厄尔尼诺现象对北半球大气环流和中国降水的影响

第２Ｏ卷第４期　大　气　科　学　Ｖｏｌ＿２０．Ｎｏ　４　１９９６年７月　ＳＣＩＥＮＴＩＡ　ＡＴＭｏＳＰＨＥＲＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ　Ｊｕｔｙ　１９９６　够ｇ　厄尔尼诺现象对北半球大气环流　和中国降水的影响　，十；　ｌ　／０ｉ一　壑拯旦　‘　Ａ　国家气候中　’北京　㈣叭　控要　本文主要讨论ｒ厄尔尼诺现象对北半球大气环藏和中国季风降水的影响。研究表　州，在厄尔尼诺开始年的春夏季．对流层上部位势高度和副热带高压都处在由弱到强的转变　状态，我国东部地　夫范同少雨．秋季发乍明显的趋势转折，秋季到次年夏季，对流层上部　位势高度升高，副高增强西伸，除次年２、３月份全国人范剖少雨外，其余月份大都为南多　北少的分布型　选种分布形态在开始年秘季蛀典型　厄匀　尼诺开始年，扶年，长江中Ｆ游人　梅期偏晚　关键词　厄尔尼诺九气环流中国降小＾梅　）—一）一，一　ｌ引言　ＥＮＳＯ事件作为一种热带强信号强迫源．对热带和中离纬大气环流的影响，一是　引起沃克环流的减弱和哈特莱环流的加强，使南方涛动出现负指数位相，北半球５００　ｈＰａ副热带高压呈现正指数位相．另一种是从热带传播到中高纬的遥相关型　最典型的　就是冬季的ＰＮＡ型和夏季的东亚遥相关型。　ＥＮＳＯ对中国降水的影响不少学者都研究过。其主要结论是：第一，当ＥＮｓＯ处　Ｊ　发展阶段，该年夏季我国江淮流域降水偏多，发牛洪涝：而黄河流域、华北及江南等　地降水偏少．出现干旱。当ＥＮＳ０处于衰减阶段时　好相反＿ｌＩ　ｏ第＿Ｉ，厄尔尼诺发生　的季节不同对我国夏季降水的影响也不同　春季发生的厄尔尼诺事件当年夏季主要多雨　带位于淮河流域一带，夏秋季发生的厄尔尼诺事件翌年夏季主要多雨带出现在长江沿岸　及其以南地区　Ｉ。第ｌ二，秋冬季开始出现明显增暖的厄尔尼诺事件，无论当年或次年，　长江中Ｆ游地区梅雨量偏少：春夏季开始　现明显增暖的厄尔尼诺事件，无论当年或次　年．长江中Ｆ游地区梅雨量偏多¨Ｊ　本文重点讨论两个ｆⅡｊ题：第一，从厄尔尼诺开始年春季到次年夏季对流层ｊ二部位势　高度和５００　ｈＰａ副热带高压由弱到强的演变特点。第　．从厄尔尼诺开始年春季到次年　夏季中国降水的变化情况。　ｌ９９　｝　８收到，１９９５—１卜ｏ１收到再改稿　奉文由中国气象局重点科研项目　长期预报理论和方法研究　资助　维普资讯 http://www.cqvip.com

