赤道東太平洋和印度洋-南海暖池海溫場的協(xié)同作用對西太平洋副熱帶高壓的影響

陳迪，高山紅，陳錦年，高山

（1.中國海洋大學海洋與大氣學院，山東青島266100；2.中國科學院海洋研究所，山東青島266071；3.中國科學院海洋環(huán)流與波動重點開放實驗室，山東青島266071）

赤道東太平洋和印度洋-南海暖池海溫場的協(xié)同作用對西太平洋副熱帶高壓的影響

陳迪1，高山紅1，陳錦年2，3*，高山2，3

（1.中國海洋大學海洋與大氣學院，山東青島266100；2.中國科學院海洋研究所，山東青島266071；3.中國科學院海洋環(huán)流與波動重點開放實驗室，山東青島266071）

本文應用Hadley Center提供的全球最新海表溫度資料，分析探討了赤道太平洋和印度洋-南海（簡稱印-南）暖池區(qū)域海表面溫度異常（SSTA）與西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）變化的關(guān)系，結(jié)果表明，赤道東太平洋SSTA和印-南暖池區(qū)域SSTA對副高的影響存在明顯的時空分布差異，它們二者對副高變化存在協(xié)同作用的影響。前者對副高的影響始于超前一年的春季，持續(xù)到當年的春季。后者則始于前冬，持續(xù)到當年的夏季。赤道東太平洋SSTA對副高的影響主要通過對經(jīng)向環(huán)流影響所致，印-南暖池區(qū)域SSTA對副高影響的主要途徑是通過經(jīng)向環(huán)流和水汽輸送，前者主要體現(xiàn)在對對流層中低層經(jīng)向Hadley環(huán)流的影響，而后者主要體現(xiàn)在對對流層低層經(jīng)向季風環(huán)流及其伴隨的水汽輸送的影響，它們二者對副高的影響機理存在不同。作者提出了赤道東太平洋和印-南暖池區(qū)域SSTA對副高存在協(xié)同影響作用，并通過最優(yōu)子集回歸分析，建立了副高異常變化的預測模型，對2015年5-8月副高強度進行了預測，其結(jié)果是5-8月的副高強度較常年偏強，扣除超強臺風的影響，預測結(jié)果正確，由此可以認為，本文建立的預測模型是可靠的。這一工作的特點是強調(diào)了赤道東太平洋和印-南暖池的協(xié)同作用對副高持續(xù)性的影響，為副高異常變化及其降水的預測提供更為可靠的依據(jù)。

副高；赤道東太平洋；印-南暖池；SSTA；最優(yōu)子集回歸；預測

1　引言

西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）是影響東亞氣候變化的一個重要系統(tǒng)，它對我國東部乃至東亞各國的夏季降水影響具有重要作用［1—6］，尤其是對華南地區(qū)春季和長江流域以及華北地區(qū)夏季干旱和洪澇災害以及高溫天氣的發(fā)生存在重要影響［7—11］。因此，進行我國以及東亞汛期降水異常和夏季高溫天氣的預測，實質(zhì)上在某種程度是對副高強弱和位置變化的預測［12—13］。為了進行副高變化的預測，幾十年來，前人通過相關(guān)等分析方法，發(fā)現(xiàn)赤道東太平洋海溫異常與副高存在密切關(guān)系，進而發(fā)現(xiàn)ENSO過程對副高存在重要影響［14—15］。西太平洋暖池區(qū)域海溫異常對副高變化也存在密切聯(lián)系［16—17］。近年來人們注意到了印度洋海表溫度變化對副高變動存在重要作用［18—21］。

副高的變化規(guī)律及其對我國和東亞氣候影響的研究得到不少的成果，尤其是在副高機理方面有了較大進展［22—23］，認為副高形成的重要機制與非絕熱加熱存在密切聯(lián)系，對經(jīng)向環(huán)流是導致副高形成原因的經(jīng)典理論提出了質(zhì)疑［24—25］。但也存在不同的觀點，通過模式試驗認為對流加熱不一定是副高形成的直接因子［26］?？v觀副高研究的歷史，盡管前人對副高自身內(nèi)在變化規(guī)律和外部強迫引起的異常變化做了大量的分析研究，但到目前為止，對其變化機理仍未全面了解，仍需要進行更深入的研究，尤其是針對副高異常變化的預測更是存在較大困難和不確定性。本文通過最新資料的分析，試圖給出赤道東太平洋和印-南暖池的協(xié)同作用對副高的可能影響，并通過最優(yōu)子集回歸分析，建立了副高異常變化的預測模型，對2015年5-8月副高強度和西伸脊點位置進行預測，為副高異常變化及其降水的預測提供更為可靠的依據(jù)。

2　資料和方法

本文采用中國氣象局國家氣候中心提供的1951—2015年逐月西太平洋副高指數(shù)［27］；Hadley Center提供的全球海溫資料［28］（1950—2014年），分辨率為1°×1°；美國國家環(huán)境預報中心（NCEP／NCAR）提供的1951—2014年逐月位勢高度再分析資料［29］。

