印度洋偶極子對華南沿海地表風速變化的影響

嚴晟江，謝 宇，周厚云

（華南師范大學 地理科學學院，廣州 510631）

接受最多太陽輻射的低緯度地區(qū)被認為是影響地表氣候環(huán)境變化的重要地區(qū)（Pierrehumbert,2000; Wang et al., 2013; Schneider et al., 2014）。長期以來的大量研究發(fā)現(xiàn)，赤道太平洋地區(qū)的海―氣活動特別是El Ni?o和La Ni?a事件對中國乃至全球氣候變化產(chǎn)生顯著影響（Ropelewski and Halpert,1987; Zhang et al., 1999; Huang et al., 2003; Kumar et al., 2006；張人禾 等，2017）。如Kumar 等（2006）發(fā)現(xiàn)El Ni?o 事件通常伴隨印度大陸的降雨減少；Zhang等（1999）發(fā)現(xiàn)在El Ni?o期間西北太平洋低層出現(xiàn)反氣旋異常，使得水汽輸送增強，導致中國南方地區(qū)降水增加。

類似于赤道太平洋地區(qū)，赤道印度洋地區(qū)表層海水溫度（Sea Surface Temperature, SST）在東部和西部也存在明顯差異；但與赤道太平洋地區(qū)相反，由于赤道印度洋東部位于印度洋―太平洋暖池內(nèi)，赤道印度洋地區(qū)東部SST總體上高于西部地區(qū)（Saji et al., 1999; Vinayachandran et al., 1999）。最近20 多年的研究發(fā)現(xiàn)（Webster et al., 1999; Saji and Yamagata, 2003; Li and Wang, 2003; Zhao et al.,2009; Luo et al., 2010; Cai et al., 2013, 2014; Du et al., 2013），與赤道太平洋地區(qū)相似，赤道印度洋地區(qū)的SST變化也存在類似的“蹺蹺板”現(xiàn)象，即在赤道印度洋東部地區(qū)SST相對上升時，赤道印度洋西部地區(qū)SST相對下降；反之亦然。這被稱為印度洋偶極子（Indian Ocean Dipole, IOD）。當赤道印度洋西部地區(qū)SST相對上升時稱之為IOD正相位，相反稱之為IOD負相位（Webster et al., 1999；李崇銀等，2001）。與赤道太平洋地區(qū)的ENSO活動一樣，赤道印度洋地區(qū)的海―氣活動及其表征的IOD 正-負相位也對周邊地區(qū)降水甚至全球氣候具有重要影響（Latif et al., 1999; Birkett et al., 1999；李崇銀等，2001；Chan et al., 2008; Ummenhofer et al.,2009; Nuncio and Yuan, 2015; Zhou et al., 2021）。如IOD正相位是過去120 a澳大利亞東南部發(fā)生極端干旱的重要驅(qū)動因子（Ummenhofer et al., 2009），也與東非地區(qū)洪澇災(zāi)害的發(fā)生存在緊密聯(lián)系（Birkett et al., 1999）。IOD也對亞洲季風及伴隨的季風降水具有重要影響。如李崇銀等（2001）發(fā)現(xiàn)IOD正相位時南海季風增強，而Zhou 等（2021）則認為2019年極端正IOD事件導致次年長江中下游地區(qū)夏季極端降雨事件的發(fā)生。

