2019年南海夏季風爆發(fā)特征及其與10～25 d ISO的關(guān)系

張穎 王黎娟 趙小芳 鄧順芷

(1 南京信息工程大學 氣象災害教育部重點實驗室/氣候與環(huán)境變化國際合作聯(lián)合實驗室/氣象災害預報預警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210044；2 成都信息工程大學 大氣科學學院，成都 610225)

引 言

亞洲季風系統(tǒng)的構(gòu)成部分為東亞季風和南亞季風，而南海季風作為東亞季風的一員，其爆發(fā)有著標志性的作用，尤其是對東亞夏季風和我國雨季。南海夏季風爆發(fā)早晚對我國雨帶的分布和江淮華北地區(qū)的旱澇災害也有不同作用。我國雨帶分布在爆發(fā)早晚年表現(xiàn)特征不同：早年主要分布于華南華北地區(qū)，而晚年則主要位于長江中下游[1]。南海夏季風的發(fā)生發(fā)展影響我國5—9月汛期，與洪澇和干旱等氣候災害密切相關(guān)[2]?？梢姡虾Ｏ募撅L的爆發(fā)是我國預報雨季的起止、雨帶的移動和預防氣象災害的重要參考因素之一。

目前，關(guān)于季風爆發(fā)突變性的研究已有很多基礎(chǔ)。當前研究中對于南海夏季風爆發(fā)日期的定義指標大致可分為熱力學指標和動力學指標兩類。李俊樂等[3]發(fā)現(xiàn)南海夏季風與高原夏季風呈負相關(guān)，且對流活動及大氣環(huán)流存在顯著差異。李崇銀等[4]認為經(jīng)向分量與緯向分量同等重要，使用對流層高低層散度差構(gòu)建季風指數(shù)。亞洲地區(qū)的南北溫差和緯向風的突變也被認為是南海夏季風爆發(fā)的突變特征[5]。劉霞等[6]認為南海—西太平洋系統(tǒng)是南海夏季風建立的原因。低層西太平洋副高脊減弱東撤和南亞高壓北跳為環(huán)流系統(tǒng)的最顯著的特征，并且發(fā)現(xiàn)海洋上熱帶對流和位勢不穩(wěn)定的爆發(fā)晚于大陸和島嶼。這些特征可以作為南海地區(qū)季風爆發(fā)的標志[7]。劉蕓蕓等[8]發(fā)現(xiàn)2019年春季全國平均降水量為148.7 mm，較常年同期偏多3.5%，且旱澇空間分布存在顯著差異。東北、西北地區(qū)東部和華南降水顯著偏多，持續(xù)性的降水使其遭受暴雨洪澇災害；而黃淮、江淮及云南大部降水異常偏少，都出現(xiàn)了中度至重度氣象干旱。丁婷等[9]發(fā)現(xiàn)2019年江南梅雨和華南前汛期開始早結(jié)束晚，東部季風區(qū)降水呈現(xiàn)明顯的季節(jié)內(nèi)變化。前者從大氣環(huán)流異常、西太平洋副熱帶高壓異常和熱帶海溫外強迫的角度分析了2019年春季降水異常的成因，而后者從槽脊演變情況提出了降水異常的直接原因。值得注意地是，2019年南海夏季風爆發(fā)偏早的特征前人也有所提及，但詳細針對南海夏季風爆發(fā)異常時的特征與成因的研究還較少。鑒于南海夏季風的爆發(fā)可能也與2019年其他氣象要素異常有密切關(guān)系，因此選擇何種指標來定義2019年南海夏季風爆發(fā)日期以及探究夏季風爆發(fā)前后的環(huán)流演變特征就成了本文將要詳細討論的問題。

