南海夏季風與我國華南前汛期降水的關系

錢斌瑤+巴馨瑤+丁鶴鳴

摘 要：文章利用1961～2010年華南地區63個測站逐日降水資料和同期NCEP/NCAR逐日再分析格點資料，初步分析了華南前汛期降水與南海夏季風建立日期以及季風強度之間的關聯，發現華南前汛期降水的多（少），對南海夏季風建立的早（晚）有一定的影響，同時，南海夏季風的強（弱），可以很好的預報次年華南前汛期降水的多（少）。

關鍵詞：南海夏季風；華南前汛期；季風強度

1 概述

亞洲季風存在著兩個相互獨立又相互聯系的子系統，即南亞季風和東亞季風[1]，朱乾根等[2]進一步指出，東亞季風系統內存在兩種性質不同的季風，位于西太平洋副熱帶高壓南側東風氣流之下的南海-西太平洋夏季風，屬于熱帶性質的季風。南海季風在亞洲季風中爆發最早，約在每年的5月第4候[2]，而南海夏季風的爆發標志著東亞季風的到來和雨季的開始。我國的學者對南海夏季風的研究從建立時間、強度指數、爆發前后的氣候特征、影響因素及其年際乃至年代際變化作了比較深入的研究，取得了顯著進展。

池艷珍、何金海等[4]指出華南地區受到熱帶季風和副熱帶季風的共同作用，是我國雨量最充沛的一個區域。平均年雨量最大，暴雨次數最多，而且雨季汛期也最長，從4月開始直到9月甚至10月才結束。4～6月華南經歷第一個多雨的時期（稱為前汛期），占全年降水40%～50%或更多，降水集中，造成災害程度較嚴重，故歷來受到重視。關于此方面的研究較多，并取得了一定成果[5-6]。華南前汛期降水實際上可分為前期的鋒面降水和后期的夏季風降水[7]，這兩個時段的降水其性質是不同的。

南海夏季風爆發的早晚、強弱及其活動與我國華南地區的降水和旱澇情況都有著重要的影響[8]。吳尚森等[9]指出南海夏季風強（弱）年，廣東后汛期偏澇（旱），前汛期降水正常或偏旱（正常）。李玉蘭等[10]對1994年兩廣特大暴雨進行了天氣學分析，也證實了夏季風活動對華南暴雨的影響。本文試圖在前人研究的基礎上，對近年來的南海夏季風爆發的早晚和強弱和華南前汛期的旱澇關系做一個相關性的分析。

2 資料方法

2.1 本文使用資料

（1）1961～2010年NCEP/NCAR逐日再分析資料，850hPa的風場，500hPa的緯向風u，經向風v，比濕場q，和OLR資料，網格距2.5°×2.5°。為研究華南前汛期降水情況，本文選取105～121°E，20～26°N作為華南區域，刪除降水不足50a的站點，選取62個測站代表華南地區。

（2）中國氣象局氣候中心逐日降水資料。

2.2 主要方法

（1）南海夏季風建立日期的計算

采用西南風分量和OLR相結合的方法，規定一個南海西南季風指數ISCSMS：

規定當ISCSMS由正值變為負值時，南海夏季風爆發。

（2）南海夏季風強度Is的計算公式

式中 ，為南海區域850hPa上月貨季平均風在西南方向上的投影。R為月或季平均的OLR值。Vsw和R為月或季的平均值，？滓sw和？滓r為Vsw和R的標準差。Is的物理意義是南海夏季風的強弱可以用850hPa西南風的大小和對流強度來表示。西南風越大，OLR值越小，對流活動越強，則南海夏季風越強。

（3）判斷旱澇年的指標：旱澇Z指數

由于降水多服從正態分布，為獲得標準化的正態分布，各站降水量換算成標準化距平，然后進行如下的Z變換：

式中系數cs為偏態系數，？漬i為標準化距平序列。其中cs的計算方法為，cs=

其中a為起始年，b為終止年，n為年數。

區域Z指數的算法是：第一步將各個站點4～6月的降水量標準化距平序列進行區域等權算平均，然后得到這個區域4～6月的降水資料序列；第二步對得到的序列作指數變換得到該區域的Z指數。Z指數對應的旱澇特征如表1所示。

3 結果分析

3.1 華南前汛期降水與南海夏季風建立日期早晚的關系

在以往的研究中，確立南海夏季風建立日期的方法有很多種，確立的日期也各有差異，本文采取OLR資料計算南海夏季風建立日期，因為OLR資料起始于1975年，所以本文直接引用了廣州熱帶海洋氣象研究所1961～1974年的南海季風建立日期資料[11]。對于1975年及以后的的南海夏季風建立日期，我們采用吳尚森，梁建茵的研究[12]中所提出的南海西南季風指數來確定南海季風的建立日期，從而確定1961年到2010年的南海夏季風建立日期序列的資料。

為了描述華南前汛期降水的多少，我們采用了計算旱澇指數Z的方法來確定。根據Z指數的計算公式，將1961～2010年的旱澇Z指數逐一計算出來。并且參照Z指數的旱澇等級劃分表，給出這50年的逐年降水的旱澇等級。如表2所示。

