江西春季降水異常的環(huán)流特征及其對(duì)ENSO事件的響應(yīng)

張超美，吳珊珊，黃彩婷

(江西省氣候中心，南昌330096)

引 言

江西地處我國(guó)江南地區(qū)，受東亞季風(fēng)系統(tǒng)和地理因素影響，降水的季節(jié)和年際變化特征明顯。江西歷年春季(3—5月)平均降水量為638 mm，占全年平均降水總量的38%，是一年中降水最多的季節(jié)。由于春季是東亞冬季風(fēng)環(huán)流向夏季風(fēng)環(huán)流轉(zhuǎn)換的交替季節(jié)，南方暖濕氣流開(kāi)始活躍，北方冷空氣活動(dòng)較為頻繁，在冷暖氣團(tuán)相互作用的過(guò)程中常常造成江西春季降水分布極不均勻，導(dǎo)致洪澇干旱頻發(fā)。另外，全球氣候變化也對(duì)降水產(chǎn)生了明顯影響，使近年來(lái)江西春季降水波動(dòng)加大，旱澇更加明顯。如2010年春季降水為1976年以來(lái)同期最多，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，而2011年降水為1961年以來(lái)最少，出現(xiàn)嚴(yán)重春旱，均給江西工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。而此時(shí)正值江西越冬作物返青和春耕春種農(nóng)忙的關(guān)鍵時(shí)期，旱澇等災(zāi)害性天氣嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾生活。因此，加強(qiáng)春季降水異常特征及其成因研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和業(yè)務(wù)應(yīng)用價(jià)值，是更好地為政府提供決策服務(wù)、有效開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)春季我國(guó)南方降水異常的影響系統(tǒng)和影響因子進(jìn)行了較多研究。邵太華和張耀存(2012)研究表明，當(dāng)前期冬季北大西洋濤動(dòng)(NAO)偏強(qiáng)(弱)時(shí)，我囯東部南方地區(qū)春季降水偏多(少)。李依瞳等(2017)研究指出，當(dāng)春季南支槽強(qiáng)度越強(qiáng)(越弱)，長(zhǎng)江中部及西南部分地區(qū)降水越多(越少)。張恒德等(2006)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)極渦位置偏向大西洋和太平洋時(shí)，中國(guó)華南地區(qū)春季降水異常偏多。大量研究表明(池艷珍等，2005；韓晉平等，2006；溫之平等，2007；張潔等，2009；李超和張慶云，2013；周明森等，2013；王遵婭等，2018)，我國(guó)南方春季大范圍異常降水與大氣環(huán)流持續(xù)異常有密切關(guān)系，往往同時(shí)受中高緯和低緯大氣環(huán)流系統(tǒng)的共同影響。其中包括歐亞阻塞高壓、西太副高、越赤道氣流、水汽輸送、東亞大槽等大氣環(huán)流系統(tǒng)。另外，海溫(Wang et al.，2002；Wu et al.，2003；詹豐興等，2013；孫照渤等，2017)、積雪(錢(qián)永甫等，2003；Wu and Kirtman，2007；左志燕和張人禾，2012；陳紅等，2017)、海冰(吳恒強(qiáng)和張愛(ài)華，1998；Wu et al.，2003；李錦和李春，2016)等強(qiáng)迫因子對(duì)我國(guó)南方春季降水的影響也非常重要。其中，ENSO作為熱帶地區(qū)大氣-海洋中年際變化最強(qiáng)的異常信號(hào)，眾多研究揭示了它通過(guò)影響大氣環(huán)流進(jìn)而間接影響我國(guó)南方降水(李錦和李春，2016；吳珊珊等，2010；Feng et al.，2011；薛峰和劉長(zhǎng)征，2007)。李超和張慶云(2013)研究發(fā)現(xiàn)，春季長(zhǎng)江中下游降水異常偏多(少)年最顯著的前冬外強(qiáng)迫信號(hào)表現(xiàn)為赤道太平洋海溫呈現(xiàn)厄爾尼諾(拉尼娜)型。李錦和李春(2016)研究表明，在El Ni?o事件發(fā)生的次年春季，中國(guó)東南地區(qū)降水偏多。吳珊珊等(2010)研究指出，El Ni?o(La Ni?a)衰亡年江西春季降水偏多(少)。近年來(lái)，不同于傳統(tǒng)的東部型El Ni?o，中部型El Ni?o事件頻繁出現(xiàn)，這兩類ENSO事件對(duì)東亞氣候的影響具有顯著差異。在東部型El Ni?o事件的衰退期，南方地區(qū)春季降水異常偏多，且這一降水正異常可以持續(xù)到夏季；而在中部型El Ni?o衰退的春季，南方地區(qū)降水沒(méi)有顯著變化(Feng et al.，2011)。另外，相比中強(qiáng)ENSO事件，強(qiáng)ENSO事件對(duì)東亞夏季風(fēng)和中國(guó)東部夏季降水的影響更為顯著，且影響開(kāi)始的時(shí)間也較早(薛峰和劉長(zhǎng)征，2007)。

