南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探

齐庆华，蔡榕硕

（1.国家海洋局第三海洋研究所，福建 厦门 361005；2.国家海洋局海洋-大气化学与全球变化重点实验室，福建 厦门 361005）

南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探

齐庆华1，2，蔡榕硕1，2

（1.国家海洋局第三海洋研究所，福建 厦门 361005；2.国家海洋局海洋-大气化学与全球变化重点实验室，福建 厦门 361005）

利用我国近海1986-2008年间的海温再分析资料，分析了南海海温异常的时空变化，重点揭示了南海夏季风爆发前后（4-6月）南海表层海温异常的时空演变特征，并探讨了其与南海夏季风爆发早晚的相关关系。结果显示，南海夏季风爆发前后南海表层海温异常存在一个显著时空演变模态，4月南海全域海表温度异常几呈负位相态势，其中正值信号首先出现于巴拉望岛以西海域，随后逐步向西向北扩展，5月南海大部已被海表温异常正位相控制，6月南海表层海温异常完成负-正位相转换。分析表明，南海表层海温异常时空演变的年际差异与南海夏季风爆发的早晚存在显著相关。综合已有研究认为，南海海表温异常时空演变所形成的季节内尺度的热力差异（主要包含演进趋势、速度和幅度等）可能是影响南海夏季风爆发早晚的一个重要因子，据此建立了海表温温差异常指标，其对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力。此外，南海海表温异常时空演变与南海暖池的变化紧密关联。相关分析还发现，南海夏季风爆发前期南海暖池与印度洋暖池的海表温差异常存在显著正相关关系，而与西太平洋暖池为负相关关系。南海海表温异常季节内演变在印-太暖池区海表热力格局及差异形成背景下或可通过影响大尺度经向和纬向环流而引发南海夏季风爆发早晚之年际异常。

南海；季节内时空演变；海表温差；南海夏季风；年际异常

1 引言

南海地理位置独特，它地处东亚大陆-太平洋-印度洋的交汇区，在这里有世界海洋中温度最高、面积最大的印-太暖池，存在着全球热带最强的对流和最多的水汽含量，海气相互作用极为强烈。同时，南海也是东亚季风系统与南亚季风和亚澳季风系统相互连接、相互作用的重要区域。作为夏季各种气流向我国大陆输送水汽的通道，南海的热力效应及相关的海气相互作用过程对我国大陆天气气候具有重要影响。

由于南海连接太平洋和印度洋，该海域蕴涵着丰富的海洋热动力过程，其热力状况和变化甚为复杂。针对南海海温已有研究对其季节及年际变化进行了较多探讨，取得了较大进展［1—2］。同时，研究表明，在全球增暖的大背景下，南海表层水呈现出变暖趋势［3］，这增强了人们对南海热力状况在有关气候变化方面的认识。此外，南海暖水（t≥28℃）也最令人关注。由于暖水位置、范围和强度的变化对海气热交换、大气的水汽供应、局地大气对流，以至大气环流有重要影响，因此，具有特别重要的研究意义。1966年的海洋观测资料分析表明南海中东部存在暖水区，并首次称为南海暖池［4］，研究发现，南海暖池季节演变特征显著，南海暖水的消长（生命周期）可以明显分为4个阶段：发展、维持、衰退和消失［5］，这势必会对南海的热力状况及变化产生重要影响。

季风显著影响全球能量和水分循环，是气候环流系统的重要组成部分。作为东亚季风的一个重要子系统和东亚季风系统与南亚季风系统联系的纽带，南海季风的活动异常对我国乃至全球的大气环流和气候都将产生重要的影响［6］。而南海夏季风的爆发，不仅是东亚夏季风来临和中国雨季开始的重要标志，同时还调控我国夏季降水的多寡和空间格局，进而严重影响我国夏季旱涝的分布及其转型［7—8］。因此，南海夏季风爆发早晚的年际异常变化是南海季风研究中一个非常有实际意义的科学问题。自1990年以来，特别是南海季风试验（SCSMEX，1998）的实施，对触发南海夏季风爆发因子的研究取得了许多有意义的研究成果［9—12］。Chao和Chen［13］指出，在所有亚洲季风年际变化外因中，海面温度是最主要的因子。关于海温对南海夏季风爆发的影响，已有研究从海气相互作用的角度强调了印度洋及太平洋的海表与次表层海温异常的重要作用［14—15］。近年来南海暖水演变与南海夏季风爆发关系也成为研究热点。赵永平和陈永利［16］的研究指出，当前期冬春季南海暖池面积较大（小），温度偏高（低）时，南海夏季风爆发也将推迟（提前）。姜霞等［17］也提出，菲律宾以西海域高温暖水的出现和面积突增可以作为夏季风爆发的先兆，并且其年际变化与南海夏季风爆发时间早晚关系密切，当高温暖水的强度较高、扩展面积较大，南海夏季风爆发时间较晚，反之亦然。此外，南海次表层海温与南海夏季风爆发也存在密切关系［18］。因此，南海海温对南海夏季风爆发可能存在重要影响。

