長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的水汽路徑的客觀定量化研究

葉敏 封國(guó)林

1 揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州225002

2 國(guó)家氣候中心，北京100081

1 引言

20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著全球進(jìn)一步變暖，區(qū)域干旱和洪澇事件更為頻繁（IPCC，2013）。長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)重要的工農(nóng)業(yè)基地，也是經(jīng)濟(jì)和科技文化發(fā)達(dá)地區(qū)；同時(shí)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)又是我國(guó)降水異常、旱澇頻繁發(fā)生的地區(qū)之一（黃榮輝等，2011；趙俊虎等，2011；葉敏等，2013；張慶云和郭恒，2014）。1998年長(zhǎng)江流域的洪澇災(zāi)害給我國(guó)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失（李維京，1999），所以對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水進(jìn)行更深入的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的預(yù)測(cè)是我國(guó)汛期旱澇預(yù)測(cè)的重要內(nèi)容（Fan et al.，2008），而目前動(dòng)力和統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)、動(dòng)力—統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的氣候預(yù)測(cè)以及集成預(yù)報(bào)都沒(méi)有將水分循環(huán)考慮進(jìn)去（王啟光等，2011；封國(guó)林等，2012，2013）。從全球來(lái)看，如果沒(méi)有蒸發(fā)，大氣中現(xiàn)有的水汽轉(zhuǎn)化為降水的時(shí)間不超過(guò) 10天（張學(xué)文和周少祥，2010）。但實(shí)際觀測(cè)的全球的年降水量遠(yuǎn)大于大氣中的水汽含量，表明觀測(cè)到的降水是水分不斷循環(huán)的結(jié)果。因此，汛期旱澇預(yù)測(cè)不考慮水分循環(huán)是根本性的缺陷。另外，回歸到降水研究本質(zhì)，從全球視野重新診斷水汽輸送和垂直運(yùn)動(dòng)影響汛期降水才是癥結(jié)所在，因此對(duì)水分循環(huán)尤其是水汽輸送的研究具有重要意義（Vecchi et al.，2006）。而本研究則側(cè)重于研究水分循環(huán)的諸多要素中的基礎(chǔ)要素之一的水汽輸送（劉國(guó)緯，1997），水汽輸送過(guò)程形成的水汽路徑是源于客觀事實(shí)的，不同水汽路徑的異常變化會(huì)影響不同地區(qū)的降水（周曉霞等，2008）。

關(guān)于長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的影響因子已有不少研究工作：黃嘉佑等（2004）的工作表明，前期冬季極渦的強(qiáng)弱，對(duì)長(zhǎng)江中下游夏季降水有明顯影響；He et al.（2001）從西太平洋副熱帶高壓（副高）的垂直結(jié)構(gòu)及年際變化特征的角度研究發(fā)現(xiàn)，副高面積、強(qiáng)度和脊線位置與長(zhǎng)江中下游夏季降水有較好關(guān)系；前期北極濤動(dòng)對(duì)北半球許多地區(qū)的氣候變化都有重要作用（Thompson and Wallace，2000；Thompson et al., 2000），春季北極濤動(dòng)偏強(qiáng)的年份，夏季長(zhǎng)江中下游降水偏少，反之亦然（龔道溢等，2000）；魏鳳英（2006）研究指出，影響長(zhǎng)江中下游夏季降水異常的因子潛在結(jié)構(gòu)主要包括以年代際尺度因子和海氣年際尺度因子兩類。然而縱觀所有與降水有關(guān)的影響因子，水汽輸送才是最直接和最重要的因素。謝義炳和戴武杰（1959）、Murakami（1959）早在上世紀(jì) 50年代就指出中國(guó)夏季降水的兩個(gè)水汽來(lái)源：一是從太平洋高壓南沿以南風(fēng)及東南風(fēng)的形式進(jìn)入我國(guó)內(nèi)陸，二是印度低壓的東南方以西南風(fēng)的形式進(jìn)入我國(guó)西南部。而來(lái)自孟加拉灣經(jīng)中南半島和來(lái)自華南的水汽輸入是長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽的主要來(lái)源（謝安等，2002）。關(guān)于水汽路徑與降水關(guān)系已有不少研究工作（Simmonds et al., 1999; Chen et al., 2005; Zhou and Ru, 2005；封國(guó)林等，2012；吳永萍，2011；Wu et al., 2012），其中周曉霞等（2008）針對(duì)水汽輸送對(duì)華北汛期降水的影響進(jìn)行了研究，并將水汽通道分為經(jīng)向通道和緯向通道，發(fā)現(xiàn)不同的水汽通道對(duì)華北降水的影響區(qū)域不同。縱觀以往對(duì)不同水汽路徑及其對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水影響的研究工作，定性研究居多，定量化地研究偏少。葉敏等（2014）對(duì)影響華北盛夏降水的水汽路徑進(jìn)行了客觀定量化的研究，但定義的水汽路徑?jīng)]有覆蓋水汽輸送的全過(guò)程，因此還存在一定的局限性。

基于此，本研究針對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)，從物理的角度對(duì)影響長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的南邊界的水汽路徑的方向和強(qiáng)度做客觀定量化的描述，并對(duì)水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與降水和前期海溫進(jìn)行相關(guān)分析，以期為基于水分循環(huán)的中國(guó)夏季旱澇預(yù)測(cè)研究提供一定的參考。

2 資料和方法

本文用到的資料主要包括：1951～2011年NCEP/NCAR再分析資料的風(fēng)場(chǎng)（u、v）、比濕q、地面氣壓ps的日平均資料，水平分辨率為 2.5°×2.5°；NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的海表溫度的月平均資料，水平分辨率為 2°×2°；國(guó)家氣候中心 1951～2011年 160個(gè)站的月平均降水資料。

