江淮梅雨和赤道地表-地下温度异常的区域关系外文翻译资料

 2022-12-16 11:46:20

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江淮梅雨和赤道地表-地下温度异常的区域关系

钱维宏1 朱江1 王永光2 符娇兰1

1大气科学系，北京大学，北京100871，中国；

2国家气候中心，北京100081，中国

江淮梅雨雨季可以分成江南梅雨期和淮河梅雨期。江南梅雨期出现在6月下旬，淮河梅雨期从7月上旬持续到7月中旬。在1998年一个年代际过渡分别从江南梅雨降水异常，海温和赤道太平洋地下温度被观察到。从21世纪初，梅雨降水相反的趋势和两年一次的震荡在江南淮河流域被观察到。在1999-2000年强大的拉尼娜之前，赤道东太平洋通常出现正海温异常现象。20世纪初以来，一个海温异常变暖的前兆信号来自集中暴露在赤道太平洋中部国际日期变更线附近的地下温度。以上在2003,2005,2007年淮河流域的异常梅雨降水在国际日期变更线附近的之前冬春海温异常现象之后出现。这显示了江南（淮河）梅雨偏多在赤道东（中）太平洋冬春暖水之后出现的关系。

关键词：长江流域，淮河流域，梅雨，海表温度，地下温度，准两年震荡

华东地区位于东亚亚热带季风区，夏季洪水事件频繁。由于华东地区高速经济发展及其降水分布情况的巨大影响，为了中国的季节性预测，江淮流域的降水异常受到气象界的特别关注。

1998年长江流域洪水之后，2007年淮河流域又出现了一次夏季特大洪水。奇怪的是，我们发现2000年之后淮河流域的两年震荡，然而在长江流域却有着相反的趋势。考虑到这些差异，我们提出了两个问题：第一，是否江淮梅雨应该被分成江南梅雨期和淮河梅雨期。第二，哪些因子或早期信号与淮河流域两年夏季降水震荡有关。本文中，三份资料（来自中国气象局的中国日降水资料和两份海洋资料）被用来探讨这两个问题。地表温度资料来自NOAA扩展重建海温V2[1]资料，空间尺度为2°times;2°的月平均资料。来自国家环境预报中心的全球海洋数据模拟系统[2,3]（GODAS）的地下温度资料也被使用。这也是一个空间尺度为0.333°times;1.0°的月平均资料，标准深度为从5米到225米，间隔为10米。

1 江淮梅雨的持续时间和区域

江淮梅雨是6-7月份江淮流域110°E以东地区的雨季。图1显示了我国1960-2000年日平均降水的峰值降水日期。在6月底（170-180天），26°N到长江被峰值降水覆盖，即位于长江以南地区（江南）。这段雨期指的是江南梅雨。180天之后，降水峰值移动到长江以北。在7月上中旬（180-200天），降水峰值区域从长江扩展到黄河，但是中心位于淮河流域。这段雨期指的是淮河雨期。这清楚地指出江淮梅雨从6月底到7月中，位于26°N到35°N地区。这段时间是东亚主要雨季[4]。江南梅雨区（110°-120°E，26°-32°N）和淮河梅雨区（110°―120°E，32―35°N）这两个雨期应该被分开。

2 梅雨的年际变化

每年夏季（6月和7月）在江南梅雨区和淮河梅雨区这两个地区的降水被描绘在图2中。在过去23年中淮河地区夏季降水被发现有上升趋势，但是江南地区则是由上升过渡到下降的趋势。这种过渡可以确定在1998年。1998年之后，在这两个地区夏季降水的长期趋势和年际变化阶段性相反。2000，2003,2005和2007年淮河地区夏季洪水时期江南地区夏季降水低于正常水平。所以把江淮梅雨按夏季降水在这两个地区的不同趋势和年际变化分成两个雨期是合理的。淮河梅雨降水的两年震荡也在20年前被Huang[5]提到。最近，一份来自海表温度异常的分析提到，两年降水震荡的区域取决于太平洋年代际震荡的阶段[6]。在太平洋年代际振荡冷却阶段（1951-1976），降水的准两年近似震荡在长江中部地区很活跃。在温暖阶段（1977-2001），此震荡扩展到整个江淮地区。观测到的近6年夏季降水的变化很好的支持了这些分析。

