海溫異常對云南5月降水主要模態(tài)的影響

晏紅明

（云南省氣候中心, 昆明 650034）

引言

5月是冬季風向夏季風轉換的關鍵季節(jié)，大氣環(huán)流突變使得氣候異常的年際波動更加顯著，增加了氣候預測的難度，開展季節(jié)轉換期的氣候異常及相關的大氣環(huán)流季節(jié)突變特征和主要影響因子的研究，對于準確把握亞洲夏季風的活動規(guī)律，提高季節(jié)轉換期的氣候預測能力，做好防災減災氣象保障服務具有十分重要的科學價值。5月降水以及雨季開始期早晚一直是云南短期氣候預測業(yè)務的重點和難點，其原因主要包括兩個方面：（1）首先是預測難度大，5月是亞洲夏季風爆發(fā)及逐漸向北推進的關鍵時段，亞洲季風一般最早于4月底在赤道東印度洋和蘇門答臘地區(qū)建立，之后逐漸向東北和西北方向推進，5月上旬孟加拉灣夏季風爆發(fā)，下旬南海夏季風爆發(fā)，6月上旬南亞夏季風爆發(fā)[1]。因此，5月大氣環(huán)流的季節(jié)突變特征非常顯著，氣候變化極其復雜，年際差異非常大。最近的研究表明孟加拉灣夏季風最早可在4月11日爆發(fā)，最晚可以推遲到6月1日[2]；南海夏季風的活動亦如此，最早4月20日，最晚6月8日[3]，早晚相差近50 d。由于云南5月降水與季風爆發(fā)早晚密切聯系，隨季風爆發(fā)的年際波動，云南5月降水也存在十分顯著的年際變率，云南5月全省平均降水偏少年僅有39 mm（1963年），偏多年高達 211.1 mm（2001年），如此之大的年際差異給氣候預測工作帶來了相當大的難度。（2）其次，從氣象服務的角度而言，受亞洲季風影響，云南干濕季節(jié)分明，大部分地區(qū)年降水量的85%以上主要集中在濕季5～10月，干季11月～次年4月的降水所占比例非常小，云南所謂的“十年九旱”主要指整個冬春季節(jié)的氣候狀況。5月是干濕季節(jié)轉換的關鍵時期，在經歷了長達半年的干季之后，水庫、池塘蓄水急劇下降，而隨著農事季節(jié)的來臨和氣溫的逐漸升高，工農業(yè)生產以及人民生活用水等需求快速增加，雨季開始期早晚的影響就顯得尤為重要。特別是由于云南大部分地區(qū)的玉米、水稻等大春作物在5月開始栽種，雨季開始期早晚會直接影響到農作物的栽種及其生長發(fā)育。因此，雨季開始期早晚一直是云南短期氣候預測業(yè)務的重要內容，受到各級政府決策部門的廣泛關注。為了提高氣象服務保障能力，深入認識影響云南5月降水的前兆信號和關鍵影響因子是非常必要的。

