ENSO对中国南方降水低频变率的可能影响

摘要利用1979—2012年Hadley中心海表温度、中国2 474个台站逐日降水和NCEP/NCAR全球再分析资料，分析了不同类型ENSO事件秋冬季和次年春季中国南方地区10～30 d降水低频变率的变化特征。结果表明，中国南方地区10～30 d降水低频变率对不同类型ENSO事件的响应存在显著的季节差异。EP型El Nio的冬季和次年春季，低频降水变率显著增强；CP型El Nio秋冬季低频降水强度呈现相反的异常，秋季低频降水偏弱，而冬季则偏强；La Nia事件期间中国南方低频降水变率的变化较小且不稳定。进一步分析发现，ENSO对南方地区10～30 d低频降水变率的影响与西北太平洋地区季节平均大气环流背景场对ENSO的响应密切相关。相比正常年份，EP型El Nio冬春季菲律宾反气旋性异常环流的强度较强且范围较大，其西侧的异常西南风向中国南方地区输送了大量水汽，从而有利于低频降水的增强；CP型El Nio年秋季西北太平洋表现为气旋性环流异常，抑制了热带水汽向东亚大陆的输送，而冬季却产生了与EP型El Nio年类似的异常反气旋环流，只是强度有所减弱，因此中国南方地区低频降水强度在秋冬季呈相反异常。La Nia年菲律宾附近虽然存在气旋性环流异常，但强度较弱，因而我国南方地区低频降水变率的响应也较弱。

关键词中国南方地区；10～30 d低频降水变率；ENSO

低频振荡事关延伸期降水预测，不仅是当前大气科学的研究热点，还是天气气候预测亟待解决的技术难点和服务重点（Hsu et al.，2015；Zhu et al.，2015；金小霞等，2016；刘樱等，2016；章毅之等，2017）。中国大部地区的降水都具有显著的低频变化特征（Lau et al.，1988），低频降水的主振荡周期在不同地区不同季节不尽相同，其中包括10～20 d的准双周振荡（QusiBiWeekly Oscillation，QBWO）和30～60 d的季节内振荡（IntraSeasonal Oscillation，ISO）（琚建华和赵尔旭，2005；黄菲等，2008；曹鑫等，2013；李丽平和白婷，2014；谭桂容等，2016）。而在降水更为丰沛的中国南方地区，多种时间尺度的低频变化不仅在多个季节都很明显，还能够同时对降水产生影响（梁萍和丁一汇，2012）。因此，开展中国南方地区低频降水的特征及其机理相关的研究具有非常重要的科学意义和社会价值。

中国南方地区地处热带和副热带，其降水的低频变化往往与热带海气系统的异常密切相关。例如，10～20 d的降水变率往往与热带大气准双周振荡有关（李崇银和周亚萍，1995；Jia et al.，2011；谷德军等，2013；杨双艳等，2015）。许多研究已经指出，热带大气季节内振荡（MaddenJulian Oscillation，MJO；Madden and Julian，1971，1972）是中国南方地区低频降水及其相关大气环流的重要强迫源，对中国各个季节的降水都会产生重要影响（Jeong et al.，2008；Zhang et al.，2009；白旭旭等，2011；Jia et al.，2011；Lee et al.，2013）。事实上，除了热带大气准双周振荡和MJO的直接影响之外，一个地区大气环流的低频变化还可能受到更长时间尺度信号的调制（He et al.，2007），尤其是厄尔尼诺和南方涛动（El NioSouthern Oscillation，ENSO）现象。ENSO是全球年际变率中最强的气候信号，尽管主要发生在热带太平洋，但ENSO能引起全球范围的气候异常。目前，大部分针对ENSO影响中国南方降水的研究集中在年际尺度上（Zhang et al.，1996；Wang et al.，2000；Yang et al.，2007；Xie et al.，2010；Zhang et al.，2016），ENSO对中国降水低频变化的影响一直研究较少。然而，ENSO对大气低频信号有着显著的调制作用。已有研究表明，MJO存在明显的与ENSO相联系的年际变化特征，El Nio期间MJO的强度往往偏弱（李崇银和周亚萍，1994）；El Nio事件发生时，大气低频振荡加快，周期呈现出缩短的趋势，而La Nia事件发生时大气低频振荡的周期有延长的趋势（邱明宇等，2006）。Zhang et al.（2015a）的研究表明，在El Nio年冬季，由于年际变率主导控制，低频振荡偏弱，而La Nia年冬季季节内振荡占主导地位。可见，ENSO位相对大气低频振荡有着明显的影响，有必要探索ENSO对中国降水低频变率的影响。

值得注意的是，近年来热带太平洋观测到了一类新型El Nio事件，不同于传统型El Nio事件，这类El Nio对应的海表温度（Sea Surface Temperature，SST）异常的暖中心不再位于赤道东太平洋，而是向西移到了赤道中太平洋区域，通常被称为“日界线El Nio”（Larkin and Harrison，2005）、“El Nio Modoki”（Ashok et al.，2007）、“中部型El Nio”（Central Pacific El Nio，CP型El Nio；Kao and Yu，2009）、“暖池El Nio”（Kug et al.，2009；Ren and Jin，2011）。盡管不同研究所用的名字和定义略有差异，但是他们所指现象的本质是一致的。为了描述方便，将传统型El Nio称为东部型El Nio（Eastern Pacific El Nio，EP型El Nio），而新一类El Nio称为中部型El Nio（CP型El Nio）。不少研究指出两类El Nio对东亚乃至全球气候异常有着明显不同的影响（Feng and Li，2011；Feng et al.，2011；Zhang et al.，2011，2012，2013，2014，2015b）。最近的研究表明，两类El Nio对MJO的调控也存在明显的差别，相比于CP型El Nio，EP型El Nio对冬季MJO的抑制作用更强（Chen et al.，2015；Pang et al.，2016）。两类El Nio对中国南方地区降水的低频变化是否也呈现出明显不同的特征，这一问题还有待系统的研究。

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