以初步确定4月上旬为中南半岛中部夏季风爆发的时间。

为了进一步确定江南中部和中南半岛中部4月上旬爆发的夏季风的性质，我们对4月上旬前后实际风、正压风和斜压风的环流形势进行分析。

图 3是1998年850 hPa第17候至30候的逐候候平均实际风环流图。4月上旬 (19候、20候) 前后，实际风环流无明显变化，在整个期间 (17候~22候)，从台湾以东的洋面至中南半岛南部一带为一反气旋脊 (即副热带高压脊) 所控制，中南半岛中部和江南中部始终位于此高压脊的西北侧盛行西南风或偏南风。从实际环流上看不出季节突变的现象。但在正压环流上 (图略) 则可看到4月上旬 (19~20候) 及其前期，以菲律宾东部为中心的反气旋环流比较强大，其脊从菲律宾以东一直伸向中南半岛南部，阿拉伯海反气旋脊位于阿拉伯海上，形成一东西向的反气旋带。受东部反气旋脊影响，中南半岛中部和江南中部吹正压西南风，4月上旬后，菲律宾反气旋减弱，阿拉伯海反气旋东移至孟加拉湾，受其东伸脊的影响，中南半岛中部和江南中部主要吹正压西北风。由此可见，虽然4月上旬前后正压环流所表现的副热带高压带仍位于中南半岛中部和江南中部的南侧，但受高压脊中心东西位置的影响，在经向风上仍出现了季节性的变化。斜压环流 (图 4) 则表现出与正压环流相反的变化，在4月上旬及其前期，北半球低纬西太平洋至印度地区为斜压东风气流所控制，中南半岛中部和江南中部盛行东北气流，南部赤道附近为气旋性环流的赤道缓冲带所控制。4月上旬以后，赤道缓冲带北移至5°~15°N一带，主要中心偏西位于印度南部。中南半岛中部和江南中部盛行斜压东南气流。

由上可见，虽然4月上旬前后实际风的差异很小，但正压气流和斜压气流的风向却有较明显变化。其变化特征主要表现为经向风的改变，其变化风向正好相反，前者受高压环流影响，后者受低压环流影响。由于斜压低压环流是热力环流，其向北推进表示北方加热南方减热。它与海温和陆地加热场的季节变化一致。因此，它所形成的变化是季节性变化。又由于垂直上升运动的变化主要受斜压环流所制约，因此降水的季节突增显然与斜压气旋的季节性北移有密切的联系。至此，我们可以认为江南中部和中南半岛中部4月上旬降水突增与斜压流场在季风爆发前后的季节变化有密切的联系，因而可以认为是夏季风爆发。但由于它们都位于副热带高压带的北侧，因而可以认为这两地开始的季风爆发为副热带季风的爆发。

在同一环流背景下，为什么副热带夏季风爆发从中南半岛中部和江南中部开始爆发是一个有待进一步深入研究的问题。目前，至少可以肯定地说这决不是一个个别年份的偶然现象，因为已有许多作者曾经揭露了这一现象，广东热带海洋气象研究所早就指出，在华南前汛期内，4~6月广东暴雨雨带是由北向南逐步移动的。J.Mat sumoto^[17]于1996年也指出东南亚对流性暴雨于4月上旬开始发生于中南半岛中部。

1.3 南海东北部和东南部夏季风爆发特征及其性质

图 5为南海东北部 (21°N，121°E) 雨量、OLR、925 hPa实际风、正压风和斜压风时间演变图。由图 5(a)可见，5月初开始发生了一次雨量急增，在此之前雨量很少，且多数日为无雨，在此之后与雨量急增相伴还具有强的降雨量的日际变化，最大日降水量可达40 mm以上，显示了明显的季节变化爆发性特征。图 5(b)表明，5月上旬后O LR数值突然下降，对流性降水增强，最低可达220K，这一现象与强的降水量日际变化特征是一致的。图 5(c、d) 显示实际风无明显的季节变化特征，3月下旬开始实际东风减弱，并转为东风、西风交替出现；1~6月均为弱的偏南风。总的来看，4月下旬至5月上旬前后实际风季节变化不显著，一直维持弱的偏南风。但正、斜压风场则有较明显的季节变化特征。图 5(e、f) 表明，5月上旬开始正压西风迅速减弱并转为东风，经向风从以南风为主转为以北风为主，即由西南风转为东北风。图 5(g、h) 表明，5月上旬开始斜压东风急剧减弱，并逐渐转为西风，5月上旬前主要吹斜压北风，5月上旬开始则转为斜压南风。总之，斜压风季节变化趋势为由东北风转为西南风，季节变化较明显。

