我國東部冬季降水異常與ENSO事件相關性分析

孫一航　孫金花

摘 要 利用1951—2012年NOAA擴展重建的月平均海面溫度資料，確定了11個El Ni?o年和10個La Ni?a年。分別對El Ni?o年和La Ni?a年中國東部降水進行合成，分析了東部冬季降水異常的空間分布，以及與ENSO事件的可能聯系。結果表明，El Ni?o年冬季我國東部大部分地方多雨，La Ni?a年冬季我國東部大部分地方少雨，且ENSO敏感區在東南和華南。分析El Ni?o年和La Ni?a年海溫異常和大氣環流異常及低層水汽輸送特征，發現El Ni?o年東亞冬季風偏弱，La Ni?a年東亞冬季風偏強。

關鍵詞 ENSO；冬季；東部降水

中圖分類號：P732 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.050

ENSO是熱帶海洋和大氣中的異常現象，對全球的大氣環流和區域季尺度氣候特征有明顯影響。當赤道東太平洋的海溫異常增暖時，Hadley環流的上升支將攜帶更多角動量到中緯度，中緯度西風強度增強。典型El Ni?o年，赤道偏東信風強度大減，赤道西風將加強，于是正常的沃克環流變弱，空氣上升區和下沉區位置發生很大變動，造成赤道太平洋上氣候異常[1-2]。本文采用最新資料，采用合成分析方法并做統計檢驗，試圖尋找我國東部冬季降水異常與ENSO事件的可能聯系。研究我國東部冬季降水異常與ENSO事件可能聯系，有助于為冬季降水短期氣候預測提供科學依據，趨利避害，降低冬季降水異常對社會影響。

1 資料和分析方法

本文選取1951—2012共61個冬季，文中冬季均用第二年表示，如2011表示2010年12月—2011年2月，東部表示110°～125°E，20°～40°N。文中合成分析采用t檢驗，檢驗兩組樣本序列平均值差異的顯著性。兩序列樣本個數分別為：N1和N2，兩個序列的平均值分別表示為：及。原假設H0：μ0-μ1=0，定義一個統計量為：

2 ENSO事件分類

本文根據Ni?o3.4區來定義ENSO事件，利用NOAA擴展重建的海面溫度資料，得到1951—2012年冬季Ni?o3.4區平均海溫標準化折線圖（圖1），將標準化的海溫資料>1的年份確定為El Ni?o年，<-1的確定為La Ni?a年。1951—2012共61個冬季，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 海溫合成

El Ni?o年冬季海溫合成距平圖如圖2a所示，從中可以看出赤道東太平洋海溫為正異常，中心達+1.8 ℃，但西太平洋暖池地區為負海溫異常，這正是El Ni?o發生的顯著特征。另外中國南海、菲律賓和印度洋也為正異常區，南海和包括孟加拉灣在內的印度洋海溫正異常，使得空氣濕度加大，有利于中國東部冬季降水。比較El Ni?o年SST的平均值和La Ni?a年SST的平均值，計算了t檢驗。很顯然上面提到的異常SST分布在統計上都是顯著的。La Ni?a年（圖2b）中在赤道中東太平洋海溫有負異常，而在菲律賓以東的西太平洋海溫為正異常，我國東南沿海以及日本海南部、黑潮延伸體的SST則都異常偏高，這些異常信號都通過了95%可信度檢驗。顯然，El Ni?o年和La Ni?a年的海溫分布存在顯著差異。

4 降水合成

El Ni?o年和La Ni?a年冬季我國東部降水分布幾乎完全相反。El Ni?o年東部絕大部分站點降水距平百分率為正值，其中東南和華南降水在El Ni?o年偏多30%～60%，山東半島偏多10%～30%，形成兩個正距平中心，分別位于廣東-福建和山東，山東僅有小部分通過0.1均值差異顯著性檢驗，包括山東在內的整個長江以北東部地區均沒通過0.05顯著性檢驗。La Ni?a年降水負距平分別位于華南-東南、京津，均比比常年偏少10%～20%。對比El Ni?o年發現，華南-東南異常帶中心位置基本不變，異常強度明顯弱于El Ni?o，北邊異常帶中心由山東半島北移至京津，異常強度基本不變，其中華南和東南異常帶均通過0.05顯著性檢驗。

