當前重大厄爾尼諾事件對我國春夏氣候的影響*

劉屹岷　劉伯奇　任榮彩　段安民　毛江玉　中國科學院大氣物理研究所　大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室北京 0009　中國氣象科學研究院 北京 0008

當前重大厄爾尼諾事件對我國春夏氣候的影響*

劉屹岷1劉伯奇2任榮彩1段安民1毛江玉1
1中國科學院大氣物理研究所大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室北京 100029
2中國氣象科學研究院 北京 100081

編者按厄爾尼諾是發生在熱帶中東太平洋海溫異常性增暖的現象，每2—7年發生一次。它雖發生在熱帶太平洋，但卻對全球氣候系統異常變化有著重要影響。1997/1998年厄爾尼諾事件，造成我國1998年夏季長江全流域特大洪水，松花江、嫩江流域百年不遇特大洪水，全國受災面積3億多畝，絕收7 900萬畝。在中科院戰略性先導科技專項“熱帶西太平洋海洋系統物質能量交換及其影響”的支持下，中科院構建了包括熱帶西太平洋科學觀測網、厄爾尼諾預報系統（南海所、海洋所、大氣所）等觀測和預報系統，并提前9個月以上對2015/2016年的超級厄爾尼諾事件的爆發、發展和強度給出了成功的預報，為我國的氣候預測和防災減災提供了有力的支撐。為讓公眾、科技界和決策層更深入了解上述成果，本刊特推出“2015/2016超級厄爾尼諾事件研究”專題對其進行宣傳。該專題由王東曉、朱江、王凡研究員共同指導推進。

2015 年秋冬季發生了 21 世紀以來最強的厄爾尼諾事件。文章在介紹厄爾尼諾事件的定義、特征、成因和影響東亞季風的物理過程的基礎上，指出了厄爾尼諾事件對印度洋海溫變化的影響，闡述了厄爾尼諾次年我國主雨帶華南春雨和夏季主汛期（華南前汛期、江淮梅雨期、華北東北雨期和華南后汛期）將出現降水增加，并給出 2015 年 12 月我國東部大范圍環境污染與厄爾尼諾事件的聯系和對 2016 年我國主雨帶的預測分析。

2015/2016 重大厄爾尼諾事件，印度洋海溫變化，華南春雨，東部夏季主汛期雨帶

厄爾尼諾事件是發生在熱帶太平洋的最顯著的年際變化信號，起源于大尺度海氣相互作用。厄爾尼諾事件，尤其是超強厄爾尼諾事件，對我國主汛期降水異常的年際變化具有重要影響。在 1997 年冬季發生超強厄爾尼諾事件之后，我國大部分地區都遭受了史無前例的洪澇災害。根據最新的觀測結果，2015 年秋冬季發生了 21 世紀以來最強的厄爾尼諾事件，其強度與 1997/98 年相當，而按照國內外各科研機構的預測結果，這次超強厄爾尼諾事件還將持續到 2016 年春季前后，并將對 2016 年我國主汛期的防洪減災工作提出新的挑戰。本文在全面分析厄爾尼諾特別是超強厄爾尼諾事件的特征、成因及其影響的物理過程的基礎上，揭示其對印度洋海溫變化的激發作用，闡述歷史上我國主要汛期即華南春雨和夏季主汛期受到厄爾尼諾事件的調制。最后結合當前觀測、年代際海溫變化信號和對 2016 年太平洋地區海表溫度的預測，分析了 2015 年 12 月我國東部大范圍環境污染與厄爾尼諾事件的關聯，提出了 2016 年春、夏季我國主汛期降水格局的可能分布。希望對部署 2016 年防洪搶險的救災工作及減少國家財產損失和人員傷亡提供參考。

1　厄爾尼諾事件的定義、特征、成因及影響

1.1厄爾尼諾事件的定義和特征

厄爾尼諾事件指北半球冬季赤道中東太平洋秘魯沿岸海洋表層水溫持續異常上升的現象，與之相反的是拉尼娜現象，即赤道中東太平洋表層水溫持續異常下降現象。由于厄爾尼諾事件與南半球熱帶西太平洋和東太平洋地區海平面氣壓的緯向振蕩（即“南方濤動”現象，South Oscillation， SO）聯系緊密［1，2］，因此人們也常用 ENSO 事件來描述厄爾尼諾和拉尼娜事件造成的海洋-大氣反饋過程。當厄爾尼諾（拉尼娜）發生時，南方濤動出現負位相（正位相），即東太平洋氣壓下降（上升）、西太平洋氣壓上升（下降），相應地 ENSO 事件進入暖位相（冷位相）。