４期　赵振国厄尔尼诺现象对北半球人　环流和中幽降水的影响４２３　２厄尔尼诺对北半球大气环流的影响　图ｌ是１９５１年１月～１９９０年】２月Ｎｉｉｆｏ　３区海温ｆ实线）、北半球５００　ｈＰａ　ｌＥ距平　概率（虚线）　５００ｈＰａ西太平洋副离而积指数（点线怕ｑ功率谱曲线。不难看出，二条曲线　在３～５年的周期段内谱值最大，而且都明显超过０，Ｏ５信度的红噪音值。北半球】ｏｏ　ｈＰａ正距平概率的谱分析结果　５００　ｈＰａ基本一致．北半球副高面积指数的谱特征与西　太平洋副高亦基本类似。这表明北半球对流层　部位势高度和副热带高压存在着与赤道　东太平洋海温３～５年振荡相吻合的周期变化　根据“ｔ五　项目“长期预报理论．方法和　资料库建立研究　ＥＮｓＯ监测小组所划分的　１９５１年以来的】０个厄尔尼诺年．即ｌ９５１～　１９５２、　１９５３～１９５４、　１９５７～１９５８　１９６３～　ｊ９６４、　ｌ９６５～Ｉ９６６、　ｌ９６８～ｌ９６９、　ｌ９７２～　∞ｊ　１９７３、　１９７６～１９７７、　ｌ９８２～ｌ９８３　Ｉ９８６～　／　１９８７、统计从厄尔尼诺开始年到次年位势高　度　副高参数的逐月变化情况。图！ａ是北半　５１￣ｔｉ　球１００　ｈＰａ（实线）和５００　ｈＰａ（虚线）正距。Ｆ的　均概率，从图可以清楚看出　厄尔尼诺开蛤年　的春夏季，无论ｌ００　ｈＰａ或是５００　ｈＰａ．其正　距平概率都比较小，表明佗势高度比较低。到　秋季发生转折，开始升高，秋季之后明显增　图１功率谱分析　宴鼓：Ｎ　Ｊｉｆｏ　３　ＳＳＴ、虚线：５００　ｈＰａ　高．直到次年夏季　这种变化在副热带地区反　映得更清楚　图２ｂ是厄尔尼诺开始年到次年　概率，点拨：西Ａ　驯岛面捌指数　５００　ｈＰａ北半球副高面积指数（实线１、西太平洋副高面积指数ｆ虚线）和西伸脊点ｆ点线）逐　月的距平平均。显而翁见，其变化趋势与图２ａ完全一致，即厄尔尼潇开始年的春复　季，北半球和西太平洋副高面积指数较小，强度较弱，位置也比较东，同样在秋季发生　转折，从秋季到次年夏季，明显加强西伸　统计表明，　述变化趋势在大多数厄尔尼诺　年都反映得很清楚，从厄尔尼诺开始年春夏季到秋冬季、次年春夏季，有８０％的年份　对流层上部位势高度是升高的，副高是增强的，仅１９５３￣１９５４年和１９６３－１９６４年两次　厄尔尼诺事件因持续时间短、次年春季就转人了反厄尔尼诺而呈现出减弱趋势。　图２ｃ是厄尔尼诺开始年到次年Ｎｉｉｆｏ　３区海温（实线）和南方涛动指数｛虚线）正距　概　率的逐月变化　围２ａ、ｂ对照不难发现，海洋增温多发生于春季前后，而环流转折多　出现在秋季前后，环流转变落后于海洋增温两个季度左右　交义谱的分析结果电丧明，　在３～５年的周期段内，副高对海温的响应落后４～６个月，这与好多人的研究结果相一　致　。作者进一步计算了副高对海温的时滞相关．图３给出了Ｎｉｉｆｏ　３区海温与北半球副　高面积指数的超前滞后相关，横坐标的月份中，负值表示副高超前海温的月数，正值表　示副高落后海温的月数，实线是５～ｌ０月平均，虚线是Ｉｌ～４月平均　由图可见：　维普资讯 http://www.cqvip.com

４２４　大　气　科　学　２Ｏ卷　第一，副岛对海温的滞后相关表现出明显的　季节性。若以夏半年（５～ｌＯ月）作为开端　爿，副高对海温的最大滞后相关出现在开端　月后第６　７个月；若以冬半年（１ｌ～４月）作　为开端月，则副高对海温的最大滞后相关出　一　现在开端月及其后３个月内。第二，副高对　海温的超前相关并未与滞后相关呈现对称状　一　相关没有明显的１个季度（冬半年）和半年　（夏半年ｊ的超前效应。上述情况说明，赤　道东太Ｙ僻海温异常对副高的强度变化具有　明硅的作用，而副高对海温的影响　币显　著　２ｌ　了一、√　一一了——　一—　—一　一　　—　—１——　—＿Ｉ胃　３厄尔尼诺不同发展阶段中国　图２厄尔尼诺开始年～狄年高度、　海温　降水等要素的逐月变化　降水的分布特征　（ａ）实线：ｆ００　ｈＰａ正距平概率．　虚线：５００　ｈＰａ正距平概率，　『ｂ）实线：北半球副高阿积指数距平　厄尔尼诺现象对北半球大气环流特别是　虚线：西＾半洋副高面张指ｌ数距，Ｆ．　时西太平洋副高的影响必然会对我国降水产　点线：西＾　洋副高西伸脊点距平：　生作用　根据统计　中国１６０站降水ｌＦ距平　ｆｃ　实线：Ｎｉｇｔｏ　３区ＳＳＴ距平，　的概率，从厄尔尼诺开始年春夏季到秋冬季　虚线：南方涛动指敬　有８Ｏ％的年份是增加的，到次年春夏季则　１００％的年份是增加的，这表明在厄尔尼诺　开始年的秋季之后直到次年夏季，中国降水相对开始年春夏季呈增多趋势。这种变化同　北半球位势高度和副高在厄尔尼诺开始年秋季之后出现增强的趋势相一致。计算了ｌＯ　个厄尔尼诺年从开始年４月到次年８月各月的多雨概率分布图后发现，厄尔尼诺开始年　的春夏季各月我国东部地区大范围少雨占优势，秋季之后至次年夏季，除次年２、３月　份全国明显少雨外，其余大部分月份南方地区降水明　增多，多表现为北少南多的分布　型　根据上述特点，把具有大致类似分布的月份合并，作出开始年４～８月、开始年９　月到次年１月、次年２～３月、４～８月四张多雨概率分布图（图４ａ、ｂ、ｃ、ｄ）　由图可　见，在厄尔尼诺开始年的４～８月和次年２～３月，除扛淮　黄淮和东北大部地区外，全　国其余大部地区多雨概率大都在３Ｏ％以Ｆ，部分地区仅有ｌ０％～２０％，说明全国夫部　地区明显少雨。开始年９月到次年１月和次年４～８月，基本上呈现出南多北少的分布　型，长江以南大部地区多雨概率在７Ｏ％以上，江南到长江中游一带在８Ｏ％～９０％　维普资讯 http://www.cqvip.com

