2019年南海季風(fēng)爆發(fā)異常偏早的機(jī)制分析*

鮑媛媛

國(guó)家氣象中心，北京，100081

1 引言

中國(guó)南海季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)志著東亞夏季風(fēng)來(lái)臨和中國(guó)東部主汛期的開始（Lau，et al，1997；Ding，et al，2015），其年際變化對(duì)中國(guó)夏季降水有重要影響（Xie，at al，2016；Jiang，et al，2018；Wang，et al，2018；李汀等，2013），深受氣候?qū)W者的重視，并成為氣候預(yù)測(cè)的重要對(duì)象。進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，隨著天氣、氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)一體化“無(wú)縫隙”預(yù)報(bào)系統(tǒng)興起，南海季風(fēng)爆發(fā)也成為中期和延伸期預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容。

1998年南海季風(fēng)實(shí)驗(yàn)（SCSMEX）之后大量研究表明，南海季風(fēng)爆發(fā)的重要標(biāo)志是對(duì)流層低層從東風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，對(duì)流和降水突然發(fā)展（Matsumoto，1997；Wang，et al，2002）。同時(shí)，亞洲大尺度環(huán)流也發(fā)生顯著變化：200 hPa 南亞高壓躍上中南半島北部（Ding，et al，2004；He，et al，2003）或中國(guó)南海上空（Liu，et al，2016），副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱副高）從中國(guó)南海撤退（Ding，et al，2001；He，et al，2017）等。

南海季風(fēng)爆發(fā)的平均時(shí)間是5月第4 候（Liu，et al，2015；Wang，et al，2004；Gao，et al，2001），但年際變化較大。由于中國(guó)南海所處的獨(dú)特地理位置，影響季風(fēng)爆發(fā)年際變化的因素極為復(fù)雜。首先，青藏高原（張永生等，1999；Qian，et al，2003；梁蕭蕓等，2005）及中南半島感熱（柳艷菊等，2007；溫敏等，2004；鄭彬等，2006；劉萱飛等，2009；Bao，et al，2010）通過影響海陸熱力差進(jìn)而影響南海季風(fēng)的爆發(fā)時(shí)間。越赤道氣流（Lin，et al，2017；Hu，et al，2018）、熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩（MJO）（Shao，et al，2015；Wang，et al，2018）、中國(guó)南?；蛘呙霞永瓰硿u旋（Wu，et al，2012；Xing，et al，2016）、中緯度天氣系統(tǒng)（Huangfu，et al，2018；溫之平等，2016）也影響南海季風(fēng)的爆發(fā)。

印度洋和太平洋海溫也是影響南海季風(fēng)爆發(fā)早晚的最重要因素之一。大量研究（丁碩毅等，2016；Martin，et al，2019；谷德軍等，2018）表明，前期厄爾尼諾通過調(diào)節(jié)沃克環(huán)流或者激發(fā)西太平洋反氣旋推遲南海季風(fēng)爆發(fā)。但是，2019年，一次典型的厄爾尼諾事件之后，南海季風(fēng)卻偏早爆發(fā)。對(duì)此，Hu 等（2020）采用Wang 等（2004）制定的南海季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（（5°—15°N，110°—120°E）平均緯向風(fēng)從東風(fēng)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的西風(fēng)），確定爆發(fā)的時(shí)間為5月1日，認(rèn)為春末西北太平洋沒有出現(xiàn)海溫負(fù)距平和相關(guān)的反氣旋，因此，春季末的平均環(huán)流有利于南海季風(fēng)爆發(fā)；源自印度洋的30—60 d 低頻振蕩中，活躍的對(duì)流和西風(fēng)位相為南海季風(fēng)的爆發(fā)提供了有利背景；并引用已有的研究結(jié)果認(rèn)為孟加拉氣旋活動(dòng)和東亞冷槽觸發(fā)了南海季風(fēng)爆發(fā)。顯然，該研究可以解釋南海季風(fēng)爆發(fā)為什么不是偏晚，但并不能解釋為什么偏早，對(duì)于觸發(fā)機(jī)制的分析也不夠充分。Liu等（2020）分析了孟加拉灣氣旋“Fani”對(duì)南海季風(fēng)爆發(fā)的影響，認(rèn)為“Fani”不僅推動(dòng)南亞高壓北進(jìn)，而且加強(qiáng)了青藏高原西部斜壓槽，通過加強(qiáng)中國(guó)南海上空的“抽吸”作用促進(jìn)中國(guó)南海地區(qū)對(duì)流發(fā)展；并認(rèn)為“Fani”在印度東部登陸產(chǎn)生強(qiáng)降雨釋放凝結(jié)潛熱給對(duì)流層大氣加熱，并通過溫度平流促使南亞高壓北移和南海季風(fēng)爆發(fā)。但其采用的是候平均分析，且沒有結(jié)合環(huán)流形勢(shì)分析；此外，“Fani”在5月3日登陸后即迅速減弱，能在多大程度上增加凝結(jié)潛熱或者改變溫度場(chǎng)，文中并未能清晰說(shuō)明。