厄爾尼諾事件的出現與赤道太平洋的氣候平均態密切相關（圖1a）。就氣候平均而言，熱帶太平洋存在偏東信風，盛行東風令赤道太平洋產生向西流動的表層洋流，使得赤道東太平洋海溫偏低，同時也使暖海水在赤道太平洋的西邊界堆積并向南北兩側輸送，造成赤道西太平洋的海溫偏高。就赤道太平洋海溫的垂直結構而言，由于赤道表層海水受大氣影響較大，垂直混合較均勻、海表溫度（SST）偏高，暖 SST 與次表層較冷海溫之間形成了溫度急劇變化的層面，即溫躍層。在溫躍層附近，海水溫度的垂直梯度出現極值。正是由于氣候平均的東風盛行，令赤道太平洋的溫躍層形成了“西深東淺”的傾斜結構。與此同時，赤道太平洋“西暖東冷”的 SST 分布，使其上空空氣在赤道西太平洋上升、在赤道東太平洋下沉，形成了 Walker 環流，相應地大氣質量重新分布，導致了熱帶太平洋西東兩側分別形成了海平面低壓和高壓系統。當厄爾尼諾事件發生時（圖1b），赤道中-東太平洋出現海表溫度暖異常，伴隨著海表面西風異常出現在赤道中-西太平洋地區，東太平洋大氣呈現異常上升運動、而西太平洋呈現下沉運動，氣候上的Walker 環流和偏東信風被削弱，令海平面氣壓在熱帶太平洋區域東西部之間出現“蹺蹺板”式的振蕩變化，即“南方濤動”。

圖 1　氣候態（a）和厄爾尼諾事件發生時（b）赤道太平洋的海氣狀態示意圖（http：//www.pmel.noaa.gov/tao/proj_over/diagrams/）

1.2超強厄爾尼諾事件的成因

就一般的厄爾尼諾事件而言，赤道太平洋氣候平均態的不穩定性是其形成發展的根本原因。從 20 世紀 80 年代至今，很多學者對 ENSO 事件的形成及發展機制進行了研究，并認為“皮葉克尼斯反饋”［2］和“海氣耦合不穩定”［3］是形成 ENSO 事件形成發展的正反饋機制。具體而言，當赤道太平洋的局部海表溫度出現異常小擾動時，海洋和大氣系統之間的正反饋機制會使其不斷放大，最終形成整個海盆尺度的海氣耦合現象，并導致大范圍的海溫異常。與此同時，學者們為了解釋 ENSO 事件的減弱消亡及其不同位相間的轉換過程，相繼提出了一系列負反饋機制，包括“延遲振子”理論［4］、“充電振子”理論［5］、“西太平洋振子”理論［6］和“平流反射振子”理論［7］，也有學者將這四種理論結合起來提出了有關ENSO 循環的“統一振子”理論［8］。

在上述反饋過程的基礎上，超強厄爾尼諾事件的發生還需要適宜的氣候背景以及海洋和大氣條件。數值試驗結果表明，當前溫室氣體排放導致的全球變暖背景會顯著增加超強厄爾尼諾事件的發生頻率［9］。而觀測分析則指出，在赤道太平洋內，西太平洋暖池區（5°S—5°N， 120°E—160°E）前期的 SST 越高，那么隨后的厄爾尼諾事件也越強，這種對應關系可以用“動力恒溫機制”［10］和 ENSO 循環的“熱泵假說”［11］來解釋。此外，在超強厄爾尼諾出現之前，赤道地區來自西太平洋的淡水和來自中太平洋的鹽水在換日線附近交匯，形成了顯著的“鹽度鋒”，當鹽度鋒在海表異常西風的作用下向東推進至赤道東太平洋時，會造成高達 1oC的海水增溫，進而導致超強厄爾尼諾事件［12］。同時，秋季赤道印度洋的正偶極型海溫異常（IOD）可以通過改變印尼貫穿流進而導致超強厄爾尼諾事件［13］。另一方面，超強厄爾尼諾事件的發生離不開春季西太平洋暖池區頻發的“西風事件”（即海面西風異常）［3］，這種“西風事件”往往和季節內低頻振蕩（M JO）信號緊密聯系［14］。