上述研究表明，影響我國(guó)南方春季降水異常的因子眾多，且非常復(fù)雜。以往關(guān)于江西降水的研究主要集中在夏季、個(gè)例分析及汛期致洪暴雨過(guò)程方面(熊蜀斐和張超美，2000；張超美等，2003；馬鋒敏等，2011；鄒海波等，2013)，而利用近幾十年江西站點(diǎn)長(zhǎng)序列逐日雨量和大氣環(huán)流再分析資料研究江西春季降水異常環(huán)流特征及其對(duì)ENSO事件的響應(yīng)則未見(jiàn)到。此外，由于各研究的年限、資料來(lái)源、El Ni?o/La Ni?a事件定義等不同，研究結(jié)果難免存在差異。因此，本文將利用1961—2018年近60 a太平洋海表溫度、江西83個(gè)臺(tái)站降水量觀測(cè)資料，分析江西春季降水異常年大氣環(huán)流異常特征，探討ENSO事件對(duì)江西春季降水的可能影響，為江西春季降水預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 資料與方法

本研究使用的資料包括:(1)江西省氣象信息中心提供的1961—2018年全省83個(gè)常規(guī)觀測(cè)站逐日降水資料；(2)美國(guó)NCEP/NCAR提供的1961—2018年大氣環(huán)流逐日再分析資料，要素包括200 hPa、500 hPa和850 hPa位勢(shì)高度以及垂直速度、經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)，其分辨率為2.5°×2.5°網(wǎng)格點(diǎn)，相關(guān)數(shù)據(jù)取自https://www.psl.noaa.gov//data/gridded/data.ncep.reanalysis.html。本文春季降水指3—5月降水量之和，氣候平均態(tài)指1981—2010年平均。

本研究使用的方法包括經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF)、相關(guān)分析、合成分析等常用統(tǒng)計(jì)方法和診斷分析方法，使用的檢驗(yàn)方法主要為t檢驗(yàn)。

根據(jù)Wallace和Gutzler(1981)對(duì)歐亞遙相關(guān)型的定義(見(jiàn)式(1))，計(jì)算出1961—2018年春季歐亞遙相關(guān)指數(shù)(EU指數(shù)，IEU)。

其中，Z*表示標(biāo)準(zhǔn)化的500 hPa春季平均高度距平，(20°E，55°N)、(75°E，55°N)和(145°E，40°N)分別表示斯堪的納維亞和波蘭、西伯利亞和日本地區(qū)。

根據(jù)中國(guó)氣象局制定的《厄爾尼諾／拉尼娜事件判別方法》(GB/T 33666-2017)，當(dāng)NINO3.4指數(shù)3個(gè)月滑動(dòng)平均值≥0.5℃(≤-0.5℃)，且持續(xù)至少5個(gè)月，判定為一次厄爾尼諾(拉尼娜)事件。NINO3.4指數(shù)是指(5°S—5°N、170°—120°W)范圍內(nèi)海表面溫度異常的區(qū)域平均值。文中El Ni?o(La Ni?a)歷史事件取自https://cmdp.ncc-cma.net/download/ENSO/Monitor/ENSO_history_events.pdf。選取1970年以來(lái)發(fā)生的9個(gè)中等強(qiáng)度以上El Ni?o事件衰減年(1973、1983、1988、1992、1995、1998、2003、2010、2016年)和所有12個(gè)La Ni?a事件衰減年(1972、1974、1976、1985、1989、1996、2000、2001、2008、2011、2012、2018年)，探討ENSO背景下江西春季降水特征及其形成原因。