根據(jù)不同氣壓面位勢高度計算出了Nino區(qū)（160°E—120°W）和季風區(qū)（40°～150°E）、赤道地區(qū)至45°N經(jīng)向環(huán)流指數(shù)。公式如下：

在計算區(qū)域上分成n個區(qū)，在m個緯圈上分別讀取經(jīng)度間距為Δλ的高度差ΔZi，最后得到Im，即經(jīng)向環(huán)流指數(shù)。

應用相關(guān)分析方法和最優(yōu)子集回歸分析方法［30］，建立了副高變化的預測模型，對2015年5-8月份副高變化進行了預測，為中國氣候預測提供理論依據(jù)。

3　熱帶太平洋一印度洋海溫異常對副高的影響

3.1熱帶海洋海溫異常變化與副高強度的關(guān)系

副高對我國以及東亞地區(qū)氣候影響的季節(jié)主要出現(xiàn)在5-8月份，為此本文將重點探討6-7月副高與熱帶太平洋-印度洋海溫異常之間的聯(lián)系。圖1和圖2是6月和7月副高強度變化與熱帶太平洋-印度洋海溫異常的相關(guān)圖，圖中陰影是相關(guān)系數(shù)大于95%信度區(qū)域。

由圖1可以看出，在超前1年的春季（4月）-當年5月（圖1），赤道中、東太平洋均為正相關(guān)區(qū)，且呈舌狀分布。從相關(guān)場來看，從超前一年的春季就出現(xiàn)信度達到95%的相關(guān)，其相關(guān)區(qū)域和強度逐漸增大和增強，秋冬季（前一年10-12月，當年1-2月）相關(guān)區(qū)域達最大，相關(guān)最為顯著，之后（當年春和夏季）相關(guān)逐漸減弱。赤道印度洋和南海區(qū)域與赤道中東太平洋SSTA與副高相關(guān)存在約為3個季度的時間差，在前一年的春夏季相關(guān)還比較弱，到了前冬顯著相關(guān)快速增加，這種顯著相關(guān)一直持續(xù)到當年的夏季，其相關(guān)系數(shù)甚至超過了赤道中東太平洋。這一相關(guān)關(guān)系表明，強的副高對應著熱帶中東太平洋和印-南暖池區(qū)域正的海溫異常，且存在不同海區(qū)強弱變換的空間分布特征，反之亦然。

圖2（7月）是副高強度與熱帶海洋的相關(guān)場，其相關(guān)分布與圖1（6月）基本一致。赤道中東太平洋于超前一年的春季開始，對副高的影響就開始顯現(xiàn)，這種影響可以連續(xù)持續(xù)到前冬（前一年12月，當年1-2月），且相關(guān)顯著，到當年春和夏季，顯著相關(guān)逐漸減弱。赤道印度洋和南海區(qū)域與其相關(guān)存在大約3個季度的時間差，在前一年的春夏季相關(guān)還比較弱，到了前冬顯著相關(guān)快速增加，這種顯著相關(guān)一直持續(xù)到當年的夏季，其相關(guān)系數(shù)甚至超過了赤道中東太平洋。

3.2熱帶海洋海溫異常變化與副高西伸脊點的關(guān)系

副高西伸脊點位置的西進東退會直接影響雨帶的分布和高溫天氣的發(fā)生。因此，副高西伸脊點位置的變化也是預測中國氣候異常的關(guān)鍵因子之一。圖3是6月副高西伸脊點變化與熱帶海洋SSTA的相關(guān)場。

6月副高西伸脊點變動與熱帶海洋相關(guān)場的時空分布特征與副高強度（圖1，圖2）基本相似。不同之處是副高西伸脊點與熱帶海洋海溫異常變化為負的相關(guān)，赤道中東太平洋異常海溫與副高的關(guān)系也是始于上一年春季，一直連續(xù)維持到前冬，當年開始減弱。而赤道印度洋和南海區(qū)域與其相關(guān)呈約為3個季度的時間差，上一年春季-秋季，相關(guān)性較弱，前冬開始相關(guān)性逐漸增強。從整體來看，熱帶海洋異常海溫與副高西伸脊點的相關(guān)場比副高強度要偏弱。

圖1　6月副高強度與熱帶海洋SSTA時滯相關(guān)場（陰影為超過95%信度區(qū)域）Fig.1 Lagging correlation field between subtropical high intensity in June and SSTA tropical ocean，the shaded region is above the 95%confidence level

圖2　7月副高強度與熱帶海洋SSTA時滯相關(guān)場（陰影為超過95%信度區(qū)域），其他同圖1Fig.2 Lagging correlation field between subtropical high intensity in July and SSTA tropical ocean（the shaded region is above the 95%confidence level）.Other is the same as Fig.1

3.3赤道東太平洋異常海溫與副高強度和西伸脊點變化

為了更加清楚了解赤道東太平洋異常海溫與副高強度和西伸脊點位置變化之間的聯(lián)系，我們選取了（10°S—10°N、150°～90°W）區(qū)域異常海溫代表赤道東太平洋異常海溫變化指數(shù)。采用這一指數(shù)分別與副高強度和西伸脊點進行了時滯相關(guān)分析，結(jié)果見圖4。