海表温度是海洋热力状态的重要标志，是海洋大气耦合系统中的重要因子。鉴于南海独特的地理位置和海洋气候环境，深入认识南海海温尤其是海表温度异常变化，对于南海海气相互作用及气候环境效应研究具有重要的科学意义。此外，中国地处东亚季风区，其天气气候深受季风异常活动的影响，其中关于南海夏季风的爆发异常及演变等问题的研究一直以来倍受科学家们的关注，然而我们对季风及季风雨的预报水平还很有限。因此，更好地认识南海海表温变异与南海夏季风爆发年际异常变化的关联性，更具深刻的现实意义。虽然有关南海海温变化及其对南海夏季风的影响已有较多研究，但针对南海夏季风爆发前后南海表层海温时空演变的研究还较缺乏，尤其是其在春末夏初的演进与南海夏季风爆发早晚的相关性认识还不足。众所周知，季风具有显著的季节进程和不同的活动方式（如突发性、爆发早晚以及中断和活跃等特征），认识相关要素季节及季节内时空演变规律是季风成因及变异研究的重点问题之一，这方面的研究亟待深入开展。本文试图从海洋学角度出发，集中阐明南海海表温度异常在南海夏季风爆发前后（4-6月）的演变特征，并初步分析探讨南海海表温异常这一季节（内）尺度的时空演变与南海夏季风爆发早晚的相关性，从而为南海的热力变异和气候效应研究以及南海夏季风爆发年际异常的预测预报提供一定的科学依据。

2 资料与分析方法

本文所用的海温数据主要取自国家海洋信息中心开发的中国近海及邻近海域海洋再分析（CORA）产品。在使用国际较成熟的诸如SODA等世界大洋再分析产品来研究中国近海的问题时发现，它们难以准确描述中国近海的基本特性，我国的CORA产品的设计正是为弥补这种不足，以期为中国近海海洋现象及其对气候变化的响应和反馈的深入研究提供有关区域海洋特征的重要信息。该产品时段是从1986年1月至2008年12月，共23 a；海区范围为10°S-52°N，99°～148°E，即包括渤海、黄海、东海和南海及其邻近海域；时间分辨率为历年各月，空间水平网格分辨率为0.5°×0.5°、垂向为25层。此外，为分析探讨南海与印度洋和太平洋暖池区域的热力差异及其与南海夏季风爆发早晚的关联性等，还用到SODA（2.1.6版本）月平均海表温度再分析数据以及NECP风场再分析资料。

文中主要采用自然正交函数EOF（Empirical Orthogonal Function）方法分析南海海温距平场的时空变化特征。为进一步突出南海海表温度异常季节尺度的时空演变特征，本文应用依赖于季节的EOF（S -EOF）分析方法［19］，来提取南海夏季风爆发前后（4-6月）南海海表温异常演变过程的时空信息。此外，文中还用到相关分析和合成分析等分析方法。

3 南海表层海温异常的时空演变特征

为验证CORA数据的可靠性，本文首先对南海400 m以浅各水层海温距平作了EOF分析，并将结果与已往研究结论作了对比。结果显示（图略），南海内部海温异常时空变化存在差异。总体而言，南海100 m以浅各层海温的异常变化具有较相似的空间分布型，主模态以一致型和反位相型分布最为显著。与已往有关南海表层海温异常变化的分析结果［3，20—21］对比表明他们存在很好的一致性，反映了CORA数据的可信性。