2 江西春季降水的時(shí)空變化特征

為了分析江西春季降水的時(shí)空變化特征，文中采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分解方法，對(duì)1961—2018年江西83個(gè)站點(diǎn)春季(3—5月)降水歸一化場(chǎng)進(jìn)行EOF分解(圖1)。前3個(gè)模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率分別為61.4%、15.5%和4.7%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.6%。第1模態(tài)呈現(xiàn)全省一致的負(fù)值，表明江西春季降水空間變化最主要的模態(tài)為全省一致型變化趨勢(shì)，表現(xiàn)為全省春季降水整體偏多或偏少，這是最主要的空間分布型(圖1a)。第2模態(tài)呈南北反向分布，0線在28°N附近，以0線為界，以北為負(fù)值區(qū)，以南為正值區(qū)，表明南北相反變化的空間型(圖1c)；第3模態(tài)自北向南依次為正-負(fù)-正的帶狀分布形式，反映江西北部和南部降水與中部相反的變化趨勢(shì)(圖1e)。

圖1 1961—2018年江西春季(3—5月)降水歸一化場(chǎng)前三個(gè)EOF模態(tài)EOF-1(a,b)、EOF-2(c,d)、EOF-3(e,f)的空間分布(a,c,e)和時(shí)間系數(shù)(b,d,f)Fig.1(a,c,e)Spatial distribution and(b,d,f)timecoefficient of thefirst three EOFmodes(a,b)EOF-1,(c,d)EOF-2 and(e,f)EOF-3 for springprecipitation normalization field in Jiangxi Provinceduring1961-2018.

由于第一特征向量表示江西全區(qū)一致變化且其方差貢獻(xiàn)最大，采用EOF分析所得第一特征向量的時(shí)間序列(簡(jiǎn)稱PC1，下同)來(lái)定義區(qū)域旱澇年。因此，選取1961—2018年中PC1＜-1一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年份為降水偏 多 年(1962，1970，1973，1975，1980，1981，1983，1992，2010，2012，2016年)，PC1＞1一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年份為降水偏少年(1963，1964，1971，1974，1982，1985，1990，2007，2008，2011，2018年)。

3 春季降水異常的環(huán)流特征

大氣環(huán)流異常是降水異常的直接原因。通過(guò)對(duì)江西省春季降水偏多年與偏少年的中、低層環(huán)流場(chǎng)的分析，深入探討江西春季降水異常的環(huán)流特征，以便研究降水異常的大氣內(nèi)部影響因子及其形成原因。

從江西春季降水偏多年500 hPa位勢(shì)高度距平合成場(chǎng)(圖2a)可見(jiàn)，歐亞地區(qū)中高緯從西向東為“-+-”的緯向距平符號(hào)分布，負(fù)距平位于歐洲西部地區(qū)，負(fù)距平中心則位于斯堪的納維亞半島南部地區(qū)，正距平位于東歐至西伯利亞地區(qū)，正距平中心位于烏拉爾山附近，表明烏拉爾山阻塞活動(dòng)頻繁；另一負(fù)距平區(qū)位于貝加爾湖附近。其中，在里海、貝加爾湖地區(qū)各有一個(gè)負(fù)距平中心，表明這一地區(qū)低槽系統(tǒng)活躍，貝加爾湖低槽加強(qiáng)有利于引導(dǎo)冷空氣南下；在孟加拉灣、中南半島至菲律賓以東的西太平洋地區(qū)為另一正距平區(qū)，表明副高偏強(qiáng)，有利于暖濕空氣活躍并北上。這種環(huán)流形勢(shì)有利于冷空氣南下在江西地區(qū)與南來(lái)的暖濕氣流交匯。

圖2 江西春季降水偏多年(a)和偏少年(b)500 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)及其偏多年與偏少年位勢(shì)高度差值場(chǎng)(c)分布(單位:gpm)Fig.2 Distribution of geopotential height anomaly field(unit:gpm)at 500 hPain theyearswith abnormally(a)moreand(b)less precipitation and(c)their differencefield(unit:gpm)between March and May of springin Jiangxi.

