中国东部夏季降水的年代际转变及其与南亚高压的关系

王湘玉

(临颍县气象局，河南漯河 462600)



中国东部夏季降水的年代际转变及其与南亚高压的关系

王湘玉

(临颍县气象局，河南漯河 462600)

利用1951～2008年NCEP/NCAR再分析资料、GPCC降水资料，分析了我国东部夏季降水的年代际变化特征及其与南亚高压的关系，研究了引起夏季降水年代际变化的大气环流异常。结果表明，华北地区在20世纪60年代中期、长江中下游地区在70年代中后期、华南地区在90年代初期夏季降水存在明显的年代际变化；华北、长江中下游及华南地区的夏季降水分别与南亚高压的西伸脊点指数、南界指数及东伸脊点指数密切相关。20世纪60年代中期之后，南亚高压的强度偏强、位置偏东，华北地区高层为异常气旋性环流，低层为异常偏北风，存在异常下沉运动，导致华北夏季降水减少；70年代末之后，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压的强度偏弱、位置偏东，长江中下游地区高层为异常反气旋，低层为辐合异常，呈现异常上升运动，导致长江中下游夏季降水增加；90年代初之后，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压的强度偏弱、位置偏东，华南地区高层为异常反气旋，低层为辐合异常，呈现异常上升运动，导致华南夏季降水增加。

我国东部；夏季降水；南亚高压；年代际转变

我国东部夏季降水具有明显的年代际变化特征[1-4]。Ding等[3]研究指出我国东部降水向南的转变开始于20世纪70年代后期，经历1979～1992年的过渡期，第二次气候突变发生于1992年，华南降水在20世纪90年代初存在年代际转变；黄荣辉等[4-5]分析指出由于东亚气候系统的年代际变化，使得华北地区从20世纪70年代后期开始发生持续严重干旱，而长江淮河流域从70年代中后期开始迄今夏季降水增多，从90年代中期开始华北地区北部的降水有增多趋势。近年来，许多学者对我国东部夏季降水的年代际变化及其可能成因进行了研究[5-7]。南亚高压具有显著3～4年周期的年际变化振荡特征，这种周期性变化与海-气之间的反馈作用有关，与ENSO变化周期较一致[8-10]。南亚高压的年代际变异与我国东部夏季旱涝分布有密切关系[11-13]。长期以来，对于我国东部夏季降水及南亚高压年代际变化已经有了很多研究[14-16]，但大多针对20世纪70年代中后期的年代际变化进行，笔者利用1951～2008年NCEP/NCAR再分析资料、GPCC降水资料，分析了我国东部夏季降水的年代际变化特征及其与南亚高压的关系，讨论南亚高压影响夏季降水的可能机制。

1 资料与方法

所用资料有1951～2008年NCEP/NCAR逐月再分析资料，变量包括位势高度场、水平风场及垂直速度场资料，水平分辨率为2.5×2.5，以及同期全球降水气候中心(GPCC)的逐月降水资料，水平分辨率为1×1。利用1951～2008年NCEP/NCAR再分析资料、GPCC降水资料，分析了我国东部夏季降水的年代际变化特征及其与南亚高压的关系。

2 我国东部夏季降水的年代际变化分析

从我国东部(107°～122°E)11年滑动平均的夏季降水距平的纬向-时间剖面(图1)可看出，我国东部夏季降水存在明显的年代际变化，显著的正异常起初位于华北地区，然后移至长江中下游地区，在20世纪90年代初移至华南地区；20世纪60年代中期，华北夏季降水有减少趋势，存在年代际转变，长江中下游夏季降水在70年代末存在明显的年代际转变，降水增加，华南降水在90年代初之后年代际增加。可见，华北地区在20世纪60年代中期、长江中下游地区在70年代中后期、华南地区在90年代初期夏季降水存在明显的年代际变化，这与Ding等[3]的研究结果一致。

为了进一步分析我国东部夏季降水的空间分布型及气候异常区域，将GPCC资料进行3年滑动平均，对1951～2008年我国东部(100°～122°E、18°～43°N)夏季降水进行EOF分析。从EOF第1模态及对应时间序列(图2)可看出，