華南沿海是中國氣候最為溫暖濕潤的地區(qū)，也是中國經(jīng)濟最為發(fā)達的地區(qū)之一。分析探討該地區(qū)的氣候環(huán)境變化及其影響因素，不僅對研究中國氣候環(huán)境變化的控制機制有重要意義，也能為評估氣候環(huán)境變化對中國社會經(jīng)濟發(fā)展的影響提供重要的科學依據(jù)。地表風場和風速是反映地表氣候環(huán)境的重要指標，與地表氣溫和降水變化密切相關(guān)（施曉暉 等，2006；Ding et al., 2008, 2009）；同時，風速是影響風能這種可再生清潔能源的關(guān)鍵因素之一（孫玉婷 等，2017）。既然IOD對亞洲季風氣候有顯著影響（李崇銀 等，2001；Zhou et al., 2021），則很可能也是影響華南沿海地區(qū)地表風速的重要因素之一。不過，目前已有研究提到的中國地面風速影響因素包括地面拖曳力、高—低緯度溫度差異、亞洲季風和北極濤動（Arctic Oscillation, AO）、太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation, PDO）與厄爾尼諾-南方濤動（El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO） 等海―氣系統(tǒng)過程（丁一匯 等，2020），尚未對IOD 的影響進行探討。因此，本文依據(jù)華南沿海地區(qū)地表風速觀測資料，結(jié)合對IOD的相關(guān)研究，分析了過去近70年（1951―2019）華南沿海地區(qū)地表風速變化及其特征、特別是與IOD變化的關(guān)系，探討IOD對華南沿海地區(qū)地表風速的影響機制。以期為研究華南地區(qū)的氣候環(huán)境變化控制機制和可再生能源的持續(xù)開發(fā)利用提供重要的科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文涉及的華南沿海地區(qū)包括廣西、廣東、海南、福建4個省，地表風速觀測資料來自國家氣象局①https://data.cma.cn/位于這4 個省內(nèi)的氣象站點（圖1-a）1951―2019 年的月平均風速數(shù)據(jù)。參照Fu（2011）和Zhang（2020）等的方法，舍棄觀測時期缺失數(shù)據(jù)多于15%的站點。總共使用97個站點數(shù)據(jù)。華南沿海地區(qū)地表風速以各臺站風速的算術(shù)平均值表達。用于指示IOD 活動強度的偶極子模態(tài)指數(shù)（Dipole Mode Index, DMI）數(shù)據(jù)來自美國國家海洋和大氣管 理 局（NOAA） 的DMI 月 值 數(shù) 據(jù)（Rayner,2003）。IOD 事件的分類參照Zhang 等（2013）的劃分標準：秋季DMI均值振幅大于（小于）一個正（負）標準差，定義為正（負）IOD 事件。根據(jù)該標準，1951—2019 年的正IOD 事件的年份包括：1961、1963、1967、1972、1982、1987、1994、1997、2006、2015、2018 及2019 年，負IOD 事件的 年 份 包 括：1958、1960、1964、1974、1975、1992、1996、1998、2005、2010 及2016 年。用于分析IOD 事件中大氣環(huán)流變化的850 hPa 風向風速和海面氣壓（Sea Level Pressure, SLP）數(shù)據(jù)來自美國國家環(huán)境預(yù)報中心（NCEP）及國家大氣研究中心（NCAR）的再分析資料（Kalnay et al., 1996），時間跨度為1951 年1 月至2019 年12 月，水平分辨率為2.5°×2.5°。

圖1 華南沿海地區(qū)氣象站點分布（a）及PDO、Ni?o3、SOI和DMI等指數(shù)定義涉及的區(qū)域（b）Fig.1 Spatial distribution of the meteorological stations in coastal South China (a) and the areas involved in definitions of PDO,Ni?o3, SOI and DMI (b)

本文討論中利用的其他數(shù)據(jù)資料包括中國南北溫差和AO、PDO 與ENSO 等指數(shù)，分別出自以下來源：氣溫數(shù)據(jù)來自國家氣象局，根據(jù)“秦嶺―淮河線”將中國除青藏高原之外的部分劃分為南方與北方區(qū)域；AO指數(shù)定義為20°N以北地區(qū)海平面氣壓場經(jīng)驗正交函數(shù)分解（EOF）第一主模態(tài)對應(yīng)的時間序列（Thompson and Wallace, 1998），數(shù)據(jù)來自NOAA 氣候預(yù)測中心②https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/ao_index.html；PDO 指數(shù)定義為北太平洋（20°N―70°N、110°E―100°W，圖1-b）SST 距平第一模態(tài)對應(yīng)的時間序列（Mantua et al., 1997），數(shù)據(jù)來自美國華盛頓大學大氣和海洋聯(lián)合研究所③http://research.jisao.washington.edu/pdo/；Ni?o3 定義為東赤道太平洋（5°S―5°N、150°W―90°W，圖1-b）SST 距平（Rayner, 2003），數(shù)據(jù)來自NOAA 物理科學實驗室④https://psl.noaa.gov/gcos_wgsp/Timeseries/Nino3/；南方濤動指數(shù)（Southern Oscillation Index, SOI）定義為達爾文港與塔希提島SLP 差（Allan et al., 1991），數(shù)據(jù)來自英國東英格利亞大學氣候研究所⑤https://crudata.uea.ac.uk/cru/data//soi/。Ni?o3和SOI均可作為表征ENSO活動強度的指數(shù)。