４期　赵振国：厄尔尼诺现象对北半球大气环流和中国降水的影响４２５　概蛐　印　图３　Ｎｉ￣，ｏ　３区ＳＳＴ与北半球剐热带高压面积指数超前滞后相关　宴线：５－】ｏ　半均虚线：ｌ＿一４月平均　＼、一丁　图４厄尔尼诺期问不同时段中国多雨概率　ａ　开始午４－－８月．（ｂ）ｌ开始　ｒ　９月～撬午１爿．ｉｃ｝　年２～３　，ｆｄ）谯年４～８月　Ｌ。北方除东北大部地区外大范围少雨，多雨概率大都在３０％以Ｆ．其中黄谁等地区　在１０％～２０％左右。江南到长江中游一带明显多雨的概率和黄淮地区明显少雨的概率　均接近或超过０．０５的置信度。比较起来，９～１月比４～８月南多北少的分布特点更为清　楚，从北方６８站与南方６９站降水正距平概率差值图（图略）可以清楚看出，１０年中有９　维普资讯 http://www.cqvip.com

４２６　大　科　学　２Ｏ卷　年差值为负，表明除个别年份外，绝大多数年份多雨的范围南方比北方大。　上述分布型在厄尔尼诺开始年的秋季最典型。图５是厄尔尼诺开始年秋季（９～ｌ１　月）中国东部地区降水第二特征向量的空间分布　㈨和时阈系数的年际变化（ｂ），围中黑　粗线代表厄尔尼诺开始年。不难看出，空间型为典型的北多（少）南少（多）分布特征。时　间系数除１９６８年为明显正值即为典型的北多南少型外，其余年份包括１９９１和１９９３年　∞∞∞如　在内都是负值，即都反映出了北少南多的分布特点　同样，１９５１年以来的８个反厄尔　尼诺年其开始年（１９５４　１９６４，１９６７　１９７０、ｌ９７３、ｌ９７５，１９８４、１９８８年）有７年时　间系数皆为正，说明在反厄尔尼诺年秋季中国东部地Ｍ降水多为北多南少的分布型。　述情况表明，厄尔尼诺（反厄尔尼诺）现象是造成中国东部地区秋季南多北少（北多南　少）降水型的主要原因之一。　图５秋季（９～１１月）中国东部降水第二特｛ＩＥ向量的空间分布型（ａ）和历年时间系数（ｂ）　图中黑粗线表示厄尔尼诺ｌ卅始斗　十Ｌ一Ｔｒｒ维普资讯 http://www.cqvip.com