1.3厄爾尼諾事件影響東亞季風的物理過程

厄爾尼諾事件發生時會在西太平洋引起降水減少、而在中東太平洋會引發大范圍的降水異常增多，其對應的深對流異常變化會通過加熱中上層大氣，而引發環太平洋甚至全球氣候異常變化。這種影響的途徑正是通過低緯度熱源加熱激發所謂的大氣遙相關機制來實現的。這一機制在氣候動力學上通常被稱為“大圓理論（General circle theory）”。當與厄爾尼諾事件相伴隨的大氣熱源位于中東太平洋地區上空，其會在低緯度赤道以北激發出一個高壓、北太平洋中緯度激發出一個低壓、在北美洲東北部為高壓、美國東南部為低壓。這樣的遙相關波列被稱為太平洋-北美型（PNA 型），它對北美氣候影響巨大，并且在南半球還有一個類似但弱一些的遙相關型。厄爾尼諾事件對東亞氣候的影響也是通過大氣遙相關型來實現的，最為著名的一個遙相關系統就是菲律賓反氣旋（圖 2a）。冬季厄爾尼諾事件的異常暖海溫信號會通過赤道以北副熱帶中西太平洋的海氣相互作用向西傳播并在春夏季引發西北太平洋冷海溫異常，激發出一個局地異常反氣旋環流，從而跨季節影響到東亞春、夏季氣候的異常變化（圖 2b 和 2c）。近些年來人們也發現，厄爾尼諾事件在冬季達到峰值后，通過瓦克環流異常變化會在熱帶印度洋激發出一個海盆一致模，具有很好的持續性，并通過赤道印度洋開爾文波東傳，可在夏季激發出菲律賓反氣旋，這被稱為印度洋的電容器機制（圖 2c）。總體來看，厄爾尼諾事件對東亞氣候的影響很可能是這兩種機制共同作用的結果［15］。

圖 2　厄爾尼諾事件影響我國春、夏季風環流的物理過程示意圖。（a）冬季厄爾尼諾通過向西 Rossby波影響南印度洋；（b）Rossby波引發西南印度洋增暖，導致春季熱帶印度洋出現非對稱風場分布；（c）第二次印度洋增暖激發對流層Kelvin波傳播至西太平洋，在隨后的夏季強迫出異常的反氣旋式環流和太平洋 PJ 波列影響東亞地區［15］

2　印度洋海溫變化與 ENSO 的聯系

已有的研究指出，ENSO 能夠通過激發“大氣橋”過程而引起印度洋 SST 變化。印度洋海溫在厄爾尼諾年冬季會出現海盆（IOB）尺度的一致增暖，并在厄爾尼諾成熟位相后的次年春季達到極值，月平均的 IOB 海溫與 ENSO 的最大相關出現在 ENSO 超前 IOB 海溫 4—5個月時。印度洋作為季風環流系統的交匯地，是 ENSO影響亞洲季風的一個重要紐帶，其海溫異常對亞洲季風系統及氣候的影響會比 ENSO 信號本身更加直接。因此，認識 ENSO 與印度洋海溫異常之間在各時間尺度上的聯系，有助于揭示 ENSO 對季風及氣候異常的影響過程。

最新的研究［16］表明，不同的 ENSO 事件，其衰減的快慢有很大差異。衰減快的 ENSO 事件通常在 4 月份即走向反號，而衰減慢的 ENSO 事件可持續到秋季月份（圖 3a 和 3b）。由 Ni?o 3 指數自相關廓線的季節演變，也清楚可見快慢衰減的 ENSO 事件的鮮明對比（圖 3c）。值得注意的是，ENSO 衰減的快慢，對應印度洋特別是夏季印度洋海溫的顯著不同，衰減慢（快）的 ENSO 事件之后，夏季印度洋相應性質的海溫異常顯著更強（弱）（圖 3d 和 3e）。Ni?o 3 與 IOB 海溫的滯后相關更清楚地表明，當 ENSO 衰減快時，5 月份及以后的 IOB 海溫與 ENSO 之間的關系即變得不顯著，而當 ENSO 衰減慢時，ENSO 與 IOB 海溫的顯著相關關系可持續到夏季（圖 3f）。