1.2 分析方法

數(shù)據(jù)分析中使用Theil-Sen 斜率估算法（Theil et al., 1950; Sen et al., 1968）、Mann-Kendall（M-K）檢驗（Gocic and Trajkovic, 2013）和回歸分析等方法。Theil-Sen斜率估算法用于分析地表風速變化的趨勢，M-K檢驗用于測試趨勢的顯著性和計算突變出現(xiàn)時間。回歸分析用于計算各站點地表風速變化與潛在影響因子之間的相關(guān)系數(shù)，并使用徑向基函數(shù)（Radial Basis Functions, RBF）對計算得到的相關(guān)系數(shù)進行空間插值，插值分辨率為0.01°，得到華南沿海地區(qū)地表風速變化與潛在影響因子相關(guān)關(guān)系的空間分布狀況，進而對地表風速變化的影響因素進行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 華南沿海地區(qū)地表風速下降

圖2顯示過去近70年中華南沿海地區(qū)地表風速變化，可以看到，華南沿海地區(qū)過去近70年中地表風速變化大致以1960和2000年左右為界劃分為3個階段，風速變化從前往后表現(xiàn)為增加―減少―再增加的趨勢。不過，對風速變化進行的M-K突變檢驗結(jié)果顯示主要在1970 年左右出現(xiàn)突變，2000 年前后沒有顯示出明顯的突變點（附圖S1）。這些與直接觀察到的情況不一致。原因尚不清楚，有待進一步研究。總體上，年均風速與各季節(jié)風速均呈現(xiàn)顯著的下降趨勢，這與同一時期中國風速變化總體特征一致（Zhang et al., 2020）。華南沿海地區(qū)年均風速每10 a平均下降0.06 m/s（表1），該數(shù)值明顯低于全國平均值0.15 m/s（Zhang et al., 2020）。除了年均風速，各季節(jié)風速的變化也表現(xiàn)為總體下降的趨勢，其中春、秋、冬季的風速下降都達到十分顯著的水平（P<0.01），夏季風速下降的顯著性水平雖然略低，但也達到0.1的置信水平（見表1）。

表1 1951—2019年華南沿海地區(qū)地表風速變化線性趨勢相關(guān)參數(shù)Table 1 The linear trends of near surface wind speed in coastal South China during the period from 1951-2019

圖2 1951—2019年華南沿海地區(qū)地表風速變化Fig.2 Variations of averaged near surface wind speed in coastal South China during 1951-2019

各季節(jié)風速下降存在明顯差異。冬季風速下降最快，達到每10 a 下降0.077 m/s；春季和秋季次之，分別為每10 a 下降0.064 和0.052 m/s；夏季下降速度最小，為每10 a下降0.014 m/s，不到冬季風速下降速度的1/5（見表1）。這與丁一匯等（2020）在分析1961—2016年全國地面風速變化時發(fā)現(xiàn)的情況略有差異。該研究發(fā)現(xiàn)風速下降最快的季節(jié)在春季，其次冬季，其他2 個季節(jié)的次序相同；此外，全國平均風速下降最快和最慢之間的相對差異 [春季 的0.21 m/（s·dec） vs.夏 季 的0.15 mm/（s·dec）] 也遠比在華南沿海地區(qū)小。