一般情況下，云南5月降水多少與雨季開始期早晚密切聯系，5月降水多，雨季開始期偏早，反之則雨季開始偏晚，兩者之間的相關高達80%以上。因此，雨季開始期早晚的預測在很大程度上可以歸結為對5月降水量的預測。長期以來，云南氣象工作者針對5月降水異常的成因從大氣環(huán)流、海溫、季風、熱帶季節(jié)內振蕩等方面進行了大量研究。在大氣環(huán)流方面，王裁云等[4]指出西風帶長波槽脊在2～5月平均位置的逐月西移與云南雨季開始密切聯系；琚建華等[5]指出前期500 hPa高緯度東亞大槽強弱對云南5月降水有重要影響；嚴華生等[6]發(fā)現云南5月降水可能與3月份低緯度定常行星波列在球面大氣中的傳播有關。在海洋方面，很多工作發(fā)現ENSO冷暖事件與云南5月降水密切聯系，冷事件有利于云南5降水偏多，暖事件有利于降水偏少[7-9]。季風的爆發(fā)早晚帶來的水汽輸送變化對云南5月降水也有重要影響，晏紅明等[10]指出初夏孟加拉灣季風爆發(fā)早有利于云南5月降水偏多，反之偏少，但同時也指出，季風爆發(fā)早晚和中緯度地區(qū)冷空氣的共同作用才是影響云南5月降水多少的重要原因；劉瑜等[11]的工作也表明了孟加拉灣季風低壓對云南雨季開始期降水的重要影響。季節(jié)內振蕩對全球很多地區(qū)的天氣和氣候都有不同程度的影響，李汀等[12]研究發(fā)現5月熱帶大氣季節(jié)內振蕩（Madden-Julian Oscillation，MJO）的緯向變化與云南5月雨量密切聯系，4～6位相對應云南5月降水偏多，7～8位相和1～3位相則對應降水偏少。這些研究得到了很多有意義的結論，對云南5月短期氣候預測有很好的指導作用。然而，影響云南5月降水變化的因子比較復雜，目前對影響云南5月降水變化的因子及其影響的物理過程仍缺乏深入認識。特別是近年來熱帶海表溫度（Sea Surface Temperature，SST）與云南5月降水變化的關系與現有的研究結論存在很大的差異，例如2016年El Nino事件的強度達到本世紀最強，而該年5月雨量卻明顯偏多；2021年在赤道中東太平洋冷SST背景下云南雨季于6月6日開始，比歷史同期偏晚12 d。另外，云南5月雨量的變化存在多模態(tài)的特征，對于不同模態(tài)的降水分布而言，其相應的大氣環(huán)流及海洋因子之間存在怎樣的影響差異還不清楚。因此，有必要對影響云南5月降水不同模態(tài)的主要影響因子展開進一步的討論。

1 資料和方法

本文所用資料包括云南省氣象信息中心提供的1961～2016年云南125個站月平均降水資料；1961～2016年美國國家環(huán)境預測中心和國家大氣研究中心（National Centers for Environmental Prediction /National Center for Atmospheric Research，NCEP /NCAR）提供的高低層經向風和緯向風、高度場、比濕等月平均再分析資料，網格分辨率為 2.5°×2.5°[13]；1961～2016 年英國哈德萊中心（Hadley Center）提供的全球月平均SST資料，網格分辨率為 1.0°×1.0°[14]。氣候平均統(tǒng)一采用 1981～2010年的30 a氣候平均值。PDO指數是對20°N以北的北太平洋地區(qū)海表溫度距平（Sea Surface Temperature Anormaly，SSTA）進行經驗正交函數分解（Empirical Orthogonal Function，EOF）得到的第一時間系數[15-16]，該數據來源于日本氣象廳網站（http://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/products/elnino/decadal/pdo.html）。

本文使用的分析方法有經驗正交函數分解（EOF）、一元線性回歸、相關分析、合成分析等統(tǒng)計診斷方法，顯著性檢驗采用t檢驗方法。

2 云南 5 月降水的主要模態(tài)及其變化

EOF方法可以提取氣象要素場主要特征。圖1給出了云南5月降水EOF分解的兩個主要模態(tài)，解釋方差分別為52%和10%。如圖1a所示，第一模態(tài)（EOF1）反映出云南5月降水全區(qū)一致的變化特征，大值中心位于云南南部；如圖1b所示，相應的時間系數（PC1）表明該模態(tài)分布主要以年際波動為主，如果以標準差 ≥1（≤ - 1）為標準來衡量云南5月降水全區(qū)一致降水多少，則 1978、1981、1990、1999、2000、2001、2002、2004年為云南全區(qū)一致降水偏多型，1963、1969、1979、1982、1983、1987、1997、2005、2014、2015年為云南全區(qū)一致降水偏少型。

如圖1c所示，云南5月降水第二模態(tài)（EOF2）反映了云南降水東西反相差異的分布特征，大的正值區(qū)位于德宏和怒江，負的大值區(qū)位于曲靖東南部。如圖1d所示，相應的時間系數（PC2）不僅反映了年際差異特征，在一定程度上還反映了該模態(tài)降水年代際特征，降水在1971～2011年表現的東西差異特征顯著，其中1970～1980年以東多西少的降水差異為主，1995～2011年剛好相反，為東少西多。同樣以標準差 ≥ 1（≤ - 1）為標準來衡量降水東西差異變化的典型年份，則 1961、1963、1977、1988、1991、1998、2000、2004、2007、2011年云南降水為東多西少分布型，1972、1974、1976、1980、1981、1986、1989、1994、2015年為云南降水東少西多分布型。