在南海东南部 (10°N，119°E)(图略)，5月上旬开始降水量急增，在此之前多数日无降水，在此之后，与降水量增加的同时，降水日际变化也增大，表现了明显的季节变化特征。5月上旬开始OLR下降，中旬开始下降显著，且日际变化增大。表现出明显的对流性降水增强，与降水量相同显示了强的季节性爆发特征。实际风在5月以前无明显的季节变化特征，均为稳定的东南风，5月上旬后，偏东风减弱并在5月下旬出现了西南风，这时南海夏季风全面爆发。在正压流场上，1~4月东风时高时低，5月上旬开始正压东风明显增强，但季节变化不显著，经向风则由偏南风为主转为偏北风为主。在斜压流场上，5月上旬后斜压东风减弱转为斜压西风，斜压南风有所加强。总的来看，南海东南部降水和对流具有明显的季节变化特征，风向的季节变化中，只有斜压风由东北气流转为西南气流，正压风由偏南风转为偏北风，正压纬向风无明显季节变化。

由图 3可以看到，第28候及其以前，西太平洋副热带高压脊始终控制南海地区，南海东北部 (21°N，120°E) 始终位于副高脊以北，因此，在这里发生的季风爆发属于副热带季风爆发，南海东南部 (10°N，119°E) 则位于副高脊的南部，在这里发生的季风爆发属于热带季风爆发，虽然在这两个地区，在季风爆发前后实际风场变化相对较小，但其降水、对流和斜压风场均发生了较明显的变化。29候开始副高脊全部东移退出南海，其西部脊南移至赤道上空转变为赤道缓冲带，南海整个地区为SW气流且降水增强，至此，南海夏季风全面爆发。

1.4 南海季风全面爆发特征及其性质

南海夏季风爆发的最重要标志是风向的突然转变 (SE风转SW风) 并伴有风速的增强。此外，在南海夏季风爆发前后还伴有南海海温的突然增高和降水的突然增多等现象。图 6是1998年南海 (111.5°~118.5°E，9.5~18.5°N) 夏季风爆发前后的海温 (粗实线)、1000 hPa西风分量 (细实线) 和降水率 (虚线) 演变图。由图 6可以清楚地看到，5月1日至19日南海地区维持偏东风，但东风风速在5月13日以后突然开始下降，1998年5月19日是1000 hPa的偏东风转偏西风的转折点，从这天开始，西风风速持续增强，在25日达到极大值 (4.8 m/s)，由此可以初步确定整个南海地区平均的夏季风爆发于5月20~25日之间，即5月第5候南海季风全面爆发。从海温变化情况看，进入5月以后，南海SST持续增强，5月20日海温即已增强达到极高值，比南海季风爆发早一候左右；在南海季风维持期间，南海海温均维持在30 ℃以上，为南海季风的持续、发展提供了能量。南海季风爆发后，海温迅速下降，在6月10日左右南海海温达到极小值后，其后南海海温又迅速上升，如此反复。表现出明显的低频振荡特征。从南海地区降水率变化看，5月22日以前，降水率较小，5月22日以后，降水率明显增加，在5月31日降水率达到极大值。之后，降水率也表现出低频振荡特征。从图中还能大致看出，海温极大值超前于西风的极大值，西风的极大值又超前于降水的极大值，表明这三要素之间存在某种相互影响的低频振荡机制。

从图 1中已知，南海地区等时线很稀，5月下旬开始，南海地区出现全面的降水急增，说明南海地区的降水、对流具有全面爆发的特点，这与纬向风于5月19日开始出现风向反转是一致的。在图 3中，在第28候 (即5月第5候) 副高迅速退出南海直至130°E以东，孟加拉湾、中南半岛和南海均受强烈的偏西气流控制，东亚越赤道气流有所加强并与原来的SW气流合并，使南海地区的偏西气流加强。因此也可以确定，南海季风在5月第5候爆发，与前面确定南海季风爆发日期相符。南海季风爆发属于热带季风性质。

从本文分析，1998年南海季风爆发较晚，即相对较弱，而梅雨锋很强，造成江淮流域严重的洪涝灾害。陶诗言^[18]曾指出，副热带季风 (梅雨锋) 与热带季风具有相反的变化趋势，即前者强时后者弱，或反之。这与本文的结论是一致的。

总之，南海季风于5月第5候全面爆发，降水随之全面增多，南海地区的季风具有全面爆发的特点。在南海季风爆发前，南海海温已出现突增并达到极高值，为南海季风的全面爆发提供了水汽和能量。南海纬向风、南海海温和降水均呈现出低频振荡的特征。