本文主要運(yùn)用了相關(guān)分析和合成分析等氣象上常用的分析方法。單位氣柱整層大氣水汽輸送通量矢量Q可以分解為經(jīng)向和緯向水汽輸送通量，計(jì)算方法分別為

式中，u、v為該單位氣柱內(nèi)各層大氣的緯向、經(jīng)向風(fēng)速，q是各層大氣的比濕，g是重力加速度，從地面（ps）到300 hPa的垂直積分作為整層積分。

3 水汽路徑的定義

在夏季整層水汽輸送圖上，中國(guó)上空均有兩支明顯的水汽路徑（圖1）。其中，來(lái)自孟加拉灣和印度洋的西南水汽長(zhǎng)驅(qū)直入中國(guó)上空，此時(shí)正值印度風(fēng)鼎盛時(shí)期，這支水汽路徑的北界延伸到黃淮之間，覆蓋了西南、華南、華中和華北南部廣大地區(qū)；隨著副高增強(qiáng)和西伸北抬，副高西緣的東南氣流將南海水汽也輸送到中國(guó)大陸上空，形成一支東南水汽路徑，主要盛行于華南和華東上空。下面對(duì)影響長(zhǎng)江中下游夏季降水的關(guān)鍵水汽路徑進(jìn)行研究。

3.1 南界水汽路徑

用“箱體”模型描述長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽收支變化特征, 定義（27.5°N～32.5°N，110°E～122.5°E）區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)江中下游地區(qū)整層水汽收支“箱體”模型計(jì)算范圍, 長(zhǎng)江中下游地區(qū)“箱體”模型邊界水汽收支計(jì)算如下：

圖1 1951～2011年夏季整層水汽輸送通量場(chǎng)（單位：kg m-1 s-1）Fig. 1 Moisture transport fluxes in summers of 1951–2011 (units: kg m-1 s-1)

式中，QW、QE、QS、QN分別為長(zhǎng)江中下游地區(qū)西、東、南、北4個(gè)邊界水汽收支；QT為區(qū)域邊界總體水汽收支；1λ、2λ、1?、2?分別為各邊界對(duì)應(yīng)的緯度和經(jīng)度。圖2為1951～2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)各個(gè)邊界水汽收支的年際變化。南界和西界是主要的水汽輸入邊界，而北界和東界是主要的水汽輸出邊界。南界水汽輸入量和北界水汽輸出量的變化趨勢(shì)一致，均呈明顯下降趨勢(shì)，就大多數(shù)年份來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)南界水汽的輸入量大于北界水汽輸出量。西界水汽輸入量則與東界水汽輸出量的變化一致，且前者明顯小于后者。由其多年平均水汽輸送可知，東界輸出的水汽除來(lái)自于西界輸入的水汽之外，還有來(lái)自于南界輸入的水汽，以及長(zhǎng)江中下游地區(qū)地面蒸發(fā)的水汽。

由 1951～2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季水汽凈輸入量和降水的年際變化曲線（圖3a）及其11年滑動(dòng)平均曲線（圖3b）可見(jiàn)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水和水汽凈輸入量二者均有顯著的年際變化，且變化基本一致，兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.77，表明長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的水汽來(lái)源主要為從外界輸入的水汽，此外兩者也均有明顯的年代際變化且變化趨勢(shì)基本一致。從多年平均的各邊界的水汽收支圖（圖4）可知，水汽的凈輸入量為3.54×107kg s-1，其中南界水汽輸入量大于北界水汽輸出量，東界水汽輸出量大于西界水汽輸出量，這與圖2的結(jié)果一致。南界水汽輸入量比西界水汽輸入量大了接近 5倍，說(shuō)明長(zhǎng)江中下游的水汽來(lái)源主要是從南邊輸入的水汽，謝安等（2002）的研究也表明了這一點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算長(zhǎng)江中下游南邊界和西邊界的平均水汽輸送通量與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)，分別為0.47和-0.01，更好的說(shuō)明了南界水汽輸送對(duì)長(zhǎng)江中下游夏季降水影響的重要性。由南界輸入的水汽中一部分形成長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水，另一部分則分別從東邊界和北邊界輸出，因此對(duì)主要水汽輸入的南界水汽路徑進(jìn)行研究具有極其重要的意義。

圖2 1951～2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)各個(gè)邊界的水汽收支的時(shí)間序列Fig. 2 Moisture budget over the middle and lower reaches of the Yangtze River on each boundary in summers of 1951–2011

圖3 1951～2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季水汽凈輸入量和降水的（a）年際變化曲線和（b）年代際變化曲線Fig. 3 (a) Interannual variation and (b) interdecadal variation of net moisture input and rainfall over the middle and lower reaches of the Yangtze River in summers of 1951–2011

3.2 南界水汽路徑的邊界經(jīng)向和緯向強(qiáng)度指標(biāo)的定義

對(duì)于南界輸入的水汽，對(duì)其水汽輸送通量的經(jīng)向強(qiáng)度、緯向強(qiáng)度以及總強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游夏季降水進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明緯向強(qiáng)度的水汽輸送通量和總水汽輸送通量與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)較顯著，其中緯向強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)則最高，為0.65，總強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)為0.47，而經(jīng)向強(qiáng)度僅為0.13。因此對(duì)于南界的水汽輸送，重點(diǎn)關(guān)注并研究此邊界范圍（25°N，110°E～122.5°E）的緯向強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江中下游夏季降水與水汽輸送經(jīng)向強(qiáng)度的相關(guān)場(chǎng)（圖略）分析，確定邊界經(jīng)向強(qiáng)度指標(biāo)為范圍（25°N，85°E～95°E）的平均經(jīng)向水汽輸送通量。