圖1 云南5月降水EOF分解前兩個主要模態(tài)的空間分布（a、c）和對應時間系數的標準化序列（b、d）

對比以上第一模態(tài)和第二模態(tài)相應的正負異常年，發(fā)現2000、2004和2015年在兩個模態(tài)中是重復的，既屬于全區(qū)一致型異常年，又屬于東西差異型異常年。仔細分析這三年的情況，發(fā)現云南東部區(qū)域的文山、曲靖和昭通的降水確實與其它地區(qū)的降水變化相反，特別是2015年和2000年，而2004年僅在曲靖和文山北部很小區(qū)域的降水與其它地區(qū)的降水變化相反，差異特征不明顯。因此，在分析第一模態(tài)和第二模態(tài)正負異常年合成時，將2000年和2015年作為東西差異型異常年，2004年為全區(qū)一致型異常年。圖2給出了第一模態(tài)和第二模態(tài)正負異常年的合成場。如圖2a、b所示，在第一模態(tài)正負異常年，云南全區(qū)域降水變化的一致性特征比較明顯，除了西北、東北及東部邊緣地區(qū)之外，其余地區(qū)均通過90%的顯著性檢驗。如圖2c、d所示，第二模態(tài)正負異常年表現出東西差異特征；對于正異常年而言，西部降水偏多的范圍較小，僅包括西北部和西部邊緣地區(qū)，而中部和東部降水偏少的范圍較大；負異常年降水東多西少的范圍差異不大，南北向的降水距平“0”值分界線位于云南中部地區(qū)；上述特征在一定程度上反映了云南降水第二模態(tài)東西差異存在的不對稱性，負異常年時，由于東多西少的范圍基本一致，因此東西差異特征更加顯著。

圖2 對應不同模態(tài)正負異常年合成的云南5月降水距平百分率空間分布（a.第一模態(tài)正異常年，b.第一模態(tài)負異常年，c.第二模態(tài)正異常年，d.第二模態(tài)負異常年，陰影表示通過90%顯著性檢驗，單位：%）

3 降水主要模態(tài)與海溫變化的關系

由PC1回歸到前期1月至同期5月的海溫異常場（圖3左列）可知，云南5月全區(qū)一致型降水與太平洋海溫變化的聯系最為密切。當云南5月降水一致型偏多時，前期1～4月和同期5月北太平洋至南太平洋為“負-正-負-正”的南北向海溫異常分布，顯著的海溫負異常區(qū)分別位于東北太平洋海盆和赤道中東太平洋，顯著的海溫正異常區(qū)分別位于西北太平洋海盆和南太平洋西南部；這一空間型與前期1～4月印度洋海溫變化的關系不顯著，與5月印度洋西部地區(qū)海溫呈顯著的負異常。云南5月降水一致型偏少時，海溫變化剛好相反。很多研究表明，El Nino-Southern Oscillation（ENSO）和北太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation，PDO） 是太平洋海溫場中存在的兩種主要模態(tài)。ENSO主要表現為年際變化，是影響年際氣候異常的最強信號因子；PDO主要表現出明顯的年代際特征，在PDO暖位相時，北太平洋中部偏冷，而北美西海岸卻異常偏暖，與之相反，冷位相時北太平洋中部偏暖，而北美西海岸卻異常偏冷。PDO對中國氣候也有重要影響[17-18]。從圖3可以看到，PC1回歸的北太平洋海溫異常分布比較類似于PDO年代際模態(tài)，但與PDO模態(tài)中北太平洋上海溫變化顯著的兩個關鍵區(qū)域存在差異，位置明顯偏南，回歸的中東太平洋海溫類似于ENSO冷暖事件。上述特征表明云南5月全區(qū)一致型降水與太平洋地區(qū)的兩種海溫主模態(tài)有一定聯系，這種聯系從1～5月呈逐漸加強的趨勢，同期5月PC1與赤道中東太平洋地區(qū)的聯系表現得更加顯著，同時由于海氣相互作用的影響，海溫異常區(qū)域逐漸擴展到印度洋，5月熱帶印度洋地區(qū)海溫也出現了異常。