鉴于海表温度是影响环流和气候的重要指标，下面我们重点关注南海表层海温异常在南海夏季风爆发前后的时空演变特征和规律，以便分析探讨其与南海夏季风爆发早晚的关联性。选取南海夏季风爆发前后4、5和6月共3个月的南海表层海温数据，计算出海表温度距平场，运用S-EOF方法对其进行分析，得到南海表层海温季节尺度的时空演变模态。结果表明，前两个模态方差贡献率分别为36.7%和 11.9%，通过了North（1982）显著性检验，是南海夏季风爆发前后南海海表温度异常时空演变的显著模态（图1）。其中第一模态显示，南海表层温度异常全海域呈同位相变化。高值中心也主要在南海中部，其演变特征并不明显，以体现海表温度异常变化的平均状况（即前面提及的一致性变化模态）为主。而在第二模态中，南海海表温度异常则存在显著的季节尺度演变特征，下面着重分析说明（图1b）。4月，南海全域的海表温度异常以负位相占优，高（负）值区位于南海北部，负极值主要存在于我国华南地区近海海域。与此同时，弱的正值中心产生于巴拉望岛以西海域。5月，该正值区显著增强，并大范围向西、向北扩展，控制南海主体海域，尤其是中部深水区。同时在海南岛以东海域和中南半岛南端附近海域形成了两个正高值中心。6月，正值区继续增强，范围扩大至整个海域，高值中心处于中南部海区。从该模态可以看出，在4-6月这一季节尺度上，南海海表温度异常呈现出显著的时空演变特征：正值区在负位相占优背景下于巴拉望岛以西附近海域产生（4月），随后向西向北大范围发展（5月），并具突发性特征，最终完成南海海表温异常负-正位相的转换（6月）。

图1 南海表层海温异常季节尺度演变的S-EOF主模态空间型第一模态（a）和第二模态（b）

而南海表层海温异常的时空演变与南海暖池的演化密切关联。方便起见，图2给出了南海暖池在4月和5月的分布特征。可以看出，4月南海暖池（SST≥28℃）已占据南海中南部，海表温高值区（SST≥29℃）出现在巴拉望岛以西海域，这一高值区在3月（图略）并不存在，这可能是4月份巴拉望岛以西海表温度异常呈现正位相（见图1b左）的主要原因。随后南海暖池的范围（以及厚度）向西、向北扩展（加深），5月，除我国华南及周边附近海域外，南海均被高于28℃的暖水覆盖，从而对5月南海海温异常正位相的发展（见图1b中）起着主导性作用。王卫强等［22］在研究南海表层水温年际变化时就指出南海SST年循环与年际变化之间存在锁相关系，其关键位相在北半球的冬春季节；同时南海暖池年际变化也与南海SST的年际变化是密切相关的，两者在时域和频域上都有严格的相似性。可见南海海表温异常时空演变也是南海暖池演化和变异的根本体现之一。

图2 南海暖池4月（a、b）和5月（c、d）平均分布

4 南海海表温异常演变与南海夏季风爆发早晚的相关性分析

4.1 海表温异常时空演变与南海夏季风爆发早晚的相关性

前面得到了南海夏季风爆发前后南海海表温度异常显著的时空演变模态（见图1b），它与南海夏季风爆发早晚的相关性如何？为探讨这一问题，建立南海夏季风爆发的日期是首要的。然而，迄今还没有一种简单而有效的确定南海夏季风爆发时间的标准被广泛接受，本文对此不作讨论。考虑到指标序列的长度、连续性及其权威性，本文综合采用了国家气候中心发布的南海季风监测结果以及Wang等［23］的研究结果（注：只用到2001年的结果），得到了1986-2008年的南海夏季风爆发日期。经统计，1986-2008年间南海夏季风爆发的最早日期为5月1日，最晚日期为6月1日，平均日期是5月19日，属5月第4候。通过数据标准化处理后建立的南海夏季风（SCSSM）爆发早晚的指标序列见图3中实线，其中正值表示南海夏季风爆发推迟，而负值则表示南海夏季风爆发提前。南海海表温度异常4-6月时空演变的时间系数（即图1b的时间系数，见图3虚线所示）与南海夏季风爆发早晚的指标序列的相关分析表明，两者存在显著相关，同期相关系数为0.58（超过95%信度）。