江西春季降水偏少年環(huán)流異常則與上述偏多年基本相反。從江西春季降水偏少年500 hPa位勢(shì)高度距平合成場(chǎng)(圖2b)可見(jiàn)，歐亞地區(qū)中高緯從西向東為“+-+”的緯向距平符號(hào)分布，正距平位于歐洲西部地區(qū)，正距平中心在斯堪的納維亞半島南部地區(qū)，負(fù)距平位于東歐至貝加爾湖的西伯利亞地區(qū)，負(fù)距平中心在烏拉爾山附近，表明烏拉爾山阻塞系統(tǒng)活動(dòng)偏弱；另一正距平區(qū)位于30°N以北、貝加爾湖以東以南地區(qū)，包括東西伯利亞地區(qū)、蒙古國(guó)東部、中國(guó)100°E以東大部、朝鮮半島至日本以東洋面上，這表明30°N以北的東亞大槽偏弱。里海附近也有一正距平中心，表明該地區(qū)低槽系統(tǒng)不活躍；30°N附近及其以南的亞洲地區(qū)為大片負(fù)距平區(qū)域，其中孟加拉灣、中南半島至菲律賓以東洋面為負(fù)距平大值區(qū)，表明副高偏弱，不利暖濕空氣加強(qiáng)北上。這種環(huán)流形勢(shì)不利于冷空氣南下在江西地區(qū)與南來(lái)暖濕氣流交匯。

圖3給出了江西春季降水EOF第1模態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間系數(shù)序列PC1與同期歐亞地區(qū)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布圖。從中可見(jiàn)，歐洲西部地區(qū)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，其數(shù)值超過(guò)了-0.3(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))，該負(fù)值區(qū)與圖2a中歐洲西部的低壓槽對(duì)應(yīng)；烏拉爾山地區(qū)的相關(guān)系數(shù)為正值，其數(shù)值超過(guò)了0.4(通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn))，與烏拉爾山阻塞高壓活動(dòng)高頻區(qū)位置基本一致，在貝加爾湖地區(qū)為明顯的負(fù)相關(guān)中心，其相關(guān)系數(shù)超過(guò)了-0.26(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))，這一負(fù)相關(guān)區(qū)正好位于貝加爾湖地區(qū)。在亞洲低緯地區(qū)，從孟加拉灣和中南半島經(jīng)南海至臺(tái)灣以東熱帶西太平洋地區(qū)的相關(guān)系數(shù)為正值，其數(shù)值超過(guò)了0.3(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))，與西太副高位置相對(duì)應(yīng)。

圖3 江西春季降水EOF第1模態(tài)的時(shí)間系數(shù)與同期500 hPa位勢(shì)高度的相關(guān)系數(shù)分布(填色區(qū)表示通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))Fig.3 Distribution of correlation coefficient between time coefficient of mode EOF-1 for the spring precipitation in Jiangxiand the 500 hPa geopotential height of corresponding period. Color-filled areas indicatepassing the test at the 0.05 significance level.

上述相關(guān)分析進(jìn)一步表明，江西春季降水異常偏多年歐亞地區(qū)中高緯從西向東為“-+-”的緯向距平波列，歐亞地區(qū)中高緯為兩槽一脊的形勢(shì)，歐洲西部低槽偏強(qiáng)，烏拉爾山阻塞高壓異常發(fā)展，貝加爾湖地區(qū)低槽偏強(qiáng)，西太副高偏強(qiáng)，這種環(huán)流形勢(shì)有利于冷空氣南下在江西地區(qū)與南來(lái)的暖濕氣流交匯。江西春季降水偏少年環(huán)流異常則相反。與歐亞地區(qū)中高緯從西向東的“-+-”緯向距平波列及西太副高偏強(qiáng)相聯(lián)系的850 hPa環(huán)流也表現(xiàn)出了相似的特征(圖4a):烏拉爾山上空為反氣旋性環(huán)流，歐洲西部及貝加爾湖至日本以西地區(qū)為氣旋環(huán)流，從菲律賓至臺(tái)灣及其以東的西太平洋地區(qū)為異常反氣旋環(huán)流，江西為西南風(fēng)距平控制，有利于來(lái)自南海和西太平洋的水汽向江西輸送(圖4a)。降水偏少年則相反，烏拉爾山上空為氣旋性環(huán)流，歐洲西部及貝加爾湖至日本以西地區(qū)為反氣旋環(huán)流，從菲律賓至臺(tái)灣及其以東的西太平洋地區(qū)為異常氣旋性環(huán)流，江西為偏北風(fēng)距平控制，不利于水汽向江西輸送(圖4b)。