本研究的目的就是用逐日資料分析2019年南海季風(fēng)爆發(fā)的詳細(xì)過程，包括“Fani”生成之前的大氣環(huán)流背景和海溫背景，“Fani”生成后北上過程以及登陸減弱后季風(fēng)環(huán)流、對(duì)流、大氣熱力結(jié)構(gòu)及熱源的變化特征，辨析“Fani”的影響，并揭示他人（Hu，et al，2020；Liu，et al，2020）采用月平均或候平均分析未能揭示的細(xì)節(jié)，借此探討在厄爾尼諾背景下南海季風(fēng)爆發(fā)偏早的復(fù)雜機(jī)制，為10 d 以內(nèi)中短期預(yù)報(bào)和10—30 d 延伸期預(yù)報(bào)提供參考。

2 資料和方法

所用資料包括：（1）美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心/國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR）2019年4—5月逐日平均風(fēng)、位勢(shì)高度、溫度、比濕等氣象要素及其多年平均再分析資料（2.5°×2.5°）；（2）美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）2019年4—5月逐日向外長(zhǎng)波輻射（OLR）及其多年平均資料；（3）NOAA 2019年4—5月逐日海溫距平。視熱源和按照Yanai 等（1973）提供的公式計(jì)算。

雖然Wang 等（2004）提出的南海季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn)更具有氣候預(yù)測(cè)可行性（Martin，et al，2019），但本研究仍采用Gao 等（2001）提出的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為中國(guó)氣象局現(xiàn)行業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，即中國(guó)南海中北部區(qū)域（10°—20°N，110°—120°E）西風(fēng)穩(wěn)定建立，且假相當(dāng)位溫（θse）超過340 K。主要基于3 方面原因：（1）本研究不針對(duì)氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)，而是針對(duì)中期延伸期預(yù)報(bào)分析2019年南海季風(fēng)爆發(fā)的復(fù)雜機(jī)理；（2）用θse而非單純西風(fēng)風(fēng)量，可以體現(xiàn)熱帶季風(fēng)爆發(fā)的性質(zhì)，避免西風(fēng)帶西風(fēng)增強(qiáng)給出南海季風(fēng)虛假爆發(fā)信息；（3）該標(biāo)準(zhǔn)選定的中國(guó)南海中北部區(qū)域與華南地區(qū)相連，季風(fēng)爆發(fā)直接引起華南前汛期進(jìn)入季風(fēng)雨季，對(duì)于華南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害預(yù)報(bào)具有現(xiàn)實(shí)意義（趙歡等，2015；胡婭敏等，2014），在防災(zāi)、減災(zāi)方面更具價(jià)值。

3 南海季風(fēng)偏早爆發(fā)的事實(shí)和過程

從2019年中國(guó)南海中北部區(qū)域850 hPa 平均緯向風(fēng)和假相當(dāng)位溫的演變（圖1）可見，該區(qū)在5月1日即轉(zhuǎn)為西風(fēng)，風(fēng)速為2.7 m/s，但θse僅為336.3 K，不能視為季風(fēng)爆發(fā)。5月5日，西風(fēng)風(fēng)速為4.9 m/s，θse為339.6 K，接近但未達(dá)到南海季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。5月6日，西風(fēng)風(fēng)速為5.6 m/s，θse為342.4 K，兩者完全達(dá)到南海季風(fēng)爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。從而確定5月6日為2019年南海季風(fēng)爆發(fā)日期，與國(guó)家氣候中心確定的5月第2 候（即第26 候）一致。

圖1 2019年（紅線）及氣候平均（黑虛線）4—5月中國(guó)南海中北部區(qū)域850 hPa 平均緯向風(fēng)（a，單位：m/s）和假相當(dāng)位溫（b，單位：K）的演變Fig.1 Average of zonal wind（a，unit：m/s）and θse（b，unit：K）at 850 hPa over the north-central South China Sea from April to May in 2019（red solid line ）and the climatological mean（black dotted line）