圖 3　ENSO 衰減快（藍色）慢（紅色）年東太平洋Ni?o 3 海溫指數（左）和印度洋海溫海溫指數（右）的季節演變及其合成演變（圖 a—b， d—e中粗實線）；和冬季Ni?o 3 滯后自相關（c）及冬季 Ni?o 3與 各月印度洋海溫指數之間的滯后交叉相關（f）。黑色實線為所有冷暖 ENSO 事件 Ni?o 3 指數的平均演變［16］

圖 4　冬季（NDJ）Ni?o 3 指數與隨后逐月（a）Ni?o 3 指數和（e）IOB 海溫指數的 21 年滑動相關，以及ENSO 所有事件（b、f），暖事件（c、g）和冷事件（d、h）的 Ni?o 3 指數滯后自相關（b—d）和 Ni?o3 指數與 IOB 指數的交叉滯后相關（f—h）。圖（a）和（e）中豎線標出了年代際轉折的年份，圖（b—d）和（f—h）中的星線/點線代表1970s 前/后的滯后相關分布，細/粗虛線標出了1970s 前/后的 95% 信度水平［17］

有證據表明，印度洋海盆海溫除了長期增暖趨勢外，在 20 世紀 70 年代前后還呈現有顯著的年代際增暖特征，且最強的增暖出現在夏季月份，而非 ENSO 滯后效應所在的春季。這說明僅從 ENSO 的強度變化，并不能很好地解釋這種出現在夏季的最強增暖。近期的研究［17］指出，IOB 的這種年代際顯著增暖，與 ENSO 事件衰減快慢的年代際變化密切相關。具體地，在20 世紀 70 年代前后，ENSO 事件存在顯著的年代際衰減延遲（圖 4a 和 4b），導致其在印度洋的最強效應從春季延遲到了夏季（圖 4e 和 4f）。進一步發現，ENSO 事件的這種衰減延遲，僅僅限于暖 ENSO 即厄爾尼諾事件（圖 4c），而冷 ENSO 事件并未呈現年代際衰減延遲（圖 4d）；這就導致厄爾尼諾在印度洋的最強增暖效應自20 世紀 70 年代以來從春季沿續到了夏季（圖 4g），而冷ENSO 所導致的冷卻效應未發生年代際延遲。從而可以解釋發生在印度洋海盆的年代際顯著增暖。統計表明，就年平均而言，ENSO 事件對此年代際增暖的貢獻幅度可達實際增暖強度的約 1/4。

3　厄爾尼諾對中國江南春雨、夏季江淮洪澇的影響

中國東部位于東亞副熱帶季風區， 夏季風爆發前主要雨帶位于江南地區，被稱為江南春雨。南海季風爆發后雨帶北移，在夏季中心則位于江淮流域。

3.1江南春雨

江南春雨是指我國南方（長江中下游以南地區）春季發生的一種連續陰雨天氣， 是中國乃至東亞地區最早出現的雨季。在 110°E 以東、30°N 以南地區春雨雨量在 300 mm 以上，占年總雨量的 2—3 成左右。其年際變率大，致使旱澇災害頻繁，影響春播；并且江南地處南海副熱帶高壓西北側和青藏高原東南側，春雨的變化還涉及獨特的海-陸-氣相互作用。

厄爾尼諾年隨后的春季，中國大范圍降水異常主要出現在中國東部江南地區（圖 5a），江南春雨總量與表征厄爾尼諾事件的 Ni?o 3 指數的相關高達 0.69。其原理是厄爾尼諾年的冬季東太平洋海溫偏暖，該異常可以延續到春季，一方面通過 Walker 環流在赤道 120°E 附近區域激發出異常下沉運動以及低層異常反氣旋，增強了南海區域低層西南氣流，有利于將南海區域的水汽輸送到江南地區（圖 5c），另一方面與東太平洋海溫變化相聯系的印度洋增暖在赤道印度洋形成東風Kelvin 波，引發低層東風和孟加拉灣北部反氣旋環流異常，進一步增強了江南地區的西南氣流；江南地區高層則存在西風異常（圖 5b），對應輻散和抽吸作用加強，導致上升運動進一步增強，使得江南春雨總量增加。此外 ENSO 事件的演變對春雨也有影響，從冬到春，厄爾尼諾衰減慢的年份，江南春雨總量通常偏多，厄爾尼諾衰減快的年份，江南春雨總量變化偏少或者趨于正常。

