熱帶東太平洋海溫與亞洲夏季風(fēng)的關(guān)系

塔城地區(qū)額敏縣氣象局 熱米拉·阿力木，賀森

熱帶海洋海溫異常往往是引起氣候現(xiàn)象的關(guān)鍵性原因[1]。觀測研究表明[2]，幾個關(guān)鍵海區(qū)在研究海洋熱狀況改變對氣候和大氣環(huán)流影響的過程中起到十分重要的作用，其一是熱帶東太平洋海區(qū)。熱帶東太平洋是ElNi?o發(fā)生的關(guān)鍵海區(qū)，其海溫的改變和異常都足以引起ElNi?o的發(fā)生以及強(qiáng)度的改變。ElNi?o事件的發(fā)生會引起亞洲地區(qū)氣候變化的異常，影響東亞夏季風(fēng)以及降水的強(qiáng)度。其二是熱帶西太平洋“暖池”區(qū)，是海溫最高的熱帶海洋區(qū)。

熱帶東太平洋海溫的持續(xù)異常升高或持續(xù)異常降低會導(dǎo)致ElNi?o或LaNi?a。在20世紀(jì)60年代Bjercness[2]就對熱帶東太平洋海氣相互作用問題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)赤道太平洋海溫異常會明顯影響中高緯度地區(qū)甚至?xí)绊懭虻拇髿猸h(huán)流和天氣氣候使其發(fā)生對應(yīng)的異常變化。然而季風(fēng)是大氣環(huán)流的一個特別重要的特征。根據(jù)研究[3]，全球有幾個明顯的季風(fēng)氣候區(qū)域。即澳大利亞北部、西北太平洋以及北冰洋沿岸若干地區(qū)。而亞洲地區(qū)是世界上最著名的季風(fēng)區(qū)，其季風(fēng)特征主要表現(xiàn)為存在兩支主要的季風(fēng)環(huán)流，即冬季盛行東北季風(fēng)和夏季盛行西南季風(fēng)，并且它們的轉(zhuǎn)換具有爆發(fā)性的突變過程，中間的過渡期很短。[4]由于海洋與大氣的耦合作用，季風(fēng)與海溫的異常變化有非常緊密的關(guān)系。肖子牛[5]等用大氣環(huán)流模式研究了ElNi?o期間熱帶海洋海溫異常對亞洲氣候的影響,研究表明,在ElNi?o發(fā)生期間,異常的印度洋海溫結(jié)構(gòu)會加大東太平洋海溫異常對東亞季風(fēng)區(qū)的影響,對我國的降水也有明顯的影響。[6-8]海溫異常的變化與降水的關(guān)系已有不少的文獻(xiàn)做過介紹，謝烔光等利用太平洋海溫型的變化來預(yù)測廣東前汛期的降水變化趨勢，這些研究顯示，海溫與降水之間的關(guān)系十分密切。[9-13]我國的季風(fēng)降水確實與赤道太平洋海溫變化有一定的聯(lián)系。

一、所用資料和方法

本文采用的海溫資料是由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）提供的月平均海溫數(shù)據(jù)，水平空間分辨率1°×1°，覆蓋時段選取1951—2012年，還有Ni?o3區(qū)海溫距平指數(shù)以及李建平教授提供的夏季風(fēng)指數(shù)。文章中我用[12-13]5N-10S,90W-150W區(qū)域的平均海溫來代替熱帶東太平洋海溫。