對于南海夏季風的爆發(fā)機理存在多種觀點的討論。吳丹暉等[10]發(fā)現(xiàn)南海夏季風爆發(fā)早晚與孟加拉灣區(qū)域的海表溫度有密切聯(lián)系性，當孟加拉灣海區(qū)溫度負(正)異常時，南海夏季風爆發(fā)偏早(晚)。邵勰等[11]分析了海溫異常對南海夏季風爆發(fā)的可預報性，結(jié)果表明海溫異?？梢杂糜诙ㄐ灶A報南海夏季風爆發(fā)。大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(Intraseasonal Oscillation，ISO)也是主要觀點之一。琚建華等[12]構(gòu)造了ISO指數(shù)來反映南海850 hPa西南風的強度，具體為對其在南海區(qū)域進行30～60 d帶通濾波后再取平均值，發(fā)現(xiàn)三次比較明顯的活動過程在5—9月。穆明權(quán)等[13]發(fā)現(xiàn)局地活動特征是南海區(qū)域大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的特征之一，當南海季風爆發(fā)后局地活動的ISO才有明顯北傳的特征。李汀等[14]認為夏季北半球ISO不同位相對南海夏季風的爆發(fā)和季風區(qū)降水異常都起著重要作用。陳尚鋒等[15]討論了時間尺度為30～60 d的低頻振蕩對南海夏季風的影響。當位于活躍位相時，南海地區(qū)表現(xiàn)為低頻西南風和對應著正渦度和增強的南海夏季風槽。當處于不活躍狀態(tài)時，表現(xiàn)出相反的特征。因此，ISO是觸發(fā)南海夏季風爆發(fā)的一個重要因子。研究2019年ISO活動對南海夏季風爆發(fā)的影響有助于解釋2019年南海夏季風爆發(fā)異常，為我國其他氣象要素異常提供診斷依據(jù)且為今后預測南海夏季風的爆發(fā)、季風災害和減少災害損失提供經(jīng)驗。

1 資料和方法

本文使用的資料為NCEP/NCAR提供的2019年逐日再分析資料，包括向外長波輻射(Outgoing Longwave Radiation，OLR)、風場(u,v)、高度場、相對濕度和溫度場，水平分辨率為2.5°×2.5°。南海夏季風爆發(fā)時間定義為：南海地區(qū)(10°～20°N，110°～120°E)連續(xù)兩候850 hPa上空維持西風，且平均假相當位溫超過340 K。在計算假相當位溫時，采用如下公式：

(1)

為了提取資料的低頻特征，本文采用Lanczos濾波器對南海地區(qū)風場進行濾波，提取OLR場振蕩周期則采用功率譜分析法。為了確定風場的濾波周期，本文應用Lanczos濾波器將南海地區(qū)850 hPa的風場分解為3種時間尺度：10 d高頻季節(jié)風場、10～60 d季節(jié)內(nèi)風場和60 d以上的低頻季節(jié)風場。綜合濾波后的計算結(jié)果和功率譜分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)10～25 d準雙周振蕩對2019年南海夏季風的爆發(fā)起主要調(diào)制作用。

2 2019年南海夏季風爆發(fā)日期

當前對于南海季風建立日期的定義較多，多考慮在南海季風爆發(fā)前后各個要素的顯著突變，大致可分為熱力學指標和動力學指標[17]，包括低水平緯向風[18]，850 hPa緯向風、西風急流和氣柱穩(wěn)定度的突變[19]、垂直風切變的變化[20]和假相當位溫的突變[19，21]。國家氣候中心判斷季風爆發(fā)的標準為滿足南海地區(qū)連續(xù)兩候850 hPa上空維持西風，且平均假相當位溫超過340 K。據(jù)此，國家氣候中心認為在2019年5月第2候時季風已經(jīng)爆發(fā)。為了進一步確認2019年的爆發(fā)日期，本文選擇西南風和緯向風的垂直風切變?yōu)閯恿W指標，OLR和850 hPa假相當位溫為熱力學指標，而后對其在南海地區(qū)進行區(qū)域平均并進行標準化來分析以上物理量的變化特征，如圖1所示。

圖1 2019年南海區(qū)域(10°～20°N，110°～120°E)標準化的OLR，假相當位溫，緯向風垂直風切變和西南風(設(shè)置5月6日為橫坐標原點，并以其為界向前向后分別繪制10 d)

