青藏高原夏季風(fēng)和北半球夏季季節(jié)內(nèi)振蕩對中國西南地區(qū)雨季旱澇的影響及協(xié)同作用

馬萌萌，左洪超，李立程，段濟(jì)開

（蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

引言

中國西南地區(qū)地處青藏高原和中南半島之間過渡帶，受青藏高原和熱帶印度洋等地區(qū)天氣系統(tǒng)影響明顯［1］。西南地區(qū)降水主要集中在雨季（5—10月）［2］，雨季降水異常會引發(fā)洪澇、干旱等氣象災(zāi)害。因此，做好雨季延伸期天氣過程預(yù)報(bào)對防災(zāi)減災(zāi)有重要意義［3］。

青藏高原地區(qū)存在明顯的大氣低頻振蕩特征，是引起降水、風(fēng)場、相對渦度等多尺度季節(jié)內(nèi)變率的源地［4-6］?；诖髿鈱η嗖馗咴臒崃?qiáng)迫響應(yīng)，建立了地形驅(qū)動季風(fēng)環(huán)流——青藏高原季風(fēng)（Qinghai-Tibetan Plateau monsoon，QTPM），其在夏季表現(xiàn)為青藏高原周圍的氣旋型環(huán)流，稱為青藏高原夏季風(fēng)（Qinghai-Tibetan Plateau summer monsoon，QTPSM），它主導(dǎo)著青藏高原及其周圍的氣候變化［7-8］。QTPSM在夏季大多表現(xiàn)出準(zhǔn)雙周振蕩特征［9］，其強(qiáng)度變化不僅直接影響高原局部地區(qū)降水異常，還通過與其他系統(tǒng)相互作用而對周邊地區(qū)氣候產(chǎn)生影響。QTPSM偏強(qiáng)時，通常伴隨著青藏高原西部對流層低層出現(xiàn)異常反氣旋，反氣旋東側(cè)的偏北風(fēng)將高緯地區(qū)的冷空氣向南輸送，促使四川盆地降水增多［10］。同時，QTPSM增強(qiáng)還會引起南亞高壓和西太平洋副熱帶高壓脊線位置偏南，造成中國西南地區(qū)東部夏季降水偏多［11］。此外，QTPSM對東亞夏季風(fēng)具有一定指示意義［12］。當(dāng)QTPSM增強(qiáng)時，東亞夏季風(fēng)爆發(fā)頻率可能增加且強(qiáng)度增強(qiáng)，使得四川盆地初夏降水增多。

熱帶印度洋地區(qū)的北半球夏季季節(jié)內(nèi)振蕩（boreal summer intraseasonal oscillation，BSISO）是亞洲地區(qū)短期氣候變率及極端事件的主要影響因素之一［13-14］。通常BSISO有2種模態(tài)：一是代表準(zhǔn)振蕩周期為30～60 d的向北（東北）傳播變率（BSISO1）；二是代表準(zhǔn)振蕩周期為10～30 d的向北（西北）傳播變率（BSISO2）。這2種模態(tài)會對亞洲地區(qū)降水異常產(chǎn)生不同的影響［15］。研究表明，中國南方極端降水事件的概率分別在BSISO1的第2～5階段和BSISO2的第4～7階段顯著增加，且第90百分位的極端降雨事件概率較非BSISO期間增加60%以上［16］。當(dāng)BSISO從赤道向亞洲季風(fēng)區(qū)傳播時，其對流異常會引起中國南方局部地區(qū)降水異常［17-21］。當(dāng)BSISO西北向傳播尚未登陸中國時，中國南方降水整體偏少；登陸中國后，中國南方低頻降水顯著增加［22］。此外，BSISO對印度夏季風(fēng)的建立有重要激發(fā)作用［23］，會間接影響中國西南地區(qū)水汽輸送及降水強(qiáng)度。