2 副高变动对东亚副热带季风和南海热带季风的影响

从以上分析可知，副高变化对东亚副热带季风和南海季风都有重要影响，副高北侧是偏西风，南侧是偏东风，副高脊线处于偏东风与偏西风的交界处，即纬向风为零。为清楚描述副高脊线的南北移动，用500 hPa 100°~135°E区域平均u=0线作为副高脊线，用OLR变化表示副高强度 (图 7)。从图中可见，与图 3比较，u=0线和OLR线较好地表征了副高脊线的变动和强度变化。在江南中部季风爆发前，3月底4月初有一次副高减弱过程，但此时副高仍控制南海和中南半岛，副高脊线位于15°N附近，江南中部西南气流位于副高的西北侧。特别是在5月下旬，副高强度突然减弱，零纬向风南移至5°N，正对应副高退出南海，使南海出现强劲的西南气流，即南海季风突然全面爆发过程。

综上可得，副高是影响东亚副热带季风和南海热带季风的重要因子。东亚副热带季风4月上旬首先在江南中部爆发，降水也随之加强，此时副高脊线伸展到中南半岛，位于15°N附近，因此江南中部季风属于副热带性质的季风，南海北部此时也受到了东亚副热带季风的影响。南海季风在5月第5候爆发，并有东亚越赤道气流的加入，是属于热带季风性质。

3 东亚副热带季风、南海热带季风爆发机制的初步分析

图 8(a，b) 分别是110°~120°E区域潜热和感热通量变化的时间-纬度剖面图。从图 8(a)可知，南海地区潜热通量在东亚副热带季风、南海季风爆发前后变化幅度很大，在春夏季节转换的3、4月份，潜热通量最小值出现在3月中旬，最大值出现在3月底4月初，前后相差150 W/m²，在南海季风爆发的5月份，相差120 W/m²。从图 8(a)还能看到，海洋与大陆之间潜热通量梯度在4月上旬末梯度减小，并出现反转现象，即潜热通量大值区从海上北移到我国的华南地区，此时正是华南雨季开始的时间，即为东亚副热带季风和华南降水准备了条件。从图中还可知，陆上潜热通量大值区主要出现在25°~35°N区域，也正是这一区域在1998年夏季发生了历史上罕见的洪涝灾害。同时注意到，在南海SST突增前的4月中下旬，南海地区有一潜热通量的相对小值区，这说明此间的海洋向大气输送的热量较少，有利于SST的升高，这可能是SST突增的一个机制，其原因可能是季节转换的后期风速较小，不利于潜热向外输送，从而有利于SST的升高；在5月上旬为潜热通量大值区，说明海洋向大气输送的热量较多，有利于南海夏季风的爆发；同时还应看到，在5月下旬也有一个潜热通量的次大值区对应南海季风的全面爆发，说明南海季风爆发的原因是复杂的，还需进一步的研究。从图 8(b)看到，在3月下旬已开始出现海陆之间感热通量梯度的转换，感热通量大值区由华南沿海迅速北跳到35°N以北，为东亚副热带季风和南海季风的爆发准备了条件。这种转换比潜热通量梯度海陆之间的转换超前半个月左右。所以，感热通量的变化可能是引起东亚副热带季风和南海季风的爆发的一个重要因素，潜热通量只是东亚副热带季风和南海季风爆发的一个伴随过程。同时还能看到，在整个东亚副热带季风和南海季风维持期间，33°N以北均维持感热通量的大值区，而海上为小值区甚至出现负值区，所以海陆之间维持很大的感热通量梯度，而潜热通量在海陆之间的梯度很小，所以感热通量也为东亚副热带季风和南海季风的维持提供了能量。

总之可认为，南海潜热通量输送的减少，为南海SST的突然增高创造了条件，是引起SST爆发增温的重要因子，感热通量梯度在东亚副热带季风和南海季风爆发前发生了海陆之间的转换可能是引起南海季风爆发的重要因子，而潜热通量海陆之间的转换只是其伴随过程，陆上维持的感热通量大值区也为东亚副热带季风和南海季风的维持提供了热量。

4 结论

(1) 南海及其附近地区夏季风爆发分为3个阶段。第一阶段，4月上旬中国江南中部和中南半岛中部副热带夏季风爆发；第二阶段，4月下旬至5月上旬南海东北部副热带夏季风爆发，南海东南部热带夏季风爆发；第三阶段，5月第5候南海热带夏季风全面爆发。南海及其附近地区夏季风爆发具有不同的特征。

(2) 在南海季风爆发前，南海海温已提前突然增温达极高值。在南海季风爆发、持续发展过程中，各气象要素均表现出较强的低频振荡特征。副高是影响东亚副热带季风和南海热带季风的重要因子。

(3) 南海潜热通量输送的减少，为南海SST的突然增高创造了条件，是引起SS T爆发增温的重要因子，感热通量梯度在海陆之间的转换可能是引起东亚副热带季风和南海季风爆发的重要因子，而潜热通量海陆之间的转换只是其伴随过程，陆上维持的感热通量大值区也为东亚副热带季风和南海季风的维持提供了热量。