據(jù)計算， 5月6日，標準化的OLR值為1.12，并自此逐日遞減，說明南海區(qū)域的對流活動自5月6日后不斷增強；850 hPa的標準化假相當位溫為1.35，表明850 hPa大氣狀態(tài)呈強位勢不穩(wěn)定。由此可知，5月6日南海區(qū)域位勢不穩(wěn)定程度最強。垂直風切變?yōu)?0.93，可知5月6日850 hPa的緯向西風最為強盛，符合南海季風爆發(fā)時的特征；南海區(qū)域西南風也十分強盛，其標準化值為1.38，此時不但東風轉(zhuǎn)向為偏西風且在轉(zhuǎn)向后穩(wěn)定維持。因此，這些物理量的特征表明南海地區(qū)季風在5月6日已經(jīng)爆發(fā)，由此定義5月6日為2019年南海夏季風的爆發(fā)日期。

3 2019年南海夏季風環(huán)流演變特征

3.1 200 hPa高度場及高空急流特征

南海夏季風建立時，伴隨有西風急流突變[19]。根據(jù)季風爆發(fā)前后的200 hPa緯向風沿110°～120°E的緯度—時間剖面(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)5月4日之前，200 hPa緯向風總體維持在30～50 m·s-1，急流中心整體維持在30°N附近。隨后在5月4—7日之間，200 hPa高空急流強度增強但位置北抬至40°N附近，中心軸附近風速開始達到60 m·s-1以上。到5月6日季風爆發(fā)時，高空急流中心發(fā)生南移，大于50 m·s-1的急流中心范圍明顯擴大，整體呈現(xiàn)高空急流大面積南移爆發(fā)的趨勢?？梢园l(fā)現(xiàn)，高空急流在5月6日后南移所至的位置與5月1日所處位置相差不大，但二者顯著不同之處在于前者急流中心風速極大(大于50 m·s-1)且范圍更廣。綜上所述，5月6日南海夏季風爆發(fā)后高空環(huán)流特征表現(xiàn)為200 hPa高空急流的范圍擴大并且強度增強。

圖2 2019年4月28日—5月18日200 hPa緯向風沿110°～120°E的緯度—時間剖面(緯向風速填色，單位：m·s-1)

3.2 500 hPa高度場演變特征

王黎娟等[19]認為副高的不斷東撤是南海夏季風爆發(fā)的來源和建立的直接表現(xiàn)，有利于不穩(wěn)定能量的釋放，副高可以作為判斷南海夏季風的爆發(fā)的基本條件之一[17]。如圖3所示，從副高位置來看，從4月28至30日，南海地區(qū)處于副高控制之下。隨后，副高發(fā)生斷裂，南海地區(qū)暫時不受副高控制，直至5月6日副高整體撤出南海地區(qū)。5月10日，副高再次控制南海地區(qū)?？梢姡?月6日季風爆發(fā)后500 hPa環(huán)流演變的顯著表現(xiàn)為副高撤出南海地區(qū)。

圖3 2019年4月28日—5月18日500 hPa高度場沿10°～20°N的經(jīng)度—時間剖面(高度場中5 880 gpm，單位：gpm)

3.3 850 hPa風場和OLR場特征

南海地區(qū)西南風分量風速與OLR值的變化呈現(xiàn)出非常顯著的負相關(guān)關(guān)系[22]。為了了解2019年南海季風爆發(fā)前后西南風和OLR發(fā)展演變情況，本文繪制850 hPa風場和對流場沿110°～120°E的緯度—時間剖面，如圖4所示。5月3日之前，對流出現(xiàn)在赤道地區(qū)，南海地區(qū)并無對流活動且受到西南風控制。到了5月3日，對流活動開始向北延伸至南海地區(qū)，此時OLR值為200 W·m-2左右。5月6日季風爆發(fā)，對流活動在南海地區(qū)劇烈發(fā)展，具體表現(xiàn)為強度急劇增加和范圍的擴大，擴展至整個南海地區(qū)后最低OLR值達到150 W·m-2以下。自5月4日南海地區(qū)轉(zhuǎn)向為正西風后在6日又表現(xiàn)出一次強度的增強，而5月16日后南海地區(qū)對流活動衰退且東風再次占主導。

圖4 2019年4月28日—5月18日850 hPa風場(箭矢，單位：m·s-1)和OLR場(OLR值<220 W·m-2;填色，單位：W·m-2) 沿110°～120°E的緯度—時間剖面