图3 南海夏季风爆发早晚指标（实线）的年际变化

可见南海表层海温异常变化的时空演变与南海夏季风爆发早晚密切相关，由于南海夏季风一般发生在5月（最早5月1日，平均日期是5月19日），因此，4-5月南海海表温度的异常变化，尤其是其变化进程（趋势、速度和幅度等）对南海夏季风爆发早晚的机理和预测具有较大意义。结合相关分析结果以及图1b和图3，假设时间系数为正值条件下，4-5月正处于南海海表温度正异常大幅发展的进程（强盛期）中，根据南海海表温度异常时空演变与南海夏季风爆发早晚呈正相关关系，此时，南海夏季风爆发早晚的指标序列值亦为正，即南海夏季风爆发晚。也就是说，4 -5月南海海表温度正异常的发展对应南海夏季风爆发将推迟。由前面的分析我们知道，南海海表温度正距平的发展与南海暖池演化紧密相关（见图1b和图2）。赵永平和陈永利［16］指出，前期冬春季南海暖池持续偏暖（冷）时，初夏南海夏季风的爆发一般偏晚（早），其他研究也得到类似结论［24—25］。需要指出的是，也有研究结果［9，12］显示南海夏季风爆发的早晚和前期南海SSTA或热含量等热力异常变化呈负相关关系，这主要是与海表温异常在4-6月存在负-正位相转换的演变模态有关，前人结果主要针对前期热力变异与南海夏季风爆发早晚的关系作分析，由于选择的前期时间区间不同，从而导致相关系数本身的差异，但两种结果并不矛盾，它们恰恰体现了南海海表温度异常季节（内）时空演变的内在本质以及海表温异常演进趋势、速度和幅度等在南海夏季风爆发早晚中所具有的重要作用。总之，南海海表温度异常4-5月的演变不仅对南海夏季风爆发早晚的机理研究具有重要的价值，而且也对南海夏季风爆发早晚存在着较好的预测意义。因此，为有助于南海夏季风爆发早晚的机理和预测等的进一步研究，有必要根据南海海表温度异常的演变建立新的海温指标。

4.2 南海海表温指标的建立

季风具有显著的季节变程（如突发性、爆发早晚、中断和活跃等），其爆发异常（这里指早晚）与控制因子的演进密切相关。深入理解这一点对季风成因和变异研究具有重要意义。已往建立的预测指标主要基于各因子前期的变化，而前期的变化可能过多的体现爆发（触发）机制，对有关南海季风爆发早晚（年际异常）本身的机理认识意义不明显。为充分体现南海海表温度异常变化演进趋势和程度（快慢和幅度）与南海夏季风爆发早晚的关系，也为南海夏季风爆发早晚的年际异常预测预报提供重要基础，下面根据南海海表温度异常演变特征来建立海温指标。前面已指出，4-5月南海海表温度的异常变化，尤其是其变化进程可能对南海夏季风爆发早晚的机制和预测具有较大意义。因此，首先为明确4-5月南海海表温异常演进的格局（趋势分布和幅度等），将5月海表温度异常变化的空间型减去4月海表温度异常变化的空间型（见图1b），得到体现4-5月南海海表温度异常演变的空间分布（见图4）。图4不仅表明了4到5月份海温正异常的发展进程（包括趋势和程度），而且进一步揭示出其发展的空间格局，据此，我们可以找到关键区（点），从而建立海温指标。图中显示，相对于4月，5月南海全域为正异常，呈西北高，东南低的分布特征，并存在两个高值中心，它们代表了南海海表温度异常4-5月演进的显著特征，且其变幅最大。以上分析也可为今后有关南海夏季风监测的关键区的确定提供一定的参考依据。

为了方便（如观测上的），在上面提到的高值中心选取两个控制点，见图4中A（20°N，113°E）和B（10° N，110°E）两点。计算出两点处的4月和5月的海表温度距平，然后求得5月减去4月的海表温度距平差值序列，从数值上讲，相当于先求得5月减去4月的海表温差，然后再求距平，因此，称该指标为温差异常指标。相关分析表明，A和B两点的温差异常指标与南海夏季风爆发早晚指标序列的同期相关系数分别为0.7和0.58（超过95%的信度，图5）。用SODA数据作同样分析，所得A和B两点的温差异常指标与南海夏季风爆发早晚指标序列的同期相关系数分别为0.67和0.50（超过95%的信度，图略）。说明两点对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力。由于A点距离我国大陆较近，观测也方便，故为了便于操作，本文对A点利用4-5月的温差异常序列（CORA数据）与南海夏季风爆发日期（单位：侯）序列作了线性回归，拟合的显著（F＝14.84＞Fα＝0.05＝4.32）回归方程如下：

式中，Y为南海夏季风爆发日期，单位为侯，X为4-5月的温差距平。该方程可作为南海夏季风爆发早晚的一个简单回归预测模型。

为进一步检验以上回归模型对南海夏季风爆发早晚的反映能力，下面对其作一个简单的回报结果分析。利用SODA数据计算A点的4-5月温差距平序列，利用方程（1）计算1951-1985年和2009-2013年的南海夏季风爆发日期，共40个样本，然后，根据南海夏季风爆发的平均时间（约28.7候）和标准差（δ＝1.7），当爆发日期为27候及以前时，则认为爆发偏早，当爆发日期为30候及以后时，则认为南海夏季风爆发偏晚。与实际值的比较表明，总体上预测值的正确率为85%，南海夏季风爆发早晚情景的预测与实测值分布见图6，说明该模型整体基本能反映南海夏季风爆发早晚的年际异常。但具体细节存在差异，比如正常年份的预测正确率最高，爆发晚年的预测正确率次之，而爆发早年的预测正确率偏低。这或可能与南海夏季风爆发在1951 -2013年的年代际等长周期变化有关。