3.3 南界水汽路徑的向東延伸格點(diǎn)位置指標(biāo)以及中心強(qiáng)度指標(biāo)的定義

根據(jù)圖3a，選取大于和小于一倍標(biāo)準(zhǔn)差的年份分別作為長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水的強(qiáng)年和弱年，強(qiáng)年包括 1954年、1969年、1980年、1983年、1993年、1996年、1998年和1999年，共8年；弱年包括1958年、1959年、1961年、1966年、1967年、1971年、1972年、1976年、1978年和1981年，共 10年。由長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水強(qiáng)年和弱年的水汽輸送通量圖（圖5）可見(jiàn)，降水強(qiáng)年南界輸入水汽的水汽路徑，即270 kg m-1s-1等值線所包圍的范圍向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值（圖5a），明顯小于降水弱年合成的水汽輸送通量圖中南界輸入水汽的水汽路徑的270 kg m-1s-1等值線向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值（圖5b）。向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值偏小即偏西，表明西太平洋水汽輸送的強(qiáng)度偏強(qiáng)或孟加拉灣水汽輸送偏弱，則有利于匯合水汽向長(zhǎng)江中下游地區(qū)輸送。據(jù)此將向東延伸格點(diǎn)位置作為長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽路徑的客觀定量指標(biāo)之一，并分為經(jīng)度值和緯度值。由長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水強(qiáng)年和弱年水汽輸送通量的合成差值場(chǎng)（圖5c），陰影部分通過(guò) 95%的信度檢驗(yàn)（施能等，2004），可見(jiàn)，對(duì)于南界水汽路徑而言，（5°N～20°N，80°E～110°E）范圍的水汽輸送通量總強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游夏季降水的關(guān)系最密切。因此，在對(duì)水汽路徑定義時(shí)會(huì)選取其中心區(qū)域（12.5°N，80°E～110°E）的水汽輸送通量總強(qiáng)度作為水汽路徑定義的另一個(gè)重要指標(biāo)。基于以上研究，下節(jié)給出南界輸入水汽路徑指標(biāo)的客觀定量化定義。

圖4 1951～2011年長(zhǎng)江中下游地區(qū)各個(gè)邊界的水汽收支情況（單位：kg s-1）Fig. 4 Mean moisture budget over the middle and lower reaches of the Yangtze River on each boundary for 1951–2011 (units: kg s-1)

3.4 南界水汽路徑的定義及與風(fēng)場(chǎng)類似定義的對(duì)比

圖5 長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水（a）強(qiáng)年和（b）弱年的水汽輸送通量的合成及（c）合成差值場(chǎng)，陰影部分通過(guò)95%的信度檢驗(yàn)Fig. 5 Composite moisture fluxes in (a) strong, (b) weak rainfall years,and (c) the differences of composite moisture fluxes between weak and strong rainfall years over the middle and lower reaches of the Yangtze River in summer (shadings indicate over 95% confidence level)

研究對(duì)象是越赤道氣流經(jīng)過(guò)孟加拉灣、南海以及從太平洋輸送至我國(guó)的水汽路徑，以下簡(jiǎn)稱南界水汽路徑，選?。?°～25°N，80°E～122.5°E）為所研究水汽路徑的范圍，由長(zhǎng)江中下游夏季降水的強(qiáng)年和弱年水汽輸送通量的合成差值場(chǎng)可見(jiàn)，通過(guò)95%的信度檢驗(yàn)的顯著區(qū)域位于（5°N～20°N，80°E～110°E），但由于考慮到 270 kg m-1s-1等值線向東延伸的格點(diǎn)最遠(yuǎn)到 122.5°E，因此將經(jīng)度值擴(kuò)展到 122.5°E，而緯度范圍則相應(yīng)的擴(kuò)展到（0°～25°N）。仿照副高的定義，定義的指標(biāo)（圖6）：（1）水汽輸送通量的270 kg m-1s-1等值線包圍的格點(diǎn)數(shù)，即面積指標(biāo)A；（2）水汽輸送通量的270 kg m-1s-1等值線內(nèi)水汽輸送通量的中心值，即中心強(qiáng)度指標(biāo)B；（3）水汽輸送通量的270 kg m-1s-1等值線向東延伸的格點(diǎn)的位置，分為經(jīng)度值C1和緯度值C2，即向東延伸格點(diǎn)位置指標(biāo)；（4）輸送至中國(guó)東部的水汽輸送通量的強(qiáng)度，分為經(jīng)向強(qiáng)度D1和緯向強(qiáng)度D2，即邊界強(qiáng)度指標(biāo)。根據(jù)定義計(jì)算了 1951～2011年的南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)的值，分析了不同指標(biāo)的年際和年代際變化，并將以上四個(gè)指標(biāo)與中國(guó)夏季的降水做了相關(guān)?？紤]到海溫的慢變性和影響的持續(xù)性，將其與前一年冬季海溫做了相關(guān)分析。