3.4 南海地區(qū)假相當位溫分析

圖5 (a)2019年南海區(qū)域(10°～20°N，110°～120°E)季風建立前后假相當位溫廓線(單位：K)；(b)2019年南海區(qū)域(10°～20°N，110°～120°E)季風建立前后緯向風廓線(單位：m·s-1)

根據(jù)以上4個方面的分析可知，5月6日環(huán)流及物理量特征符合南海夏季風的爆發(fā)特征。具體表現(xiàn)為，在高層上高空急流存在范圍擴大和強度增強，中層副高不斷東撤，南海地區(qū)不再受副高控制而盛行西南風，中低層上850 hPa上南海區(qū)域盛行西南風，對流自此大面積爆發(fā)。對于假相當位溫，則表現(xiàn)為在5月第2候850 hPa基本滿足θse≥335 K，假相當位溫隨高度的變化特征顯示出對流增強的趨勢。同時，在5月第2候850 hPa緯向風為西風。

4 2019年南海ISO活動特征及其與季風活動的關(guān)系

4.1 南海夏季風爆發(fā)前后ISO特征

南海夏季風的觸發(fā)機制之一為大氣季節(jié)內(nèi)振蕩。王慧[23]從爆發(fā)早年、爆發(fā)正常年及爆發(fā)晚年討論ISO的特征及其與南海夏季風的關(guān)系，并分析了各種情況的異同。為了進一步研究2019年季風爆發(fā)和ISO的調(diào)制關(guān)系及特征，本文將對2019年南海區(qū)域平均OLR和850 hPa風場分別進行功率譜分析和濾波，如圖6所示。

圖6 2019年南海區(qū)域(10°～20°N，110°～120°E)OLR功率譜

有研究表明，北半球夏季亞洲季風區(qū)的大氣季節(jié)內(nèi)振蕩主要有兩種周期構(gòu)成，分別為10～25 d準雙周振蕩和30～60 d振蕩模態(tài)[24-25]。因此，本文為了研究不同時間尺度系統(tǒng)對2019年南海夏季風的爆發(fā)的影響機制，應用Lanczos濾波器把南海地區(qū)850 hPa的風場分解為3種時間尺度：10 d高頻季節(jié)風場、10～60 d季節(jié)內(nèi)風場和60 d以上的低頻季節(jié)風場。據(jù)計算，在5月第2候中濾波后的850 hPa原風場表現(xiàn)出顯著的10～60 d季節(jié)內(nèi)振蕩，其占比約為總風場的57.78%；在季風爆發(fā)前后20 d內(nèi)(4月20日—5月9日)，10～60 d季節(jié)內(nèi)風場則占總風場的72.16%，而60 d以上的低頻季節(jié)風場和高頻季節(jié)風場分別僅貢獻3.91%和23.93%。由此可知在本文分解的3個時間尺度中，10～60 d季節(jié)內(nèi)風場占主導地位。根據(jù)平均OLR場的功率譜分析可知，其存在10～25 d大氣季節(jié)內(nèi)振蕩，置信區(qū)間為α=0.05，如圖6所示。具體到5月6日，10～25 d低頻振蕩占10～60 d季節(jié)內(nèi)風場的80.65%；在季風爆發(fā)前后20 d內(nèi)(4月20日—5月9日)，10～25 d低頻振蕩占10～60 d季節(jié)內(nèi)風場的80.81%，如圖7所示。因此，10～25 d低頻振蕩是2019年南海10～60 d帶通濾波的主要成分。更具體地說，振蕩周期為10～25 d的大氣季節(jié)內(nèi)振蕩對這次南海夏季風的爆發(fā)起主要調(diào)制作用。綜上，2019年南海地區(qū)OLR及850 hPa風場主要受到10～25 d ISO的影響。