圖3　6月副高西伸脊點與熱帶海洋SSTA時滯相關(guān)場，其他同圖1Fig.3 Lagging correlation field between subtropical high western ridge point in June and SSTA tropical ocean.Other is the same as Fig.1

由圖4a可以看出，赤道東太平洋異常海溫指數(shù)與副高強度指數(shù)存在密切關(guān)系。從超前一年的春季開始就出現(xiàn)信度達到95%的相關(guān)，且1-9月份的副高均存在響應，但冬春季最為顯著。隨著時間的推移，副高強度受其影響越來越明顯，最佳影響時間出現(xiàn)在赤道東太平洋SSTA超前一年的夏秋-后冬（2月），相關(guān)系數(shù)高達0.7以上，遠遠超過了99.9%的信度檢驗（樣本n=65，r=0.40）。同時，我們還可以看出，顯著相關(guān)時間出現(xiàn)在冬、春季，對夏、秋季副高的影響偏弱，盡管如此，其相關(guān)信度仍可達99.9%。這一關(guān)系表明，副高強度變化對赤道東太平洋SSTA存在較好的響應，且響應時間可以持續(xù)到夏季。

圖4　赤道東太平洋SSTA與副高強度（a）和西伸脊點（b）變化相關(guān)圖（陰影區(qū)域是超過95%信度水平）Fig.4 Correlation between SSTA in equator eastern Pacific and subtropical high intensity（a）as well as western ridge point（b）（the shaded region is above the 95%confidence level）

圖4b是副高西伸脊點異常對赤道東太平洋SSTA變化指數(shù)的時滯相關(guān)場，可以看出，副高西伸脊點變化與赤道東太平洋SSTA存在較好響應，同樣有副高強度的響應特征，但相關(guān)強度相比要偏弱一些。

綜上所述，副高強度和西伸脊點異常變化對赤道東太平洋SSTA存在顯著的響應，參考前人的研究，可以認為副高變化與赤道東太平洋區(qū)域SSTA存在密切關(guān)系。

3.4印度洋-南海暖池區(qū)域異常海溫與副高強度和西伸脊點變化

我們選取了（10°S—10°N；40°～120°E）區(qū)域異常海溫代表印度洋和南海暖池（印-南暖池）區(qū)域異常海溫變化指數(shù)。采用這一指數(shù)分別與副高強度和西伸脊點進行時滯相關(guān)分析，結(jié)果見圖5。

由圖5a可以看出，印-南區(qū)域異常海溫指數(shù)與副高強度指數(shù)存在密切關(guān)系。但與圖4赤道東太平洋SSTA與副高強度和西伸脊點的相關(guān)時空分布存在明顯差異。達到99.9%信度相關(guān)出現(xiàn)在前一年的秋季，與副高強度相差5個多月。最佳相關(guān)時間出現(xiàn)在當年的春季，相關(guān)系數(shù)高達0.7以上，遠遠超過99.9%信度檢驗。達到99.9%相關(guān)信度的相關(guān)可以持續(xù)到當年的秋末（10月），且對1-9月份的副高均存在一定的影響。但冬、春季最為顯著。這一關(guān)系表明，印-南暖池區(qū)域SSTA變化與副高強度變化也存在較好的關(guān)系。

圖5　印-南暖池區(qū)域SSTA與副高強度（a）和西伸脊點（b）變化相關(guān)圖，其他同圖4Fig.5 Correlation between SSTA in Indian-South China Sea warm pool area and subtropical high intensity（a）as well as western ridge point（b）.Other is the same as Fig.4

圖5b是副高西伸脊點位置異常與印-南區(qū)域SSTA變化指數(shù)的時滯相關(guān)場。由圖可以看出，副高西伸脊點變化與印-南區(qū)域SSTA存在一定關(guān)系，但相關(guān)強度相比副高強度要偏弱。

由分析結(jié)果表明，副高強度和西伸脊點異常變化對印-南暖池區(qū)域SSTA存在顯著的響應，且響應時間要比副高強度對赤道東太平洋SSTA的響應時間短一個季度。

4　赤道東太平洋和印-南暖池區(qū)域海溫異常對副高影響的可能途徑

前人研究［24—25］認為，經(jīng)向環(huán)流不是導致副高的關(guān)鍵因子，非絕熱加熱是影響副高的重要機制。而也有研究［26］認為非絕熱加熱可能不是影響副高的直接因子。由此可以認為，影響副高變化的重要因子仍未得到統(tǒng)一認識，需要進一步深入探討。為了深入探討副高變化對赤道東太平洋和印-南區(qū)域異常海溫的響應過程，進而揭示不同海區(qū)影響副高異常變化的機理，為未來副高預測提供理論依據(jù)。