從逐日環(huán)流來(lái)看，本次南海季風(fēng)爆發(fā)大致可分為3 個(gè)階段。第1 階段，“Fani”發(fā)展為臺(tái)風(fēng)之前的準(zhǔn)備期。2019年4月24日前后（圖略），500 hPa 烏拉爾山為阻塞高壓，巴爾喀什湖至伊朗為深槽，青藏高原受強(qiáng)暖高壓脊控制。副高異常強(qiáng)盛，西部與阿拉伯海高壓連接；0°—20°N 區(qū)域內(nèi)，從赤道印度洋到西太平洋均為 588 dagpm 等值線包圍，850 hPa盛行偏東風(fēng)。在孟加拉灣對(duì)應(yīng)經(jīng)度帶的南半球熱帶地區(qū)有一個(gè)已經(jīng)存在多日的氣旋（4月19日已呈明顯氣旋性環(huán)流），其北側(cè)的偏西風(fēng)、北半球中高緯度經(jīng)印度半島和阿拉伯海南下的偏北氣流、與副高相關(guān)的偏東風(fēng)等氣流在孟加拉灣南部（5°N 附近）產(chǎn)生輻合，此即孟加拉灣氣旋“Fani”的雛形。27日（圖2a），“Fani”發(fā)展為熱帶風(fēng)暴（Liu，et al，2020）。之后，逐步加強(qiáng)，并緩慢向西北方向移動(dòng)，29日18 h發(fā)展為臺(tái)風(fēng)。

第2 階段，“Fani”北上登陸到影響完全結(jié)束，稱之為“Fani”影響期。4月30日（圖2b），“Fani”繼續(xù)北上，索馬里越赤道氣流增強(qiáng)，西南季風(fēng)在孟加拉灣東部和南部爆發(fā)，副高在孟加拉灣斷裂。5月1日（圖2c），“Fani”氣旋性環(huán)流進(jìn)一步加強(qiáng)，出現(xiàn)584 dagpm 閉合等值線。其路徑不再是向西北行，而是略東折北上。其東側(cè)西南季風(fēng)涌上青藏高原東南部和中南半島西北部，但東傳極弱，中國(guó)南海海域僅靠近中南半島南部的小范圍區(qū)域出現(xiàn)θse高于340 K，且有弱西風(fēng)存在，500 hPa 副高仍控制南海中南部，200 hPa 甚至沒有形成完整的南亞高壓環(huán)流，顯然不符合南海季風(fēng)爆發(fā)條件。2—3日（圖2d、e），“Fani”緩慢北上，于3日上午在印度東北部登陸，并迅速減弱，4日00 時(shí)（世界時(shí)，下同）停止編號(hào)；同時(shí)，在西南季風(fēng)前端，即中南半島北部，200 hPa 位勢(shì)高度出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，形成閉合南亞高壓。5月4日（圖2f），青藏高原西南部深槽有短波分裂東移，與“Fani”殘留低壓合并，在槽底偏西氣流和西南季風(fēng)的推動(dòng)下，移向青藏高原東南部和中南半島北部。南亞高壓向東北方向移到中南半島北部和西南地區(qū)東部交界處，強(qiáng)度達(dá)到峰值。此時(shí)，有部分西南季風(fēng)進(jìn)入中國(guó)南海西部，而南海東北部受東亞槽冷空氣南下影響，仍為偏北風(fēng)，東南部也有部分為偏北風(fēng)。

第3 階段，“Fani”已無(wú)影響的南海季風(fēng)爆發(fā)期。5—6日（圖2g、h），烏拉爾山高壓脊發(fā)展東移，中亞深槽分裂東移，引導(dǎo)冷空氣侵入青藏高原西北部，原青藏高原暖脊減弱東移。同時(shí)，東亞冷槽加深東移，其后部偏東回流經(jīng)過中國(guó)東海南部海域進(jìn)入華中、華南一帶，與東傳西南季風(fēng)形成低層輻合形勢(shì)。南亞高壓仍然維持，只是強(qiáng)度略有減弱，且呈南壓趨勢(shì)。此時(shí)，索馬里越赤道氣流減弱，甚至成為偏北風(fēng)，但赤道印度洋東部到印度尼西亞群島越赤道氣流加強(qiáng)，西南季風(fēng)大舉進(jìn)入中國(guó)南海，副高減弱南退，588 dagpm 等值線南落到南海中部，南海季風(fēng)爆發(fā)。

圖2 2019年4月27（a）、30（b）日、5月1—6日（c—h）500 hPa 位勢(shì)高度（實(shí)線，單位：dagpm）、850 hPa 風(fēng)場(chǎng)（箭矢，單位：m/s）及200 hPa 高度場(chǎng)（色階，單位：dagpm）Fig.2 500 hPa geopotential height（contour，unit：dagpm），850 hPa wind（vector，unit：m/s）and 200 hPa height（shading，unit：dagpm）on 27（a），30（b）April and 1—6（c—h）May in 2019

4 季風(fēng)爆發(fā)偏早的成因

4.1 亞洲太平洋地區(qū)大氣熱力狀況異常變化

結(jié)合500 hPa 環(huán)流形勢(shì)及大氣中高層溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的逐日演變可見，第1 階段，4月24日前后，青藏高原及其以南受暖高壓脊控制，溫度持續(xù)比多年平均高3—4℃（圖略）。27日前后（圖3a），溫度正異常繼續(xù)加強(qiáng)到5—7℃。主要有3 個(gè)方面因素：（1）冷空氣實(shí)力弱；（2）西南氣流帶來(lái)的源自于阿拉伯半島南部、非洲北部、阿拉伯海北部的暖平流加熱；（3）阿拉伯高壓反氣旋環(huán)流將阿拉伯海南部和赤道印度洋高熱量輸送到暖平流輸送帶上，進(jìn)一步增強(qiáng)了暖平流。關(guān)于青藏高原熱源的作用后續(xù)將重點(diǎn)分析。