圖7 4月20日—5月9日10～25 d濾波的風場占總季節(jié)內(nèi)風場比例

4.2 ISO活動與季風爆發(fā)時間的關(guān)系

第2節(jié)選取了西南風、緯向風垂直風切變、假相當位溫和OLR值4個物理量來綜合定義2019年南海夏季風爆發(fā)日期(5月6日)。有研究表明，南海夏季風爆發(fā)年份可以劃分為爆發(fā)早年，爆發(fā)正常年及爆發(fā)晚年，其中爆發(fā)正常年南海季風通常在5月中下旬爆發(fā)[23]。因此，2019年南海夏季風爆發(fā)偏早，屬于爆發(fā)早年。溫之平等[26]分析了ISO活動與南海夏季風爆發(fā)早遲的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)當爆發(fā)前期出現(xiàn)低頻對流活動在菲律賓南部周圍發(fā)展西移，在華南地區(qū)南移以及在加里曼丹島北移這3種特征時，南海夏季風爆發(fā)偏早。從緯向傳播特征來看，當孟加拉灣東部的低頻對流活動加強向東傳播，140°～150°E西太平洋暖池區(qū)的低頻對流向西發(fā)展并在南海地區(qū)耦合時，有利于南海夏季風爆發(fā)偏早。為了研究這一原因，本文分析了2019年南海夏季風爆發(fā)前期時850 hPa風場和OLR場10～25 d ISO活動演變(圖8)。4月16日(圖8a)，我國長江流域附近存在活躍的對流濕位相，20日(圖8b)對流活動南移至我國江南地區(qū)且在經(jīng)向方向擴展，至24日(圖8c)，對流濕位相中心南移至我國臺灣及南海部分海域且強度增強。同時，16日(圖8a)菲律賓南部也存在低頻對流活動，其在20—28日(圖8b—d)西北移動至印度洋海域。再者，在加里曼丹島上低頻對流活動也存在北移特征。4月20日(圖8b)，在加里曼丹島上發(fā)現(xiàn)存在對流濕位相，而后分為東西兩條路徑北移。其中一部分西北傳播至孟加拉灣(圖8d)并在印度洋大片地區(qū)發(fā)展(圖8e)，另一部分東北傳播至南海和臺灣地區(qū)(圖8c)并進一步西移與前條路徑合并共同在印度洋發(fā)展(圖8d、e)。而在孟加拉灣東部地區(qū)，低頻對流出現(xiàn)在4月20日后(圖8b)，140°～150°E西太平洋暖池區(qū)的低頻對流在4月16日(圖8b)就較為顯著。孟加拉灣地區(qū)的低頻對流不斷發(fā)展，而后者則不斷向西傳播(圖8c)。6日(圖8f)，上一時刻位于孟加拉灣東部的低頻對流向東傳播，與向西傳播的太平洋暖池的低頻對流在南海地區(qū)及其周邊海洋性大陸、太平洋東岸發(fā)生耦合。匯合后的低頻對流在5月6日強度最強、范圍最廣，有利于2019年南海夏季風爆發(fā)偏早?？傊?，在2019年南海夏季風爆發(fā)前10～25 d低頻對流活動特征表現(xiàn)為華南地區(qū)南移，菲律賓南部周圍發(fā)展西移以及加里曼丹島分支北移后合并發(fā)展，孟加拉灣東部地區(qū)與140°～150°E西太平洋暖池區(qū)的低頻對流在南海地區(qū)及其周邊海洋性大陸、太平洋東岸發(fā)生耦合。因此，周期為10～25 d的ISO活動使2019年南海夏季風爆發(fā)偏早。

圖8 2019年南海季風爆發(fā)前期10～25 d濾波的850 hPa風場(矢量，單位：m·s-1)和OLR場(陰影，單位：W·m-2; 異常風場僅畫出大于0.7 m·s-1部分)：(a)4月16日；(b)4月20日；(c)4月24日；(d)4月28日；(e)5月2日；(f)5月6日