與PC1回歸的1～5月海溫異常場相比，PC2回歸的異常海溫場（圖3右列）主要表現為云南5月第二模態(tài)降水與前期印度洋和赤道中太平洋地區(qū)海溫變化的關系密切，但這種聯系從1～5月逐漸減弱，在同期5月減弱明顯。當云南5月降水呈現西多東少分布時，1月印度洋西部和赤道中東太平洋海溫表現為明顯正異常（圖3b）；2月印度洋正異常區(qū)域維持，赤道中東太平洋海溫正異常區(qū)范圍減小（圖3d）；3～4月印度洋和赤道中東太平洋海溫正異常區(qū)的范圍均逐漸減小，而南太平洋中部地區(qū)的海溫正異常逐漸發(fā)展，太平洋顯著的正異常區(qū)位于赤道中太平洋至南太平洋中部地區(qū)（圖3f、h）；5月印度洋和赤道太平洋的正異常范圍明顯減小，而南太平洋中部正異常的強度卻有所增加（圖3j）。當云南5月降水呈現西少東多分布時，海溫變化表現出相反的特征。

圖3 根據云南5月降水EOF分解第一模態(tài)PC1（左）和第二模態(tài)PC2（右）回歸的前期逐月異常海溫場（a、b.1月，c、d.2月，e、f.3 月，g、h.4 月，i、j.5 月，填色表示顯著性檢驗水平，單位：℃）

4 海溫異常影響降水主要模態(tài)的可能原因

從以上分析可知，云南5月降水的主要模態(tài)與太平洋和印度洋的海溫變化密切聯系。本節(jié)將探討這些區(qū)域的海溫如何通過影響大氣環(huán)流進而導致云南5月降水異常的物理機制。由于海溫對大氣的作用存在一定的滯后效應，從上節(jié)分析看到云南5月降水的主要模態(tài)不僅與同期的海溫變化有聯系，與前期海溫變化的關系也十分緊密，特別是5月降水第二主模態(tài)與前期1月海溫變化的關系尤為密切。因此，為了尋找影響云南5月降水的前期海洋信號，這里主要通過分析前期海溫異常與后期5月大氣環(huán)流的關系來探討海溫影響云南5月降水的主要途徑。另外，在短期氣候預測業(yè)務中，一般在每年的3月底發(fā)布5月雨季開始期的氣候預測，如果能夠根據1～2月的海溫變化來預測5月的降水異常就更有意義。

4.1 海溫異常對第一模態(tài)降水的影響

4.1.1 降水第一模態(tài)與大氣環(huán)流的關系

本節(jié)首先分析云南降水一致型偏多或偏少年高低層大氣環(huán)流的特征。從PC1回歸的同期5月850 hPa水平風場(圖4a)可以看到，云南5月降水一致型變化與印度洋、東南亞、中國南部地區(qū)的環(huán)流異常密切聯系。當云南全區(qū)5月降水偏多時，低層850 hPa索馬里由南向北的越赤道氣流和北印度洋的偏西氣流加強，北印度洋異常西風東移至孟加拉灣東部轉向北，東亞東部異常偏北氣流在華南轉向西，這兩支轉向的異常氣流在西南低緯高原地區(qū)形成明顯的輻合，表明了低層印度洋水汽輸送和北方冷空氣交匯的共同作用對云南降水一致偏多的重要影響。5月是冬季風向夏季風轉換的關鍵季節(jié)，850 hPa回歸風場上印度洋索馬里越赤道氣流與北印度洋緯向西風的加強在很大程度上反映出南亞季風建立偏早的特征。根據晏紅明等[2]研究的孟加拉灣夏季風爆發(fā)的判斷標準，計算可知1961～2015年孟加拉灣夏季爆發(fā)日期與PC1的相關為0.25，通過90%的顯著性檢驗，表明了孟加拉灣季風的爆發(fā)與云南5月降水確實有一定的聯系。對于云南初夏大范圍降水而言，水汽輸送的影響是一個方面，同時冷空氣的配合也是非常重要的一個方面[10]。