第2 階段，“Fani”影響期。4月30日至5月1日（圖3b、c），青藏高原暖脊減弱東移，上游有部分氣流轉(zhuǎn)為西偏北風(fēng)，因而青藏高原北部暖平流減弱，溫度正距平也有所減弱。但由于“Fani”加強(qiáng)北上，發(fā)展深厚，其對(duì)流凝結(jié)潛熱釋放形成的暖中心也隨之移向印度半島東北部。在青藏高原南部和孟加拉灣北部，原西南氣流暖平流仍較明顯，同時(shí)受“Fani”凝結(jié)潛熱以及“Fani”前部偏南氣流引導(dǎo)的暖平流影響，仍為明顯的溫度正距平。在“Fani”氣流氣旋性卷入和海陸熱力差異的雙重影響下，索馬里越赤道急流和孟加拉灣西南季風(fēng)爆發(fā)。5月2—3日（圖3d、e），“Fani”附近出現(xiàn)-14℃以上閉合暖中心，青藏高原及以南地區(qū)溫度正距平再度增強(qiáng)，體現(xiàn)出“Fani”凝結(jié)潛熱釋放和西南季風(fēng)對(duì)來(lái)自赤道印度洋的暖平流輸送。5月4日（圖3f），“Fani”減弱停止編號(hào)，但受其殘留低壓和強(qiáng)盛的西南季風(fēng)水汽和熱量輸送影響，在西南季風(fēng)前端，青藏高原東側(cè)至中南半島北部溫度正距平顯著增大，暖中心強(qiáng)度達(dá)到-13℃以上。此過程中，南亞高壓表現(xiàn)為明顯的趨暖效應(yīng)，在“Fani”暖中心右側(cè)，向青藏高原南部和中南半島北部移動(dòng)，強(qiáng)度增強(qiáng)，在5月4日達(dá)到最強(qiáng)。

圖3 2019年4月27（a）和30（b）日，5月1—6日（c—h）500—300 hPa 平均溫度（黑色虛線，單位：℃）、溫度距平（色階，單位：℃）及平均風(fēng)場(chǎng)（白色流線）Fig.3 500—300 hPa average temperature（black dotted line，unit：℃）and anomalies（shading，unit：℃），average wind（white stream line）for 27（a），30（b）April，and 1—6（c—h）May in 2019

第3 階段，5月5日（圖3g），大氣中上層，南亞高壓主體仍位于中南半島，但西段及印度半島有新的反氣旋環(huán)流生成。青藏高原暖脊繼續(xù)緩慢東移，溫度正距平依然維持，并東移。雖然“Fani”作用已經(jīng)完全消失，不再有相應(yīng)暖中心，但南亞和東南亞反氣旋仍將赤道印度洋和中國(guó)南海熱量輸送到青藏高原東部和南部。東亞冷槽后部偏東回流帶來(lái)的來(lái)自中國(guó)東海南部海域的暖濕氣流與西南季風(fēng)在華中、華南一帶輻合，并產(chǎn)生降水（圖略），其凝結(jié)潛熱釋放對(duì)溫度正距平加強(qiáng)也極為有利。因此，在青藏高原東部和南部、中南半島至中國(guó)南方大部地區(qū)大氣中上層呈顯著溫度正距平。6日（圖3h），青藏高原西北部分裂冷槽東移，東部冷槽加深，造成中高層溫度正距平南壓，中國(guó)南海北部溫度正距平和溫度南北梯度增大，越赤道氣流加強(qiáng)，南海季風(fēng)爆發(fā)。