迄今為止，大多數(shù)相關(guān)研究側(cè)重于QTPSM和BSISO對中國西南地區(qū)降水異常的單獨(dú)影響。然而，這2種氣候變率及其他變率共同作用導(dǎo)致了西南地區(qū)雨季旱澇變化。因此，本文在研究QTPSM和BSISO對中國西南地區(qū)雨季旱澇影響基礎(chǔ)上，試圖進(jìn)一步揭示這2個系統(tǒng)對西南地區(qū)雨季旱澇變化的協(xié)同作用，以期提高該地區(qū)局地降水異常在次季節(jié)時間尺度上的可預(yù)報(bào)性。

1 資料及處理

所用數(shù)據(jù)包括：（1）美國國家海洋與大氣管理局氣候預(yù)報(bào)中心提供的1981—2020年中國西南地區(qū)（90°E—110°E，20°N—35°N）雨季（5—10月）全球日降水量資料（水平分辨率為0.5°×0.5°）及美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心提供的1981—2020年全球高度場、風(fēng)場、濕度場逐日再分析資料（水平分辨率為2.5°×2.5°）；（2）BSISO指數(shù)（BSISO1和BSISO2）觀測和預(yù)測資料［13］，在線訪問地址：https：//apcc21.org/ser/moni.do？lang=en；（3）基于大氣動力學(xué)定義的青藏高原季風(fēng)指數(shù)（QTPM index，QTPMI）資料［24］。

與其他高原季風(fēng)指數(shù)相比，QTPMI能夠更好地表征高原地區(qū)降水及其他氣象要素的季節(jié)內(nèi)變化［25］。其計(jì)算公式如下：

式中：U'550（m·s-1）為550 hPa上某一范圍［（85°E—95°E，28°N—31°N）和（85°E—95°E，34°N—37°N）］內(nèi)平均緯向風(fēng)異常；V'550（m·s-1）為550 hPa上2個范圍［（92.5°E—102.5°E，30°N—35°N）和（77.5°E—87.5°E，30°N—35°N）］內(nèi)平均經(jīng)向風(fēng)異常。

為減少干旱對研究結(jié)果的影響，剔除了日降水量小于1.0 mm的數(shù)據(jù)［26-27］。將所有數(shù)據(jù)去除氣候態(tài)趨勢并對日數(shù)據(jù)進(jìn)行5 d滑動平均處理以消除天氣尺度的影響，同時對逐日QTPMI進(jìn)行10～20 d的Lanzcons濾波。為避免單一模態(tài)高強(qiáng)度事件的影響，確保BSISO1和BSISO2模態(tài)均有足夠時間影響到西南地區(qū)天氣系統(tǒng)，在組合相位分析中BSISO事件和QTPSM事件都必須在同一相位維持至少3 d。

中國西南地區(qū)地形地貌十分復(fù)雜，局地因素影響大，主要包括巴蜀盆地、云貴高原、秦巴山地、兩廣丘陵等地形單元，是一個典型的氣候多變區(qū)。本文參考自然區(qū)劃概念，以100°E為軸，定義（90°E—110°E，20°N—35°N）范圍為中國西南地區(qū)。中國及各省（區(qū)、市）行政邊界基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為GS（2019）1822號的標(biāo)準(zhǔn)地圖繪制，底圖無修改。

2 QTPSM和BSISO對中國西南地區(qū)雨季旱澇影響的差異

2.1 中國西南地區(qū)雨季降水特征

近40 a中國西南地區(qū)雨季平均降水量整體呈“北少南多”的空間分布［圖1（a）］。受高大地形影響，青藏高原東南部海拔3000 m以下有一降水高值區(qū)，同時云南西南部和廣西南部分別也有一降水高值區(qū)。為探究研究時間段內(nèi)西南地區(qū)雨季降水的主周期，將降水時間序列進(jìn)行平均功率譜分析［圖1（b）］?？梢钥闯觯髂系貐^(qū)雨季降水存在顯著的8～12 d振蕩主周期，且在8 d和12 d達(dá)到峰值，說明西南地區(qū)降水受低頻振蕩系統(tǒng)的影響。

圖1 1981—2020年中國西南地區(qū)雨季平均降水量分布（a，單位：mm·d-1）和日降水時間序列平均功率譜（b）Fig.1 The distribution of mean precipitation（a，Unit：mm·d-1）and mean power spectra of daily precipitation time series（b）in rainy season of southwestern China from 1981 to 2020