2.2 華南沿海風速下降的影響因素

以往研究指出，影響中國地面風速變化的因素包括地面拖曳力、熱力梯度、季風環(huán)流和AO、PDO與ENSO等氣候因子（丁一匯 等，2020）。AO會影響西伯利亞地區(qū)高壓引發(fā)寒潮進而影響中國地面風速。AO 指數(shù)越低，冬季風越強，風速越大，反之亦然（丁一匯 等，2014；2020）。PDO通過影響緯向海陸氣壓差而對中國冬季風產(chǎn)生影響（盧楚翰 等，2013），PDO 處于正相位時西北太平洋SST相對下降，冬季風強度相對下降；反之則冬季風強度相對上升。因此，PDO指數(shù)與中國冬季風指數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系。一些研究表明，El Ni?o事件會導致中國夏季風和冬季風都減弱、風速下降，而La Ni?a事件則導致夏季風和冬季風兩者增強、風速上升（Huang et al., 2004; Ding et al., 2009; Zhang et al.,2015；丁一匯 等，2020），其可能是受到ENSO 活動對海陸熱力差（Ding et al., 2009）和西北太平洋副熱帶高壓的反氣旋異常（Zhang et al., 2015）的影響。

丁一匯等（2020）指出，地面拖曳力不是造成中國地面風速變化的主要因素；雖然冬季風和夏季風的減弱對冬季和夏季地面風速的減弱具有顯著影響，但對流層低層熱力梯度的變化才是導致中國地面風速減弱的關(guān)鍵因素。本文計算了華南地區(qū)地表年均風速與中國南北地表氣溫差變化之間的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者之間確實高度相關(guān)（表2）：溫差的減小對應(yīng)風速的降低。這表明熱力梯度的減小確實是導致地表年均風速減弱的重要因素。表2 列出了AO、PDO 和ENSO 等指數(shù)變化與華南沿海地區(qū)地表年均風速變化之間的相關(guān)系數(shù)。可以看到，華南沿海地區(qū)地表年均風速變化與AO、PDO 和ENSO等指數(shù)變化之間均呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。這與丁一匯等（2020）的研究一致，表明這些因素對華南沿海地區(qū)地表年均風速變化也具有顯著影響。不過，這些相關(guān)系數(shù)均顯著小于風速與南北溫差之間的相關(guān)系數(shù)（見表2），說明高—低緯度溫差減小是造成華南沿海地區(qū)地表年均風速下降的主導因素。

表2 南北溫差、AO、PDO、ENSO和DMI等指數(shù)與華南沿海地區(qū)地表風速的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation Coefficients between near surface wind speed in coastal South China and meridional temperature difference, AO, PDO, ENSO and DMI

在季節(jié)尺度上，AO 與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間整體上相關(guān)性偏弱，僅在冬季達到顯著水平（P<0.1）（見表2）。這可能與2 個原因有關(guān)：1）AO對中國地表風速的影響主要在冬季；2）華南沿海地區(qū)的地理位置偏南，冬季風的強度在該地區(qū)也相對偏弱。除了夏季，PDO對華南沿海地區(qū)地表風速的影響在其他季節(jié)都達到較高的顯著性水平（P<0.05）（見表2）。其原因可能是華南沿海地區(qū)夏季地表風速變化主要受到印-太暖池SST 控制，而PDO主要不是與印-太暖池SST變化有關(guān)（Mantua et al.,1997）。這一推理得到華南沿海地區(qū)地表風速變化與ENSO 指數(shù)相關(guān)關(guān)系分析結(jié)果的支持（見表2）：Ni?o3 區(qū)SST 變化與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間的相關(guān)性也是在夏季最弱，但以東、西赤道太平洋SLP差定義的ENSO 指數(shù)與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間的相關(guān)性則在夏季仍然達到顯著性水平（P<0.05）（見表2）。若僅僅考慮Ni?o3區(qū)SST變化，ENSO 活動與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間的關(guān)系在秋季最為密切，達到0.01的置信水平，而在其他季節(jié)均沒有達到顯著性水平。但若從東、西赤道太平洋SLP 差來考慮ENSO 活動，則ENSO 活動與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間的負相關(guān)關(guān)系在所有季節(jié)均達到顯著性水平，不過依然是秋季的相關(guān)性最好（見表2）。