图4 南海海表温异常4-5月分布差（℃）的空间格局

图5 南海A和B两控制点4-5月温差异常（℃）序列与南海夏季风爆发指标序列（源自CORA）

图6 模型预测（＋）与实测（×）值分布

5 讨论与结论

前面的分析表明南海海表4-5月的增温异常与南海夏季风爆发早晚关系密切。南海海表温度异常演变，包括其演进的趋势、速度和幅度等，对南海夏季风爆发早晚可能存在重要影响。季风是大尺度海洋和陆地等下垫面热力因子综合作用的结果，对于南海海表温度在南海夏季风爆发异常中的局地影响也是在种种大尺度气候因子影响背景下实现的。南海地处独特的地理环境，首先是印-太暖池暖水区的存在，同时，前面也述及南海暖池的重要性，其演变会直接引起南海海表温的异常变化（见第3节），进而可能对南海夏季风爆发早晚产生重要影响。因此，包括南海暖池在内的印-太暖池区的热状况就成为了南海

夏季风爆发的重要气候背景。而从海洋学角度，有关影响南海夏季风爆发的南海暖池热力状况与印-太暖池区热力状况的相关性值得探讨，进而为了解南海夏季风爆发的大尺度海洋热力学背景奠定基础。其次，基于南海大尺度海洋（主要是印-太暖池区）热力背景的分析，本文根据前人研究结果简要分析探讨了南海海表温差异常影响南海夏季风爆发早晚的可能途径。再者，由于海陆温差是季风的原始驱动力，根据已往研究结论本文也从大陆热力状况与南海夏季风爆发关系的角度，讨论了单纯就海表温度异常变化来研究南海夏季风爆发异常的局限性。最后给出本文的主要结论。

5.1 南海暖池与印－太暖池热力异常变化的相关性

结合上文，着重探讨南海夏季风爆发前期4-5月南海暖池区与印-太暖池区热力差异的相关性，从而进一步在大尺度背景下探讨南海海表温异常演变对南海夏季风爆发早晚的可能影响。由于CORA数据本身限制，我们利用SODA数据作了初步分析，为保持时间的一致性，年限仍为1986-2008年。根据5月平均海表温度（SST≥28℃）划定了3个暖池区域（图7），A区域（8°～20°N，109°～120°E，）为南海暖池（SCSWP）；B区域（10°S—18°N，50°～100°E，）为印度洋暖池（IOWP）；C区域（12°S—16°N，120°～180°E，）为西太平洋暖池（WPWP）。首先计算4月和5月各区域平均的海表温度，然后利用4.2节的方法建立各区域4-5月温差异常指标序列。对比CORA数据和SODA数据计算的南海暖池4-5月的温差异常指标序列（下称热力指标），两者同期相关系数为0.8，说明两者存在很好的一致性。

图7 5月南海暖池（A）、印度洋暖池（B）和西太平洋暖池（C）多年平均分布（℃）（1986-2008年）

各区域热力指标序列曲线见图8。相关分析表明，4-5月南海暖池与印度洋暖池的热力异常变化关系密切，两者同期相关系数为0.45，说明南海暖池和印度洋暖池4-5月热力异常变化具有较好的同步性和一致性。而南海暖池与西太平洋暖池4-5月的热力异常变化同期相关系数为-0.18，即负相关。自南海暖池的定义明确提出后，有分析结果表明南海暖池是独立于西太平洋暖池的暖水体［5］，南海暖池与印度洋暖池的关系较西太平洋暖池的关系更为密切［16］。此外，许多学者也发现南海SST与邻近西太平洋SST在年际变化中有显著的位相差，甚至成反位相。并指出南海与西太平洋的年际位相差对东亚季风环流的影响十分重要［26—28］。