2.2 QTPSM對中國西南地區(qū)雨季旱澇的影響

青藏高原夏季風(fēng)在夏季大多表現(xiàn)為準(zhǔn)雙周振蕩占主導(dǎo)地位的低頻系統(tǒng)［9］。季風(fēng)指數(shù)是衡量季風(fēng)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)值越大表明高原近地面的風(fēng)切變和氣旋旋轉(zhuǎn)越強(qiáng)，即QTPSM越強(qiáng)［24］。所以，對近40 a中國西南地區(qū)雨季青藏高原季風(fēng)指數(shù)（QTPMI）進(jìn)行平均功率譜分析以確定QTPSM振蕩的主周期。從圖2（a）看出，QTPSM具有顯著的14～21 d準(zhǔn)雙周振蕩周期。為深入研究QTPSM在每個準(zhǔn)雙周振蕩階段對中國西南地區(qū)降水影響的演變過程，將濾波后的QTPMI≥1 σ定義為強(qiáng)相位（active QTPMI，AQ），QTPMI≤-1 σ定義為弱相位（inactive QTPMI，IAQ）。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，第3相位為強(qiáng)相位，第7相位是弱相位，其余為過渡相位（圖略）。

圖2 1981—2020年中國西南地區(qū)雨季QTPMI的平均功率譜（a）和不同相位平均降雨量箱線圖（b）［箱線圖從下至上的值依次對應(yīng)為第5（下限）、第25（下四分位）、中位數(shù)、第75（上四分位）和第95（上限）百分位。下同］Fig.2 Mean power spectra of the Qinghai-Tibetan Plateau summer monsoon index（a）and box plot of mean precipitation at different phases of the QTPMI（b）in rainy season of southwestern China from 1981 to 2020（The value of box plot from bottom to top are the 5th（lower bound），25th（lower quartile），median，75th（upper quartile）and 95th（upper bound）percentiles，respectively.the same as below）

根據(jù)QTPMI不同相位中國西南地區(qū)平均降雨量箱線圖［圖2（b）］，選擇第95百分位平均降雨量最高和最低各1個箱體，發(fā)現(xiàn)在第3相位（位于AQ階段）西南地區(qū)第95百分位平均降雨量最低；在第7相位（位于IAQ階段），平均降雨量向高值區(qū)傾斜，第95百分位平均降雨量均超過其他相位。可見，QTPSM與西南地區(qū)降水異常呈反位相變化，AQ階段，青藏高原西部的氣旋及印度半島的反氣旋促使高原南部的西風(fēng)氣流增強(qiáng)，從而抑制印度洋暖濕氣流自南向北輸送［28］，導(dǎo)致西南地區(qū)降水偏少，極端降水概率減??；IAQ階段，青藏高原西部的反氣旋及印度半島的氣旋促使印度洋暖濕氣流自南向北輸送增強(qiáng)［28］，導(dǎo)致西南地區(qū)降水偏多，極端降水概率增大。

2.3 BSISO對中國西南地區(qū)雨季旱澇的影響

為闡明BSISO對中國西南地區(qū)雨季旱澇變化的影響，同樣分析BSISO1和BSISO2模態(tài)下不同相位相對于非BSISO狀態(tài)［（PC12+PC22）1/2＜1或者（PC32+PC42）1/2＜1］的平均降雨量箱線圖（圖3）。遵從相同的選擇標(biāo)準(zhǔn)，在BSISO的8個相位中分別選取第95百分位平均降雨量最高和最低箱體?？梢钥闯?，BSISO1處于第5和第6相位的第95百分位平均降雨量均明顯超過非BSISO狀態(tài)；BSISO1處在第2和第3相位的第95百分位降雨量均明顯低于非BSISO狀態(tài)。同樣地，BSISO2處在第3和第4相位對應(yīng)的第95百分位降雨量均明顯超過非BSISO狀態(tài)，此時中南半島上空低層850 hPa有風(fēng)場輻合［13］；BSISO2處在第6和第7相位的第95百分位降雨量也均明顯低于非BSISO狀態(tài)，此時中南半島上空低層有風(fēng)場輻散［13］。簡而言之，在BSISO1的第5、第6相位及BSISO2的第3、第4相位期間，中國西南地區(qū)發(fā)生極端降雨的概率增大，而在BSISO1的第2、第3相位及BSISO2的第6、第7相位期間，中國西南地區(qū)發(fā)生極端降雨的概率降低。