４期　赵振因：厄尔尼诺现象对北、＃球大气环流和中国降水的影响４２７　４厄尔尼诺与长江中下游梅雨期的关系　图６是长江中Ｆ游地区历年的人梅日期，图巾黑粗线代表厄尔尼诺开始年和次年。　由图可　看出．无论厄尔尼诺开始年或者次年　氏江中下游地区的人梅日期大都是偏晚　的。１９５１～１９９０的４０年中，厄尔尼诺开始年、次年共２０年，其中梅雨偏晚的ｌ７年，　占８５％，１年正常，仅有２年偏早，只占１０％：】９９１～１９９３的３年中，除１９９１年偏早　外，其他２年偏晚。作者　ｊ在分析６月副高脊线异常变化的成因时发现．赤道东太平洋　海温异常是影响６月副高南北位置的　要因子。厄尔尼诺开始年、次年，６月副高脊线　偏南的概率占７５％，明显偏北的只占１３％，这意味着在厄尔尼诺期问，副高季节北上　推迟，第一次北跳和人梅日期偏晚。同样，在厄尔尼诺开始年和次年将近７０％的年份　氏江中下游．ｆＪ梅闩期也是偏晚，只是关系小段人梅好　一　一　一　罔６　Ｋ江ｔ｛ｔ卜游地区　年入梅Ｆ１期　围中黑韫线表　厄￥尼崭旰始年和执年　５结语　在厄尔尼诺酝酿、发生、开始阶段，即厄尔　诺扦始年的春夏季，北半球对流层上　部位势高度和５００　ｈＰａ副热带高压仍保持厄尔尼诺ＪＦ始前的偏弱状态．我国东部地区大　范围少雨。秋季前后，随着厄尔尼诺进＾发艟、成熟、强盛期，发生明显的趋势转折　从秋季到次年夏季，对流层卜部位势高度增高，副高加强西伸　我国南方地区降水呈现　出增多趋势，大多数月份为南多北少的降水型．这种分布在厄尔尼诺开始年的秋季最为　典型。另外，厄尔尼诺事件导致初夏副高偏南．夏季风推迟，长江中下游人梅偏晚。　参考文献　ｌ　黄荣辉．１９９０．引起我国夏季早游盱东一ｌ　大　环流异常进摧关型丑其物理机制的研究．旱涝气候研究进腱　气象出版社，３７～５０　２廖摹荪　赵振国，１９９２，我国东部夏季降水分布的季度预报方怯，应用气象学报，３（增刊　，ｌ－－９　３赵议光、张先恭　丁一汇．１９９０，厄自｛尼诺　ｊ我国气候异常．长期＿＾气预报论文集，气象出版社，ｌ０８～ｌｌ８　４李克　上等．１９９２，中国气候变化及其影响，海洋出版社，３４８～３５７　维普资讯 http://www.cqvip.com

４２８　大　气　科　学　２０卷　５赵振周、阵国珍，【９９５，初夏西太平洋　拍带岛ｆＥ南北位置＆期变化的成四丹折器预报，热带气象学报　，ｌ，３，２２３～２３０　Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　Ｅ１　Ｎｉｆｉｏ　Ｅｖｅｎｔｓ　ｏｎ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｌｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　Ｚｈａｏ　Ｚｈｅｎｇｕｏ　（ＮａｕｏｎａｌＣｌｉｍａｔｅＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅ　口１０００８Ｉ）　Ａｋｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ　ｌｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｅｌ　Ｎｉｆｉｏ　ｅｖｅｎｔｓ　ｏｎ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｌｎ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｕｇｇｅｓｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｅｏｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｈｅｉｇｈｔ　ｉｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐａｃｉｆｉｃ　ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　ｈｉｇｈ　ａｔ　５００　ｈＰａ　ｉ　ｓ　ｗｅａｋｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｆａｌ】ｉｓ】ｅｓｓ　ｌｎ　ａ　ｌａｒｇｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｐｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｕｍｍｅｒ　ｏｆ　Ｅｌ　Ｎｉｆｉｏ　ｏｎｓｅｔ　ｙｅａｒ　Ｔｕｒｎｉｎｇ　ｄａｔｅ　ａｐｐｅａｒｓ　ｉｎ　Ａｕｔｕｍｎ　Ｔｈｅ　ｈｅｉｇｈｔ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　ｈｉｇｈ　ｉｓ　ｓｔｒｏｎｇｅｒ　ｆｒｏｍ　Ａｕｔｕｍｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌ　Ｎｉｆｉｏ　ｏｎｓｅｔ　ｙｅａｒ　ｔｏ　ｓｕｍｍｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｘｔ　ｙｅａｒ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｆａｌｌ　ｉｓ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｉｎ　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｂｅｌｏｗ　ａｖｅｒａｇｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　ｄｕ￣ｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｅｘｃｅｐｔ　ｌｉｇｈｔ　ｒａｉｎ　ｉｎ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ｉｎ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　ａｎｄ　Ｍａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｃｘｔ　ｙｅａｒ　Ｔｈｅ　ｒａｉｎｆａｌｌ　ｐａｔｍｒｎ　ｉｓ　ｍｏｓｔ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ａｕｔｕｍｎ　ｏｆ　Ｅｌ　Ｎｉ　０　ｏｎｓｅｔ　ｙｅａｒ　Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ　ｄａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｅｉｙｕ　ｐｅｒｉｏｄ　ｉｓ　ｌａｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　ｉｎ　Ｅｌ　Ｎｉｉｆｏ　ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ　ｙｅａｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｙｅａｒ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｅ１　Ｎｉ￣．ｏ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｈｉｎａ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｎｓｅｔ　ｏｆＭｅｉｙｕ