图8 4-5月南海暖池、印度洋暖池和西太平洋暖池温差异常序列

5.2 有关南海海表温度异常与南海夏季风爆发早晚关联性的探讨

上面的分析表明，南海和印度洋暖池区4-5月海表温温差异常变化具有显著的同步和一致性，而与西太平洋暖池区海表温异常变化存在反位相关系。南海-印度洋与西太平洋海表温度异常变化形成的年际位相差很可能是南海海表温度异常演变影响南海季风爆发早晚的大尺度海洋热力背景。陈烈庭等［29］在早期有关南海和印度洋海温异常对长江中下游汛期降水影响的研究中指出，前期南海海温异常偏暖（冷）时，西太副高西部脊加强并向南海西伸（东退），位置偏南（北），会造成长江中下游梅雨量偏多（少），并指出这种影响可能是通过改变Walker环流和Hadley环流的位置和强度来实现的。而热带印度洋一致性的增暖（变冷）可通过海气相互作用激发印度洋-西太平洋异常的Walker环流圈，进而有利于南海夏季风爆发的推迟（提早）［30］。以上结果均与前期南海-印度洋和西太平洋暖池区形成的热力差异紧密相关。图9给出了南海海表温度异常时空演变模态时间系数为正值情况下合成的4月份副热带高压位置以及相应的850 hPa环流异常减去200 hPa环流异常的垂向差值场（垂直切变低阶近似）。结合前面分析，4-5月海表温温差异常为正时，南海-印度洋暖池区处于海温偏高的状态，此时副热带高压偏西、偏南（图9a）。同时，可能由于印度洋-南海-西太平洋海洋热力差异的存在，易引起（主要是印度洋-南海区域）Walker环流的（负）异常，由图9b则可见，印度洋-南海15°N以南呈现明显纬向风切变，低层以东风异常为主。而南海北部及以北大陆地区还存在经向风切变，以东北向异常气流为主，这或可能与局地Hadley环流异常变化有关（图9b），以上均不利于南海地区西南气流的发展，从而可能导致南海夏季风爆发推迟，反之亦然。另外，南海-印度洋偏暖（冷）时，对应前期西太平洋暖池区热状况的负（正）异常，势必也会通过对流等过程引起局地Hadley环流的减弱（增强），此时西太平洋副高位置偏南（北）［31］，进而有利于南海夏季风推迟（提前）。

图9 时间系数（图3虚线）正值时合成的4月份（a）副热带高压（细线，粗线为多年平均）位置以及（b）850～200 hPa异常环流的垂向差值

5.3 有关南海夏季风爆发早晚与大陆热力状况的关联性探讨

目前，已有许多关于南海夏季风爆发机制的理论和观点提出，但哪一种是最重要的尚没有明确结论，问题的最终解决有待观测实验以及进一步数值试验的分析诊断和理论研究。一般地，季风主要由于海陆热力差异随季节的变化造成。同样，南海季风爆发不仅和海洋温度有关，也和陆地热力状况有关。许多研究已指出南海季风区陆面热力状况对南海夏季风爆发的影响，有结果表明中南半岛-南海海陆热力对比是南海季风爆发的重要原因之一［32］。可见，海温的变异虽可通过改变海陆热力差异，并经强烈的海-陆-气相互作用对季风产生重要影响，但仅仅考虑海洋温度异常时空演变对南海夏季风爆发早晚的影响势必会存在一定的局限性。结合前面分析结果或可以看出，南海夏季风爆发前期，在南海-印度洋与西太平洋海表温异常变化进程中所形成的海洋热力格局和背景下，4-5月南海-印度洋海表温正异常的演进程度（包括速度和幅度等）的增强，必将减弱南海-印度洋与其北面陆面热力对比，从而造成夏季风环流形成时间推迟，并导致南海夏季风爆发偏晚，反之亦然。在本文，则是站在海洋学角度，试图通过分析南海海表温度异常的时空演变与南海夏季风爆发早晚的相关性，以期为南海夏季风爆发异常（早晚）机理和预测研究提供一定的思路和新线索。有关南海海温的变异（在大尺度海洋热力背景下）引起的海陆热力差异变化（尤其是季节及季节内尺度的）及其对南海夏季风以至东亚季风形成及其异常演变的影响将作进一步的分析研究。

5.4 本文主要结论

本文基于南海夏季风爆发前后4-6月南海海表温度的时空变化特征，探讨了南海海表温度异常演变与南海夏季风爆发早晚的相关性，文中着眼于海表温异常的季节内演进与南海夏季风爆发早晚的可能关联，建立了一个基于海表温演变的温差异常指标，其对南海夏季风爆发的年际异常具有较好的反映能力。结合前人研究，本文还初步讨论了南海海表温度异常4-5月的演进对南海夏季风爆发早晚的可能影响途径和机制。结果表明：南海夏季风爆发前后南海表层海温异常时空演变特征显著，南海表层海温异常存在位相转换，并与南海暖池的演化密切关联。

南海海表温度异常的时空演变与南海夏季风爆发早晚关系紧密。总结前人研究工作，本文认为，南海海表温度异常季节内尺度的演进趋势和程度（快慢和幅度等）对触发南海夏季风并引发其年际异常（本文指爆发早晚的年际异常）起着根本性作用，为体现海表温度异常时空演变对南海夏季风爆发早晚的可能影响，利用4-5月南海海表温度，建立了海表温差异常指标，分析表明，该指标对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力，能达到一定的预测效果。