圖3 BSISO1（a）和BSISO2（b）模態(tài)不同相位中國西南地區(qū)平均降雨量箱線圖Fig.3 The box plots of mean precipitation in southwestern China at different phases of BSISO1（a）and BSISO2（b）mode

3 QTPSM和BSISO的協(xié)同作用

3.1 組合相位的定義

前面分析發(fā)現(xiàn)，QTPSM和BSISO在不同階段對中國西南地區(qū)雨季降水影響不同，故而嘗試探究二者協(xié)同作用的影響。首先，挑選出BSISO的2個模態(tài)中活躍和抑制相位，即BSISO1的第5和第6相位、BSISO2的第3和第4相位為強(qiáng)（活躍）相位，BSISO1的第2和第3相位、BSISO2的第6和第7相位為弱（抑制）相位；然后，將上述活躍和抑制相位與AQ/IAQ分別組合，篩選出同一時段內(nèi)發(fā)生復(fù)合事件的次數(shù)。從表1看出，組合相位共分為2大類（AQ類和IAQ類）8小類，在研究時段內(nèi)B2-34-IAQ事件最多，B2-67-IAQ事件最少；除了BSISO23&24相位，AQ類其他3個相位（BSISO12&13、BSISO15&16相位及BSISO26&27相位）發(fā)生的組合事件次數(shù)都多于IAQ類。

3.2 不同組合相位對中國西南地區(qū)雨季旱澇的影響

圖4是不同組合相位復(fù)合事件發(fā)生期間中國西南地區(qū)平均降水量?？梢钥闯?，B1-23-AQ和B1-56-IAQ期間中國西南地區(qū)雨季降水量最少，B2-67-AQ和B2-67-IAQ期間降水量最多；整體來看，除BSISO15&16階段，其余3個階段的IAQ時期平均降水量均多于AQ時期，但BSISO2的弱相位（BSISO26&27）與AQ組合的降水強(qiáng)度則高于其他3個組合相位。同樣地，BSISO1和BSISO2的弱相位（BSISO12&13、BSISO26&27）與IAQ組合的降水強(qiáng)度高于二者的強(qiáng)相位（BSISO15&16、BSISO23&24）與IAQ組合，這與BSISO事件對中國西南地區(qū)降水強(qiáng)度影響結(jié)果相反，說明組合相位對中國西南地區(qū)降水有不同影響機(jī)制。

表1 1981—2020年中國西南地區(qū)雨季QTPSM與BSISO組合事件發(fā)生次數(shù)Tab.1 The times of combined events of QTPSM with BSISO in rainy season of southwestern China from 1981 to 2020

圖4 1981—2020年QTPSM和BSISO組合相位期間中國西南地區(qū)雨季平均降水量Fig.4 The mean precipitation in rainy season of southwestern China at different combined phase stages of QTPSM and BSISO from 1981 to 2020