由之前分析可知，長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水與南邊界水汽經(jīng)向強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)最小（0.13），與總強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)次之（0.47），而與緯向強(qiáng)度的相關(guān)最為顯著（0.65）。長(zhǎng)江中下游南側(cè)的緯向風(fēng)強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)為0.52，低于與緯向水汽輸送強(qiáng)度的相關(guān)，可見(jiàn)用緯向水汽輸送強(qiáng)度指示長(zhǎng)江中下游夏季降水量的多寡更為合適。此外，我們選取與水汽定義一致的范圍，計(jì)算了以風(fēng)場(chǎng)定義的各種指標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，面積指標(biāo)（E）定義為該范圍內(nèi)風(fēng)速超過(guò)6 m s-1的格點(diǎn)數(shù)，中心強(qiáng)度指標(biāo)（F）與水汽路徑的中心強(qiáng)度指標(biāo)一致，向東延伸格點(diǎn)指標(biāo)指6 m s-1等值線向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度（G1）和緯度值（G2），邊界經(jīng)向強(qiáng)度指標(biāo)（H1）和緯向強(qiáng)度指標(biāo)（H2）與水汽路徑的邊界強(qiáng)度指標(biāo)一致。相關(guān)分析表明（表1），上述各個(gè)指標(biāo)與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)均比較顯著。但與以水汽定義的各指標(biāo)相比，以風(fēng)場(chǎng)定義的指標(biāo)中除向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度值與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)較高以外，其他指標(biāo)與降水的相關(guān)均偏低，尤其以風(fēng)場(chǎng)定義的向東延伸格點(diǎn)的緯向值以及邊界緯向強(qiáng)度指標(biāo)與降水的相關(guān)明顯不如以水汽定義的類似指標(biāo)（表1）。上述結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明以水汽定義的指標(biāo)優(yōu)于僅反映環(huán)流狀況（如風(fēng)場(chǎng)）的指標(biāo)，更有利于指示長(zhǎng)江中下游夏季降水變化。同時(shí)，這也表明汛期旱澇預(yù)測(cè)不考慮水分循環(huán)是一個(gè)重要缺陷。

圖6 南界水汽路徑的定義示意圖。紅色曲線是水汽輸送通量 270 kg m-1 s-1的等值線；矩形框是所研究的水汽路徑的范圍；箭頭為整層積分的水汽輸送方向；藍(lán)色實(shí)線為中心強(qiáng)度指標(biāo)的范圍；紫色實(shí)線為邊界經(jīng)向強(qiáng)度指標(biāo)的范圍；橙色實(shí)線為邊界緯向強(qiáng)度指標(biāo)的范圍Fig. 6 Definition of the south-boundary moisture path. The red curve is the contour of 270 kg m-1 s-1 moisture transport flux; rectangle areais the range of moisture path; arrows are the direction of the integratedmoisture transport fluxes; the blue line is the range of center intensity B; the purple line is the range of meridional intensity on the boundary D1; the orange line is the range of zonal intensity on the boundary D2

表1 南界水汽路徑的指標(biāo)和風(fēng)場(chǎng)類似定義的指標(biāo)與長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水的相關(guān)系數(shù)Table 1 In summer, the correlation coefficients between indices of south-boundary moisture path (indices of wind field) and rainfall over the middle and lower reaches of the Yangtze River

4 南界水汽路徑各個(gè)指標(biāo)的分析

圖7是南界水汽路徑各個(gè)指標(biāo)的時(shí)間序列圖，由于各個(gè)指標(biāo)的物理單位不一致，因此將各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。從南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)的線性趨勢(shì)系數(shù)可以看出，面積指標(biāo)和中心強(qiáng)度指標(biāo)有下降的趨勢(shì)。由南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)的 11年滑動(dòng)平均可以看出，南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)在20世紀(jì) 90年代前后都有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折。而面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)和緯向強(qiáng)度指標(biāo)都有明顯的年代際的變化。由向東延伸格點(diǎn)的實(shí)際時(shí)間序列（圖略）可以看出，向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值只有個(gè)別年份在117.5°E以西，絕大多數(shù)年份在117.5°E以東；而其緯度值則在平均值附近振蕩，即在10°N和12.5°N之間變化，極少的個(gè)別年份會(huì)出現(xiàn)變化，1954和1998年是水汽路徑的向東延伸格點(diǎn)位置偏北最明顯的兩年，而這兩年是我國(guó)東部絕大部分地區(qū)的夏季降水距平百分率均為正（圖8），尤其是長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水明顯偏多，均發(fā)生重大洪澇災(zāi)害，其中 1954 年發(fā)生的歷史罕見(jiàn)的特大洪水, 淹沒(méi)農(nóng)田317萬(wàn)公頃, 受災(zāi)人口1888萬(wàn)人，死亡3. 3萬(wàn)人, 直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100億元；1998年發(fā)生的持續(xù)特大范圍降雨過(guò)程造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千億元，死亡人數(shù)為1320人。1956年和2011年則是水汽路徑的向東延伸格點(diǎn)位置偏南較明顯的兩年，而這兩年我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)的夏季降水距平百分率幾乎都為負(fù)（圖8），長(zhǎng)江中下游大部分地區(qū)的降水偏少。需要說(shuō)明的是，對(duì)于向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值和緯度值指標(biāo)，其在常年情況的值基本不變或變化幅度很小，即多年處于相同的值上（圖7c和圖7d），但由于其出現(xiàn)不同于常態(tài)的值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的降水分布則不同。就其對(duì)長(zhǎng)江中下游夏季的降水的關(guān)系而言，向東延伸的格點(diǎn)的位置偏西，則降水偏多，反之偏少；向東延伸的格點(diǎn)的緯度值偏北，則降水偏多，反之偏少。進(jìn)一步說(shuō)明了向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度值和緯度值的定義的實(shí)際意義。

