我国东部冬季降水异常与ENSO事件相关性分析

孙一航　孙金花

摘 要 利用1951—2012年NOAA扩展重建的月平均海面温度资料，确定了11个El Ni?o年和10个La Ni?a年。分别对El Ni?o年和La Ni?a年中国东部降水进行合成，分析了东部冬季降水异常的空间分布，以及与ENSO事件的可能联系。结果表明，El Ni?o年冬季我国东部大部分地方多雨，La Ni?a年冬季我国东部大部分地方少雨，且ENSO敏感区在东南和华南。分析El Ni?o年和La Ni?a年海温异常和大气环流异常及低层水汽输送特征，发现El Ni?o年东亚冬季风偏弱，La Ni?a年东亚冬季风偏强。

关键词 ENSO；冬季；东部降水

中图分类号：P732 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.050

ENSO是热带海洋和大气中的异常现象，对全球的大气环流和区域季尺度气候特征有明显影响。当赤道东太平洋的海温异常增暖时，Hadley环流的上升支将携带更多角动量到中纬度，中纬度西风强度增强。典型El Ni?o年，赤道偏东信风强度大减，赤道西风将加强，于是正常的沃克环流变弱，空气上升区和下沉区位置发生很大变动，造成赤道太平洋上气候异常[1-2]。本文采用最新资料，采用合成分析方法并做统计检验，试图寻找我国东部冬季降水异常与ENSO事件的可能联系。研究我国东部冬季降水异常与ENSO事件可能联系，有助于为冬季降水短期气候预测提供科学依据，趋利避害，降低冬季降水异常对社会影响。

1 资料和分析方法

本文选取1951—2012共61个冬季，文中冬季均用第二年表示，如2011表示2010年12月—2011年2月，东部表示110°～125°E，20°～40°N。文中合成分析采用t检验，检验两组样本序列平均值差异的显著性。两序列样本个数分别为：N1和N2，两个序列的平均值分别表示为：及。原假设H0：μ0-μ1=0，定义一个统计量为：

2 ENSO事件分类

本文根据Ni?o3.4区来定义ENSO事件，利用NOAA扩展重建的海面温度资料，得到1951—2012年冬季Ni?o3.4区平均海温标准化折线图（图1），将标准化的海温资料>1的年份确定为El Ni?o年，<-1的确定为La Ni?a年。1951—2012共61个冬季，其中>1的年份（El Ni?o）有1958、1966、1969、1973、1983、1987、1992、1995、1998、2003和2010共11年，<-1的年份（La Ni?a）有1955、1956、1971、1974、1976、1989、1999、2000、2008和2011共10年。

3 海温合成

El Ni?o年冬季海温合成距平图如图2a所示，从中可以看出赤道东太平洋海温为正异常，中心达+1.8 ℃，但西太平洋暖池地区为负海温异常，这正是El Ni?o发生的显著特征。另外中国南海、菲律宾和印度洋也为正异常区，南海和包括孟加拉湾在内的印度洋海温正异常，使得空气湿度加大，有利于中国东部冬季降水。比较El Ni?o年SST的平均值和La Ni?a年SST的平均值，计算了t检验。很显然上面提到的异常SST分布在统计上都是显著的。La Ni?a年（图2b）中在赤道中东太平洋海温有负异常，而在菲律宾以东的西太平洋海温为正异常，我国东南沿海以及日本海南部、黑潮延伸体的SST则都异常偏高，这些异常信号都通过了95%可信度检验。显然，El Ni?o年和La Ni?a年的海温分布存在显著差异。

4 降水合成

El Ni?o年和La Ni?a年冬季我国东部降水分布几乎完全相反。El Ni?o年东部绝大部分站点降水距平百分率为正值，其中东南和华南降水在El Ni?o年偏多30%～60%，山东半岛偏多10%～30%，形成两个正距平中心，分别位于广东-福建和山东，山东仅有小部分通过0.1均值差异显著性检验，包括山东在内的整个长江以北东部地区均没通过0.05显著性检验。La Ni?a年降水负距平分别位于华南-东南、京津，均比比常年偏少10%～20%。对比El Ni?o年发现，华南-东南异常带中心位置基本不变，异常强度明显弱于El Ni?o，北边异常带中心由山东半岛北移至京津，异常强度基本不变，其中华南和东南异常带均通过0.05显著性检验。