具體從降水異常的地域分布（圖5）來看，AQ與IAQ期間中國西南地區(qū)降水正距平大值區(qū)發(fā)生由北向南的偏移。AQ期間，降水正距平大值區(qū)主要位于四川東北部、重慶北部、陜西南部交界處及云南南部地區(qū)；IAQ期間，組合相位的2個降水正距平大值區(qū)分別位于廣西北部和西藏東南部。BSISO12&13和BSISO15&16與AQ/IAQ組合期間的降水分布趨勢幾乎相反。在B1-23-AQ期間［圖5（a）］，西南地區(qū)中部為降水負(fù)距平，降水整體偏弱，降水大值區(qū)主要位于西南地區(qū)南北兩側(cè)；在B1-23-IAQ期間［圖5（b）］，西南地區(qū)中部和南部出現(xiàn)降水正距平，降水增大，降水負(fù)距平區(qū)整體北退，且降水強(qiáng)度整體高于AQ期間。在B1-56-AQ［圖5（c）］期間，西南地區(qū)降水正距平范圍擴(kuò)大、強(qiáng)度增加，在四川、重慶、陜西交界處有一正距平大值區(qū)，云南東南部降水也相對加強(qiáng)；在B1-56-IAQ期間［圖5（d）］，西南地區(qū)中部出現(xiàn)大范圍的降水負(fù)距平，而降水大值區(qū)南移至廣西北部，且降水強(qiáng)度整體低于AQ期間。與AQ組合相位期間相比，BSISO23&24和BSISO26&27與IAQ組合相位期間西南地區(qū)降水正距平大值區(qū)較多，呈區(qū)域性分布。如在B2-34-AQ期間［圖5（e）］，四川東北部和云南東南部出現(xiàn)降水高值區(qū)；在B2-34-IAQ期間［圖5（f）］，廣西出現(xiàn)大片降水高值區(qū)。同樣地，在B2-67-AQ［圖5（g）］和B2-67-IAQ［圖5（h）］期間，西南地區(qū)整體降水再次增強(qiáng)，AQ期間降水正距平范圍擴(kuò)大，大值區(qū)出現(xiàn)在四川東北部、重慶北部、陜西南部交界處，而IAQ期間降水增強(qiáng)范圍整體偏南，出現(xiàn)3個降水集中區(qū)。通過比較發(fā)現(xiàn)，在AQ/IAQ與BSISO26&27組合期間西南地區(qū)降水最強(qiáng)且降水正距平范圍最廣。

3.3 不同組合相位的影響機(jī)制分析

3.3.1環(huán)流形勢

圖6和圖7分別是AQ/IAQ組合相位期間500 hPa和850 hPa高度場和風(fēng)場距平合成?？梢钥闯觯贐1-23-AQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)呈現(xiàn)“東高西低”的位勢高度異常分布，高低壓之間有強(qiáng)的東南風(fēng)轉(zhuǎn)南風(fēng)氣流［圖6（a）］；850 hPa中國西南地區(qū)位勢高度距平場形勢與中層相同，西太平洋暖濕水汽向北輸送，使得降水帶偏北［圖6（b）］。然而，在B1-23-IAQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)高度距平場轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨备吣系汀钡漠惓７植?，高低壓之間的強(qiáng)東北風(fēng)氣流利于西太平洋水汽自東向西輸送［圖7（a）］；850 hPa整個中國西南地區(qū)受強(qiáng)盛的氣旋環(huán)流控制，上升氣流加強(qiáng)，降水大值中心南移［圖7（b）］。在B1-56-AQ期間，500 hPa副熱帶高壓（簡稱“副高”）北抬，并與東亞反氣旋相連覆蓋了整個中國西南地區(qū)，其北部反氣旋南側(cè)的東風(fēng)氣流和副高西側(cè)的南風(fēng)氣流形成水汽輻合［圖6（c）］；850 hPa中國西南地區(qū)中部有一低壓區(qū)，上升氣流加強(qiáng)，降水偏多［圖6（d）］。但在B1-56-IAQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)北側(cè)的反氣旋偏南，副高東退，西南地區(qū)大部為強(qiáng)東風(fēng)帶［圖7（c）］；850 hPa青藏高原南部有一弱高壓，下沉氣流加強(qiáng)使得西南地區(qū)中部降水偏少［圖7（d）］。在B2-34-AQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)大部受鄂霍茨克海氣旋環(huán)流控制，盛行西風(fēng)，抑制印度洋水汽向北輸送［圖6（e）］；850 hPa中國西南地區(qū)也有一低壓區(qū)，低壓南側(cè)的西風(fēng)氣流抑制水汽向北輸送，使得降水減少［圖6（f）］。但在B2-34-IAQ期間，500 hPa青藏高原南部的弱高壓延伸至中國西南地區(qū)西北側(cè)，且西南地區(qū)南側(cè)和東側(cè)均為低壓區(qū)［圖7（e）］；850 hPa中國西南地區(qū)氣旋南部的強(qiáng)西南風(fēng)將一部分來自印度洋的水汽帶入西南地區(qū)東部，形成降水大值區(qū)［圖7（f）］。在B2-67-AQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)大部處于強(qiáng)盛的東亞反氣旋環(huán)流南側(cè)，強(qiáng)東風(fēng)氣流源源不斷地帶來西太平洋暖濕空氣［圖6（g）］；850 hPa中國西南地區(qū)處于氣旋環(huán)流中心東側(cè)，上升氣流增強(qiáng)，降水增加［圖6（h）］。但在B2-67-IAQ期間，500 hPa中國西南地區(qū)北部為東亞反氣旋環(huán)流，東部有一低壓中心，低壓中心西側(cè)強(qiáng)的偏南風(fēng)攜帶南海水汽北上繞過中國東北地區(qū)后南下進(jìn)入西南地區(qū)［圖7（g）］；850 hPa環(huán)流配置［圖7（h）］與B2-34-IAQ基本相同，但低壓中心有所增強(qiáng)，致使中國西南地區(qū)南部水汽輸送加強(qiáng)，形成降水大值區(qū)。