圖 5　冬季 Ni?o 3.4 異常時的次年異常的春雨期降水（a），200 hPa 緯向風（b）和 850 hPa 風場。單位：a 是mm， b 和 c 是 m/s。打點和紅色箭頭分別標出了 95% 信度水平

如圖 2 所示，印度洋上海溫異常導致印度洋-東亞環流異常，對我國氣候有直接影響。為全面考察影響江南春雨的外部強迫，我們還計算了除厄爾尼諾外研究年際變化時常用到的 7 種前期信號與江南春雨總量的超前相關，包括 PNA（太平洋-北美震蕩指數），NAO（大西洋震蕩指數），AAO（南極震蕩指數），AO（北極震蕩指數），EM I（厄爾尼諾M odoki指數），DM I（印度洋偶極子），IOB（印度洋海盆一致模）。這里的 DM I 和 IOB 反映了印度洋熱力異常。圖 6 給出了這些指數從前一年 3 月份到當年 5 月份與江南春雨總量的相關，可以發現，厄爾尼諾和印度洋與江南春雨的相關是顯著和持續的，同時江南春雨總量與前一年 11 月—當年2 月AAO 有較顯著的負相關［18］。基于這3個指數，建立了江南春雨總量的多元線性回歸方程

y =_2.29_7.99×IOB + 67.67×Ni?o3.4_64.99×AAO

該回歸的降水場與觀測的降水相關為 0.76，比單用Ni?o 3.4 指數的相關性（0.69）更高，就是說基于多因子的季節預測更為準確。

圖 6　江南春雨總量與前一年 3 月—當年 5 月各指數逐月相關系數變化

3.2夏季江淮洪澇

已有研究表明，厄爾尼諾對東亞夏季氣候的影響與其位相有關，在厄爾尼諾發展年夏季，西太平洋副熱帶高壓（副高）強度偏弱并偏東，我國東部地區以降水偏少為主，江淮地區和東南沿海多雨；而在厄爾尼諾的衰減年，東亞夏季風一般偏弱，副高偏強、偏南、偏西，長江流域及其以南地區，日本南部及附近海域的雨量偏多，南北兩邊偏少。拉尼娜的影響與厄爾尼諾大致相反。但與熱帶夏季風如印度夏季風有所不同的是，ENSO 對東亞夏季風的影響在厄爾尼諾衰減年更為顯著，且具有明顯的季節內變化特征，從 6 月到 8 月逐漸增強，8 月異常最為明顯。

最新研究表明，厄爾尼諾對東亞夏季風的影響與季風的季節進程有關。厄爾尼諾衰減年夏季，受暖池對流異常變化的影響，副高第二次北跳和東退明顯偏晚，從而延遲了東亞夏季風的季節進程。同時，東亞地區出現顯著的異常環流型，即東亞-太平洋遙相關型。此種環流型變化對東亞夏季風雨帶的季節內變化產生顯著影響，隨著副高向北推進，夏季雨帶亦隨之北移，呈現停滯和北跳交替變化的特征，并且與區域有關，主要表現為主汛期（華南前汛期、江淮梅雨期、華北東北雨期和華南后汛期）降水增加，其他時期偏少（圖 7）。在華南前汛期，副高主體及其以南地區為明顯的反氣旋環流異常（圖 8a），副高北部則為明顯的氣旋環流異常，從印度到日界線對流偏弱，對應于反氣旋環流異常，其以北地區為氣旋環流異常，造成副高偏向西南（圖 7a），同時，副高南部偏東風異常加強了水汽向華南地區的輸送，而副高北部的偏北風異常則增強了來自高緯度地區的冷空氣入侵，結果造成了華南地區輻合和對流增強，降水增多。此時，從印度到菲律賓以東及華北一帶的降水偏少（圖 7a）。進入梅雨期之后，上述異常環流型整體北進，副高仍維持偏向西南的形態（圖 7b 和圖 8b），降水異常中心也一致向北移動，華南到菲律賓以東在副高控制之下，對流減弱，降水減少，而長江流域到日本降水增多，同時華北降水負異常開始減弱。7 月下旬梅雨結束之后，東亞地區環流形勢發生了較大變化，除上述環流異常型整體北進之外，異常反氣旋范圍明顯擴大，從華南沿西南東北走向延伸到北美西海岸，東亞夏季風推進到最北位置，副高與氣候平均差異進一步增大，華北和東北到日本北部降水增多，而長江以南降水減少（圖 7c 和圖 8c）。8 月中旬之后，夏季風開始明顯衰退，之前的帶狀異常環流轉變為范圍較小的異常環流，除黃河下游維持范圍較小的降水正異常之外，中國東部降水異常不明顯（圖 7d 和圖 8d）。因此，厄爾尼諾對東亞夏季降水的影響與東亞夏季風的進程有關，表現為主汛期降水增多，非主汛期降水減少，降水分布更為集中，從而增加了主汛期極端降水的發生概率。