下面給出了南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)之間及其與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)表，如表2所示，由表可以看出面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)以及向東延伸的經(jīng)度值指標(biāo)和長(zhǎng)江中下游夏季降水呈負(fù)相關(guān)，其中面積指標(biāo)以及中心強(qiáng)度指標(biāo)與降水的相關(guān)系數(shù)通過(guò)了99%的信度檢驗(yàn)。向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度值指標(biāo)與降水相關(guān)表明，向東延伸的越多，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的夏季降水則偏少，反之，則偏多。向東延伸格點(diǎn)的緯度指標(biāo)、邊界的經(jīng)向強(qiáng)度指標(biāo)以及緯向強(qiáng)度指標(biāo)則與長(zhǎng)江中下游夏季降水呈很好的正相關(guān)，并且其與降水的相關(guān)均通過(guò)了99%的信度檢驗(yàn)。另外，南界水汽路徑各個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)表明，面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)以及向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度值指標(biāo)三者之間的相關(guān)更好，尤其是前兩者。

圖7 南界水汽路徑各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列：（a）面積A；（b）中心大值B；（c）向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)C1；（d）向東延伸的格點(diǎn)的緯度C2；（e）邊界經(jīng)向強(qiáng)度D1；（f）邊界緯向強(qiáng)度D2。紅色實(shí)線是11年的滑動(dòng)平均 (MA)，藍(lán)色實(shí)線表示線性擬合Fig. 7 Standardized time series of the indices of south-boundary moisture path: (a) Area A; (b) center intensity B; (c) longitude of eastern ridgepoint C1; (d)latitude of eastern ridgepoint C2; (e) meridional intensity on the boundary D1; (f) zonal intensity on the boundary D2. The red solid line is the 11-year moving average (MA), and the blue solid lines represent the linear fitting

圖8 典型年份的中國(guó)夏季降水距平百分率：（a）1954年；（b）1998年；（c）1956年；（d）2011年Fig. 8 The rainfall anomaly percentage in summer over China: (a) 1954; (b) 1998; (c) 1956; (d) 2011

表2 南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)之間及其與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)Table 2 The correlation coefficients between different indices of south-boundary moisture path and those with rainfall over the middle and lower reaches of the Yangtze River in summer

在此基礎(chǔ)上，為了更清楚地看出南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與降水的相關(guān)關(guān)系，將南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與中國(guó)夏季降水做相關(guān)，由于面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)以及邊界緯向強(qiáng)度指標(biāo)都有明顯的年代際變化，并且其與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)均通過(guò)99%的信度檢驗(yàn)，而向東延伸格點(diǎn)的緯度指標(biāo)雖然沒(méi)有明顯的年代際變化，但其與降水的相關(guān)較高，所以這里只給出這四個(gè)指標(biāo)與長(zhǎng)江中下游地區(qū)的區(qū)域的夏季降水的相關(guān)場(chǎng)的分析。圖9為1951～2011年南界水汽路徑的這四個(gè)指標(biāo)與中國(guó)夏季降水的相關(guān)場(chǎng)，面積指標(biāo)主要與我國(guó)長(zhǎng)江流域的夏季降水呈負(fù)相關(guān)，中心大值指標(biāo)主要與我國(guó)長(zhǎng)江流域及黃河流域的河套地區(qū)的夏季降水呈負(fù)相關(guān)且通過(guò)了 95%的信度檢驗(yàn)。通過(guò)前面的分析可知，面積指標(biāo)和中心強(qiáng)度指標(biāo)兩者的相關(guān)系數(shù)為0.91（表2），具有較好的一致性，兩者與向東延伸格點(diǎn)的經(jīng)度值指標(biāo)的相關(guān)達(dá)到了 0.75和 0.76（表2），表明面積指標(biāo)和中心強(qiáng)度的值偏小時(shí)，向東延伸格點(diǎn)偏西，西太平洋水汽輸送的強(qiáng)度偏強(qiáng)或孟加拉灣水汽輸送偏弱，則有利于匯合水汽向長(zhǎng)江中下游地區(qū)輸送，進(jìn)而有利于長(zhǎng)江流域的夏季降水，即降水偏多，反之亦然，這與 Zhang（2001）的研究結(jié)果一致。圖9c和9d表明，向東延伸格點(diǎn)的緯向值指標(biāo)與我國(guó)的長(zhǎng)江中下游和西南地區(qū)東部呈很好的正相關(guān)，另外與中國(guó)北方地區(qū)呈正相關(guān)，因?yàn)橄驏|延伸的格點(diǎn)的位置偏北則表明水汽向北輸送的強(qiáng)度偏強(qiáng)，有利于水汽向我國(guó)北方輸送。緯向強(qiáng)度與長(zhǎng)江中下游地區(qū)呈正相關(guān)，緯向輸送加強(qiáng)可能會(huì)有利于長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季的降水，這可能主要受副高北邊緣偏西風(fēng)的影響。

圖9 南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與中國(guó)夏季降水的相關(guān)場(chǎng)：（a）面積A；（b）中心大值B；（c）向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度C1；（d）邊界緯向強(qiáng)度D2。深（淺）色陰影表示為正（負(fù)）相關(guān)顯著性通過(guò)95%的信度檢驗(yàn)Fig. 9 The correlation distribution between indices of south-boundary moisture path and rainfall over the middle and lower reaches of the Yangtze River in summer: (a) Area A; (b) center intensity B; (c) longitude of eastern ridgepoint C1; (d) zonal intensity on the boundary D2. Dark (light) shadings indicate positive(negative) correlation over 95% confidence level