3.3.2水汽輸送

圖5 1981—2020年QTPSM和BSISO組合期間中國西南地區(qū)雨季降水量距平（單位：mm·d-1）（a）B1-23-AQ，（b）B1-23-IAQ，（c）B1-56-AQ，（d）B1-56-IAQ，（e）B2-34-AQ，（f）B2-34-IAQ，（g）B2-67-AQ，（h）B2-67-IAQFig.5 Precipitation anomaly in rainy season of southwestern China at different combined phase stages of QTPSM and BSISO from 1981 to 2020（Unit：mm·d-1）（a）B1-23-AQ，（b）B1-23-IAQ，（c）B1-56-AQ，（d）B1-56-IAQ，（e）B2-34-AQ，（f）B2-34-IAQ，（g）B2-67-AQ，（h）B2-67-IAQ

為更好理解不同組合相位期間水汽輸送通道，對中國西南地區(qū)整層水汽通量散度和850 hPa水汽通量異常進(jìn)行研究。從圖8看出，在AQ的所有組合相位期間中國西南地區(qū)的水汽通量散度異常從東北到西南均表現(xiàn)為“輻散-輻合-輻散”的空間分布，水汽輻合在B1-56-AQ［圖8（c）］和B2-67-AQ［圖8（g）］階段最強(qiáng)，大值區(qū)主要位于高原東部及四川大部地區(qū)。除IAQ的BSISO26&27相位異常模態(tài)與AQ類相同，其余3個組合相位的水汽通量散度異常從東北到西南表現(xiàn)為“輻合-輻散-輻合”的空間分布，即高原東部和四川部分地區(qū)為水汽輻散區(qū)，水汽輻合帶分別向北、南移動，其大值區(qū)南移到四川南部和廣西大部區(qū)域，這印證了降水正距平大值區(qū)南移結(jié)果。

圖6 1981—2020年AQ組合相位期間中國西南地區(qū)雨季的500 hPa（a、c、e、g）、850 hPa（b、d、f、h）高度場（填色區(qū)，單位：dagpm）和風(fēng)場（箭頭，單位：m·s-1）距平合成（網(wǎng)格填色區(qū)域和箭頭均通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，紅色方框包圍區(qū)域?yàn)橹袊髂系貐^(qū)。下同）（a、b）B1-23-AQ，（c、d）B1-56-AQ，（e、f）B2-34-AQ，（g、h）B2-67-AQFig.6 Composites of 500 hPa（a，c，e，g），850 hPa（b，d，f，h）geopotential height field（color shaded areas，Unit：dagpm）and wind field（arrows，Unit：m·s-1）anomaly in rainy season of southwestern China during the combined AQ from 1981 to 2020（The color grid areas and arrows pass the significance test at 0.05 level，and the area enclosed by the red box is the southwestern China.the same as below）（a，b）B1-23-AQ，（c，d）B1-56-AQ，（e，f）B2-34-AQ，（g，h）B2-67-AQ