利用EOF分析等對海溫時空變化特征進(jìn)行分析，從而研究熱帶東太平洋海溫與亞洲夏季風(fēng)的關(guān)系。

二、海溫距平場EOF分解

（一）全球冬季海溫距平場EOF分解

圖1所示：以零等值線為目標(biāo)，零值線的東邊出現(xiàn)負(fù)值變異區(qū)，變異中心處在熱帶東太平洋3°N-5°S，160°-100°W區(qū)域上，零直線的西邊為正值變異區(qū)，變異的中心處在太平洋西北部30°N-40°N，180°W-160°W區(qū)域上。太平洋西部和東部的海溫距平分布情況表明，海溫距平場第一模態(tài)東西海溫距平具有反位相的變化趨勢。由時間系數(shù)變化特征可以知道，海溫各個年份的升高和降低情況都不一樣。有些年份溫度升高而有些年份溫度降低，而升高和降低這種交替特別明顯。由圖1看出1982年、1997年系數(shù)為負(fù)數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫正異常，這一年剛好有明顯的ElNi?o發(fā)生。在1973年系數(shù)為負(fù)數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫負(fù)異常，這一年剛好有明顯的LaNi?a發(fā)生。

圖1 第一模態(tài)冬季海溫空間分布場（a）和時間系數(shù)變化特征（b）

（二）全球春季海溫距平場EOF分解

圖2所示：除了北太平洋以外，東西太平洋均出現(xiàn)海溫負(fù)距平，而負(fù)值變異中心處在赤道太平洋5°N-5°S，150°W-120°W區(qū)域上。時間系數(shù)特征顯示隨著時間海溫仍然無規(guī)則地出現(xiàn)升高或降低情況。由圖2可得1997年系數(shù)為負(fù)數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫正異常，這一年剛好有明顯的ElNi?o發(fā)生。在1973年系數(shù)為正數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫負(fù)正常，一年有明顯的LaNi?a發(fā)生。

圖2 第一模態(tài)春季海溫空間分布場（a）和時間系數(shù)變化特征（b）

（三）全球夏季海溫距平場EOF分解

圖3所示：熱帶東太平洋為負(fù)值變異區(qū)，變異中心位于3°S-5°S，90W區(qū)域上。

時間系數(shù)特征顯示，1997年系數(shù)為負(fù)數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫正異常，這一年剛好有明顯的明顯的ElNi?o發(fā)生。在1973年、1964年系數(shù)為正數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫負(fù)異常，這兩年剛好有明顯的LaNi?a發(fā)生。

圖3 第一模態(tài)夏季海溫空間分布場（a）和時間系數(shù)變化特征（b）

（四）全球秋季海溫距平場EOF分解

圖4所示：秋季熱帶東太平洋為負(fù)值變異區(qū)，變異中心位于5°S-5°N，180W-70W區(qū)域上。其他海區(qū)主要表現(xiàn)為正值變異。時間系數(shù)特征顯示，在1982年、1987、1997年系數(shù)為負(fù)數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫正異常，這些年剛好有明顯的ElNi?o發(fā)生。在1954年、1974、1978年系數(shù)為正數(shù)，對應(yīng)熱帶東太平洋海溫負(fù)異常，而這些年剛好有明顯的有LaNi?a發(fā)生。

三、結(jié)論

無論在哪個季節(jié)，海溫距平正負(fù)值異常中心頻繁出現(xiàn)在熱帶東太平洋區(qū)域上。從第一模態(tài)空間分布場得知西太平洋和熱帶東太平洋在海溫距平上存在著緯向上的反位相的變化趨勢，正值異常變異中心位于西太平洋區(qū)域上，則負(fù)值異常變異中心就位于熱帶東太平洋區(qū)域上。從而熱帶東太平洋區(qū)域會出現(xiàn)海溫異常升高或異常降低的情況，并造成ElNi?o或LaNi?a的發(fā)生，從而進(jìn)一步影響了亞洲夏季風(fēng)。熱帶東太平洋海溫的異常升高導(dǎo)致亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)度的減弱，反之增強(qiáng)。亞洲夏季降雨帶的位置隨著夏季風(fēng)強(qiáng)度的變化發(fā)生相應(yīng)的位置偏南或偏北的變化。我國受亞洲季風(fēng)的影響較大，夏季季風(fēng)降雨帶偏北或偏南直接導(dǎo)致我國南方或北方暴雨成災(zāi)或干旱少雨的情況。