由研究表明［31—32］，印度洋和西太平洋（50°～140°E）是西南季風區(qū)，與赤道中東太平洋（160°E以東）的經(jīng)向環(huán)流有巨大不同。前者海氣相互作用為二元型，即同時受季風和ENSO事件的影響，后者為一元型，只受ENSO的影響。并結(jié)合他人研究結(jié)果［33—34］，本文將赤道印度洋-太平洋（40°E-120°W）區(qū)域分為：（1）40°～150°E稱為季風區(qū)；（2）160°E-120°W稱為Ni?o區(qū)。根據(jù)國家氣候中心氣候系統(tǒng)診斷預測室環(huán)流指數(shù)計算方法［27］，計算出兩區(qū)北半球（赤道至45°N）不同等壓面經(jīng)向環(huán)流指數(shù)，并分別與印-南暖池區(qū)域春季（與副高最佳相關(guān)季）和赤道東太平洋冬季（與副高最佳相關(guān)季）SSTA進行相關(guān)分析。圖6是印-南區(qū)域（a）和赤道東太平洋（b）SSTA與季風區(qū)和Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)的相關(guān)場。

圖6　印-南暖池區(qū)域SSTA與季風區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度指數(shù)相關(guān)（a）和赤道東太平洋SSTA與Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度相關(guān)（b）（陰影區(qū)域是超過95%信度水平）Fig.6 Correlation between SSTA in Indian-South China Sea warm pool area and meridional circaulation index in Monsoon area（a）；between SSTA in equator eastern Pacific and index meridional circaulation in Ni?o area（b）（the shaded region is above the 95%confidence level）

由圖6a可以看出，印-南暖池區(qū)域春季SSTA與季風區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度指數(shù)的最佳相關(guān)（信度達到99.9%）出現(xiàn)在4-7月份，且最大相關(guān)（r=0.4）以條狀分布在850 hPa以下，達到信度為95%相關(guān)（r= 0.24）主要分布在700 hPa以下。

圖6b是赤道東太平洋冬季SSTA與Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度指數(shù)的相關(guān)場，與圖6a的相關(guān)場截然不同，1-12月經(jīng)向環(huán)流強度指數(shù)與冬季赤道東太平洋SSTA的相關(guān)均達到了信度99.9%檢驗。達到95%信度檢驗水平的相關(guān)出現(xiàn)在對流層中低層（400 hPa以下）。

上述圖6結(jié)果表明，印-南區(qū)域SSTA對季風區(qū)經(jīng)向環(huán)流的影響主要發(fā)生在對流層低層，且主要發(fā)生4-7月份，對中高層的環(huán)流影響較小。而赤道東太平洋SSTA對Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流的影響發(fā)生在中層以下，是影響包括副高在內(nèi)的中低層大氣環(huán)流的重要海區(qū)。由進一步分析表明，赤道東太平洋SSTA對季風區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度也存在一定的影響，而印-南暖池區(qū)域SSTA對Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強度不產(chǎn)生任何影響。這一結(jié)果進一步證實了文獻［31］結(jié)論的可靠性。

吳國雄等［25］通過對緯向平均副熱帶高壓和Hadley環(huán)流下沉支的關(guān)系的分析研究認為，副高的強弱變化與經(jīng)向環(huán)流不存在密切關(guān)系。為此，本文利用計算出的季風區(qū)（40°～150°E）和Ni?o區(qū)（160°～120°W）赤道至45°N的平均經(jīng)向環(huán)流與副高強度指數(shù)進行相關(guān)分析，結(jié)果表明，Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與夏季副高強度指數(shù)還是存在一定的關(guān)系，主要體現(xiàn)在前期環(huán)流指數(shù)對后期副高強度的影響（圖7）；季風區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與夏季副高強度的相關(guān)也存在一定的關(guān)系，整體來看要比Ni?o區(qū)的影響要弱，最佳相關(guān)主要體現(xiàn)在東亞夏季風期間（5-7月）（圖略）。

圖7　Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與副高強度指數(shù)的相關(guān)場（陰影區(qū)域為相關(guān)系數(shù)≥95%信度檢驗水平）Fig.7 Correlation section of between meridional circaulation index in Ni?o area and subtropical high intensity（the shaded region is above the 95%confidence level）

吳國雄等［18］的研究指出，印度洋海溫異常對西太平洋副熱帶高壓影響的重要過程是大氣中的兩級熱力適應相聯(lián)系，認為印度洋海溫異常通過影響感熱通量影響中低層大氣環(huán)流，導致產(chǎn)生異常降水過程，而異常降水導致深對流潛熱加熱，最終影響副高的加強或減弱。由研究表明，印度洋-南海區(qū)域?qū)Υ髿猸h(huán)流產(chǎn)生影響的時間主要發(fā)生在每年的4-9月間，尤其是5-7月是一年中東亞夏季風攜帶大量暖濕空氣影響我國南方和東部沿海地區(qū)的汛期降水的重要時期。為此，我們應用沿赤道至20°N，不同位勢高度的水汽通量與副高強度進行相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在西南夏季風期間（5-8月），副高強度變化與中低層越赤道水汽通量的大小存在密切關(guān)系，當越赤道水汽通量偏大時，副高強度出現(xiàn)偏強，反之亦然。圖8是越赤道水汽通量與副高強度的相關(guān)場。最佳相關(guān)出現(xiàn)在5-9月份的50°～160°E之間，顯著相關(guān)位于100°～130°E之間，這一區(qū)域恰好是夏季風爆發(fā)期間西南風攜帶大量暖濕空氣入侵東南亞的重要通道。其他時間（1-4月，10-12月）是東亞冬季風盛行的時期，因此，其相關(guān)性也相對較差。這一結(jié)果表明，在東亞夏季風期間，來自印度洋-南海區(qū)域低空氣流所攜帶的暖濕空氣對副高異常變化起到重要作用，與吳國雄等［18］提出的兩級熱力適應過程對副高的影響相吻合。但值得注意地是，這一過程好似只適應于東亞夏季風期間，而不適應于東亞冬季風期間。