圖7 1981—2020年IAQ組合相位期間中國西南地區(qū)雨季的500 hPa（a、c、e、g）、850 hPa（b、d、f、h）高度場（填色區(qū)，單位：dagpm）和風(fēng)場（箭頭，單位：m·s-1）距平合成（a、b）B1-23-IAQ，（c、d）B1-56-IAQ，（e、f）B2-34-IAQ，（g、h）B2-67-IAQFig.7 Composites of 500 hPa（a，c，e，g），850 hPa（b，d，f，h）geopotential height field（color shaded areas，Unit：dagpm）and wind field（arrows，Unit：m·s-1）anomaly in rainy season of southwestern China during the combined IAQ from 1981 to 2020（a，b）B1-23-IAQ，（c，d）B1-56-IAQ，（e，f）B2-34-IAQ，（g，h）B2-67-IAQ

組合相位期間的水汽輸送主要來源于印度洋和西太平洋。在B1-23-AQ階段［圖8（a）］，印度半島的反氣旋環(huán)流將印度洋水汽從中南半島向北輸送到云南南部，同時菲律賓海的氣旋環(huán)流將西太平洋水汽向西輸送到中國西南地區(qū)南部。在B1-56-AQ階段［圖8（c）］，水汽輻合帶加深加長，西太平洋水汽輸送增強(qiáng)，印度洋水汽繞過青藏高原南下進(jìn)入西南地區(qū)。在B2-34-AQ階段［圖8（e）］，中國西南地區(qū)水汽輻合減弱，水汽通道變?yōu)椤耙荒弦槐薄保捶坡少e海的弱氣旋環(huán)流將水汽向西輸送進(jìn)入中國東北地區(qū)后南下到達(dá)西南地區(qū)，另一條水汽通道則從中南半島北上進(jìn)入西南地區(qū)。在B2-67-AQ階段［圖8（g）］，水汽輻合帶再次加深，印度半島的氣旋環(huán)流增強(qiáng)，印度洋水汽輸送也隨之增強(qiáng)。在B1-23-IAQ階段［圖8（b）］，中國西南地區(qū)的水汽輸送基本受印度半島反氣旋環(huán)流北部的偏西氣流控制，而菲律賓海的水汽則分別從2個通道輸送進(jìn)入西南地區(qū)，即一部分從東南沿海向西輸送，一部分北上越過中國東北地區(qū)再從蒙古國南下進(jìn)入西南地區(qū)。在B1-56-IAQ階段［圖8（d）］，水汽輻合帶減弱西退，孟加拉灣的強(qiáng)氣旋環(huán)流阻擋迫使印度洋一小部分水汽繞過青藏高原從東側(cè)進(jìn)入中國西南地區(qū)。在B2-34-IAQ階段［圖8（f）］，孟加拉灣的氣旋環(huán)流減弱北退，其東邊的偏北氣流將一部分印度洋水汽輸送至中國西南地區(qū)南部，而另一條水汽通道則從印度半島西邊向北繞過青藏高原輸送至中國西南地區(qū)北部。在B2-67-IAQ階段［圖8（h）］，中國西南地區(qū)的水汽輻合帶加深加長，孟加拉灣和中南半島分別出現(xiàn)氣旋和反氣旋環(huán)流，使得印度洋水汽呈“過山型”持續(xù)輸送到中國西南地區(qū)南部，形成水汽輻合大值帶。

圖8 1981—2020年QTPSM和BSISO組合相位期間中國西南地區(qū)雨季整層水汽通量散度（填色區(qū)，單位：10-5 kg·m-2·s-1）和850 hPa水汽通量（箭頭，單位：kg·hPa-1·m-1·s-1）距平場合成（a）B1-23-AQ，（b）B1-23-IAQ，（c）B1-56-AQ，（d）B1-56-IAQ，（e）B2-34-AQ，（f）B2-34-IAQ，（g）B2-67-AQ，（h）B2-67-IAQFig.8 Composites of integrated water vapor flux divergence（color shaded areas，Unit：10-5 kg·m-2·s-1）and 850 hPa water vapor flux（arrows，Unit：kg·hPa-1·m-1·s-1）anomaly fields in rainy season of southwestern China at different combined phase stages of QTPSM and BSISO from 1981 to 2020（a）B1-23-AQ，（b）B1-23-IAQ，（c）B1-56-AQ，（d）B1-56-IAQ，（e）B2-34-AQ，（f）B2-34-IAQ，（g）B2-67-AQ，（h）B2-67-IAQ