PC1與500 hPa高度場的回歸表明云南降水偏多時，歐亞中高緯度表現為東負西正的高度異常，負異常中心位于西伯利亞平原，正異常中心位于貝加爾湖至鄂霍次克海；在青藏高原以南的南亞區(qū)域和中國南部地區(qū)為高度負異常，特別是孟加拉灣和阿拉伯海為顯著的負異常中心，有利于南支低壓槽發(fā)展及相應的水汽輸送。高度場異常在東亞東部和南亞區(qū)域形成了明顯的北高南低形勢，這種形勢不僅有利于中緯度地區(qū)的冷空氣南下影響，同時也有利于熱帶印度洋水汽輸送的影響（圖4b）。一般而言，東亞槽強弱與冷空氣的活動密切相關，而從圖4b看到，云南5月降水一致偏多年，在500 hPa東亞東部中高緯度地區(qū)為正高度異常，不利于東亞槽的加深，反而是東亞中低緯度地區(qū)北高南低的形勢更有利于云南5月全區(qū)降水偏多。從西南地區(qū)低層溫度與500 hPa高度場的相關可以很清楚地看到這種北高南低的異常形勢更有利于冷空氣活動對低緯度地區(qū)的影響（圖略）。另外，由850 hPa水平風場回歸顯示云南區(qū)域為明顯的冷暖空氣交匯區(qū)，本節(jié)選取 90°～110°E 和 20°～30°N 范圍，將PC1回歸到經向（圖4c）和緯向（圖4d）垂直環(huán)流上。如圖所示，經向剖面在云南南部有非常顯著的上升氣流，而緯向剖面在云南地區(qū)的氣流上升也非常顯著，表明在云南降水一致偏多時該區(qū)域確實存在較強的冷暖氣流輻合的影響。

4.1.2 第一模態(tài)關鍵海區(qū)對降水的影響

在了解云南降水一致偏多或偏少型相應環(huán)流特征的基礎上，本節(jié)進一步研究海溫對大氣環(huán)流的影響，并通過對比分析，認識海溫變化對云南5月雨量降水的作用和貢獻。根據上節(jié)分析，5月云南一致型降水與太平洋海溫變化密切聯系，那么前期海溫對后期大氣環(huán)流的影響是否也會產生類似于如圖4所示的環(huán)流變化？PC1回歸的海溫異常場表明了前期1～2月太平洋海溫的異常也比較顯著，并呈現出類似于PDO和ENSO模態(tài)的特征。因此，這里主要討論1～2月這兩種太平洋海溫異常模態(tài)對后期大氣環(huán)流的影響。根據PC1回歸的海溫異常場（圖3a和圖3c），選取三個區(qū)域分別為 A 區(qū) (40°～50°N,180°～220°E)、B 區(qū) (18°～28°N,170°～210°E)、C 區(qū) (10°S～15°N,185°～230°E)。 如圖所示，A區(qū)和B區(qū)反映的海溫異常與PDO模態(tài)反映的海溫異常特征相似，而C區(qū)與Nino34區(qū)相近。為了考察北太平洋海溫以及赤道中東太平洋地區(qū)海溫變化的影響，本文將A區(qū)和B區(qū)的區(qū)域平均海溫差（Asst-Bsst）稱為類PDO指數，指數為正表示暖位相，反之為冷位相；而C區(qū)的區(qū)域平均海溫（Csst）稱為類ENSO指數，指數為正表示暖位相，反之為冷位相。需要指出的是，類PDO指數兩個區(qū)域的海溫變化雖然與PDO模態(tài)的海溫變化特征相似，但選取的區(qū)域差異較大，類PDO與PDO指數顯著負相關為-0.29，表明兩個模態(tài)的位相剛好相反，這主要是由于類PDO的A區(qū)和B區(qū)的位置明顯比PDO中兩個海溫變化顯著區(qū)域的位置偏南。圖5a為1～2月標準化的類PDO指數和PDO指數的年際變化，在大部年份兩者變化呈反位相。而類ENSO指數和Nino34指數的年際變化比較一致，兩者相關高達0.96（圖5b）。