5 大氣環流

5.1 500 hPa高度場

ENSO暖期和冷期冬季亞洲500 hPa高度距平相反，El Ni?o年烏拉爾山附近為負距平區，整個東亞大陸及西太平洋為正距平區，正距平中心位于日本達20 gpm，這種距平分布使烏拉爾山附近的高壓脊減弱、東亞大槽減弱、中高緯度的經向度減小，加大了西風風速，減弱了經向風風速。中低緯度兩片正距平大值區之間，25°N附近是一個成緯向伸展的低槽區，計算了El Ni?o年70°～120°E平均的500 hPa合成位勢高度距平隨緯度的分布（圖略），El Ni?o年偏強的副熱帶高壓使低緯地區出現大的正距平，10°N與30°N的500 hPa高度距平差值達8.5 gpm，加大了該區域位勢高度的南北向梯度。

5.2 1 000 hPa氣壓場

分別對El Ni?o年和La Ni?a年冬季1 000 hPa氣壓做合成圖，El Ni?o年，蒙古高壓中心強度略有減弱，但未能通過95%顯著性檢驗，脊線向我國東南方向擴展明顯，沿30°N 1 015 hPa等壓線脊點到達150°E附近。配合El Ni?o年合成距平更明顯地出，阿留申低壓中心強度低于多年平均，位置偏東，北美高壓向北美大陸收縮明顯，澳大利亞至印度尼西亞的赤道低壓強度減弱，中心位置由澳洲大陸北部向東北移動到新幾內亞島附近。

5.3 850 hPa風場

El Ni?o年，850 hPa風場合成圖中熱帶為中心位于菲律賓的距平反氣旋，中低緯度南支槽位于110°E附近，中太平洋為一距平反氣旋中心。對于菲律賓海距平反氣旋形成原因，菲律賓反氣旋和中太平洋反氣旋呈東北-西南排列，在它們的左方從菲律賓、南海、東海一直到日本形成一致的反氣旋氣流，這表明西太副高加強；在它們的右方，中東太平洋距平反氣旋后部東北氣流在150°E附近轉為西風，而150°E以西為菲律賓距平反氣旋后部的偏東氣流控制。

5.4 700 hPa垂直速度

El Ni?o年700 hPa垂直速度距平合成，從緬甸到中國東部和東海一直到中東太平洋的廣大地區均為上升區，中心達-1.5 Pa/s，而印度尼西亞附近為下沉區，中心達-2 Pa/s。La Ni?a年從緬甸到中國東部和東海一直到中東太平洋的廣大地區均為下沉區中心達0.5 Pa/s，而印度尼西亞附近為上升區，中心達-1.5 Pa/s。這可能是El Ni?o年時，赤道中太平洋多雨，印度尼西亞地區干旱少雨重要原因。El Ni?o年冬季我國東南和華南多雨，La Ni?a年冬季我國東南和華南少雨。

6 結果與討論

第一，El Ni?o年冬季我國東部大部分地方多雨，

La Ni?a年冬季我國東部大部分地方少雨，且ENSO的敏感區在東南和華南。

第二，El Ni?o年東亞冬季風偏弱，La Ni?a年東亞冬季風偏強。500 hPa El Ni?o年東亞大槽比常年偏弱，東亞高空引導氣流減弱，不利于低層冷空氣向南推進，減弱東亞地區偏北冬季風。La Ni?a年東亞大槽加深，槽后西北氣流加強，將引導極地冷空氣向南爆發。850 hPa風場El Ni?o年南海和中國東部出現顯著的偏南風距平，La Ni?a年南海和中國東部出現顯著偏北風距平。

第三，El Ni?o年冷空氣南下路徑偏東，且由于東亞冬季風偏弱，冷空氣勢力較弱，與低緯暖濕氣流在我國華南和東南交匯，因而我國東南和華南多雨；La Ni?a年冷空氣南下路徑偏西，且由于東亞冬季風偏強，冷空氣勢力較強，冷空氣可以一直南下到西南太平洋和東南亞地區，因而我國東南和華南少雨。

參考文獻

[1]李登文，喬琪，魏濤.2008年初我國南方凍雨雪天氣環流及垂直結構分析[J].高原氣象，2009，28（5）：1140-1148.

[2]王林，馮娟.我國冬季降水年際變化的主模態分析[J].大氣科學，2011，35（6）：1105-1116.

（責任編輯：趙中正）endprint