4 結(jié)論

本文利用QTPMI、BSISO指數(shù)以及美國國家海洋與大氣管理局氣候預(yù)報(bào)中心日降水量、美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心日再分析資料等，研究1981—2020年北半球夏季（5—10月）QTPSM和BSISO對中國西南地區(qū)雨季降水影響，并從環(huán)流形勢及水汽輸送兩方面對比分析這2個季節(jié)內(nèi)振蕩系統(tǒng)對中國西南地區(qū)雨季降水的協(xié)同影響機(jī)制?？傮w上，QTPSM偏強(qiáng)會抑制中國西南地區(qū)雨季降水，而BSISO偏強(qiáng)則會促進(jìn)中國西南地區(qū)雨季降水，但二者不同相位組合的協(xié)同作用對中國西南地區(qū)雨季旱澇變化的影響機(jī)制不同。具體結(jié)論如下：

（1）QTPSM與中國西南地區(qū)雨季降水異常呈反相關(guān)，AQ抑制西南地區(qū)降水，IAQ則促進(jìn)西南地區(qū)降水。BSISO的2個模態(tài)對中國西南地區(qū)雨季旱澇變化影響不同，當(dāng)BSISO1位于第5、6相位或BSISO2位于第3、4相位時，西南地區(qū)平均降水量最高，極端降水概率最大；當(dāng)BSISO1位于第2、3相位或BSISO2位于第6、7相位時，西南地區(qū)平均降水量最低，極端降水概率最小。

（2）BSISO2的第6、7相位與QTPSM組合期間中國西南地區(qū)雨季平均降水量高于其他相位組合，說明QTPSM和BSISO協(xié)同作用對中國西南地區(qū)雨季旱澇變化的影響機(jī)制不同于單一因素作用。

（3）在AQ組合相位中，中國西南地區(qū)雨季強(qiáng)降水的環(huán)流配置一般為：500 hPa西南地區(qū)西側(cè)有青藏高原氣旋環(huán)流，東側(cè)和北側(cè)分別為菲律賓海反氣旋環(huán)流、東亞反氣旋環(huán)流，整個西南地區(qū)盛行東南風(fēng)；850 hPa西南地區(qū)東西兩邊均為“一高一低”的環(huán)流配置。其中，西邊孟加拉灣氣旋環(huán)流與東亞反氣旋環(huán)流將印度洋水汽分成2條通道分別從孟加拉灣向北進(jìn)入西南地區(qū)北部及繞過青藏高原從北進(jìn)入西南地區(qū)北部，形成水汽輻合區(qū)；東邊菲律賓海反氣旋環(huán)流與日本海氣旋環(huán)流配合將西太平洋水汽分別從中國東南地區(qū)向北、東北地區(qū)向南送達(dá)西南地區(qū)東北部，形成水汽輻合區(qū)。

（4）在IAQ組合相位中，中國西南地區(qū)雨季強(qiáng)降水的環(huán)流配置一般為：500 hPa西南地區(qū)北部（西藏西南部）為反氣旋環(huán)流，同時在西南地區(qū)南部和東部出現(xiàn)氣旋環(huán)流，西南地區(qū)盛行偏北風(fēng)；850 hPa西南地區(qū)為“三低一高”的環(huán)流形勢，孟加拉灣和東南沿海的氣旋環(huán)流將印度洋水汽沿著西南地區(qū)南部從西向東持續(xù)輸送，同時西太平洋水汽沿著東南沿海氣旋環(huán)流北部向南輸送，在西南地區(qū)南部形成水汽輻合帶，降水大值區(qū)南移。

本文分析了QTPSM和BSISO對中國西南地區(qū)雨季旱澇的影響及協(xié)同作用，揭示了相關(guān)的氣候?qū)W特征，對2個季節(jié)內(nèi)振蕩系統(tǒng)的協(xié)同作用有了一些新認(rèn)識，但2個系統(tǒng)影響西南地區(qū)降水的動力學(xué)機(jī)制尚不清楚，二者的協(xié)同作用是否借助其他媒介？還有待進(jìn)一步深入研究。