丁一匯等（2004）分析認(rèn)為海陸熱力差的季節(jié)演變是南海季風(fēng)爆發(fā)的基本因子，海溫與青藏高原熱源是一種直接導(dǎo)致或增強(qiáng)季風(fēng)爆發(fā)的區(qū)域性因子，中緯度擾動(dòng)、熱帶天氣系統(tǒng)和低頻振蕩是重要觸發(fā)因素。由以上分析所述，2019年4月中旬開始到5月上旬，中高緯度大氣環(huán)流及其變化過程中，暖高壓脊給青藏高原、孟加拉灣和中南半島及中國(guó)南方地區(qū)提供了一個(gè)顯著偏暖大背景，相當(dāng)于加速了海陸熱力差季節(jié)轉(zhuǎn)換進(jìn)程。而“Fani”加強(qiáng)北上引發(fā)索馬里急流和孟加拉灣西南季風(fēng)爆發(fā)，以及“Fani”之后東亞冷槽后部回流與孟加拉灣西南季風(fēng)輻合、南亞和東南亞反氣旋暖平流輸送等進(jìn)一步增強(qiáng)了海陸熱力差，并最終觸發(fā)了南海西南季風(fēng)爆發(fā)。從2019年4—5月大氣中高層500—300 hPa溫度沿青藏高原到孟加拉灣北部（17.5°—37.5°N）的經(jīng)度-時(shí)間剖面（圖4a）來(lái)看，這種溫度異常特征起始于4月24日前后，結(jié)束于5月8日。包括青藏高原、孟加拉灣北部及中國(guó)西南地區(qū)東部在內(nèi)的（17.5°—37.5°N，70°—105°E）區(qū)域位勢(shì)高度距平和溫度距平的高度-時(shí)間剖面（圖4b）顯示，這次維持時(shí)間約兩周的溫度正距平與中高層長(zhǎng)波暖脊對(duì)應(yīng)的位勢(shì)高度正距平在時(shí)間和強(qiáng)度上高度吻合。因此，完全有理由推斷，是大氣環(huán)流長(zhǎng)波系統(tǒng)的中期變化過程中在青藏高原及附近地區(qū)形成為期兩周的高壓暖脊，為南海季風(fēng)偏早爆發(fā)提供了一個(gè)顯著暖背景。

圖4 2019年4—5月（a）大氣中高層（500—300 hPa）平均溫度（等值線，單位：℃）及其距平（色階，單位：℃）沿17.5°—37.5°N 的經(jīng)度-時(shí)間剖面，（b）（17.5°—37.5°N，70°—105°E）區(qū)域位勢(shì)高度距平（等值線，單位：dagpm）和溫度距平（色階，單位：℃）的高度-時(shí)間剖面（紅色虛線為地形高度）Fig.4 （a）Longitude-time profiles of average temperature（contour，unit：℃）at middle and upper levels（500—300 hPa）and temperature anomalies（shading，unit：℃）along 17.5°—37.5°N，（b）height-time profiles of potential height anomalies（contour，unit：dagpm）and temperature anomalies（shading，unit：℃）over the region of（17.5°—37.5°N，70°—105°E ）（the red dotted line is the terrain height）from April to May in 2019

4.2 對(duì)流和熱源

逐日向外長(zhǎng)波輻射及其距平顯示，在南海季風(fēng)爆發(fā)的第1 階段（準(zhǔn)備期），從4月中旬末開始，在赤道印度洋中部偏南區(qū)域出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)對(duì)流，并有氣旋生成。印度尼西亞群島也存在明顯對(duì)流帶（ITCZ），并因凝結(jié)潛熱釋放形成強(qiáng)熱源帶（圖略），有利于副高偏強(qiáng)和偏西（劉屹岷等，1999）。24日，在赤道印度洋南部氣旋與赤道對(duì)稱區(qū)域，2.5°N 附近出現(xiàn)對(duì)流中心，即早期的“Fani”（圖略）。4月25—27日，“Fani”與其對(duì)稱氣旋均不斷成長(zhǎng)，并開始脫離。至4月27日（圖5a），“Fani”對(duì)流中心北移到5°N 附近，中心強(qiáng)度也加大，向外長(zhǎng)波輻射下降到100 W/m2以下，外圍氣流與周邊氣流輻合，對(duì)流區(qū)域加大，向東與印度尼西亞群島ITCZ 連接，形成寬廣的強(qiáng)對(duì)流帶和熱源帶（圖6a）。

南海季風(fēng)爆發(fā)第2 階段，“Fani”在4月29日18 時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)后至5月2日，緩慢北上，強(qiáng)的對(duì)流（圖5b—d）和視熱源（圖6b—d）也隨之加強(qiáng)北上，孟加拉灣西南季風(fēng)爆發(fā)。受“Fani”影響，副高在孟加拉灣斷裂；馬來(lái)半島為東傳的單一弱西南氣流控制，強(qiáng)的對(duì)流和熱源消失，原寬廣對(duì)流帶和熱源帶斷裂。此時(shí)，按照Wang 等（2004）所定義的南海季風(fēng)爆發(fā)區(qū)域（5°—15°N，110°—120°E）未出現(xiàn)明顯對(duì)流，向外長(zhǎng)波輻射在280 W/m2以上。“Fani”北上過程中，雖然仍保持臺(tái)風(fēng)級(jí)別，但主要受本身氣流的輻合影響，不再具備與外圍氣流的輻合條件，對(duì)流面積逐步縮小。因此，雖然熱源強(qiáng)度保持，但范圍縮小。