圖4 江西春季降水偏多年(a)和偏少年(b)850 hPa風(fēng)場(chǎng)距平分布(單位:m·s-1)Fig.4 Theanomalousdistribution of wind field(unit:m·s-1)at 850 hPain theyearswith abnormally(a)moreand(b)lessprecipitation between March and May of springin Jiangxi.

歐亞地區(qū)中高緯從西向東的“-+-”緯向傳播的波列表現(xiàn)出類似Wallace和Gutzler(1981)定義的歐亞遙相關(guān)型(EU型)的特征。前人研究表明，歐亞遙相關(guān)型是影響中國(guó)春季降水的重要因子。如王遵婭等(2018)分析指出，中國(guó)春季降水與烏拉爾山以東的低槽和東北亞上空的高脊具有很好的相關(guān)性，容易造成中囯東部降水“南少北多”，兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且均與歐亞遙相關(guān)(EU)波列關(guān)系密切。高留喜(2003)分析了山東省春季旱年與澇年環(huán)流形勢(shì)的差異，明確提出大氣環(huán)流可能存在歐亞型遙相關(guān)控制山東春季降水；東亞大槽增強(qiáng)(減弱)、烏拉爾地區(qū)環(huán)流連續(xù)出現(xiàn)正(負(fù))異常可能是導(dǎo)致山東省春季少(多)雨的原因。

為更清楚地認(rèn)識(shí)歐亞遙相關(guān)型(EU型)對(duì)江西春季降水的影響，分別計(jì)算1961—2018年春季EU指數(shù)與同期500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、江西地區(qū)春季降水標(biāo)準(zhǔn)化值的相關(guān)系數(shù)。圖5給出同期春季EU指數(shù)與500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)分布(填色區(qū)表示通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))。從中可見(jiàn)，EU指數(shù)與歐洲西部、烏拉爾山附近地區(qū)及貝加爾湖至日本以西地區(qū)位勢(shì)高度具有顯著的相關(guān)性，且呈“-+-”相關(guān)分布，歐亞大陸上空為兩槽一脊形勢(shì)。圖5與圖3相比，歐亞地區(qū)中高緯從西向東均為“-+-”的緯向波列，且正、負(fù)相關(guān)中心分布地區(qū)大致相同。這進(jìn)一步說(shuō)明歐亞遙相關(guān)型(EU型)是造成江西春季降水異常的主要環(huán)流型。EU指數(shù)越大，表示東亞大槽、西歐淺槽以及烏拉爾山高壓脊越強(qiáng)，中高緯環(huán)流的經(jīng)向度增大，有利于冷空氣南下，并與來(lái)自南方海洋的暖濕氣流匯合，造成江西春季降水偏多。EU指數(shù)越小，表示東亞大槽、西歐淺槽越弱以及西伯利亞高壓脊越弱。當(dāng)中高緯環(huán)流的經(jīng)向度變小時(shí)，則不利于冷空氣南下，江西春季降水偏少。

圖5 1961—2018年春季EU指數(shù)與同期500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)分布(填色區(qū)表示通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))Fig.5 Distribution of correlation coefficient between EU index and the geopotential height field at 500 hPa in the spring of 1961-2018.Color-filled areas indicate passing the test at the 0.05 significance level.