圖4 根據云南5月降水EOF分解第一模態(tài)PC1回歸的850 hPa異常風場（a，單位：m/s）、500 hPa異常高度場(b，單位：gpm）、沿90°～110°E平均的高度-緯度垂直環(huán)流（c，垂直速度擴大100倍）和沿20°～30°N平均的高度-經度垂直環(huán)流（d，垂直速度擴大100倍）（a中綠色箭頭表示通過95%的顯著性檢驗，b～d中填色表示顯著性檢驗水平）

圖5 1961～2016年1～2月標準化的（a）PDO指數（曲線）和類PDO指數（棒線）；（b）Nino34指數（曲線）和類ENSO指數（棒線）的年際變化

根據類PDO和類ENSO指數的定義，圖3左列表明當云南降水一致偏多時，類PDO和類ENSO為冷位相，反之為暖位相。為了在分析時方便與圖4進行對比，將類PDO指數和類ENSO指數分別乘以-1后再回歸到高低層環(huán)流場（圖6），轉換為全區(qū)降水偏多背景下的影響來進行環(huán)流對比分析。圖6a和圖6c分別反映了前期1～2月類PDO和類ENSO模態(tài)海溫對后期5月低層850 hPa流場的影響，可見兩種不同模態(tài)負位相對印度洋風場的影響非常相似。當云南降水一致偏多時，其作用均使得索馬里地區(qū)由南向北的赤道氣流和北印度洋地區(qū)緯向西風氣流加強，并在孟加拉灣北部和阿拉伯海北部分別形成氣旋環(huán)流，有利于印度洋西南季風建立偏早，水汽輸送得以相應加強。但值得注意的是兩種模態(tài)海溫對中國西南低緯高原、東南亞和赤道西太平洋地區(qū)環(huán)流變化的影響卻明顯不同，主要體現在對水汽輸送路徑和低緯度冷空氣活動的影響。以云南降水全區(qū)一致偏多為例：（1）類PDO負位相時，北印度洋異常西風在孟加拉灣東部轉向北移動影響西南地區(qū)，有利于印度洋地區(qū)水汽輸送至西南地區(qū)，但中國東部由北向南的冷空氣活動不顯著（圖6a）；（2）類ENSO模態(tài)負位相時，中國東部由北向南的冷空氣活動顯著，并在華南南部轉向西移動，進而影響西南地區(qū)，華南至西南為異常東風控制，但類ENSO模態(tài)負位相時北印度洋的異常西風較強，一直向東流到菲律賓以東的150°E附近海洋，孟加拉灣地區(qū)轉向北輸送的水汽很弱（圖6c）。因此，類PDO和類ENSO兩個模態(tài)對云南區(qū)域的影響是不同的，類PDO負位相有利于印度洋水汽輸送影響云南，而類ENSO負位相卻有利于加強低緯度地區(qū)冷空氣活動對云南的影響。

圖6b和圖6d分別為類PDO指數和類ENSO指數回歸的500 hPa高度異常場，可以看到歐亞中高緯度地區(qū)的高度異常與圖4b非常類似，均表現為“負-正”的高度異常型，西伯利亞為高度負異常，東亞東部為高度正異常。而低緯度地區(qū)高度異常場的差異較大，類PDO指數回歸的高度異常場僅在阿拉伯海和孟加拉灣表現為負異常；而類ENSO指數回歸的高度場在整個低緯度地區(qū)為顯著的負異常，東亞地區(qū)北高南低的形勢非常顯著，進一步表明了赤道中東太平洋冷海溫異常對初夏冷空氣頻繁活動的影響。

圖6 前期1～2月平均各海溫指數（a、b.類PDO指數，c、d.類ENSO指數，e、f.綜合指數）回歸的 850hPa異常風場（左，綠色箭頭表示通過90%的顯著性檢驗，單位：m/s）和500hPa高度異常場（右，填色表示顯著性檢驗水平，單位：gpm）