图1 1960-2000年中国大陆486站41年平均峰值降水日期（从1月1日起）。虚线显示峰值日期标准降水超过4mm/天

图2两条标准化夏季（6-7月）降水异常与1985-2007年淮河(110°―120°E, 32°―35°N)和江南(110°―

120°E, 26°―32°N)地区均值之间的关系

图3给出了由过去8年降水百分率的分布得出的夏季降偏差相反的模式。上面部分显示了在2000,2003,2005和2007年淮河流域降水量高于平均水平。我们发现了一个重要的事实，当淮河地区和华南地区降水高于正常水平时江南和中国北部地区降水有所缺少（2003年中国南方有一个例外）。作为一个比较，下面的图显示了淮河地区在其他年份降水低于平均水平。2001,2002,2004年这三年淮河地区降水偏低时，江南地区降水高于正常水平，然而华北地区降水仍然偏少。黄河以北地区低于正常水平的降水或许是年代际下降趋势的一个反映。2000年之后的8年里，淮河地区的基本雨情是否高于或是低于平均水平，都可以直接决定中国东部地区降水异常的分布。夏季降水异常相反的空间情况在淮河地区和江南地区形成了清晰地对比。

图3 夏季降水异常分布比例缩放的降雨落差与1961 - 1990年的平均水平。2000，2003,2005,2007年淮河地区的降水高于正常水平（上面的部分）和其他（下面的部分）

3 赤道海温异常的前兆信号

冷或暖海温异常比如赤道太平洋的拉尼娜和厄尔尼诺对我国甚至全世界降水预报都有着重要关系。近年来，地下温度变化的信号已经被用来预测可能的厄尔尼诺活动[7,8]。通过运用NOAA扩展重建SST V2资料，图4（a）我们展示了1985年1月到2007年12月赤道带(2°N―2°S)太平洋月平均海温异常。20世纪最强的海温异常现象出现在1997-1998年。1998年以前，冷暖信号主要位于赤道太平洋东部。

从1999-2001年密集和连续的冷水活动以后，冷暖信号向西移至赤道太平洋中部。2002到2007年三次暖水活动以及暖中心接近国际日期变更线。在过去20年里一种变暖的趋势也在向西迁移。2002-2003,2004-2005,2006-2007年冬季三次正海温异常出现在赤道太平洋中部，

在2004-2005年冬季暖中心位置最西。Ashok et al.[9]指出这种暖水是不同于传统厄尔尼诺模式的厄尔尼诺南方涛动（伪厄尔尼诺）。伪厄尔尼诺海温异常模式显示正海温异常位于赤道太平洋中部，而两个负海温异常分为东部和西部两部分。Weng etal.[10]表示厄尔尼诺南方涛动可以推断出一种对北方夏天太平洋的干湿条件的影响。

利用NCEP GODAS资料，我们计算了尼诺4区地下5-250米的地下温度异常。图4(b)显示了从2000年1月到2000年1月深度和月份的部分的STA。可以清楚地观察到由STA暖信号到达海面所导致的伪厄尔尼诺活动。最小的暖信号是地下150米深度处而不是在海平面。我们观察到正海温异常约为1℃，而与之相对应的地下正温度异常可以达到2-3℃。STA异常信号比当地SSTA早3个月左右。从2001年变暖活动有三个STA信号的暴露过程被发现。海面暴露的强STA信号的锁相特征是在冬季。

4 江淮梅雨和厄尔尼诺活动

在最近的20年，最持久的厄尔尼诺活动出现在1986-1987年，一直持续到1988年。其他三个1992年，1995年和1998年厄尔尼诺事件冬季锁相特征发生在1989年和1999年的两个密集的拉尼娜事件之间。图5显示了三个厄尔尼诺事件之后中国东部地区夏季降水分布百分率。高于正常水平降雨在江南地区被明显的观察到而低于正常水平的降雨在淮河地区被发现。继1954年第一次长江洪水之后，第二次中心在江南地区的长江洪水出现在1998年。1998年成功的夏季降水季节性预测与中心位于赤道太平洋东部强的锁相厄尔尼诺事件直接相关。这是三个案例的一个共同特征，即高于正常水平的降水跟随在一个锁相冬季厄尔尼诺事件之后。一个长期的拉尼娜现象，但在1999-2001年有三个短期冷波动被发现。两组有着共同锁相特征的厄尔尼诺事件分别在长期拉尼娜事件之前和之后出现，而最近三个案例暖中心西移至国际日期变更线附近。淮河地区和江南地区夏季降水的不同之处可能与太平洋锁相厄尔尼诺事件的暖区有关。