除了以上這些在過去研究中提到的影響中國地表風速的因素，即高—低緯度溫度差、AO 和PDO與ENSO等氣候因子，本文還分析了IOD活動與華南沿海地區(qū)地表風速之間的相關(guān)關(guān)系。DMI與華南沿海地區(qū)地表風速之間的相關(guān)系數(shù)計算結(jié)果（見表2）顯示：1）相關(guān)關(guān)系達到十分顯著的水平（P<0.01）。已有研究顯示，過去幾十年中IOD活動呈現(xiàn)逐漸增強趨勢（Cai et al., 2014; Abram et al., 2020），與這一顯著負相關(guān)關(guān)系一致；2）年均風速與IOD的負相關(guān)關(guān)系雖然弱于與南北溫差，但高于與AO、PDO和ENSO等指標，表明IOD活動對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響可能比南北溫差小，但比AO、PDO和ENSO等的影響更為顯著，因而是影響華南沿海地區(qū)地表風速的重要因素。

IOD 活動與華南沿海地區(qū)地表風速之間的緊密聯(lián)系在空間尺度上也有顯著表現(xiàn)。由圖3 可以看到，華南沿海大部分地區(qū)的風速與DMI之間也呈負相關(guān)，與時間尺度上一致（見表2）。特別是在一些濱海區(qū)域，如福建的東部沿海、珠三角地區(qū)、廣東東部及西部、海南島和廣西東南部，這種負相關(guān)關(guān)系置信水平達到0.1以上。這些時間和空間相關(guān)性分析結(jié)果（圖3，見表2）表明：IOD正相位對應(yīng)華南沿海地區(qū)地表風速下降，而負相位則對應(yīng)風速增加。

圖3 華南沿海地區(qū)地表風速與DMI（Rayner, 2003）相關(guān)性（等值線，間隔為0.1）Fig.3 Correlation(contour, interval is 0.1) of near surface wind speed with DMI(Rayner, 2003)over coastal South China

在季節(jié)尺度上，除了冬季，IOD 活動指數(shù)DMI與華南沿海地區(qū)地表風速之間的相關(guān)性均達到顯著水平（P<0.05），并且在秋季的相關(guān)性最好、顯著性水平最高（見表2）。這與IOD活動時間有關(guān)。每年IOD活動起于春末，在秋季達到最強盛（Cai et al., 2013）。除了沒有IOD 活動的冬季，其他季節(jié)華南沿海地區(qū)地表風速變化與DMI之間的相關(guān)性低于與高—低緯度溫差，但高于與AO、PDO 和SOI（或者Ni?o3）等指標（見表2）。上述分析似乎表明：1）首先，IOD 只要在活動季節(jié)，就是影響華南沿海地區(qū)地表風速變化的重要因素；2）除了冬季，IOD 對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響程度比AO、PDO 和ENSO 活動等氣候因子更為重要。

在空間上，多數(shù)季節(jié)的華南沿海地區(qū)地表風速總體上也展示與IOD活動的緊密聯(lián)系。風速與DMI之間的負相關(guān)關(guān)系在秋季最明顯，達到顯著水平（P<0.1）的范圍在秋季最廣（圖4-c），春季次之，夏季再次之（圖4-a、b），而在冬季最小（圖4-d）。這一季節(jié)變化同樣與IOD的活動時間吻合，即IOD在冬季沒有活動，但在秋季最強盛（Cai et al.,2013）。這表明，與在年際尺度上一樣（見表2、圖3），季節(jié)尺度上華南沿海地區(qū)地表風速與IOD活動的時空相關(guān)性（見表2，圖4）都顯示IOD活動可能是影響華南沿海地區(qū)地表風速的重要因素。