南海夏季风爆发前期，南海暖池区与印度洋暖池区4-5月温差异常变化具有显著的正相关关系，而与西太平洋暖池区温差异常变化呈负相关关系。综合已往研究，南海海表4-5月温差异常在热带及副热带印度洋和西太平洋海区热力格局和差异形成背景下可能通过影响大尺度经向和纬向环流而导致南海夏季风爆发早晚的年际异常。由于高时空分辨率数据的缺乏，具体其影响的可能机制还需结合海陆热力对比等作大量而深入的分析研究，从而进一步认识南海热力异常演变对南海夏季风爆发早晚的局地贡献和作用途径。

［1］杨海军，刘秦玉.南海上层水温分布的季节特征［J］.海洋与湖沼，1998，29（5）：501-507.

［2］周发琇，高荣珍.南海次表层水温的季节内变化［J］.科学通报，2001，46（21）：1831-1837.

［3］蔡榕硕，张启龙，齐庆华.南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势［J］.台湾海峡，2009，28（4）：559-568.

［4］Chu P C，Chang C P.South China Sea warm pool in boreal spring［J］.Adv Atmos Sci，1997，14（2）：195-206.

［5］何有海，关翠华.南海暖池初步研究［J］.高原气象，1999，18（4）：595-602.

［6］丁一汇，薛纪善，王守荣，等.1998年亚洲季风活动与中国的暴雨／洪涝［G］／／南海季风爆发和演变及其与海洋的相互作用.北京：气象出版社，1999：1-4.

［7］Wang B，Lin H.Rainy season of the Asian-Pacific summer monsoon［J］.J Climate，2002，15：386-396.

［8］黄菲，邢雯，李元妮，等.1990s年代际转型前后南海季风系统的季节变化［J］.中国海洋大学学报，2011，41（1／2）：9-15.

［9］陈隆勋，刘洪庆，王文，等.南海及邻近地区夏季风的爆发特征及其机制的初步分析［J］.气象学报，1999，57（1）：16-29.

［10］Ding Yihui，Liu Yanju.Onset and theevolution of the Summer Monsoon over the South China Sea during SCSMEX Field Experiment in 1998［J］. Journal of the Meteorological Society of Japan，2001，79（1B）：255-276.

［11］陈隽，金祖辉.影响南海夏季风爆发因子的诊断研究［J］.气候与环境研究，2001，6（1）：19-32.

［12］赖志娟，彭世球，李毅能，等.南海夏季风爆发与南海热含量异常特征的相关分析［J］.热带海洋学报，2011，30（6）：47-56.

［13］Chao W C，Chen B.The origin of monsoons［J］.J Atmos Sci，2001，58：3497-3507.

［14］赵永平，陈永利，白学志，等.南海-热带东印度洋海温年际变化与南海季风爆发关系的初步分析［J］.热带气象学报，2000，16：115-122.

［15］吴迪生，周水华，张娟，等.太平洋-印度洋暖池次表层水温与南海夏季风爆发［J］.海洋预报，2009，26（4）：1-10.

［16］赵永平，陈永利.南海暖池的季节和年际变化及其与南海季风爆发的关系［J］.热带气象学报，2000，16（3）：202-211.

［17］姜霞，刘秦玉，王启.菲律宾以西海域的高温暖水与南海夏季风爆发［J］.中国海洋大学学报，2006，36（3）：349-354.

［18］吴迪生，魏建苏，周水华，等.南海中北部次表层水温与南海夏季风和广东旱涝［J］.热带气象学报，2007，23（6）：581-586.

［19］Wan B，An Soon-II.A method for detecting season-dependent modes of climate variability：S-EOF analysis［J］.Geophys Res Lett，2005，32（15），L15710.

［20］王静，江丽芳.南海南部海域海面温度异常的时空分布特征［J］.热带海洋学报，2009，28（4）：72-78.

［21］丘福文，方文东，郭朴.2000-2008年期间南海海面温度的年际与空间差异［J］.海洋学报，2011，33（3）：11-18.

［22］王卫强，王东晓，齐义泉.南海表层水温年际变化的大尺度特征［J］.海洋学报，2000，22（4）：8-16.

［23］Wang B，Lin H，Zhang Y，et al.Definition of South China Sea monsoon onset and commencement of the East Asia summer monsoon［J］.J Climate，2004，17：699-710.