第1模态方差贡献率为21.4%，反映我国东部夏季降水的主要分布型，我国东部呈现“+-+”的三极型分布，长江中下游地区呈现负值，而华南和华北地区为正值区，与文献[2]中台站降水资料分析的结果相类似，第1时间序列显示我国东部夏季降水在20世纪60年代中期、70年代末及90年代初存在3次年代际转变，与图1的结果相对应。

为了确定夏季降水突变年份，对1953～1978年华北地区、1965～1992年长江中下游地区、1979～2008年华南地区夏季降水进行Mann-Kendall突变检验，结果发现(图3)，华北地区降水在1959年左右发生了突变，长江中下游地区降水突变年份在20世纪70年代中期前后，华南地区降水的突变年份在1994年左右。这与前文结果比较一致。

3 我国东部夏季降水与南亚高压的关系分析

前文分析得知我国华北、长江中下游、华南地区分别在20世纪60年代中期、70年代末、90年代初存在明显的年代际变化，由华北地区降水及南亚高压西伸脊点指数时间序列

(图4a)可见，夏季南亚高压西伸脊点指数和华北地区降水均存在明显的年代际变化，具体表现为南亚高压西伸脊点指数的年代际增强发生在20世纪60年代中期，与华北地区降水的年代际减少同时发生，两序列的相关系数为-0.500，通过了0.01信度的显著性检验；长江中下游地区降水及南亚高压南界指数时间序列(图4b)显示，夏季南亚高压南界指数和长江中下游地区降水均存在明显的年代际变化，具体表现为南亚高压南界指数的年代际减弱发生在70年代末，与长江中下游地区降水的年代际增加同时发生，两序列的相关系数为-0.501，通过了0.01信度的显著性检验；华南地区降水及南亚高压东伸脊点指数时间序列(图4c)显示，夏季南亚高压东伸脊点指数和华南地区降水均存在明显的年代际变化，具体表现为南亚高压东伸脊点指数在90年代初存在非常明显的年代际减弱，这与华南地区降水在90年代初的增加相对应，两序列的相关系数为-0.540，通过了0.01信度的显著性检验。

上文分析得知，华北地区降水与南亚高压西伸脊点指数、长江中下游地区降水与南亚高压南界指数及华南地区降水与南亚高压东伸脊点指数的年际关系密切，下面探讨它们之间关系的空间分布。由南亚高压西伸脊点指数与我国东部降水的相关分布(图5a)可见，华北地区呈现显著负相关，有大范围的区域相关系数通过了0.05信度的显著性检验，表明当南亚位置偏西(东)时，对应华北夏季降水偏少(多)；南亚高压南界指数与我国东部降水的相关分布(图5b)显示，长江中下游地区为显著负相关区，有大范围的区域相关系数通过了0.05信度的显著性检验，表明当南亚位置偏南(北)时，对应长江中下游地区夏季降水偏少(多)；南亚高压东伸脊点指数与我国东部降水的相关分布(图5c)显示，华南地区呈现显著负相关，有大范围的区域相关系数通过了0.05信度的显著性检验，表明当南亚位置偏东(西)时，对应华南夏季降水偏少(多)。

4 我国东部夏季降水年代际变化的环流分析

为研究我国东部夏季降水的年代际变化，在此对高、低层环流及垂直运动进行合成分析。根据前文分析，华北地区1953～1964年为相对多雨年、1965～1978为相对少雨年，长江中下游地区1965～1978年为相对少雨年、1979～1992年为相对多雨年，华南地区1979～1992年为相对少雨年、1993～2008年为相对多雨年。分别取1 680、585、586 dagpm所包围的反气旋范围作为南亚高压体、西北太平洋副热带高压体，由夏季南亚高压体、西北太平洋副热带高压体位置分布及850 hPa风场的差值分布(图6)可知，华北地区相对少雨年，南亚高压的强度更强、位置偏东，低层850 hPa华北地区为偏北风，阻碍水汽输送，环流场的配置不利于降水；长江中下游地区相对多雨年，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东，低层850 hPa长江中下游地区的沿海存在气旋式异常，将水汽源源不断地输送到该地区，有利于降水；华南地区相对多雨年，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东；低层850 hPa为气旋性环流异常，环流场的配置有利于降水。100 hPa南亚高压与500 hPa西北太平洋副热带高压在东西位置及强度变化是一致的，这与陶诗言等[13]分析指出的“相向而行”也是一致的。