5 大气环流

5.1 500 hPa高度场

ENSO暖期和冷期冬季亚洲500 hPa高度距平相反，El Ni?o年乌拉尔山附近为负距平区，整个东亚大陆及西太平洋为正距平区，正距平中心位于日本达20 gpm，这种距平分布使乌拉尔山附近的高压脊减弱、东亚大槽减弱、中高纬度的经向度减小，加大了西风风速，减弱了经向风风速。中低纬度两片正距平大值区之间，25°N附近是一个成纬向伸展的低槽区，计算了El Ni?o年70°～120°E平均的500 hPa合成位势高度距平随纬度的分布（图略），El Ni?o年偏强的副热带高压使低纬地区出现大的正距平，10°N与30°N的500 hPa高度距平差值达8.5 gpm，加大了该区域位势高度的南北向梯度。

5.2 1 000 hPa气压场

分别对El Ni?o年和La Ni?a年冬季1 000 hPa气压做合成图，El Ni?o年，蒙古高压中心强度略有减弱，但未能通过95%显著性检验，脊线向我国东南方向扩展明显，沿30°N 1 015 hPa等压线脊点到达150°E附近。配合El Ni?o年合成距平更明显地出，阿留申低压中心强度低于多年平均，位置偏东，北美高压向北美大陆收缩明显，澳大利亚至印度尼西亚的赤道低压强度减弱，中心位置由澳洲大陆北部向东北移动到新几内亚岛附近。

5.3 850 hPa风场

El Ni?o年，850 hPa风场合成图中热带为中心位于菲律宾的距平反气旋，中低纬度南支槽位于110°E附近，中太平洋为一距平反气旋中心。对于菲律宾海距平反气旋形成原因，菲律宾反气旋和中太平洋反气旋呈东北-西南排列，在它们的左方从菲律宾、南海、东海一直到日本形成一致的反气旋气流，这表明西太副高加强；在它们的右方，中东太平洋距平反气旋后部东北气流在150°E附近转为西风，而150°E以西为菲律宾距平反气旋后部的偏东气流控制。

5.4 700 hPa垂直速度

El Ni?o年700 hPa垂直速度距平合成，从缅甸到中国东部和东海一直到中东太平洋的广大地区均为上升区，中心达-1.5 Pa/s，而印度尼西亚附近为下沉区，中心达-2 Pa/s。La Ni?a年从缅甸到中国东部和东海一直到中东太平洋的广大地区均为下沉区中心达0.5 Pa/s，而印度尼西亚附近为上升区，中心达-1.5 Pa/s。这可能是El Ni?o年时，赤道中太平洋多雨，印度尼西亚地区干旱少雨重要原因。El Ni?o年冬季我国东南和华南多雨，La Ni?a年冬季我国东南和华南少雨。

6 结果与讨论

第一，El Ni?o年冬季我国东部大部分地方多雨，

La Ni?a年冬季我國东部大部分地方少雨，且ENSO的敏感区在东南和华南。

第二，El Ni?o年东亚冬季风偏弱，La Ni?a年东亚冬季风偏强。500 hPa El Ni?o年东亚大槽比常年偏弱，东亚高空引导气流减弱，不利于低层冷空气向南推进，减弱东亚地区偏北冬季风。La Ni?a年东亚大槽加深，槽后西北气流加强，将引导极地冷空气向南爆发。850 hPa风场El Ni?o年南海和中国东部出现显著的偏南风距平，La Ni?a年南海和中国东部出现显著偏北风距平。

第三，El Ni?o年冷空气南下路径偏东，且由于东亚冬季风偏弱，冷空气势力较弱，与低纬暖湿气流在我国华南和东南交汇，因而我国东南和华南多雨；La Ni?a年冷空气南下路径偏西，且由于东亚冬季风偏强，冷空气势力较强，冷空气可以一直南下到西南太平洋和东南亚地区，因而我国东南和华南少雨。

参考文献

[1]李登文，乔琪，魏涛.2008年初我国南方冻雨雪天气环流及垂直结构分析[J].高原气象，2009，28（5）：1140-1148.

[2]王林，冯娟.我国冬季降水年际变化的主模态分析[J].大气科学，2011，35（6）：1105-1116.

（责任编辑：赵中正）endprint