5 南界水汽路徑各個(gè)指標(biāo)與前冬海溫的相關(guān)關(guān)系分析

中國(guó)處于東亞季風(fēng)區(qū)，面向太平洋，毗鄰印度洋，太平洋和印度洋的海表熱容量及海溫異常等因素對(duì)中國(guó)氣候異常有重要影響，陳烈庭（1997）、陶詩(shī)言等（1988）關(guān)于海溫異常對(duì)氣候的影響的研究已有不少，但是南界水汽路徑與海溫異常的關(guān)系還沒(méi)有系統(tǒng)的研究?？紤]到海溫的“記憶”能力，即海溫的慢變性和影響的持續(xù)性，將定義的夏季的南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與前冬的海溫做了相關(guān)分析（圖10），其相關(guān)通過(guò)了95%的信度檢驗(yàn)。冬季海溫的異常與夏季南界水汽路徑的關(guān)系密切，南界水汽路徑的面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)與冬季西太平洋（0°～20°N，120°E～160°E）的海溫呈負(fù)相關(guān)，與赤道中太平洋和東太平洋（10°S～10°N，180°～120°W）的海溫呈正相關(guān)。前冬東太平洋發(fā)生 El Ni?o時(shí)，有利于夏季西太平洋水汽輸送增強(qiáng)，進(jìn)而有利于長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水偏多，這與圖9a、9b的結(jié)果一致。此外，中心強(qiáng)度指標(biāo)還受印度洋海溫的影響，與其范圍為（10°S～20°S，60°E～80°E）的前一年冬季海溫呈正相關(guān)。向東延伸格點(diǎn)的緯度值指標(biāo)及邊界緯向強(qiáng)度指標(biāo)則與西太平洋（10°N～40°N，110°E～160°E）前一年冬季海溫呈很好的正相關(guān)，且向東延伸格點(diǎn)的緯度值指標(biāo)通過(guò)信度檢驗(yàn)的相關(guān)區(qū)域較大。

圖10 南界水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與前冬海溫的相關(guān)場(chǎng)：（a）面積A；（b）中心大值B；（c）向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度C1；（d）邊界緯向強(qiáng)度D2。紅、藍(lán)色陰影分別表示為正、負(fù)相關(guān)通過(guò)95%的信度檢驗(yàn)Fig. 10 The correlation distribution between indices of south-boundary moisture path and SST in the previous winter: (a) Area A; (b) center intensity B; (c)longitude of eastern ridgepoint C1; (d) zonal intensity on the boundary D2. Red (blue) shadings indicate positive (negative) correlation over 95% confidence level

6 結(jié)論與討論

本文定義了影響長(zhǎng)江中下游夏季降水的南界水汽路徑，即對(duì)南界水汽路徑用定量化的指標(biāo)進(jìn)行了描述和分析，水汽路徑的不同指標(biāo)與不同地區(qū)的降水有關(guān)系，所得結(jié)論如下：

（1）對(duì)于南界水汽路徑，其不同的指標(biāo)會(huì)影響我國(guó)不同地區(qū)的降水，而且有可能呈正好相反的關(guān)系。面積指標(biāo)、中心大值指標(biāo)主要與我國(guó)長(zhǎng)江中下游的夏季降水呈負(fù)相關(guān)且通過(guò)了99%的信度檢驗(yàn)。向東延伸的格點(diǎn)緯度指標(biāo)、邊界緯向和經(jīng)向強(qiáng)度指標(biāo)則與長(zhǎng)江流域夏季降水呈很好的正相關(guān)且通過(guò)了99%的信度檢驗(yàn)。

（2）南界水汽路徑的面積指標(biāo)和中心強(qiáng)度指標(biāo)有下降的趨勢(shì)，各個(gè)指標(biāo)在 20世紀(jì) 90年代前后都有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折。而面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)、邊界緯向強(qiáng)度指標(biāo)都有明顯的年代際的變化。

（3）通過(guò)對(duì)水汽路徑的各個(gè)指標(biāo)與冬季海溫做相關(guān)，分析可發(fā)現(xiàn)前冬太平洋和印度洋海溫都會(huì)對(duì)南界水汽路徑各指標(biāo)有一定的影響，南界水汽路徑的面積指標(biāo)、中心強(qiáng)度指標(biāo)與冬季西太平洋（0°～20°N，120°E～160°E）的海溫呈負(fù)相關(guān)，與赤道中太平洋和東太平洋（10°S～10°N，180°～120°W）的海溫呈正相關(guān)。前冬東太平洋發(fā)生El Ni?o時(shí)，有利于夏季西太平洋水汽輸送增強(qiáng)，而西太平洋水汽輸送加強(qiáng)則有利于長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水加強(qiáng)。

目前影響中國(guó)長(zhǎng)江中下游夏季降水的南界水汽路徑的定義還是比較初步的工作，首先選擇的區(qū)域不只是孟加拉灣，還包括了南海，而實(shí)際上在這個(gè)區(qū)域內(nèi)也有太平洋水汽輸送的作用，準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是三個(gè)水汽的綜合作用，即有一個(gè)相互牽制的過(guò)程，尤其是向東輸送的孟加拉灣水汽與向西輸送的西太平洋水汽。比如定義的向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值與長(zhǎng)江中下游夏季降水呈負(fù)相關(guān)，表明向東延伸的格點(diǎn)的經(jīng)度值偏小即偏西，則說(shuō)明西太平洋水汽輸送的強(qiáng)度偏強(qiáng)或孟加拉灣水汽輸送偏弱，則有利于匯合水汽向長(zhǎng)江中下游地區(qū)輸送，反之亦然，這與 Zhang（2001）的研究結(jié)果一致，即孟加拉灣水汽輸送和西太平洋的水汽輸送強(qiáng)度是反的，孟加拉灣水汽輸送強(qiáng)時(shí)，西太平洋的水汽輸送強(qiáng)度弱，長(zhǎng)江中下游降水少。因此，這個(gè)工作有一定的實(shí)際意義，但仍然存在一些不足，水汽路徑的定義還不夠全面，需要進(jìn)一步深入下去。

References)

陳烈庭. 1997. 東太平洋赤道地區(qū)海水溫度異常對(duì)熱帶大氣環(huán)流及我國(guó)汛期降水的影響 [J]. 大氣科學(xué), 1 (1): 1–12. Chen Lieting. 1997. The effects of the anomalous sea-surface temperature of the equatorial eastern Pacific Ocean on the tropical circulation and rainfall during the rainy period in China [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 1 (1): 1–12.