前文主要分析降水年代际变化对应的高低层环流异常，相对多雨年长江中下游、华南地区低层为辐合异常，为了进一步分析华北、长江中下游及华南地区高层环流的异常，在此对相对多雨年与相对少雨年200 hPa辐合辐散及速度势的差值分布进行了分析。由图7可见，华北地区存在气旋性异常，表明相对少雨年高层为辐合异常；长江中下游地区处在异常反气旋的边缘，结合图6b中低层的辐合异常，相对多雨年长江中下游地区存在异常上升运动，有利于降水；华南地区高层存在辐散异常，结合图6c中低层的辐合异常，相对多雨年华南地区为异常上升运动，有利于降水。

为了进一步分析夏季降水年代际变化对应垂直运动的差异，分析相对多雨年与相对少雨年纬向平均垂直环流的差值(图8)发现，相对少雨年，华北地区(34°～43°N)为异常下沉运动；相对多雨年，长江中下游地区(28°～34°N)、华南地区(22°～28°N)均为异常上升运动，这与图6～7中高低层环流场的分析相对应。

5 结论和讨论

利用1951～2008年NCEP/NCAR再分析资料、GPCC降水资料分析了我国东部夏季降水的年代际变化特征，研究了南亚高压与我国东部夏季降水的关系，探讨了引起夏季降水年代际变化的高低层环流异常，得到以下结论：

(1)我国东部夏季降水存在明显的年代际变化，其中华北地区在20世纪60年代中期之后年代际减少；长江中下游地区在70年代末之后年代际增加；华南地区在90年代初之后年代际增加。

(2)1953～1978年华北地区夏季降水与南亚高压西伸脊点指数密切相关；1965～1992年长江中下游地区夏季降水与南亚高压南界指数密切相关；1979～2008年华南地区夏季降水与南亚高压东伸脊点指数密切相关。

(3)20世纪60年代中期之后，南亚高压的强度偏强、位置偏东，华北地区高层为异常气旋性环流，低层为异常偏北风，存在异常下沉运动，导致华北地区夏季降水减少；70年代末之后，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压的强度偏弱、位置偏东，长江中下游地区高层为异常反气旋，低层为辐合异常，呈现异常上升运动，导致长江中下游地区夏季降水增加；90年代初之后，南亚高压的强度偏弱、位置偏西，西北太平洋副热带高压的强度偏弱、位置偏东，华南地区高层为异常反气旋，低层为辐合异常，呈现异常上升运动，导致华南地区夏季降水增加。

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The Inter-decadal Variation of Summer Precipitation over Eastern China and Its Relation with South Asia High

WANG Xiang-yu

(Linying Weather Station, Luohe, Henan 462600)

Inter-decadal variations of the summer precipitation of Eastern China are studied by use of the NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data and GPCC precipitation data, discussed the relations between the summer precipitation of East China and the South Asia High, from 1951 to 2008. The inter-decadal variations of summer precipitation in North China, in the middle and lower reaches of the Yangtze River, and in South China are respectively occurred in the middle 1960s, in the middle and late 1970s, and in the early 1990s. The summer precipitation in these areas mentioned above is also closely related with the westward ridge indexes, south boundary, and eastward ridge indexes of South Asia high, respectively. Specifically, the South Asia high is stronger and more eastward, and there are cyclone anomalies in the high-level, northerly wind anomalies in the low-level and descending motion anomalies over North China in the middle and late 1960s, which lead to less summer precipitation in North China. In the late 1970s, the South Asia high is weaker and more westward when the western pacific subtropical high is weaker and more eastward, also there are anticyclone anomalies in the high-level, convergence anomalies in the low-level, and ascending motion anomalies in the middle and lower reaches of the Yangtze River, which lead to more summer precipitation in this area. After 1990s, the South Asia high is weaker and more westward when the western pacific subtropical high is weaker and more eastward. Under this circumstance, there are anticyclone anomalies in the high-level, convergence anomalies in the low-level, and ascending motion anomalies in South China, and the summer precipitation is more in the same area.

Eastern China; Summer precipitation; South Asia High; Inter-decadal changes

王湘玉(1990- )，男，河南周口人，助理工程师，从事气象业务和服务工作。

2015-11-06

S 16

A

0517-6611(2015)35-290-05