圖8　沿赤道-高度剖面水汽通量與副高強度相關(guān)場（陰影區(qū)域為相關(guān)系數(shù)≥95%信度檢驗水平）Fig.8 Correlation between vapor flux and subtropical high at equator-height section（the shaded region is above the 95% confidence level）

5　副高異常變化預測模型建立

由上述分析結(jié)果表明，副高強度指數(shù)和西伸脊點與赤道東太平洋和印-南區(qū)域SSTA存在不同時空分布的相關(guān)關(guān)系。并初步討論了它們之間存在在內(nèi)在聯(lián)系，為深入探討副高異常變化提供一些參考。由于赤道東太平洋SSTA對副高的影響始于超前一年的春季，盛于冬季；而印-太暖池區(qū)域SSTA對副高的影響始于超前一年的秋冬季，盛于當年的春季。兩個不同海區(qū)、不同時間對副高產(chǎn)生持續(xù)的影響，為預測副高異常變化，本文采用最優(yōu)子集回歸分析方法，建立副高強度異常變化預測模型，為未來副高強度異常變化的預測提供一定參考。

根據(jù)上述分析，我們選取赤道東太平洋秋季（SON）和冬季（DJF）；印-南暖池區(qū)域冬季（DJF）和春季（MAM）分別與副高強度和西伸脊點進行最優(yōu)子集回歸分析，得到5-8月份副高強度異常變化預測模型。

（1）最優(yōu)子集回歸模型建立：

式中，x1、x2、x3、x4是自變量，分別表示赤道東太平洋秋季、冬季和印-南暖池區(qū)域冬季、春季SSTA。Y5、Y6、Y7、Y8是因變量（預報量），分別表示5月、6月、7月和8月副高強度指數(shù)。b5、b6、b7、b8、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12是回歸系數(shù)，分別為：-0.35、-0.18、-0.37、-0.50和-16.68、20.03、 18.67、12.37、10.87、22.27、6.98、-24.73、65.58、-15.17、22.97、38.58。

回歸模型的相關(guān)系數(shù)分別是0.66、0.63、0.66和0.63，均超過99.9%信度檢驗。

（2）副高強度指數(shù)回報

圖9是根據(jù)最優(yōu)子集回歸分析，采用雙評分準則［31］（Couple Score Criterion，CSC，即以數(shù)量預報的評分和趨勢預報的評分來權(quán)衡變量篩選的雙評分準則），建立的預測模型進行的回報試驗結(jié)果。

圖9　5-8月副高強度回報（紅線為回報值）Fig.9 Forecast of intensity during May to August for subtropical high（red line is value of reforecast）

針對5-8月副高多年異常變化的回報結(jié)果來看，效果還是比較滿意的。對2015年5-8月副高強度的預測結(jié)果分別是20.5、20.6、27.5、31.3；而實際結(jié)果分別是10.2、8.2、0.6、-22.4。5-6月的預測基本正確，7-8月誤差較大。由分析表明，今年出現(xiàn)了較強的El Nino事件，從理論上講，相應的副高也會出現(xiàn)偏強的變化（見圖10，11）。由圖10和圖11候平均500 hPa高度場可以看出，7、8月的副高總體還是相對偏強，但國家氣候中心提供的副高指數(shù)是偏弱，尤其是8月份的副高出現(xiàn)明顯的偏弱現(xiàn)象，這可能與國家氣候中心計算西太平洋副熱帶高壓強度指數(shù)的取值范圍（110°～180°E）有關(guān)。另外，2015年夏季超強臺風的多發(fā)，也是影響副高變化的重要因素，7月在西太平洋形成的第9號超強臺風“燦鴻”，第10號臺風“蓮花”，第11號臺風“浪卡”；8月形成的第13號超強臺風“蘇迪羅”，第15號超強臺風“天鵝”以及第16號強臺風“艾莎尼”，它們的強度和路徑對西太平洋副熱帶高壓的分裂和位置變化存在重要影響（圖略），這可能也是導致2015年7和8月副高強度計算偏弱的另外原因。如果扣除7和8月超強臺風的影響，2015年夏季副高應該是偏強的一年。

圖10　北半球7月候平均500 hPa高度場（取自國家氣候中心，紅線為氣候平均值）Fig.10 Pentad mean 500 hPa geopotential height in Jul.for the Northern Hemisphere（from Climate Diagnostics and Prediction Division of NCC，red line is climate mean value）

圖11　北半球候8月平均500 hPa高度場（取自國家氣候中心，紅線為氣候平均值）Fig.11 Pentad mean 500 hPa geopotential height in August for the Northern Hemisphere（from Climate Diagnostics and Prediction Division of NCC，red line is climate mean value）