為了綜合考慮類PDO指數和類ENSO指數的作用，定義綜合指數為類PDO指數與類ENSO指數之和的相反數，可以看到綜合指數的作用對高低層環(huán)流的影響更類似于云南降水一致型變化時的環(huán)流特征（圖4a、b），進一步表明了北太平洋和赤道中東太平洋海溫對云南5月一致型降水的重要影響，即當類PDO和類ENSO負位相時有利于云南降水一致型偏多，反之則有利于云南降水一致型偏少。

PC1與類PDO和類ENSO的關系在年際尺度上呈顯著負相關，其中與類PDO的年際相關為-0.47，與類ENSO的年際相關為-0.30。PC1與類PDO和類ENSO在年代際尺度上的相關存在一定差異。圖7分別為1961～2016年PC1與類PDO指數和類ENSO指數的11 a滑動相關。如圖所示，類PDO對云南5月降水變化的影響比類ENSO更加顯著，尤其是1990s中期至今；而PC1與類ENSO指數一直保持負相關，但相關性并不顯著，尤其在最近幾年與云南一致型降水的關系明顯減弱。

圖7 PC1分別與1～2月（a）類PDO指數和（b）類ENSO指數的11 a滑動相關

4.2 海溫異常對第二模態(tài)降水分布的影響

4.2.1 降水第二模態(tài)與大氣環(huán)流的關系

同樣，在研究海溫對云南東西差異降水分布影響之前，本節(jié)首先分析了云南降水東西差異的環(huán)流背景特征。PC2回歸的850 hPa風場（圖8a）表明在云南降水呈現西多東少異常分布時索馬里越赤道氣流加強，但該異常氣流一直向北流到阿拉伯海北部，印度洋北部的異常西風并沒有加強，反而是赤道西太平洋地區(qū)的異常東風向西擴展到孟加拉灣東部，并在孟加拉灣東部轉向北影響云南西部；云南東部、華南南部和中南半島為異常反氣旋環(huán)流控制，不利于該區(qū)域的降水產生。異常風場特征表明云南降水呈西多東少分布時，直接來自孟加拉灣的水汽輸送非常弱，反而是赤道西太平洋的異常東風向西流動后在孟加拉灣東部轉向北帶來的水汽影響較大，而云南東部因受異常反氣旋的影響降水偏少。

PC2回歸的500 hPa高度場（圖8b）表明云南降水西多東少分布時，從烏拉爾山至北太平洋為“正-負-正-負”的異常波列，高度正異常區(qū)分別位于西伯利亞平原和東亞沿海，高度負異常區(qū)分別位于巴爾喀什湖附近和北太平洋地區(qū)，東亞沿海附近的高度正距平有利于東亞槽減弱；赤道太平洋附近為高度正異常，5月西太平洋副熱帶高壓位置還比較偏南，赤道西太平洋地區(qū)的高度正異常有利于5月西太平洋副熱帶高壓偏西偏強，并可向西伸展控制華南地區(qū)。

圖8 根據云南5月降水EOF分解第二模態(tài)PC2回歸的 850 hPa風場（a，綠色箭頭表示通過95%的顯著性檢驗，單位：m/s）和 500 hPa高度場（b，填色表示顯著性檢驗水平，單位：gpm）

4.2.2 第二模態(tài)關鍵海區(qū)對降水的影響

根據PC2回歸的1～5月海溫異常場（圖3），云南第二模態(tài)降水與印度洋和赤道中太平洋海溫的關系最密切，尤其是前期1月份的海溫異常，2～5月赤道中太平洋海溫異常的影響逐漸減弱。同樣，為了探討前期海溫變化對后期5月降水的影響，選用1～2月區(qū)域平均的海溫指數，根據圖3b和圖3d，選取印度洋區(qū)域（Dsst指數，30°S～18.5°N，40°～90°E）和赤道中東太平洋區(qū)域（Esst指數，15°S～10°N,180°～240°E），分別分析這兩個指數和綜合海溫指數（Dsst+Esst）對后期5月環(huán)流的影響。