Chen M, Pollard D, Barron E J. 2005. Hydrologic processes in China and their association with summer precipitation anomalies [J]. J. Hydrol., 301:14–28.

Fan Ke, Wang Huijun, Choi Yong-Jean. 2008. A physically-based statistical forecast model for the middle-lower reaches of the Yangtze River valley summer rainfall [J]. Chinese Science Bulletin, 53 (4): 602–609.

封國(guó)林, 楊涵洧, 張世軒, 等. 2012. 2011年春末夏初長(zhǎng)江中下游地區(qū)旱澇急轉(zhuǎn)成因初探 [J]. 大氣科學(xué), 36 (5): 1009–1026. Feng Guolin,Yang Hanwei, Zhang Shixuan, et al. 2012. A preliminary research on the reason of a sharp turn from drought to flood in the middle and lower reaches of the Yangtze River in late spring and early summer of 2011 [J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 36 (5):1009–1026.

封國(guó)林, 孫樹(shù)鵬, 趙俊虎, 等. 2013. 基于 2009 年初長(zhǎng)江中下游地區(qū)持續(xù)陰雨過(guò)程的 10–30天延伸期穩(wěn)定分量的提取及配置分析 [J]. 中國(guó)科學(xué), 43 (5): 836–847. Feng Guolin, Sun Shupeng, Zhao Junhu, et al.2013. Analysis of stable components for extended-range (10–30 days)weather forecast: A case study of continuous overcast-rainy process in early 2009 over the mid-lower reaches of the Yangtze River [J]. Science China: Earth Sciences (in Chinese), 43 (5): 836–847.

龔道溢, 朱錦紅, 王紹武. 2000. 長(zhǎng)江流域夏季降水與前期北極濤動(dòng)的顯著相關(guān) [J]. 科學(xué)通報(bào), 47 (7): 546–549. Gong Daoyi, Zhu Jinhong,Wang Shaowu. 2000. The significant correlation of summer rainfall over Yangtze River and pre-Arctic Oscillation [J]. Chinese Science Bulletin (in Chinese), 47 (7): 546–549.

He Jinhai, Zhou Bing, Wen Min, et al. 2001. Vertical circulation structure,interannual variation features and variation mechanism of western Pacific subtropical high [J]. Adv. Atmos. Sci., 18 (4): 497–510.

黃嘉佑, 劉舸, 趙昕奕. 2004. 副高、極渦因子對(duì)我國(guó)夏季降水的影響[J]. 大氣科學(xué), 28 (4): 517–526. Huang Jiayou, Liu Ke, Zhao Xinyi.2004. The influence of subtropical high indexes and polar vortex indexes on the summertime precipitation in China [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 28 (4): 517–526.

黃榮輝, 陳際龍, 劉永. 2011. 我國(guó)東部夏季降水異常主模態(tài)的年代際變化及其與東亞水汽輸送的關(guān)系 [J]. 大氣科學(xué), 35 (4): 589–606.Huang Ronghui, Chen Jilong, Liu Yong. 2011. Interdecadal variation of the leading modes of summertime precipitation anomalies over eastern China and its association with water vapor transport over East Asia [J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 35 (4): 589–606.

IPCC. 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis [M].Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press.（http://www. ipcc.ch/report/ar5/wg1/#.Uq_tD7KBRR1 [2013-09-30]）.

李維京. 1999. 1998年大氣環(huán)流異常及其對(duì)中國(guó)氣候異常的影響 [J]. 氣象, 25 (4): 20–25. Li Weijing. 1999. General atmospheric circulation anomaly in 1998 and their impact on climate anomaly in China [J].Meteorological Monthly (in Chinese), 25 (4): 20–25.

劉國(guó)緯. 1997. 水文循環(huán)的大氣過(guò)程 [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 120pp.Liu Guowei. 1997. Atmospheric Processes in Hydrologic Cycle (in Chinese) [M]. Beijing: Science Press, 120pp.

Murakami T. 1959. The general circulation and water vapor balance over the Far East during the rainy season [J]. Geophys. Mag., 29 (2): 137–171.

施能, 顧駿強(qiáng), 黃先香, 等. 2004. 合成風(fēng)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和蒙特卡洛檢驗(yàn)[J]. 大氣科學(xué), 28 (6): 950–956. Shi Neng, Gu Junqiang, Huang Xianxiang, et al. 2004. Significance test and Monte Carlo test used in composite analysis of window field and applications [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 28 (6): 950–956.

Simmonds I, Bi D H, Hope P. 1999. Atmospheric water vapor flux and its association with rainfall over China in summer [J]. J. Climate, 12 (5):1353–1367.

陶詩(shī)言, 朱文妹, 趙衛(wèi). 1988. 論梅雨的年際變異 [J]. 大氣科學(xué), 12 (特刊): 13–21. Tao Shiyan, Zhu Wenmei, Zhao Wei. 1988. Interannual variability of Meiyu rainfalls [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 12 (s1): 13–21.

Thompson D W J, Wallace J M. 2000. Annular modes in the extratropical circulation. Part I: Month-to-month variability [J]. J. Climate, 13 (5):1000–1016.