6　結(jié)論

采用Hadley Center提供的最新全球海溫資料，探討了熱帶海洋表層溫度場與西太平洋副熱帶高壓強度和西伸脊點之間的聯(lián)系，初步揭示了赤道東太平洋區(qū)域、印度洋-南海暖池區(qū)域海表溫度影響副高變化的機理，首次提出了赤道東太平洋和印-南海暖池區(qū)域海表溫度場的協(xié)同作用對副高的影響過程和作用，為深入研究副高的異常變化機理提供了重要依據(jù)。得到結(jié)論如下：

（1）赤道東太平洋SSTA對副高的影響始于超前一年的春季，持續(xù)到當年的春季；印-南暖池區(qū)域SSTA對副高的影響始于前冬，持續(xù)到當年的夏季，它們二者對副高的影響存在協(xié)同作用過程。

（2）赤道東太平洋SSTA對副高產(chǎn)生影響的主要過程是通過影響中低層經(jīng)向環(huán)流所致，印-南暖池區(qū)域SSTA對副高產(chǎn)生的影響主要是通過影響低層經(jīng)向環(huán)流（季風環(huán)流）和水汽輸送兩種過程引起，它們二者對副高的影響機理存在不同。前者影響時間為全年，而后者影響時間只發(fā)生在夏季風期間。

（3）通過最優(yōu)子集回歸分析，采用雙評分準則，建立了副高強度異常變化的預測模型，并對2015年5-8月副高強度進行了預測，其結(jié)果是5-8月的副高強度較常年偏強，如果扣除2015年7-8月份出現(xiàn)的超強臺風的影響，預測結(jié)果基本正確。

［1］黃士松，余志豪.副熱帶高壓結(jié)構(gòu)及其同大氣環(huán)流有關(guān)若干問題的研究［J］.氣象學報，1962，31（4）：339-359.Huang Shisong，Yu Zhihao.On the structure of the sub-tropical highs and some associated aspects of the general circulation of atmosphere［J］.Acta Meteorologica Sinica，1962，31（4）：339-359.

［2］黃士松.副熱帶高壓的東西向移動及其預報的研究［J］.氣象學報，1963，33（3）：320-332.Huang Shisong.A study of the longitudinal movement and its forecasting of subtropical anticyclones［J］.Acta Meteorologica Sinica，1963，33（3）：320-332.

［3］陶詩言，徐淑英.夏季江淮流域持久性旱澇現(xiàn)象的環(huán)流特征［J］.氣象學報，1962，32（1）：1-10.Dao Shihyen，Hsu Shuying.Some aspects of the circulation during the periods of the persistfnt drought and flood in Yantze and Hwai-ho valleys in summer［J］.Acta Meteorologica Sinica，1962，32（1）：1-10.

［4］陶詩言.中國夏季副熱帶天氣系統(tǒng)若干問題的研究［M］.北京：科學出版社，1963：1-146.Dao Shihyen.The some matter study for of the summer subtropical weather system in China［M］.Beijing：Science Press，1963：1-146.

［5］陶詩言，朱福康.夏季亞洲南部100毫巴流型的變化及其與西太平洋副熱帶高壓進退的關(guān)系［J］.氣象學報，1964，34（4）：385-396.Dao Shihyen，Chu Fukang.The 100-MB flow patterns in southern asia in summer and its relation to the advance and retreat of the west-pacific subtropical anticyclone over the far east［J］.Acta Meteorologica Sinica，1964，34（4）：385-396.

［6］陶詩言，衛(wèi)捷.再論夏季西太平洋副熱帶高壓的西伸北跳［J］.應用氣象學報，2006，17（5）：513-525.Tao Shiyan，Wei Jie.The Westward，Northward advance of the subtropical high over the west pacific in summer［J］.Journal of Applied Meteorological Science，2006，17（5）：513-525.

［7］陳興芳.汛期旱澇預測方法研究［M］.北京：氣象出版社，2000：60-89.Chen Xingfang.The prognosticate method research of the flood season drought and flood［J］.Bejing：China Meteorological Press，2000：60-89.

［8］張慶云，陶詩言.夏季東亞熱帶和副熱帶季風與中國東部汛期降水［J］.應用氣象學報，1998，9（增刊）：17-23.Zhang Qingyun，Tao Shiyan.Tropical and subtropical monsoon over east asia and its influence on the rainfall over eastern china in summer［J］.Quarterly Journal of Applied Meteorology，9（S）：17-23.

［9］魏鳳英.長江中下游夏季降水異常變化與若干強迫因子的關(guān)系［J］.大氣科學，2006，30（2）：202-211.Wei Fengying.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，2006，30（2）：202-211.

［10］趙俊虎，封國林，楊杰，等，夏季西太平洋副熱帶高壓的不同類型與中國汛期大尺度旱澇的分布［J］.氣象學報，2012，70（5）：1021-1031.Zhao Junhu，F(xiàn)eng Guolin，Yang Jie，et al.Analysis of the distribution of the large-scale drought／flood of summer in China under different types of the Western Pacific subtropical high［J］.Acta Meteorologica Sinica，2012，70（5）：1021-1031.

［11］陳興芳，趙振國.中國汛期降水預測研究及應用［M］.北京：氣象出版社，2000：1-241.Chen Xingfang，Zhao Zhenguo.The forecast research of the flood season in China its application［M］.Beijing：China Meteorological Press，2000：1-241.