4.3 ISO活動與南海夏季風爆發(fā)強度的關(guān)系

表1 2019年南海夏季風爆發(fā)后附近一次ISO位相劃分

圖9 2019年南海夏季風爆發(fā)前后ISO的逐日演變

在此次ISO波動中第6位相沒有明顯表現(xiàn)，故選擇附近的5月18日作為參考。接下來對表1中的位相進行合成分析，對各個位相的風場和OLR場使用Lanczos濾波器進行10～25 d濾波，然后在時間維上進行平均來繪制分位相合成，如圖10所示。在第1位相(南海夏季風 ISO 發(fā)展位相，圖10a)時，南海區(qū)域、太平洋西部、印度洋中部及海洋性大陸為對流濕位相，印度洋東部，孟加拉灣和臺灣日本東部海域則處于對流干相位控制。在第2位相(南海夏季風 ISO峰值位相，圖10b)時，可以發(fā)現(xiàn)原先位于印度洋東部的對流干位相整體向東北傳播。同時，太平洋東部的ISO濕位相北抬加強而印度洋中部的濕相位東北傳播且加強，南海地區(qū)出現(xiàn)異常東風，此位相上的南海區(qū)域ISO濕相位從范圍和強度來看都處于峰值狀態(tài)。在第3位相(南海夏季風 ISO減弱位相，圖10c)時，位于印度洋東部的對流干相位穿過海洋性大陸傳播至太平洋西部海域，表現(xiàn)為東北傳播的特征，位于海洋性大陸和太平洋西部的濕位相則北抬加強。值得注意地是，在第4位相(南海夏季風 ISO抑制位相，圖10d)，圖10a、d中呈現(xiàn)出反位相，表明ISO的位相將從正值向負值變化。太平洋西部的干位相向東北傳播，印度洋的濕相位也不斷加強且有東傳趨勢，南海地區(qū)受到西南風控制。在第5位相(南海夏季風 ISO谷值位相，圖10e)時南海地區(qū)及其北部都處于對流干相位并受到較大面積的偏西風控制，印度洋區(qū)域處于濕相位。同樣地，圖10b(峰值)與圖10e(谷值)呈現(xiàn)出相反的特征，干濕位相及異常風場也處于峰值狀態(tài)。在第6位相(南海夏季風 ISO恢復位相，圖10f)時，臺灣日本附近海域，印度洋和太平洋地區(qū)表現(xiàn)為對流干位相，南海地區(qū)和海洋性大陸西部海域則相反。觀察圖10a、f，發(fā)現(xiàn)隨著ISO位相由負轉(zhuǎn)為正，其對流干濕活動強度有所減弱但范圍更為擴大。

圖10 2019年南海夏季風爆發(fā)后ISO波動的分位相合成，其中圖a—f分別對應第1—6位相

根據(jù)上文對各位相的分析，可以發(fā)現(xiàn)南海區(qū)域的10～25 d低頻對流場在第1—3位相和第4—6位相上呈現(xiàn)反位相的特征。具體表現(xiàn)為，在第2位相(ISO峰值位相)上，南海區(qū)域?qū)α鳚裎幌嘁策_到峰值，此時對流活動最為強烈，有異常東風出現(xiàn)在南海區(qū)域；在第5位相(ISO谷值位相)上，南海區(qū)域?qū)α鞲晌幌嘧顬閺娏?，有利于局地海溫升高，異常西南風最為強盛。與此同時，發(fā)展—最強—減弱—抑制—最弱—恢復的6個階段的變化也發(fā)生在孟加拉灣—印度洋東部低頻對流中，且OLR異常值大致與南海區(qū)域OLR異常值呈反相位。根據(jù)這個規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，處于孟加拉灣—印度洋東部的10～25 d低頻對流向東北傳播，這就造成了南海區(qū)域?qū)α鞯牟▌有宰兓?。?jù)圖4所示，在5月6日時對流并未在南海地區(qū)爆發(fā)，直至5月8日(第1位相)對流活動才在南海地區(qū)大面積爆發(fā)，這說明ISO活動使得2019年南海夏季風強度增強并使其持續(xù)爆發(fā)。具體從分位相來看，當ISO活動處于峰值位相時，大致對應圖4中5月11日OLR值小于150 W·m-2，對流活動顯著增強。當ISO活動處于谷值位相時，大致對應圖4中5月16日OLR值大于200 W·m-2，對流較峰值位相時有所減弱。從風場來看，當ISO活動處于正位相時，風場明顯增強，而ISO活動處于負位相時，偏西風不顯著。也就是說，從圖10可以看出南海季風爆發(fā)后，ISO從孟加拉灣—印度洋東部低頻對流多次隨時間向東北傳播。ISO活動傳播至南海地區(qū)后，峰值(谷值)位相使得OLR活動強度增強(減弱)，其正位相(負位相)也使得南海地區(qū)偏西風增強維持(減弱)。但低頻風場的表現(xiàn)總體來說并不顯著，在南海區(qū)域僅在第4—6位相上出現(xiàn)了西南風，第5位相(ISO谷值位相)上的西南風達到頂峰，而印度洋—孟加拉灣地區(qū)并無異常風場的出現(xiàn)。此時，考慮南海地區(qū)的西風由孟加拉灣—印度洋東部地區(qū)的強對流激發(fā)。在西太平洋上，在第1—3位相對應著偏西風，第4—6位相則逐漸轉(zhuǎn)為偏東風?？傊琁SO的東北傳播激發(fā)孟加拉灣的對流發(fā)展使得南海地區(qū)東風轉(zhuǎn)向為西風并且使得對流活動在南海地區(qū)大面積爆發(fā)并維持，對于2019年南海夏季風的爆發(fā)強度起著增強作用。