根據南海夏季風的建立日期和華南前汛期降水的逐年旱澇等級數據，南海夏季風建立的平均日期為5月第4候左右，最早建立于4月第5候，最遲的可以達到6月第2候。因此，我們可以建立南海夏季風建立日期和華前汛期降水旱澇等級之間對比的關系圖，如圖1示。

圖中實線為華南前汛期旱澇等級指數1到7一共7個值，虛線為南海夏季風建立日期，從4-5到6-2一共10個值。

從圖1中我們可以看出，1961～1968，1974～1985年之間以及1994年以后，南海夏季風建立日期和華南前汛期降水之間還是存在著反相關的關系，基本可以很好的看出華南前汛期降水旱澇等級對南海夏季風建立日期的影響：即華南前汛期多（少）雨年，南海夏季風建立日期偏晚（早）。在選取的50年中，絕大部分年的對比情況反映了華南前汛期和南海夏季風建立日期間存在相反的關系，將絕大部分年的南海夏季風建立日期和華南前汛期之間的相關關系作為研究結果，即華南前汛期降水多（少），大體可以確定南海夏季風建立日期的晚（早）。

3.2 華南前汛期降水與南海夏季風強度之間的關系

吳尚森，梁建茵[13]等通過對4種南海夏季風強度指數（1951～1998年）進行了對比分析，分析表明，雖然在某些年份存在差異，但在總體變化趨勢上依然是一致的，并且由其確定的季風強弱年也基本相同，由于OLR資料起始于1975年，所以本文中對于1961～2010年的季風強度直接引用其結果，對于1975～2010年的南海季風強度，我們參照吳尚森等的研究中所設計的一個動力學因子和熱力學因子相結合的標準化南海夏季風強度指數Is來計算（南海區域取10～20°N，110～120°E），且判斷南海季風強弱的指標是：Is≥1.0（≤-1.0）為偏強（偏弱）夏季風，得出以下結果：

1961～2010年這50年內，南海夏季風強和偏強年為：1961，1967，1972，1974，1976，1981，1984，1985，1986，1990，1994，1997，2005等13年；弱和偏弱年為：1969，1970，1971，1980，1983，1987，1988，1989，1992，1993，1995，1996，1998等13年；正常年為：1962，1963，1964，1965，1966，1968，1973，1975，1977，1978，1979，1982，1991，1999，2000，2001，2002，2003，2004，2006，2007，2008，2009，2010等24年。

利用表1分析中的華南前汛期旱澇指數表，以及上文中計算出的對南海季風強度指數，我們將華南旱澇指數分3級，為1級（偏澇），2級（正常），3級（偏旱），南海夏季風強度分為3級，分別是1級（偏強），2級（正常），3級（偏弱），分別將對應的年份劃入對應的分級中，并作出南海夏季風強度等級序列和同年華南前汛期旱澇等級序列關系圖。如圖2所示。

圖2中，實線為南海夏季風強度等級序列，虛線為華南前汛期旱澇指數等級序列。由上圖來判斷同年的華南前汛期降水和南海季風強度之間的關系，并沒有太好的相關性，其之間的相關關系并不是很明顯的能夠得到體現。

因此，我們繼續做出了南海夏季風強度等級和次年的華南前汛期旱澇等級之間的關系圖，如圖3所示。

圖3中，實線為南海夏季風強度指數等級序列，虛線為次年的華南前汛期旱澇指數等級序列，可以看出，相比較圖2而言，圖3很明顯可以看出更好的相關性。不論是從趨勢還是從峰谷的對應關系來看，顯然此圖所體現出的相關性更加明顯。且在13個南海夏季風偏強年中，對應次年華南前汛期偏澇的有6年，占46.1%，在13個南海夏季風偏弱年中，對應次年偏旱的有5年，占了38.5%，在24個南海夏季風正常年中，次年華南前汛期降水正常的有16個，占了66.7%，以上統計結果表明，南海夏季風強度和次年華南前汛期降水之間存在著很好的相關關系，可以作為次年華南前汛期降水的一個預報因子。

4 結束語

綜上分析，得出以下結論：

（1）南海夏季風建立日期的早晚，與華南前汛期降水多少之間，存在一定的相關關系，華南前汛期降水多（少），南海夏季風建立日期偏晚（早）。

（2）南海夏季風強度，與次年的華南地區旱澇情況存在一定關系，南海季風偏強（弱）年，對應次年華南前汛期為偏澇（旱）。

參考文獻

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[10]李玉蘭，杜長營，陶詩言.1994年東亞夏季風活動的異常與華南的特大洪澇災害 （1994年兩廣特大暴雨的天氣學分析）[A].1994年華南特大暴雨洪澇學術研討會論文集[C].研討會技術組，北京：氣象出版社，1995.

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[12]梁建茵，吳尚森.南海夏季風的建立及強度變化[J].熱帶氣象學報，1999，5.

[13]吳尚森，梁建茵，李春暉.南海夏季風強度與我國汛期降水的關系[J].熱帶氣象學報，2003，9.