圖6 為1961—2018年春季EU指數(shù)與同期江西區(qū)域平均的降水標(biāo)準(zhǔn)化值時(shí)間序列也證明了這一點(diǎn)，從中可見(jiàn)，江西春季降水與春季EU指數(shù)呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(r)為0.29(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))。這表明當(dāng)春季EU指數(shù)越大，江西地區(qū)的春季降水偏多；反之，降水偏少。

圖6 1961—2018年春季EU指數(shù)與同期江西區(qū)域平均降水的標(biāo)準(zhǔn)化值時(shí)間序列Fig.6 Timeseries of standardized EUindex in springand thecorresponding-period regional averaged precipitation in Jiangxiduring1961-2018.

4 江西春季降水異常與ENSO的關(guān)系

4.1 江西春季降水量在ENSO衰減年的主要特征

從1970—2018年江西春季降水距平百分率逐年變化圖上可見(jiàn)(圖7)，江西春季降水量在9個(gè)El Ni?o衰減年中有8個(gè)偏多(2003年除外)，12個(gè)La Ni?a衰減年中有10個(gè)江西春季降水偏少(1989、2012年除外)。從1970—2018年中9個(gè)El Ni?o衰減年和12個(gè)La Ni?a衰減年江西春季降水距平百分率合成空間分布圖上看到(圖8)，El Ni?o衰減年整個(gè)江西地區(qū)春季降水較常年同期偏多，江西北部和南部大部地區(qū)降水較常年明顯偏多(偏多20%～30%)，景德鎮(zhèn)、都昌偏多超過(guò)30%；江西中部、贛州南部略偏多(偏多10%～20%)，宜春西部偏多程度最輕(不足10%)。與El Ni?o衰減年相反，La Ni?a衰減年整個(gè)江西地區(qū)春季降水較常年同期偏少，但降水偏少的空間分布與El Ni?o衰減年有所不同，江西大部分地區(qū)較常年偏少10%～20%，吉安、吉水偏少超過(guò)20%，九江西南部、贛州西部偏少程度最輕(不足10%)。

圖7 1970—2018年江西春季平均降水距平百分率的逐年變化(●和■分別表示El Ni?o和La Ni?a事件衰減年)Fig.7 Annual variation of theanomaly percentageof springaveraged precipitation in Jiangxifrom1970 to2018.Symbols“●”and“■”denotethedecay yearsof El Ni?oand La Ni?aevents,respectively.

圖8 1970—2018年El Ni?o(a)和La Ni?a(b)事件衰減年江西春季降水距平百分率(單位:%)分布(紫色圓點(diǎn)表示降水異常通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)的站點(diǎn))Fig.8 Distribution of anomaly percentage (unit: %) of spring precipitation in Jiangxi during the decay years of (a) El Ni?oand (b) La Ni?a events from 1970 to 2018. Purple dots indicate the stations that precipitation anomalyhas passed the test at the 0.05 significance level.

以上分析表明，El Ni?o和La Ni?a事件對(duì)江西不同地區(qū)春季降水的影響存在差異，El Ni?o對(duì)江西北部和南部影響較大，La Ni?a對(duì)江西中部影響較大，但El Ni?o和La Ni?a均對(duì)贛州西南部影響較小。

4.2 春季東亞大氣環(huán)流對(duì)ENSO的響應(yīng)

中國(guó)東部地區(qū)春季降水與ENSO相關(guān)顯著，即在El Ni?o事件發(fā)生的次年春季，西太副高易偏強(qiáng)、東亞大槽偏弱、巴爾喀什湖至貝加爾湖的高度場(chǎng)偏低，即多低槽維持(李錦和李春，2016；吳璐等，2017)。第3節(jié)的研究結(jié)果表明，江西春季降水偏多年，在500 hPa上歐亞中高緯地區(qū)從西向東為“-+-”的緯向距平分布，西太副高偏強(qiáng)是導(dǎo)致江西春季降水異常偏多的重要大氣環(huán)流系統(tǒng)。因此，有必要進(jìn)一步探究ENSO事件對(duì)應(yīng)的東亞大氣環(huán)流異常與江西春季降水異常的關(guān)系。