Thompson D W J, Wallace J M, Hegerl G C. 2000. Annular modes in the extratropical circulation. Part II: Trends [J]. J. Climate, 13 (5): 1018–1036.

Vecchi G A, Soden B J, Wittenberg A T, et al. 2006. Weakening of tropical Pacific atmospheric circulation due to anthropogenic forcing [J]. Nature,441 (7089): 73–76.

王啟光, 封國(guó)林, 鄭志海, 等. 2011. 長(zhǎng)江中下游汛期降水優(yōu)化多因子組合客觀定量化預(yù)測(cè)研究 [J]. 大氣科學(xué), 35 (2): 287–297. Wang Qiguang, Feng Guolin, Zheng Zhihai, et al. 2011. A study of the objective and quantifiable forecasting based on optimal factors combinations in precipitation in the middle and lower reaches of the Yangtze River in summer [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 35 (2):287–297.

魏鳳英. 2006. 長(zhǎng)江中下游夏季降水異常變化與若干強(qiáng)迫因子的關(guān)系[J]. 大氣科學(xué), 30 (2): 202–211. Wei Fengying. 2006. Relationships between precipitation anomaly over the middle and lower reaches of the Changjiang River in summer and several forcing factors [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 30 (2): 202–211.

吳永萍, 王澄海, 沈永平. 2011. 1960–2009年塔里木河流域降水時(shí)空演化特征及原因分析 [J]. 冰川凍土, 33 (6): 1268–1273. Wu Yongping,Wang Chenghai, Shen Yongping. 2011. Spatiotemporal evolution of precipitation over Tarim River basin during 1960–2009: Characteristics and reasons [J]. Journal of Glaciology and Geocryology (in Chinese), 33(6): 1268–1273.

Wu Yongping, Shen Yongping, Li B L. 2012. Possible physical mechanism of water vapor transport over Tarim River basin [J]. Ecological Complexity, 9: 63–70.

謝安, 毛江玉, 宋焱云, 等. 2002. 長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽輸送的氣候特征[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 13 (1): 67–77. Xie An, Mao Jiangyu, Song Yanyun,et al. 2002. Climatological characteristics of moisture transport over Yangtze River basin [J]. Journal of Applied Meteorological Science (in Chinese), 13 (1): 67–77.

謝義炳, 戴武杰. 1959. 中國(guó)東部地區(qū)夏季水汽輸送個(gè)例計(jì)算 [J]. 氣象學(xué) 報(bào) , 30 (2): 173–185. Xie Yibing, Dai Wujie. 1959. Certain computational results of water vapour transport over eastern China for a selected synoptic case [J]. Acta Meteor. Sinica (in Chinese), 30 (2): 173–185.

葉敏, 錢(qián)忠華, 吳永萍. 2013. 中國(guó)旱澇時(shí)空分布特征分析 [J]. 物理學(xué)報(bào), 62 (13): 139203, doi:10.7498/aps.62.139203. Ye Min, Qian Zhonghua,Wu Yongping. 2013. Spatiotemporal evolution of the droughts and floods over China [J]. Acta Phys. Sinica (in Chinese), 62 (13): 139203,doi:10.7498/aps.62.139203.

葉敏, 吳永萍, 周杰, 等. 2014. 影響華北盛夏降水的水汽路徑客觀定量化的研究 [J]. 物理學(xué)報(bào), 63 (12): 129201, doi:10.7498/aps.63.129201.Ye Min, Wu Yongping, Zhou Jie, et al. 2014. Objective quantification of the water vapor path influencing precipitation in North China in summer[J]. Acta Phys. Sinica (in Chinese), 63 (12): 129201, doi:10.7498/aps.63.129201.

Zhang Renhe. 2001. Relations of water vapor transport from Indian monsoon with that over East Asia and the summer rainfall in China [J].Advances in Atmospheric Sciences, 18 (5): 1005–1017.

張慶云, 郭恒. 2014. 夏季長(zhǎng)江淮河流域異常降水事件環(huán)流差異及機(jī)理研究 [J]. 大氣科學(xué), 38 (4): 656–669. Zhang Qingyun, Guo Heng.2014. Circulation differences in anomalous rainfall over the Yangtze River and Huaihe River valleys in summer [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 38 (4): 656–669.

張學(xué)文, 周少祥. 2010. 空中水文學(xué)初探 [M]. 北京: 氣象出版社, 20pp.Zhang Xuewen, Zhou Shaoxiang. 2010. Discussion on Hydrology in the Air (in Chinese) [M]. Beijing: China Meteorological Press, 20pp.

趙俊虎, 封國(guó)林, 王啟光, 等. 2011. 2010年我國(guó)夏季降水異常氣候成因分析及預(yù)測(cè) [J]. 大氣科學(xué), 35 (6): 1069–1078. Zhao Junhu, Feng Guolin, Wang Qiguang, et al. 2011. Cause and prediction of summer rainfall anomaly distribution in China in 2010 [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 35 (6): 1069–1078.

Zhou Tianjun, Ru Congyu. 2005. Atmospheric water vapor transport associated with typical anomalous summer rainfall patterns in China [J]. J.Geophys. Res., 110 (D8): D08104, doi:10.1029/2004JD005413.

周曉霞, 丁一匯, 王盤(pán)興. 2008. 影響華北汛期降水的水汽輸送過(guò)程 [J].大氣科學(xué), 32 (2): 345–357. Zhou Xiaoxia, Ding Yihui, Wang Panxing.2008. Features of moisture transport associated with the precipitation over North China during July–August [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 32 (2): 345–357.