4　2015年12月我國環境污染和2016春夏降水與厄爾尼諾事件關聯

2015 年秋東太平洋開始顯著偏暖，冬季達到 2oC—3oC，發展成為僅次于 1997/1998 的 21 世紀最強的一次厄爾尼諾事件；同時印度洋上海溫全面偏暖，局地異常達到 1oC。據中科院大氣物理所預測，本次強厄爾尼諾事件的東太平洋的海溫異常將持續到 2016 年春季。

圖 7　厄爾尼諾衰減年夏季不同階段降水異常（單位：mm/d）和 500 hPa 西太平洋副高（單位：gpm），其中填色區域超過 90% 顯著性檢驗，藍色和紅色等值線分別為氣候平均和厄爾尼諾衰減年副高。（a） 華南前汛期，（b）江淮梅雨期，（c）華北和東北雨期，（d）華南后汛期

圖 8　厄爾尼諾衰減年夏季不同階段 850 hPa 風場異常（矢量，m/s）和向外長波輻射異常（填色，W/m2），其中紅色矢量和填色區域代表超過 90% 顯著性檢驗，（a）華南前汛期，（b）江淮梅雨期，（c）華北和東北雨期，（d）華南后汛期

環保部 2016 年 1 月發布數據顯示，2015 年 12 月，全國 74 個城市環境空氣質量總體狀況同比、環比均轉差，其中，北京空氣質量超標天數超過六成。2015 年 12 月我國東部的嚴重污染，與本次重大厄爾尼諾是否有關？2016 年我國春夏主雨帶將有怎樣異常？本節將討論這些問題。

4.12015 年12 月我國東部環境污染

中國東部是典型的季風區，冬季盛行東北季風。來自北方的風對于華北的環境質量至關重要。圖 9 給出2015 年 12 月地面空氣溫度和大氣低層風場異常。可見 12 月歐亞大陸的大部分地區尤其是中高緯的地區氣溫偏暖，導致海洋與陸地之間熱力對比減弱、中國東部地區出現南風異常，即冬季風偏弱。在中國南方該南風異常的另一個原因是與厄爾尼諾相關的西太平洋反氣旋環流的西南氣流，從印度洋—南海西太平洋輸送異常多的水汽到達中國東部。弱的冬季風、穩定的大氣層結及偏多的暖濕空氣使得 2015 年 12 月我國中東部地區的霧霾比往年同期嚴重。

圖 9　2015 年 12 月異常表面溫度（oC）（a）和850 hPa 風場（m/s）（b）

4.2太平洋 10 年濤動（PDO）與厄爾尼諾對我國春夏氣候的協同影響

重大厄爾尼諾事件對我國氣候有顯著影響，也受到更長時間尺度太平洋海溫變化太平洋 10 年間濤動（PDO）的調控。PDO 是一種以 10 年周期尺度變化的太平洋氣候變化現象［19］，變換周期通常為 20—30 年。PDO 的特征為太平洋 20oN 以北區域表層海水溫度異常偏暖或偏冷。在 PDO“暖相位”（或“正相位”）期間西太平洋偏冷而東太平洋偏暖，在“冷相位”（或“負相位”）期間西太平洋偏暖而東太平洋偏冷。