從合成的El Ni?o衰減年春季東亞地區(qū)低層(850 hPa)環(huán)流距平場(chǎng)(圖9a)可見(jiàn)，西太平洋地區(qū)位勢(shì)高度為正距平，對(duì)應(yīng)為反氣旋控制，江西地區(qū)處在一致的西南風(fēng)區(qū)。這表明El Ni?o衰減年春季西太副高偏強(qiáng)，南方暖濕氣團(tuán)較活躍，有利于南海上空的西南水汽沿西太副高西北側(cè)輸送到江西地區(qū)，為江西地區(qū)降水提供有利的水汽條件。另外，青藏高原以東我國(guó)南方地區(qū)位勢(shì)高度為負(fù)距平，對(duì)應(yīng)為氣旋式環(huán)流控制，江南地區(qū)處在明顯風(fēng)速和風(fēng)向輻合區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生發(fā)展，為江西降水提供有利的抬升條件。

從合成的El Ni?o衰減年春季東亞地區(qū)高層(200 hPa)環(huán)流距平場(chǎng)(圖10a)可見(jiàn)，我國(guó)華北東部至日本一帶是反氣旋環(huán)流，青藏高原東南部至我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)為氣旋環(huán)流，江西北部盛行偏東風(fēng)，南部為偏西風(fēng)，東海有一強(qiáng)輻散中心，江西位于該中心西側(cè)的輻散區(qū)中，這表明江西地區(qū)高空輻散偏強(qiáng)，有利于建立深厚的上升運(yùn)動(dòng)。

圖10 El Ni?o(a)和La Ni?a(b)衰減年春季200 hPa流場(chǎng)距平(箭矢，單位:m·s-1)與散度距平場(chǎng)(填色區(qū)，單位:s-1)疊加圖(圖a中填色區(qū)表示輻散區(qū)，圖b中填色區(qū)表示輻合區(qū))Fig.10 Flow field anomaly(arrow,unit:m·s-1)and divergenceanomaly(color-filled areas,unit:s-1)at 200 hPain thespringof(a)El Ni?o and(b)La Ni?adecay years.Color-filled areasin(a)and(b)represent divergenceareaand convergencearea,respectively.

春季環(huán)流La Ni?a衰減年與El Ni?o衰減年相反，在La Ni?a衰減年春季東亞低層(850 hPa)環(huán)流距平場(chǎng)(圖9b)上，整個(gè)東亞地區(qū)位勢(shì)高度均為負(fù)距平，其負(fù)距平中心位于菲律賓東部的西太平洋海域，對(duì)應(yīng)為異常氣旋控制，江西地區(qū)以東北風(fēng)為主。這表明La Ni?a衰減年春季西太副高強(qiáng)度偏弱，南方暖濕氣團(tuán)不活躍，進(jìn)而抑制了南海水汽輸送到江西地區(qū)。另外，我國(guó)南方地區(qū)上空受一閉合反氣旋環(huán)流控制，江南地區(qū)處在風(fēng)向風(fēng)速輻散區(qū)，盛行下沉運(yùn)動(dòng)，下沉運(yùn)動(dòng)中心位于江西南部，不利于江西上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生發(fā)展。

圖9 El Ni?o(a)和La Ni?a(b)衰減年春季850 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)(實(shí)線，單位:gpm)、流場(chǎng)距平(箭矢，單位:m·s-1)以及垂直運(yùn)動(dòng)距平場(chǎng)(填色區(qū)，單位:Pa·s-1)疊加圖(圖a中填色區(qū)表示上升運(yùn)動(dòng)，圖b中填色區(qū)表示下沉運(yùn)動(dòng))Fig.9 Geopotential height anomaly field(solid line,unit:gpm),flowfield anomaly(arrow,unit:m·s-1)and vertical velocity anomalyfield(color-filled areas,unit:Pa·s-1)at 850 hPain thespringof(a)El Ni?oand(b)La Ni?adecay years.Color-filled areas in(a)and(b)represent ascendingmovement and descendingmovement,respectively.