［12］Zhou Tianjun，Yu Rucong.Atmospheric water vapor transport associated with typical anomalous summer rainfall patterns in China［J］.Journal of Geophysical Research，2005，110（D8），doi：10.1029／2004JD005413.

［13］黃先香，炎利軍，施能.華南前汛期旱澇影響因子和預報方法［J］.熱帶氣象學報，2006，22（5）：431-438.Huang Xianxiang，Yan Lijun，Shi Neng.Influence factors and prediction method on flood／drought during the first rainy season in South China［J］.Journal of Tropical Meteorology，2006，22（5）：431-438.

［14］孫淑清，馬淑杰.西太平洋副熱帶高壓異常及其與1998年長江流域洪澇過程關(guān)系的研究［J］.氣象學報，2001，59（6）：719-729.Sun Shuqing，Ma Shujie.A study on the relationship between the anomaly of subtropical high over the western pacific and the heavy flooding in Yangtze River valley in 1998［J］.Acta Meteorologica Sinica，2001，59（6）：719-729.

［15］王啟，韓永清.850 hPa夏季西太平洋副熱帶高壓的年際變化特征［J］.中國海洋大學學報，2010，40（12）：1-7.Wang Qi，Han Yongqing.Theinterannual variability of the 850 hpa summer western pacific subtropical high［J］.Periodical of Ocean University of China，2010，40（12）：1-7.

［16］黃榮輝，孫鳳英.熱帶西太平洋暖池的熱狀態(tài)及其上空的對流活動對東亞夏季氣候異常的影響［J］.大氣科學，1994，18（2）：141-151.Huang Ronghui，Sun Fengying.Impacts of the thermal state and the convective activities in the tropical western warm pool on the summer climate anomalies in East Asia［J］.Scientia Atmospherica Sinica，1994，18（2）：141-151.

［17］李萬彪，周春平.熱帶西太平洋暖池和副熱帶高壓之間的關(guān)系［J］.氣象學報，1998，56（5）：619-626.Li Wanbiao，Zhou Chunping.The relationship between tropical western pacific warm pool and subtropical high［J］.Acta Meteorologica Sinica，1998，56（5）：619-626.

［18］吳國雄，劉平，劉屹岷，等.印度洋海溫異常對西太平洋副熱帶高壓的影響——大氣中的兩級熱力適應［J］.氣象學報，2000，58（5）：513-522.Wu Guoxiong，Liu Ping，Liu Yimin，et al.Impacts of the sea surface temperature anomaly in the Indian Ocean on the subtropical anticyclone over the western Pacific-two-stage thermal adaptation in the atmosphere［J］.Acta Meteorologica Sinica，2000，58（5）：513-522.

［19］曾剛，孫照渤，林朝暉，等.不同海域海表溫度異常對西北太平洋副熱帶高壓年代際變化影響的數(shù)值模擬研究［J］.大氣科學，2010，34（2）：307-322.Zeng Gang，Sun Zhaobo，Lin Zhaohui，et al.Numerical simulation of impacts of sea surface temperature anomaly upon the interdecadal variation in the northwestern Pacific subtropical high［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences，2010，34（2）：307-322.

［20］應明，孫淑清.西太平洋副熱帶高壓對熱帶海溫異常響應的研究［J］.大氣科學，2000，24（2）：193-206.Ying Ming，Sun Shuqing.A study on the response of subtropical high over the western pacific on the SST anomaly［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences，2000，24（2）：193-206.

［21］Zhou Tianjun，Yu Rucong，Zhang Jie，et al.Why the western Pacific subtropical high has extended westward since the late 1970s［J］.Journal of Climate，2009，22（8）：2199-2215.

［22］Liu Yimin，Wu Guoxiong，Ren Rongcai.Relationship between the subtropical anticyclone and diabatic heating［J］.Journal of Climate，2004，17（4）：682-698.

［23］吳國雄，丑紀范，劉屹岷，等.副熱帶高壓形成和變異的動力學問題［M］.北京：科學出版社，2002：1-314.Wu Guoxiong，Chou Jifan，Liu Yimin，et al.Dynamles of the formation and variation of subtropical anticyclones［M］.Beijing：Science Press，2002：1-314.

［24］Hoskins B J.On the existence and strength of the summer subtropical anticyclones［J］.Bulletin of the American Meteorological Society，1996，77（6）：1287-1292.

［25］吳國雄，劉屹岷，劉平，等.緯向平均副熱帶高壓和Hadley環(huán)流下沉支的關(guān)系［J］.氣象學報，2002，60（5）：635-636.Wu Guoxiong，Liu Yimin，Liu Ping，et al.Relation between the Zonal Mean Subtropical Anticyclone and the Sinking Arm of the Hadley Cell［J］.Acta Meteorologica Sinica，2002，60（5）：635-636.

［26］Miyasaka T，Nakamura H.Structure and formation mechanisms of the Northern Hemisphere summertime subtropical highs［J］.Journal of Climate，2005，18（23）：5046-5065.