5月3日12 時(shí)，“Fani”以臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸時(shí)，對(duì)流（圖5e）和熱源（圖6e）仍較明顯，但登陸后迅速減弱。5月4日，受東移“Fani”殘余低壓和孟加拉灣西南季風(fēng)北涌影響，青藏高原東南部和中南半島北部出現(xiàn)明顯的對(duì)流區(qū)（圖5f）；該對(duì)流相對(duì)于“Fani”停編前減弱，凝結(jié)潛熱釋放及熱源也有所減弱（圖6f）；因此，對(duì)青藏高原東南部、中南半島北部一帶龐大的強(qiáng)溫度正距平有明顯貢獻(xiàn)，但西南季風(fēng)以及與南亞高壓相關(guān)反氣旋環(huán)流的暖平流輸送貢獻(xiàn)仍然極為重要。與此同時(shí)，索馬里越赤道氣流繼續(xù)保持旺盛的態(tài)勢(shì)，除一部分向北進(jìn)入孟加拉灣東北部外，向南有一部分流向中南半島南部和中國(guó)南海西部，形成一條西南—東北走向的有多個(gè)輻合中心的對(duì)流帶。

第3 階段，5—6日，“Fani”影響完全消失，青藏高原東南部和中南半島幾乎沒有對(duì)流（圖5g、h），且主要為視熱源負(fù)值（圖6g、h），但受來(lái)自于熱帶洋面暖平流等因素影響，大氣中上層的溫度仍為明顯的正距平。此時(shí)，由于東部冷槽加深，冷槽后部回流與西南季風(fēng)及中緯度偏西風(fēng)在華中和華南一帶輻合，產(chǎn)生明顯降雨（圖略）；其釋放的凝結(jié)潛熱使得這一帶為明顯視熱源，從而使強(qiáng)溫度正距平向華中和華南一帶擴(kuò)展。受冷槽冷空氣從青藏高原西北部逐漸東移影響，原青藏高原高壓暖脊及溫度正距平東移南壓，中國(guó)南海中高層大氣南北溫度梯度增大，赤道印度洋東部及印度尼西亞群島一帶越赤道氣流加強(qiáng)，中國(guó)南海地區(qū)西南氣流和對(duì)流加強(qiáng)，季風(fēng)爆發(fā)。

圖5 2019年4月27（a）、30（b）日和5月1—6（c—h）日向外長(zhǎng)波輻射（等值線，單位：W/m2）及其距平（色階，單位：W/m2）Fig.5 OLR（contour，unit：W/m2）and OLR anomalies（shading，unit：W/m2）on 27（a）and 30（b）April，and 1—6（c—h）May 2019

圖6 2019年4月27（a）、30（b）日和5月1—6（c—h）日整層積分的視熱源（等值線，單位：W/m2）及其距平（色階，單位：W/m2）Fig.6 Vertically integrated apparent heat source（contour，unit：W/m2）and its anomalies（shading，unit：W/m2）on 27（a）and 30（b）April，and 1—6（c—h）May 2019

從圖5、6 還可以看到，在南海季風(fēng)爆發(fā)過程中，除“Fani”的影響外，青藏高原及附近地區(qū)對(duì)流和熱源均較弱。從青藏高原的視熱源和視水汽匯逐日演變曲線（圖7a）可見，在多年平均狀況下，青藏高原在4月初開始就呈現(xiàn)弱的熱源；在5月中旬及之前，主要為感熱，視熱源強(qiáng)度在50 W/m2左右。2019年，南海季風(fēng)爆發(fā)過程中，青藏高原熱源整體上強(qiáng)度并不突出，除“Fani”影響時(shí)段外，均比常年同期弱，視水汽匯和對(duì)流也明顯弱，因此潛熱貢獻(xiàn)也非常弱。2019年3月，青藏高原降雪量比多年平均明顯多（圖略），積雪也比多年平均明顯多。在4月中旬末至5月初南海季風(fēng)爆發(fā)前夕，青藏高原為大暖高壓脊控制，有利于晴空短波輻射對(duì)大氣加熱和感熱增強(qiáng)，但熱源特別是感熱卻偏低，這反映了青藏高原積雪融化對(duì)熱源的抑制作用。因此，可以推斷，青藏高原及附近地區(qū)強(qiáng)溫度正距平與青藏高原熱源無(wú)關(guān)。此外，南海季風(fēng)爆發(fā)過程中，青藏高原東部地面氣溫較多年平均高1—3℃（圖略），說(shuō)明太陽(yáng)輻射對(duì)于地面加熱偏強(qiáng)，因此輻射對(duì)于中高層溫度偏高有正的貢獻(xiàn)。而青藏高原西部地面氣溫在前期接近常年，后期降低，甚至呈明顯負(fù)距平，因此，輻射對(duì)于中高層溫度偏高無(wú)正的貢獻(xiàn)。