5 結(jié)論

本文使用NCEP/NCAR提供的2019年逐日再分析資料，探討了南海地區(qū)物理量突變特征，確定了2019年南海夏季風爆發(fā)的日期，討論了2019年南海夏季風爆發(fā)前后環(huán)流演變特征，采用Lanczos濾波器進行分位相考察了2019年南海夏季風的爆發(fā)與ISO的關(guān)系。主要結(jié)論如下：

(1) 本文選取OLR，假相當位溫，緯向風垂直風切變以及西南風這4個物理量為判斷依據(jù)，發(fā)現(xiàn)在5月6日OLR值不斷減小、垂直切變達到極小值、假相當位溫為大值表示強位勢不穩(wěn)定以及西南風達到最大。由此可以定義5月6日為爆發(fā)日期。在2019年環(huán)流演變的分析中，物理量特征與已有研究中南海夏季風爆發(fā)時的特征相符。具體表現(xiàn)在南海區(qū)域高空急流的擴大和增強、副高的東撤與西南風的盛行、850 hPa西南風的盛行伴隨著對流的爆發(fā)以及假相當位溫隨高度的變化顯示出對流增強的趨勢。

(2) 2019年南海區(qū)域OLR存在10～25 d大氣季節(jié)內(nèi)振蕩，并且是季節(jié)內(nèi)風場的主體，說明10～25 d的ISO對2019年南海夏季風的爆發(fā)有調(diào)制作用。在2019年南海夏季風爆發(fā)前，ISO活動表現(xiàn)為在華南地區(qū)南移，在菲律賓南部的西移，在加里曼島上的低頻對流分支北移后合并發(fā)展，孟加拉灣東部地區(qū)與140°～150°E西太平洋暖池區(qū)的低頻對流在南海地區(qū)及其周邊海洋性大陸、太平洋東岸發(fā)生耦合，說明周期為10～25 d的ISO活動使得2019年南海夏季風爆發(fā)偏早。

(3) 2019年南海夏季風爆發(fā)后，孟加拉灣—印度洋東部地區(qū)低頻對流經(jīng)歷發(fā)展—最強—減弱—抑制—最弱—恢復的6個階段，表現(xiàn)出東北傳播的特征，造成了南海地區(qū)對流的波動性變化。也就是說，從孟加拉灣—印度洋東部低頻對流的多次隨時間向東北傳播，促進南海地區(qū)東風轉(zhuǎn)為西風及對流的爆發(fā)和維持進而使得2019年季風爆發(fā)強度增強。

南海夏季風爆發(fā)的機理非常復雜，影響因子也很多且不同的物理量存在不同的變化趨勢。本文僅僅選擇了4個物理量來判斷2019年南海夏季風爆發(fā)日期，在環(huán)流演變上也僅分析了4個方面。因此，從其他物理量突變來分析2019年南海夏季風爆發(fā)前后的環(huán)流演變特征有待進一步研究。此外，在本文中只討論了10～25 d ISO對2019年南海夏季風爆發(fā)的影響，30～60 d ISO及其關(guān)系還有待進一步分析。

致謝：本論文數(shù)值計算得到了南京信息工程大學高性能計算中心的計算支持和幫助。