［27］中國氣象局國家氣候中心［Z］.http：／／cmdp.ncc.cma.gov.cn.Beijing climate center，china meteorological administration［Z］.http：／／cmdp.ncc.cma.gov.cn.

［28］Rayner N A，Parker D E，Horton E B，et al.Global analyses of sea surface temperature，sea ice，and night marine air temperature since the late nineteenth century［J］.Journal of Geophysical Research，2003，108（D14）：4407，doi：10.1029／2002JD002670.

［29］NOAA Earth System Research Laboratory［Z］.（www.esrl.noaa.gov）.

［30］牛保山，曹鴻興，劉生長.雙評分準則逐步回歸法［J］.氣象，1993，19（8）：18-21.Niu Baoshan，Cao Hongxing，Liu Shengchang.A method of stepwise regression with couple score criterion［J］.Weather，1993，19（8）：18-21.

［31］葉篤正，楊廣基，王興東.東亞和太平洋上空平均垂直環(huán)流——（一）夏季［J］.大氣科學，1979，3（1）：1-11.Ye Duzheng，Yang Guangji，Wang Xingdong.The Average Vertical Circulations over the East-Asia and the Pacific Area，（Ⅰ）in Summer［J］.Scientia Atmospherica Sinica，1979，3（1）：1-11.

［32］Wang Panxing，He Jinhai，Guo Pinwen，et al.Regional differences of temporal-spatial characteristics of air-sea interactions in tropical oceans［J］.Acta Meteorologica Sinica，2001，15（4）：407-419.

［33］Wang C.Atmospheric circulation cells associated with the El Ni?o-Southern Oscillation［J］.Journal of Climate，2002，15（4）：399-419.

［34］符淙斌.平均經(jīng)圈環(huán)流型的轉(zhuǎn)變與長期天氣過程［J］.氣象學報，1979，37（1）：74-85.Fu Congbin.On the variation of mean meridional circulation related with long-range weather process［J］.Acta Meteorologica Sinica，1979，37（1）：74-85.

The synergistic effect of SSTA between the equatorial eastern Pacific and the Indian-South China Sea warm pool region influence on the western Pacific subtropical high

Chen Di1，Gao Shanhong1，Chen Jinnian2，3，Gao Shan2，3
（1．College of Oceanic and Atmospheric Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2．Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China；3．Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China）

In this paper，Hadley Center provided the latest global sea surface temperature data.It is analyzed that relationship between the equatorial Pacific and Indian-South China Sea（Indian-South）warm pool region sea surface temperature anomalies（SSTA）and the western Pacific subtropical high（WPSH）.Results show that the effect SSTA in the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool region SSTA on WPSH is obvious to the difference in temporal and spatial distribution，the both of them are playing an important synergistic effect in WPSH changes process.The former influence on WPSH that begin spring last year until the spring of this year.The latter that begin in early winter until summer of this year.The way that SSTA in the equatorial eastern Pacific influence on WPSH mainly through the impact on the meridional circulation，however the way that SSTA in the Indian -South warm pool mainly impact of WPSH is through the meridional circulation and water vapor transportation.The former is mainly that SSTA in the equatorial eastern Pacific influence to Hadley circulation at the middle and lower layer in the troposphere，while the latter is mainly influence to monsoon circulation and associated water vapor transportation at lower layer in the troposphere.The mechanism of these two effects on WPSH is different.The author first time puts forward the process that SSTA between the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool region influence on the WPSH which has synergistic effect.Through the optimal subset regression analysis，the anomalous variation of WPSH forecast model is established，and the prognosticated result is that the intensity of WPSH are stronger than the normal in May，June，July and August 2015，the actual result are stronger than the normal of the intensity of the WPSH，therefore，we think that the forecast model is dependable.This work is to emphasize the characteristics of the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool synergy effect on persistence variation in WPSH，it is provided more reliable basis for the prediction of WPSH abnormal change and its precipitation.

WPSH；the equatorial eastern Pacific；Indian-South China Sea warm pool；SSTA；optimal subset regression；forecast

陳迪，高山紅，陳錦年，等.赤道東太平洋和印度洋-南海暖池海溫場的協(xié)同作用對西太平洋副熱帶高壓的影響［J］.海洋學報，2016，38（2）：1—15，

10.3969／j.issn.0253-4193.2016.02.001

Chen Di，Gao Shanhong，Chen Jinnian，et al.The synergistic effect of SSTA between the equatorial eastern Pacific and the Indian-South China Sea warm pool region influence on the western Pacific subtropical high［J］.Haiyang Xuebao，2016，38（2）：1—15，

10.3969／j.issn.0253-4193.2016.02.001

P732

A

0253-4193（2016）02-0001-15

2015-10-24；

2015-11-05。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目（973）；熱帶太平洋海洋環(huán)流與暖池的結(jié)構(gòu)特征、變異機理和氣候效應（2012CN417402）；中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項——暖池季節(jié)-年代際變異與海氣耦合過程（XDA11010102）。

陳迪（1990-），男，山東省青島市人，主要研究方面為大尺度海氣相互作用。E-mail：hunterchen1＠163.com

陳錦年，研究員，博士生導師，主要從事大尺度海氣相互作用及其氣候變化研究。E-mail：jnchen＠qdio.ac.cn