图4 （a）1985年1月到2007年12月赤道太平洋(2°N―2°S, 140°E―100°W)的月平均海温异常

（b）2000年1月到2008年1月尼诺4区深度250米和月份的地下温度异常部分。

（a）中虚线标示一段时期内SSTA的正常波动。（b）中三个箭头标示STA变暖的信号。

有趣的是，锁相厄尔尼诺事件与淮河地区和江南地区的夏季降水异常有一种延迟关系。在1999-2000年强盛拉尼娜事件之前，正海温异常通常出现在赤道东太平洋。之前的研究显示，赤道东太平洋SSTA通过东亚太平洋遥相关型对东亚环流和降水异常产生影响[11,12]。根据Zhang et al.[13]和Wang et al.[14]的研究，东太平洋冬季的暖水活动可能引起热带西北太平洋对流层低层的异常反气旋活动。异常的反气旋环流一直持续到春季或初夏，导致异常湿度条件沿东亚极面从中国南部向东北延伸至日本东部。这个结果与以上三个案例是一致的，即更多地江南梅雨和赤道东太平洋正SSTA。近年来，SSTA沿赤道太平洋向西移动可能会改变对流活动的地点和EPA遥相关型。

在预测季节性降水之前，分析SSTA的现状及预测其未来的状态是合理的。从赤道太平洋的一系列SSTA中可以找到一些规则。两种不同SSTA波动的规则从1999-2001年密集拉尼娜活动中被发现。在预测厄尔尼诺的历史上，一次成功的案例是1986-1987年厄尔尼诺事件被Zebiak and Cane[15].的模式预测到。适度的海气耦合模式的成功，强烈依赖于模式运行之前SSTA波动可靠地参数组和集中的常规资料。但是，这种模式没有预测到90年代的变暖过程。这可以从图3中得到清楚地解释：SSTA波动的规则在1989年拉尼娜事件之后发生了改变。这种新的或者说未知的规则取决于未来的参数组。正如Qian和Zhu[16]表示的，在真实的海气系统中的常规波动可能与模式系统不一致。2007-2008年出现了一个密集的拉尼娜事件。可以预期，赤道太平洋的SSTA和淮河地区夏季降水的震荡将被调制。

图5 和图3一样，除了1992,1995,1998年锁相厄尔尼诺事件之后的夏季降水

5 结论

江淮梅雨和赤道地表-地下温度异常的两年震荡在中国夏季降水异常和两组海洋数据的分析中得出。一些知识可能对太平洋SSTA预测的理解和江淮区域梅雨预测很有用处。

  1. 传统的江淮梅雨普遍和广泛地以副热带季风雨季命名。本文揭示了分为两个地区的年度循环和夏季降水的年际变化特征。气候学上，江南梅雨出现在6月下旬26°N到长江地区。淮河梅雨出现在7月中上旬长江下游到35°N地区。
  2. 在最近20年里，江淮梅雨有一个长期上升的趋势。增长趋势在淮河地区仍在继续，但是1998年以来在江南地区观察到了下降趋势。在21世纪初期，在淮河地区发现了夏季降水异常的两年震荡。在2003，2005，2007年这三年里，淮河地区降水高于正常水平，而江南地区降水低于正常水平。
  3. 赤道太平洋的SSTA定期的年际振荡或变异频率由大约10年间隔的拉尼娜现象所调制。变暖活动的冬季锁相特征通常是在不同的时间间隔被发现，但变暖的地方也被密集的拉尼娜事件调制。暴露的正STA导致了正SSTA，而且比SSTA早大概3个月。这是暗示未来变暖或变冷活动的前兆信号。
  4. 90年代赤道东太平洋暖冬活动的三个案例，高于正常降水出现在江南地区，而低于正常降水出现在淮河地区。但从21世纪初以来，三次冬季暖水活动出现在太平洋中部国际日期变更线附近，伴随着淮河地区夏季降水偏多，而江南地区夏季降水偏少。这6个暖SSTA的案例表明，冬季锁相SSTA与淮河以及江南地区夏季降水有着确定关系。江淮地区的梅雨异常和沿赤道太平洋的SSTA迁移落后于热带西北太平洋的异常反气旋环流。这种关系表明，赤道太平洋东部（中部）暖水活动会导致江南（淮河）梅雨增多，然而近年来，冬春冷水活动可能会导致江南梅雨偏多。

参考文献

1 Smith T M, Reynolds R W. Improved extended reconstruction of SST

(1854―1997). J Clim, 2004, 17: 2466―2477

2 Behringer D W, Ji M, Leetmaa A. An improved coupled model for

ENSO prediction and implications for ocean initialization. Part I: The

ocean data assimilation system. Mon Wea Rev, 1998, 126: 1013―1021

3 Behringer D W, Xue Y. Evaluation of the global ocean data

assimilation system at NCEP: The Pacific Ocean. Eighth Symposium

on Integrated Observing and Assimilation

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