研究成果 :2015年春季我國主要氣候特征及其成因分
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作者：張毅
中國的大部分地區(qū)地處亞洲季風區(qū)，季風氣候顯著。春季是冬季風環(huán)流向夏季風環(huán)流轉(zhuǎn)換的過渡期，此時，中高緯冷空氣勢力依然活躍，而熱帶暖濕氣流也加強北上，冷暖空氣的交匯易造成不穩(wěn)定能量的增加，并進一步引起天氣的變化，甚至帶來一些極端天氣事件。同時，春季也是很多氣候進程事件包括華南前汛期、江南春雨(Tian et al，1998)以及南海夏季風的爆發(fā)(Tao et al，1987)等集中發(fā)生的時期。分析表明，春季的中國氣候有顯著的年際變化（王遵婭等，2013；袁媛等，2014），由于正值農(nóng)作物播種和生長期，春季的氣候異常對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生很大影響。2015年春季，全國氣溫普遍偏高，為1961年以來的第二暖年；華南前汛期人汛偏晚，入汛之后，華南、江南等地強降水事件頻發(fā)，部分地區(qū)洪澇嚴重。
思索( ENSO)循環(huán)是熱帶太平洋大尺度海一氣耦合年際變化的主要模態(tài)，對中國乃至全球氣候都有重要的影響。2014年5月，熱帶太平洋上又發(fā)生了一次新的厄爾尼諾事件，全球多地氣候都對此次事件表現(xiàn)出了顯著的響應（侯威等，2015；王朋嶺等，2015；李清泉等，2015）。根據(jù)國家氣候中心的監(jiān)測表明，至2015年5月，這次厄爾尼諾事件仍在持續(xù)發(fā)展，并且已經(jīng)引起全球多地的極端天氣氣候事件和氣候異常。那么，2015年春季中國地區(qū)的氣候異常是否是對該次厄爾尼諾事件的響應？另外，印度洋海溫變化對東亞地區(qū)的氣候影響正日益引起研究人員的關(guān)注（黃剛等，2008；Xie et al，2009），2015年春季，印度洋海溫總體偏暖，特別是2015年5月，赤道印度洋海溫顯著偏暖，較春季前兩個月變化明顯。那么，印度洋海溫的這種變化模態(tài)對2015年春季中國的氣候異常又有什么樣的影響？以上內(nèi)容是本文要探討的主要問題。
本文將全面介紹2015年春季中國地區(qū)的主要氣候特征，并從大氣環(huán)流和海溫外強迫的角度重點分析2015年春季中國地區(qū)氣候異常的可能成因。
1 資 料
本文所用資料主要包括：(1)國家氣象信息中心整編的中國2400站逐日降水和氣溫觀測數(shù)據(jù)集；(2)美國國家環(huán)境預報中心(NCEP)和美國國家大氣研究中心( NCAR)提供的再分析資料，分辨率為2.5°×2.5°；(3)美國國家海洋大氣管理局(NOAA)提供的月平均海表溫度數(shù)據(jù)。本文所用各要素的氣候平均值為1981-2010年平均值。
2 2015年春季我國主要氣候特征
2015年春季，全國平均氣溫11.4℃，較常年同期(10.4℃)偏高1.0℃，是1961年以來同期第二高值（與2013和2014年并列），僅次于2008年春季(11.8 0C)（圖la）。從空間分布看，全國大部地區(qū)氣溫偏高或接近常年，新疆至西北地區(qū)中部、內(nèi)蒙古西部局部、西藏北部、西南地區(qū)、江淮東部、華南西部、華北東部及東北地區(qū)東部部分地區(qū)氣溫偏高1～2'C（圖lb）。其中，東北地區(qū)北部春季氣溫季節(jié)內(nèi)變化顯著，3 4月，東北地區(qū)北部氣溫普遍偏高；5月，東北地區(qū)北部氣溫則異常偏低（圖2）。
從2015年春季的降水情況來看，全國平均降水量為145 mm，接近常年同期(143.7 mm)（圖3a）。從空間分布看，內(nèi)蒙古東部至東北、內(nèi)蒙古西部、新疆中部、華北、西北東南部、青海西部至西藏東部等地降水偏多20%～50%，部分地區(qū)偏多50%以上；新疆西部、西藏西部、西南地區(qū)南部、廣西南部至海南等地降水偏少20%～50%，部分地區(qū)偏少50%以上(圖3b)。
2015年春季，華南地區(qū)的降水表現(xiàn)出顯著的階段性變化特征，即“前少后多”的特征。華南地區(qū)前期（3 4月）降水連續(xù)偏少（圖4a），于5月5日正式進入前汛期，較常年（4月6日）偏晚29 d，為自1951年以來歷史第三晚，僅次于1963年（6月1日）及1977年（5月9日），是1978年以來最晚入汛日期（圖5）。入汛以后，華南地區(qū)降水又明顯偏多，其中大部分地區(qū)較常年偏多50%以上，部分地區(qū)偏多1～2倍。另外，東北地區(qū)降水也異常偏多，東北中部部分地區(qū)偏多1～2倍(圖4b)。