圖4 華南沿海地區(qū)不同季節(jié)地表風速與DMI（Rayner, 2003）相關(guān)性（等值線，間隔為0.1）Fig.4 Correlation(contour, interval is 0.1) of near surface wind speed with DMI (Rayner, 2003) over coastal South China in different seasons

IOD 活動與ENSO 活動存在緊密聯(lián)系，不少IOD 事件的發(fā)生同時伴隨有El Ni?o或La Ni?a事件（Saji et al., 1999; 2003）。所以若要了解ENSO 和IOD活動各自獨立對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響，則需計算風速變化與ENSO和IOD活動各自的偏相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明，在控制ENSO指數(shù)的情況下，IOD活動對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響十分顯著，但夏季的相關(guān)程度明顯下降；在控制IOD 的情況下，ENSO 活動與華南沿海地區(qū)地表風速變化之間的相關(guān)性有一定程度降低，其中夏季和秋季下降較明顯（見表2）。不過，地表風速與IOD活動的相關(guān)性依然高于與ENSO活動的相關(guān)性（見表2）。這表明雖然IOD和ENSO活動都可能是影響華南沿海地區(qū)地表風速的重要因素，但IOD的影響更加重要。

2.3 IOD影響華南沿海地表風速的大氣環(huán)流機制

IOD活動對華南沿海地區(qū)地表風速存在顯著影響，特別是與秋季風速的負相關(guān)最為突出（見表2），可能主要與2個反氣旋異常有關(guān)：1）位于西北太平洋的反氣旋（副熱帶高壓）異常。該反氣旋異常在正IOD事件發(fā)生年會得到加強。華南沿海地區(qū)位于該反氣旋的西側(cè)，反氣旋西側(cè)的南風異常會減弱華南沿海地區(qū)秋季的偏北風；2）位于印度半島東側(cè)孟加拉灣的反氣旋異常。正IOD事件發(fā)生時該反氣旋異常也會得到異常加強，經(jīng)由孟加拉灣、越南北部到達華南地區(qū)的西南風異常相應(yīng)加強，因而減弱了華南沿海地區(qū)秋季主要為偏北風的地面風（Zhang et al., 2015）。而在負IOD年這2個地區(qū)存在弱氣旋異常。這些在以往研究中已有提及。如Qiu等（2015）在研究IOD對秋季華南降水的影響時指出，正IOD 事件發(fā)生年這2個反氣旋異常加強會引發(fā)中國華南地區(qū)的西南風增強，將更多水汽帶到華南地區(qū)，導致華南地區(qū)秋季降水增加；Zhang 等（2015）在研究IOD 對華南冬季極端降水的影響時也認為，正IOD事件導致的印度反氣旋異常會增強中國的西南水汽流，進而減弱中國的冬季風，并且指出這一現(xiàn)象在秋季已經(jīng)存在。

為驗證上述推測，根據(jù)從NCEP/NCAR獲取的再分析資料中850 hPa 風向風速和SLP 數(shù)據(jù)（Kalnay et al., 1996），分別選取典型正IOD 事件和負IOD事件的年份，繪制正IOD事件和負IOD事件的秋季華南沿海及鄰近地區(qū)的850 hPa 風向風速和SLP 異常分布。在正IOD 事件年份的秋季，上述2個反氣旋（高壓）異常十分明顯，在華南沿海地區(qū)也出現(xiàn)明顯的南風異常（圖5-a）。而負IOD事件年份的秋季，則沒有高壓異常出現(xiàn)，相反是出現(xiàn)相對低壓的情形，在華南沿海地區(qū)出現(xiàn)一定程度的北風異常（圖5-b）。

圖5 典型正（a）、負（b）IOD事件年份華南沿海及附近地區(qū)秋季850 hPa風異常和海面氣壓異常Fig.5 Composite autumn 850 hPa wind anomalies and SLP anomalies over coastal South China and surrounding areas for the typical positive (a) and negative (b) IOD events