從中南半島視熱源和視水汽匯逐日演變（圖7b）可見，多年平均狀態(tài)下，中南半島在4月中旬后期開始成為熱源，凝結(jié)潛熱對(duì)熱源有一定貢獻(xiàn)。而2019年，南海季風(fēng)爆發(fā)過程中，除去孟加拉灣氣旋影響外，中南半島熱源也較多年平均偏弱。

圖7 2019年4—5月（a）青藏高原（27.5°—37.5°N、70°—102.5°E）和（b）中南半島（15°—27.5°N、95°—107.5°E）整層積分的視熱源（紅色實(shí)線，單位：W/m2）和視水汽匯（黑色實(shí)線，單位：W/m2）（紅色和黑色虛線分別為多年平均視熱源和視水汽匯）Fig.7 Vertically integrated apparent heat sources（red solid line，unit：W/m2）and moisture sinks（black solid line，unit：W/m2）over the（a）Tibet Plateau（27.5°—37.5°N，70°—102.5°E）and（b）Indochina Peninsula（15°—27.5°N，95°—107.5°E）from April to May in 2019（The red and black dotted lines are multi-year average heat sources and moisture sinks，respectively）

上述分析充分說(shuō)明，2019年南海季風(fēng)爆發(fā)過程中，造成海陸熱力差異的主要因素是青藏高原附近暖脊及暖平流、“Fani”北上、西南季風(fēng)和反氣旋暖平流輸送以及西南季風(fēng)和回流輻合形成的對(duì)流凝結(jié)潛熱釋放等，青藏高原和中南半島熱源貢獻(xiàn)并不突出。

4.3 海溫異常對(duì)南海季風(fēng)爆發(fā)的影響

由2019年4月6日至5月5日逐候海溫距平分布（圖8）可見，4月第2 候至中旬（圖8a—c），北印度洋出現(xiàn)大范圍海溫正距平增強(qiáng)。在這種海溫異常正距平背景下，與強(qiáng)大副高相關(guān)的偏東風(fēng)與來(lái)自北半球中高緯度，途徑印度次大陸和阿拉伯海的偏北風(fēng)在此輻合后，可以得到源源不斷的能量補(bǔ)充，從而不斷發(fā)展，引發(fā)這一帶大范圍對(duì)流；南赤道印度洋氣旋和北赤道印度洋氣旋“Fani”在此先后生成。4月中旬后期至下旬（圖8c—e），孟加拉灣北部出現(xiàn)海溫正距平增強(qiáng)過程，有利于“Fani”在北上過程中加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)；并且，臺(tái)風(fēng)行進(jìn)過程中凝結(jié)釋放潛熱使中上層大氣呈明顯溫度正距平，其暖平流輸送對(duì)于青藏高原南部和中南半島北部溫度正距平也有貢獻(xiàn)。4月下旬后期開始（圖8e—f），赤道印度洋中部海溫正距平明顯減弱，甚至呈負(fù)距平，相應(yīng)熱帶對(duì)流減弱，大氣中上層溫度距平也呈減小趨勢(shì)，有利于越赤道氣流加強(qiáng)；并且，也有利于“Fani”之后不再有新的熱帶氣旋生成。

圖8 2019年4月6日至5月5日逐候平均海溫距平（單位：℃）（a.4月第2 候，b.4月第3 候，c.4月第4 候，d.4月第5 候，e.4月第6 候，f.5月第1 候）Fig.8 Mean sea surface temperature anomalies（unit：℃）of every five days from April 6 to May 5 in 2019（a.6—10 Apri，b.11—15 Apri，c.16—20 Apri，d.21—25 Apri，e.26—30 Apri，f.1—5 May）

4月至5月上旬，赤道太平洋海溫整體上呈厄爾尼諾分布狀態(tài)。4月中旬到下旬前期（圖8b—d），赤道西太平洋也有帶狀海溫正距平發(fā)展，只是比東段弱；10°—20°N 西太平洋為海溫負(fù)距平。這兩個(gè)區(qū)域分別對(duì)應(yīng)向外長(zhǎng)波輻射負(fù)距平和正距平、視熱源的正距平和負(fù)距平（圖略）。毫無(wú)疑問，這種海溫分布有利于赤道西太平洋地區(qū)產(chǎn)生偏強(qiáng)對(duì)流和熱源，從而有利于副高在熱源北側(cè)（10°—20°N）偏強(qiáng)維持。副高偏強(qiáng)本身是不利于南海季風(fēng)爆發(fā)的，但其相應(yīng)的偏東風(fēng)卻是赤道印度洋氣旋得以生成輻合氣流的重要組成部分，對(duì)“Fani”的生成有重要貢獻(xiàn)。