［24］赵永平，陈永利，白学志，等.南海-热带东印度洋海温年际变化与南海季风爆发关系的初步分析［J］.热带气象学报，2000，16：115-122.

［25］赵永平，吴爱明.南海-热带东印度洋海温异常对南海夏季风影响的数值试验［J］.热带气象学报，2003，19（1）：27-35.

［26］周发琇，王作台.南海与其邻近西太平洋SST年际变化的位相不连续性［J］.海洋与湖沼，1999，30（6）：679-686.

［27］武术，刘秦玉，胡瑞金.热带太平洋-南海-印度洋海面风与海面温度年际变化整体耦合的主模态［J］.中国海洋大学学报，2005，35（4）：521 -526.

［28］黄菲，谢瑞煌，黄少妮.印度洋-太平洋海标温度年际变化的联合模态［J］.中国海洋大学学报，2010，40（1）：1-9.

［29］陈烈庭，金祖辉，罗绍华.印度洋和南海海温变化的特征及其与大气环流的某些联系［J］.海洋学报，1985，7：103-110.

［30］袁媛，李崇银.热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响［J］.大气科学，2009，33（2）：325-336.

［31］黄荣辉，孙凤英.热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季风气候异常的影响［J］.大气科学，1994，18（2）：141-151.

［32］刘宣飞，李青，何金海，等.中南半岛与南海热力差异对南海季风爆发的影响［J］.气象学报，2009，67（1）：100-107.

The relation between the spatial-temporal evolution of SST in the South China Sea and the earlier or later onset of the South China Sea summer monsoon

Qi Qinghua1，2，Cai Rongshuo1，2

（1．The Third Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Xiamen 361005，China；2．Key Laboratory of Global Change and Marine-Atmospheric Chemistry，State Oceanic Administration，Xiamen 361005，China）

Spatio-temporal variations of the sea temperature anomaly in the South China Sea（SCS）were investigated based on the reanalysis dataset of China seas from 1986 to 2003.With focus on the evolution of the sea surface temperature anomaly（SSTA）before and after（during April to Jun）the onset of the SCSsummer monsoon（SCSSM），its relation with the occasion of the SCSSM onsets was discussed.The results show that，there exists a significant evolution mode on seasonal scale，in which the positive SSTA develops firstly near the sea area west of Palawan in April，and extends rapidly westward and northward in May when the positive SSTA controls the most part of the SCS，and then the SSTA in the SCSachieves a negative-positive phase transition in June.The analysis indicates that，the interannual difference of the SSTA evolution mode was associated significantly with the earlier or later onset of the SCSSM.Synthesizing with the previous studies，it is considered that the anomalous thermal evolution（including trends，speed，magnitude）on intra-seasonal scale in the sea surface of the SCS could be one of important factors to impact earlier and later onset of the SCSSM.According to this，the author established a temperature difference index based on the SSTA evolution in the SCS，which reflects well to the earlier and later onset of the SCSSM.In addition，the evolution of the SSTA can be related closely with the variation of the SCS warm pool（SCSWP）.It is found that the SST difference（April-May）anomaly of the SCSWP during the period before the onset of the SCSSM was striking of positive correlation with that of the Indian Ocean warm pool（IOWP），while evident negative relation with that of the Western Pacific warm pool（WPWP）.Under the background of formation of the surface thermal pattern and contrast in Indio-Pacific warm pool regions，the anomalous intra-seasonal evolution of the SSTA in the SCS is expected to give rise to the interannual difference of the SCSSM onset（earlier or later）through the thermal effect on the large scale of meridional and zonal atmospheric current anomalies.

South China Sea；intra-seasonal spatio-temporal evolution；difference in sea surface temperature；South China Sea summer monsoon；interanuual anomaly

P732.6

A

0253-4193（2014）03-0094-10

2013-01-04；

2013-12-10。

公益性行业（气象）科研专项（GYHY201006021-1）；国家海洋局第三海洋研究所基本科研业务费专项资金（海三科2013003）；海洋公益性行业科研专项（201005019-2）；中国科学院海洋环流与波动重点实验室开放基金课题（KLOCAW1305）。

齐庆华（1978—），男，河北省保定市人，博士，主要从事海气相互作用与气候变化研究。E-mail：qinghuaqi2008＠gmail.com

齐庆华，蔡榕硕.南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探［J］.海洋学报，2014，36（3）：94—103，

10.3969／j. issn.0253-4193.2014.03.010

Qi Qinghua，Cai Rongshuo.The ratation between the spatial-temporal evolution of SST in the South China Sea and the earlier or later onset of the South China Sea summer monsoon［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（3）：94-103，doi：10.3969／j.issn. 0253-4193.2014.03.010