比較 Dsst指數（圖9a）和 Esst指數（圖9c）回歸的低層850 hPa風場，發(fā)現環(huán)流差異最大的是赤道印度洋地區(qū)異常東風向西擴展的范圍不一致，赤道中東太平洋暖海溫影響可使異常東風一直擴展到赤道西印度洋，而赤道印度洋暖海溫影響下的異常東風僅擴展至赤道印度洋東部，表明赤道中東太平洋暖海溫異常對初夏5月南亞初夏季風減弱的影響更加明顯。同時，由于印度洋暖海溫時異常東風僅向西擴展至印度洋東部，并在孟加拉灣西部轉向西南流動，印度洋暖海溫對環(huán)流的影響更有利于云南降水西多東少的分布，而赤道中東太平洋暖海溫卻有利于使云南全區(qū)降水偏少。兩個指數的綜合影響（圖9e）使得赤道異常東風向西擴展的位置稍偏東，即印度洋暖海溫的作用部分抵消了赤道中東太平洋暖海溫對南亞初夏季風減弱的影響。

比較PC2回歸的異常高度場（圖8b）與Dsst指數（圖9b）、Esst指數（圖9d）以及綜合指數（圖9f）回歸的異常高度場發(fā)現，除了正負異常中心的強度以外，中高緯度地區(qū)異常波列的形式非常類似，自烏拉爾山-西北太平洋地區(qū)均為“正-負-正-負”的異常波列。而海溫對低緯度地區(qū)高度場的影響卻明顯偏強，暖（冷）海溫的作用有利于使西太平洋副熱帶高壓加強西伸（減弱東退）。上述分析進一步表明了熱帶印度洋和赤道中東太平洋地區(qū)的海溫變化對云南5月降水東西差異變化的重要影響，印度洋和赤道中東太平洋地區(qū)暖海溫異常有利于云南5月降水西多東少，反之則有利于云南5月降水西少東多。

圖9 同圖6，但為Dsst指數、Esst指數和綜合指數（Dsst+Esst）

5 結論和討論

針對云南5月降水多寡對云南工農業(yè)生產的重要影響，本文首先揭示了云南5月降水主要模態(tài)與海溫的關系，在確定影響顯著的幾個關鍵海區(qū)的基礎上，通過分析這些關鍵海區(qū)對大氣環(huán)流的影響，進一步考察了云南5月降水主要模態(tài)與海溫異常的關系，得到以下幾點主要結論：

（1） 云南5月降水有全區(qū)一致型和東西差異型兩種主要模態(tài)，其中全區(qū)一致型模態(tài)主要表現為年際差異，而東西差異型降水分布不僅年際差異明顯，還呈現出明顯的年代際特征， 1970～1980年以東多西少的降水差異為主，1995～2011年東西差異的特征剛好相反，為東少西多。另外，云南降水東西差異變化存在一定的不對稱，降水東多西少時的東西差異特征更加顯著，而西多東少時，西部降水偏少的范圍很小，主要以東部降水偏多的特征為主。

（2） 北太平洋地區(qū)的類PDO和類ENSO海溫異常模態(tài)是影響云南降水全區(qū)一致型變化的主要因子。其中，類PDO負位相有利于印度洋水汽輸送影響云南，而類ENSO負位相卻有利于加強低緯度地區(qū)冷空氣活動對云南的影響。當北美沿岸海溫偏低、北太平洋中部海溫偏高和中東太平洋海溫偏低時有利于云南全區(qū)一致型降水偏多，反之則有利于降水偏少。

（3） 印度洋海溫變化是影響云南5月降水出現東西差異的主要因子。當印度洋海溫偏高時有利于云南降水西多東少，反之則有利于云南降水西少東多；而赤道中東太平洋冷暖海溫的變化卻會減弱印度洋海溫對降水東西差異型的影響，使云南降水更偏向于全區(qū)一致型的變化，中東太平洋暖海溫有利于云南全區(qū)降水偏少，反之有利于降水偏多。

以前的分析一直認為赤道中東太平洋的海溫是影響云南降水的主要因子，而本文的分析卻發(fā)現北太平洋和熱帶印度洋海溫異常才是影響云南5月降水的主要因子，赤道中東太平洋海溫對印度洋海溫的影響起到一定的調制作用。因此，印度洋海溫和北太平洋海溫變化對云南初夏降水變化的影響是一個非常值得關注的問題。