圖6 對比了華南沿海地區(qū)秋季地表風速與IOD活動。可以看到，過去近70 a中秋季地表風速的下降與IOD活動加強的長期趨勢非常一致。引人關(guān)注的是，幾乎所有的正IOD事件都對應(yīng)風速的顯著下降（圖6）。表3 對比了1951—2019 年典型正、負IOD事件年份與華南沿海地區(qū)地表風異常。可以看到，典型正IOD事件年份華南沿海地區(qū)地表風速往往出現(xiàn)負異常；反之，典型負IOD事件年份則往往出現(xiàn)風速正異常。2019年為典型的正IOD年份，但華南沿海地區(qū)秋季地表風速沒有出現(xiàn)明顯的負異常（見圖6、表3）。這與該年同時出現(xiàn)強烈的El Ni?o有關(guān)，強烈的El Ni?o 削弱了正IOD 的影響（見表2）。圖6和表3表明，在年際至年代際尺度上，IOD活動對華南沿海地區(qū)地表秋季風速都有明顯的削弱作用。此外，季節(jié)尺度上的華南沿海地區(qū)地表風速變化與溫差之間的相關(guān)性在秋季最弱（見表2），也與IOD 活動在秋季最強一致（Zhang et al.,2018）。

表3 1951—2019年典型正、負IOD事件與華南沿海地區(qū)秋季地表風速異常年份Table 3 Classification of years when typical positive or negative IOD events and autumn near surface wind speed anomalies in coastal South China during 1951-2019

圖6 華南沿海地區(qū)秋季地表風速與IOD活動強度（秋季DMI均值表征，Rayner, 2003）的對比Fig.6 Comparison of averaged autumn near surface wind speed with IOD activities strength (average value of autumn DMI, Rayner, 2003)

在春季和夏季，雖然IOD活動與華南沿海地區(qū)地表風速之間仍存在顯著的負相關(guān)關(guān)系（見表2），但這2 個季節(jié)華南沿海地區(qū)地表風以南風為主，IOD 活動加強導致的南風異常應(yīng)該加強這2 個季節(jié)的地表風速。但正如丁一匯等（2020）所指出的，全球變暖導致的夏季風增強（Chen et al., 2019）對地表風速的影響被其他因素掩蓋。華南沿海地區(qū)春季、夏季地表風速的降低更多地取決于其他因素如全球變暖背景中高/低緯度之間的熱力差異減弱（Lin et al., 2013）（見表2）。不過，IOD活動加強的影響雖然不足以改變這種熱力差異的影響，但削弱了熱力差異的影響。這與風速下降的速率在夏季最小（見表1）一致。此外，華南沿海地區(qū)地表風速下降最快的季節(jié)為沒有明顯IOD活動的冬季（見圖2-b、表1）（全國地表風速下降最快為春季，Guo et al., 2011），而春季地表風速的下降由于最近幾十年中IOD 活動的加強（Cai et al., 2014; Abram et al.,2020）得到緩解。

3 結(jié)論

本文依據(jù)中國華南沿海地區(qū)1951—2019年地表風速觀測資料和最近20多年中IOD相關(guān)研究，分析了IOD 變化對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響。結(jié)果表明，過去近70年中華南沿海地區(qū)地表風速的明顯下降趨勢除了受到全球變暖導致的高/低緯度熱力差異減小的主導外，IOD活動加強導致的西北太平洋和印度半島東側(cè)孟加拉灣的2個反氣旋異常增強也產(chǎn)生顯著影響，甚至超過了AO、PDO 和ENSO 等氣候因子的影響。特別是在IOD 活動最強盛的秋季，IOD活動是造成華南沿海地區(qū)地表秋季地表風速下降的關(guān)鍵因素。

本文基于統(tǒng)計分析和大氣環(huán)流變化，探討了IOD 活動對華南沿海地區(qū)地表風速變化的影響機制，為全面理解華南沿海地區(qū)地表風速變化的控制機制提供了新視角。未來伴隨全球變暖加劇，IOD活動將進一步加強，也將導致華南沿海地區(qū)地表風速繼續(xù)下降。未來應(yīng)在華南沿海地區(qū)地表風能資源的可持續(xù)利用中重視這一情況。