可見，4月中旬開始的赤道印度洋對(duì)流加強(qiáng)、南赤道印度洋氣旋和“Fani”先后生成，4月底“Fani”加強(qiáng)成臺(tái)風(fēng)，索馬里越赤道氣流加強(qiáng)推動(dòng)“Fani”北上，“Fani”后赤道印度洋對(duì)流減弱，南海季風(fēng)爆發(fā)后南海地區(qū)對(duì)流加強(qiáng)，這一系列變化的整個(gè)過程就構(gòu)成了Hu 等（2020）所描述的30—60 d的振蕩以及MJO 在印度洋和中國(guó)南海地區(qū)的活動(dòng)。在此過程中，赤道印度洋海溫、赤道太平洋海溫階段性變化均起到了重要的直接和間接作用。

此外，4月下旬后期開始（圖8e—f），赤道西太平海溫正距平開始南落，強(qiáng)度減弱，甚至有負(fù)距平出現(xiàn)，對(duì)副高的減弱南落有利。同時(shí)，也使得這一帶對(duì)流和熱源減弱，相應(yīng)大氣中上層溫度從偏高2℃左右下降到接近多年平均（圖3），從而有助于印度尼西亞群島到赤道西太平洋地區(qū)越赤道氣流增強(qiáng)。

5 結(jié)論和討論

文中分析了2019年南海季風(fēng)爆發(fā)的詳細(xì)過程，并探討了南海季風(fēng)爆發(fā)異常偏早的機(jī)制，得出以下結(jié)論：

（1）2019年南海季風(fēng)于5月6日爆發(fā)，比常年偏早。本年度青藏高原熱源和中南半島熱源較常年同期弱，對(duì)此次南海季風(fēng)爆發(fā)無(wú)明顯影響。

（2）季風(fēng)爆發(fā)過程分為3 個(gè)階段：第1 階段，準(zhǔn)備期，青藏高原及附近地區(qū)暖高壓脊建立，孟加拉灣氣旋“Fani”生成；第2 階段，“Fani”發(fā)展成臺(tái)風(fēng)并北上，以及“Fani”登陸減弱后殘留低壓影響期；第3 階段，“Fani”影響徹底結(jié)束后南海季風(fēng)爆發(fā)期。

（3）中高緯度環(huán)流中期變化過程中青藏高原及附近地區(qū)形成為期兩周的暖高壓脊，來(lái)自熱帶的暖平流輸送以及青藏高原東部偏強(qiáng)的太陽(yáng)輻射增溫等使大氣中上層溫度異常偏高，加速了海陸熱力差異季節(jié)轉(zhuǎn)換進(jìn)程，對(duì)南海季風(fēng)爆發(fā)至關(guān)重要。“Fani”及其殘留低壓釋放凝結(jié)潛熱，同時(shí)通過誘導(dǎo)孟加拉灣西南季風(fēng)爆發(fā)，加強(qiáng)暖平流，使南亞高壓躍上中南半島北部?！癋ani”結(jié)束后，西南季風(fēng)與東亞冷槽后部回流形成輻合降水并釋放凝結(jié)潛熱、南亞東南亞反氣旋（南亞高壓）引起熱帶地區(qū)暖平流輸送，如此等等，形成多次溫度正距平加劇“接力”，最終使得青藏高原東部、中南半島以及中國(guó)西南、華南地區(qū)持續(xù)保持強(qiáng)溫度正距平，并影響中國(guó)南海北部，使之出現(xiàn)強(qiáng)南北溫度梯度，導(dǎo)致越赤道氣流增強(qiáng)，最終觸發(fā)南海西南季風(fēng)爆發(fā)。

（4）實(shí)時(shí)海溫區(qū)域性階段性變化對(duì)南海季風(fēng)爆發(fā)也極為重要。厄爾尼諾及4月底之前赤道西太平洋實(shí)時(shí)海溫正距平階段性加大使得副高偏西偏強(qiáng)，本身不利于季風(fēng)爆發(fā)，但是副高偏強(qiáng)引起偏強(qiáng)東風(fēng)卻是赤道印度洋氣旋得以生成輻合氣流的重要組成部分，對(duì)“Fani”的生成有重要貢獻(xiàn)。赤道印度洋和孟加拉灣出現(xiàn)階段性海溫正距平增大，使得來(lái)自北半球中高緯度西北氣流與強(qiáng)大的副高相關(guān)的偏東風(fēng)在赤道印度洋產(chǎn)生輻合后，得以不斷發(fā)展，生成孟加拉灣氣旋“Fani”，在北上過程中加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，從而誘發(fā)孟加拉西南季風(fēng)爆發(fā)，成為引起大氣環(huán)流和熱力結(jié)構(gòu)變化的重要環(huán)節(jié)，并最終導(dǎo)致南海季風(fēng)爆發(fā)。此外，5月初，赤道西太平洋出現(xiàn)階段性的海溫正距平減弱，對(duì)副高南退和越赤道氣流的加強(qiáng)也起到一定促進(jìn)作用。