3 春季華南地區(qū)降水季節(jié)內(nèi)變化成因
通過前文對全國氣候基本特征的分析，可以看到2015年春季，最顯著的氣候特點是華南地區(qū)降水“前少后多”，即華南前汛期入汛偏晚，而入汛之后降水偏多。前入研究（伍紅雨等，2015）認為，華南前汛期開始日期與南海及周邊地區(qū)海溫顯著相關(guān)。下文將從海洋外強迫的角度重點分析華南地區(qū)降水這一季節(jié)內(nèi)變化的成因。
在厄爾尼諾型的海溫模態(tài)下，西北太平洋和南海地區(qū)盛行下沉氣流，在該地區(qū)對流層低層會激發(fā)出一個異常反氣旋環(huán)流(Zhang et al，1996; Wanget al，2000; 2002)，有利于副熱帶高壓（以下簡稱副高）偏強。2015年3-4月，赤道中東太平洋海溫持續(xù)偏高，異常暖海溫區(qū)域由赤道中太平洋擴展至整個赤道中東太平洋地區(qū)（圖6），受此影響，副高面積偏大，強度偏強，西伸脊點異常偏西，到達了100°E左右（圖7）。因此，副高南側(cè)的東南暖濕氣流只能沿著副高外圍輸送到印度半島等地，使得該地區(qū)降水偏多，而中國華南地區(qū)由于副高阻擋，沒有足夠的 水汽輸送，因此降水偏少（圖8a）。華南前汛期人汛以后，從海洋的外強迫來看，一個明顯的特征是熱帶印度洋海溫較前期明顯偏高圖9），熱帶印度洋海溫異常偏暖一方面通過赤道開爾文波( Matsuno，1966; Gill，1980)的傳播在南海至西北太平洋地區(qū)低層激發(fā)出異常反氣旋性環(huán)流（圖10），該異常反氣旋引導東南水汽輸送至華南地區(qū)；同時，熱帶印度洋海溫異常偏暖也有利于印度洋地區(qū)對流活躍（圖略），從而使得西南水汽輸送加強。從5月水汽輸送情況（圖8b）來看，此時，索馬里越赤道氣流已經(jīng)開始發(fā)展，由該越赤道氣流引導的來自印度洋的偏強的西南水汽輸送經(jīng)中南半島到達中國地區(qū)的水汽通道也開始建立。然而，由于偏西偏強的副高占據(jù)南海地區(qū)，使得西南水汽輸送異常偏北，5月上中旬南海夏季風未能爆發(fā)。這樣，西南和東南兩支水汽匯合后到達南海以北的華南地區(qū)，使得華南地區(qū)降水偏多。
4 結(jié) 論
本文通過中國站點降水和氣溫資料、NCEP/NCAR再分析資料和觀測的海溫資料，總結(jié)了2015年春季中國主要氣候特征，并分析了華南地區(qū)降水季節(jié)內(nèi)變化的可能成因，得到了以下主要結(jié)論：
(1) 2015年春季，全國氣溫普遍偏高。全國平均氣溫11.4℃，較常年同期偏高1.0℃，是1961年以來同期第二高值。全國平均降水量接近常年同期，而華南地區(qū)降水量季節(jié)內(nèi)變化顯著，春季前期降水偏少，后期降水偏多。華南前汛期人汛偏晚。
(2) 2015年春季．印度洋海溫持續(xù)明顯偏高，赤道中東太平洋開始轉(zhuǎn)暖。受海溫異常的影響，副高偏強偏西。由于副高的阻擋，其南側(cè)的東南水汽只能沿其外圍輸送到印度等地．而無法到達華南地區(qū)，是春季前期華南地區(qū)降水偏少，入汛偏晚的主要原因。后期印度洋海溫增暖通過激發(fā)印度洋上空的對流和南海地區(qū)的異常反氣旋性環(huán)流，加強了對華南地區(qū)的西南和東南水汽輸送，使得華南地區(qū)降水偏多；而副高偏西并占據(jù)南海地區(qū)，使得經(jīng)印度洋和中南半島到中國地區(qū)的西南水汽輸送偏北，到達華南地區(qū)，也是華南地區(qū)入汛之后降水偏多的另一個重要原因。
致謝：感謝中國氣象局災害影響評估系統(tǒng)和國家氣候中心“氣候系統(tǒng)監(jiān)測一診斷一預測一評估系統(tǒng)”為本文提供部分圖形。
5提 要：
2015年春季，全國氣溫普遍偏高，季節(jié)平均降水接近常年同期。季內(nèi)，我國華南地區(qū)降水階段性變化顯著。前期(3-4月)，華南地區(qū)降水偏少，華南前汛期入汛偏晚，入汛以后（j月5- 31日），華南地區(qū)降水顯著偏多。分析表明，由于西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）異常偏西，不利于副高南部的暖濕氣流向華南地區(qū)輸送，導致華南地區(qū)前汛期入汛偏晚。入汛之后，一方面，隨著索馬里越赤道氣流的發(fā)展，經(jīng)印度洋到達中國地區(qū)的水汽通道建立，由于副高偏西偏強，占據(jù)南海地區(qū)，導致水汽輸送偏北；另一方面，與前期相比，春季后期印度洋海溫偏高，有利于南海地區(qū)對流層低層異常反氣旋的發(fā)展以及西南水汽輸送的加強，此兩種因素共同導致了入汛之后華南地區(qū)降水異常偏多。