另外，從La Ni?a衰減年春季東亞高層(200 hPa)環(huán)流距平場(chǎng)(圖10b)可見(jiàn)，青藏高原及其以東的南方地區(qū)上空有一反氣旋環(huán)流，江西地區(qū)位于這一反氣旋環(huán)流東側(cè)，北部受西北風(fēng)控制，南部為東風(fēng)控制，江西地區(qū)處于氣流輻合中心，有利形成下沉運(yùn)動(dòng)，不利于江西上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生和發(fā)展。

以上分析表明，影響江西春季降水的主要環(huán)流因子是西太副高，反氣旋西北側(cè)的西南氣流為江西春季降水提供了重要的水汽來(lái)源。El Ni?o衰減年春季，東太平洋海溫偏高同時(shí)加熱大氣，中東太平洋海平面氣壓下降，西太平洋低層氣壓升高，西太副高增強(qiáng)，因此ENSO通過(guò)影響西太副高異常進(jìn)而影響江西春季降水異常。

5 結(jié)論與討論

本文利用江西省1961—2018年春季(3—5月)逐日降水資料和NCEP/NCAR逐日再分析資料，對(duì)江西春季降水異常年大氣環(huán)流特征及其對(duì)ENSO事件的響應(yīng)進(jìn)行了分析，得到以下主要結(jié)論：

(1)江西春季降水異常偏多(少)年大氣環(huán)流形勢(shì)存在明顯差異。中層500 hPa歐亞地區(qū)中高緯從西向東為“-+-”(“+-+”)的距平(相關(guān))緯向波列分布，歐洲西部低槽加強(qiáng)(減弱)，烏拉爾山附近多(少)阻塞高壓系統(tǒng)活動(dòng)，貝加爾湖地區(qū)低槽加強(qiáng)(減弱)，西太副高偏強(qiáng)(弱)，這種環(huán)流形勢(shì)有(不)利于冷暖氣流在江西上空交匯；低層850 hPa菲律賓至臺(tái)灣及其以東的西太平洋地區(qū)為反氣旋性(氣旋性)環(huán)流，江西地區(qū)為異常西南風(fēng)(東北風(fēng))控制，使來(lái)自南海和西太平洋的水汽向江西輸送加強(qiáng)(減弱)。

(2)ENSO是影響江西春季降水的重要強(qiáng)迫信號(hào)。ENSO衰減年不同位相對(duì)江西春季降水的影響主要表現(xiàn)為El Ni?o衰減年有利于江西地區(qū)春季降水偏多，而La Ni?a衰減年則有利于江西地區(qū)春季降水偏少。ENSO通過(guò)影響西太副高異常進(jìn)而影響江西春季降水異常。El Ni?o(La Ni?a)衰減年春季低層850 hPa西太副高偏強(qiáng)(弱)、西北太平洋呈異常反氣旋(氣旋)、江西地區(qū)為異常西南風(fēng)(東北風(fēng))距平，低層輻合偏強(qiáng)(弱)和高層200 hPa輻散(合)形成了有(不)利的水汽和動(dòng)力條件是造成江西地區(qū)降水偏多(少)的主要原因。

本文分析了江西春季降水異常偏多(少)年環(huán)流形勢(shì)的差異，明確指出歐亞遙相關(guān)型(EU型)是造成江西春季降水異常的主要環(huán)流型。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，EU型指數(shù)與江西降水呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。歐亞遙相關(guān)型(EU型)指數(shù)增大(減小)，西歐淺槽、東亞大槽及西伯利亞高壓脊均加強(qiáng)(減弱)，中高緯環(huán)流的經(jīng)向度增大(減小)，有(不)利于冷空氣南下與來(lái)自南方海洋的暖濕氣流匯合，造成江西春季降水偏多(少)。這些結(jié)果有助于認(rèn)識(shí)江西春季降水異常的規(guī)律，但對(duì)大氣環(huán)流異常的歐亞遙相關(guān)型(EU型)機(jī)理研究尚不深入，今后將通過(guò)數(shù)值模擬試驗(yàn)等方法繼續(xù)開(kāi)展研究，以便進(jìn)一步揭示其變化規(guī)律和物理機(jī)制。另外，本文通過(guò)合成對(duì)比分析了引起ENSO衰減年江西春季降水異常的形成機(jī)理，發(fā)現(xiàn)春季東亞大氣環(huán)流對(duì)ENSO的響應(yīng)是顯著的，導(dǎo)致江西降水偏多(少)年的水汽條件和西太副高強(qiáng)弱與El Ni?o(La Ni?a)型海溫強(qiáng)迫有關(guān)。ENSO可以為開(kāi)展江西春季降水異常診斷和預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)提供參考依據(jù)。