在厄爾尼諾次年春季，PDO 正位相的海表溫度年代際背景和厄爾尼諾的海溫異常分布基本一致，PDO 正相位對應的赤道中東太平洋 SST 正異常會加強西北太平洋反氣旋，同時北太平洋中緯度地區的 SST 負異常通過加強阿留申低壓，促使西北太平洋反氣旋向南收縮，導致西南氣流在華南地區輻合，中國南方地區春季降水出現正異常（圖 10b），而北方地區春季降水異常不明顯。相反地，PDO 負相位期間的赤道中東太平洋 SST 冷異常會減弱西北太平洋反氣旋，但是其北太平洋中緯度地區的SST 正異常會減弱阿留申低壓，促使西北太平洋反氣旋向北擴張，導致西南氣流深入到長江流域及華北地區，并產生降水正異常［20］。

而對于厄爾尼諾次年夏季，當 PDO 處于正位相時，西北太平洋副熱帶高壓在 6 月有一次微弱的北跳，從菲律賓海北跳進入華南上空，7 月和 8 月均無明顯北跳。因此華南夏季為明顯的降水負異常，而長江流域為正異常（圖 10c）。當 PDO 和厄爾尼諾位相相反時，夏季中國東部地區降水異常不明顯［21］。

2015—2016 年這次重大厄爾尼諾事件發生在 PDO 的正位相期間（圖 10a），基于實時觀測資料和上述統計分析可以預測，2016 年春季中國南方地區降水較常年同期偏多、北方接近常年同期平均值；在夏季，華南地區降水較常年顯著偏少、長江流域降水正常到略偏多。

圖 10　（a） 逐月的PDO指數時間序列［22］， 以及PDO正位相下厄爾尼諾次年中國東部降水降水異常（mm/month）：（b）春季，（c） 夏季

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劉屹岷中科院大氣物理所大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室研究員，國家杰出青年基金獲得者，入選國家百千萬人才工程。發表期刊論文 140 余篇，專著3部。曾獲全國百篇優秀博士學位論文獎、國家自然科學二等獎（第二獲獎人）等多項獎勵。目前主持國家自然科學基金重大計劃的重點項目、中科院戰略性先導科技專項子課題等科研項目，主要研究方向海陸氣相互作用、副熱帶天氣氣候動力學和氣候模式發展。E-mail： lym@lasg.iap.ac.cn

Liu Yim inProfessor in State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynam ics， Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences. She is mainly engaged in air-land-sea interaction， subtropical weather and climate dynam ics， and climate modeling. She has published more than 140 journal papers and 3 books. She received numerous awards for her work，including Hundred Outstanding Doctors of China， M inistry of Education， Outstanding Young Scientist Foundation of National Natural Science Foundation of China （NSFC）， Chinese National Natural Science Award （2nd level， ranking 2）， and National Key Talent Project. Currently she is the PI of Key Project of NSFC and participates in the Priority Research Program of the Chinese Academ y of Sciences. E-mail：lym@lasg.iap.ac.cn

Current Super El Ni?o Event and Its Im pacts on Climate in China in Sp ring and Summer

Liu Yim in1Liu Boqi2Ren Rongcai1Duan Anmin1Mao Jiangyu1
（1State Key Laboratory of Numeracal Modeling for Atmospheric Sciences and Geophsical Fluid Dynamics，Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029， China；2Chinese Academy of Meteorological Sciences， Beijing 100081， China）

A mature and strong El Ni?o was present in the tropical Pacific Ocean during the autumn to w inter in 2015. This 2015/2016 El Ni?o is one of the strongest El Ni?o events in the past twenty years. Based on the introduction of El Ni?o definition， features， causes， and general physical processes of the im pact on East Asian monsoon， this paper presents the influences of the El Ni?o event in the variability of Indian Ocean sea surface tem perature， and addresses that there w ill be excessive rainfall in the main rain belts， i.e. the spring rain in south China， early summer rainfall in Southeast China， Mei-yu in the valleys of Huai River and Yangtze River， and rain period in North and Northeast China during the decay period of El Ni?o events. The associated mechanisms are unraveled. Furthermore， it is documented that the current super El Ni?o event contributes to the large range of environmental pollution in Eastern China in December of 2015. At last， the forecast to the pattern of the main rain belts in East China in the com ing spring and summer is displayed .

super El Ni?o event， 2015/2016， variation of sea surface temperature， Indian Ocean， spring rain in South China， summer main rain belts in East China

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.02.011

*資助項目：中科院戰略性先導科技專項（XDA110104 02），國家自然科學基金項目（41328006、 91437219、41575041）

修改稿收到日期：2016年2月17日