影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区及机制初探

谷德军; 纪忠萍; 林爱兰

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.001

影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区及机制初探

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.001

1.
中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室，广东广州 510640
2.
广东省气象台，广东广州 510640

基金项目:

国家自然科学基金项目 41375095

全球变化研究国家重大科学研究计划 2014CB953901

中国科学院战略性先导科技专项 XDA11010403

详细信息

通讯作者:
谷德军，男，河南省人，研究员，主要从事季风和海气相互作用、气候变化研究。E-mail：djg@grmc.gov.cn

中图分类号: P425.4.2
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出版历程
- 收稿日期: 2016-03-28
- 修回日期: 2017-11-18
- 刊出日期: 2018-02-01

THE KEY OCEANIC REGIONS AFFECTING INTERANNUAL VARIATION OF ONSET DATE OF SCSSM AND THEIR PRELIMINARY MECHANISMS

1.
Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, CMA, Guangzhou 510640, China
2.
Guangdong Meteorological Observatory, Guangzhou 510640, China

摘要

摘要: 利用1958—2011年NCEP/ NCAR再分析资料和ERSST资料，采用Lanczos时间滤波器、相关分析、回归分析、合成分析和交叉检验等方法，研究了影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区海温异常的来源与可能机制。结果表明，前冬(12—2月)热带西南印度洋和热带西北太平洋是影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区。冬季热带西南印度洋(热带西北太平洋)的异常增暖是由前一年夏季El Niño早爆发(强印度季风异常驱动的行星尺度东-西向环流)触发、热带印度洋(西北太平洋)局地海气正反馈过程引起并维持到春季。冬季热带西北太平洋反气旋性环流(气旋性环流)及印度洋(热带西北太平洋)的暖海区局地海气相互作用使得印度洋(热带西北太平洋)海温异常维持到春末。春季，逐渐加强北移到10 °N附近的低层大气对北印度洋(热带西北太平洋)暖海温异常响应的东风急流(异常西风)及南海-热带西北太平洋维持的反气旋性环流(气旋性环流)异常，使得南海夏季风晚(早)爆发。
- 南海夏季风爆发 /
- 年际变化 /
- 关键海区 /
- 机制 /
- 热带西南印度洋 /
- 热带西北太平洋
Abstract: The origin of SSTA of key oceanic regions affecting the interannual variation of onset date of South China Sea summer monsoon and possible mechanisms are studied using Lanczos filter, correlation analysis, regression analysis, composite analysis and cross-validation with NCEP/NCAR reanalysis dataset and ERSST dataset from 1958 to 2011. The results show that the previous winter tropical southwest Indian Ocean and tropical northwest Pacific are key oceanic regions affecting the interannual variation of South China Sea summer monsoon onset date. The anomalous warming of winter tropical southwest Indian Ocean (tropical northwest Pacific) is triggered by El Niño early onset (planetary east-west circulation induced by heating of strong Indian summer monsoon), and maintained by local air-sea interaction positive feedback process in tropical Indian Ocean (tropical northwest Pacific) until the spring. The winter anticyclonic (cyclonic) circulation over tropical northwest Pacific and local air-sea interaction positive feedback process in tropical Indian Ocean (tropical northwest Pacific) make SSTA in tropical Indian Ocean (tropical northwest Pacific) maintain until the spring. The spring low-level easterly jet (anomalous westerly) responding to warm SSTA in north Indian Ocean (tropical northwest Pacific) gradually enhances and moves northward to 10 °N. The anomalous anticyclonic (cyclonic) circulation over South China Sea and tropical northwest Pacific induces late (early) onset of South China Sea summer monsoon.
- onset of South China Sea summer monsoon /
- interannual variation /
- key oceanic region /
- mechanism /
- tropical southwest Indian Ocean /
- tropical northwest Pacific

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图 1 交叉检验对1958—2011年南海夏季风爆发日期的年际预测(○)与实况(●)

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图 2 热带西南印度洋冬季海温与前一年春季(a)、夏季(b)和秋季(c)、同期冬季(d)及后期3—4月(e)和5月(f)海温场之间的相关系数(等值线，浅色和深色阴影区表示通过0.10和0.05的显著性水平检验)和850 hPa风场之间的回归(矢量，仅显示通过0.10的显著性水平检验的区域)

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图 3 热带西南印度洋海温异常的来源及影响南海夏季风爆发年际变化的机制示意图黑虚线表示

前一年夏季、绿虚线表示秋冬季、黑实线表示春季对应的主要物理过程。

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图 4 同图 2，但为热带西北太平洋

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图 5 热带西北太平洋海温正与负异常年份前一年春季(a)、夏季(b)和秋季(c)、同期冬季(d)及后期3—4月（e）和5月(f)海温(℃)及850 hPa风场(m/s)之差

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图 6 同图 3，但为热带西北太平洋

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表 1 不同海区对南海夏季风爆发年际变化预测影响的交叉检验

海区	4个海区	无热带西南印度洋	无热带西北太平洋	无赤道东太平洋	无热带东北太平洋
相关系数	0.43	0.07	0.12	0.43	0.43

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参考文献(40)

[1]	李崇银, 张利平.南海夏季风活动及其影响[J].大气科学, 1999, 23(3):257-266.
[2]	吴尚森, 梁建茵, 李春晖.南海夏季风强度与我国汛期降水的关系[J].热带气象学报, 2003, 19(增刊):25-36.
[3]	于乐江, 胡敦欣.青藏高原春季积雪在南海夏季风爆发过程中的作用[J].地球物理学报, 2008, 51(6): 1 682-1 694.
[4]	谢炯光, 纪忠萍, 谷德军, 等.南海西南季风异常与广东省汛期重要天气的关系[J].热带气象学报, 2008, 24(3):209-218.
[5]	陈隆勋, 刘洪庆, 王文, 等.南海及其临近地区夏季风爆发的特征及其机制的初步研究[J].气象学报, 1999, 57(1):16-29.
[6]	何有海, 彭楚明, 关翠华, 等.南海夏季风爆发与大气对流低频振荡的年际变化[J].大气科学, 2000, 24(6):785-794.
[7]	梁建茵, 吴尚森.南海西南季风爆发日期及其影响因子[J].大气科学, 2002, 26(6):829-844.
[8]	毛江玉, 谢安, 宋焱云.海温及其变化对南海夏季风爆发的影响[J].气象学报, 2000, 58(5):556-569.
[9]	陈隽, 金祖辉.影响南海夏季风爆发因子的诊断研究[J].气候与环境研究, 2001, 6(1):19-32.
[10]	陈永利, 白学志, 赵永平.南海夏季风爆发与热带海洋温度和大气环流异常变化关系的研究[J].气候与环境研究, 2000, 5(4):388-399.
[11]	温之平, 薛晓冰, 梁肇宁, 等.热带海温异常与南海夏季风建立迟早的初步研究[J].中山大学学报(自然科学版), 2005, 44(1):94-98.
[12]	梁肇宁, 温之平, 吴丽姬.印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系Ⅰ.耦合分析[J].大气科学, 2006, 30(4):619-634.
[13]	温之平, 梁肇宁, 吴丽姬.印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系Ⅱ.机理分析[J].大气科学, 2006, 30(6):1 138-1 146.
[14]	袁媛, 李崇银.热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响[J].大气科学, 2009, 33(2):325-336.
[15]	戴念军, 谢安, 张勇.南海夏季风活动的年际和年代际特征[J].气候与环境研究, 2000, 5(4):363-374.
[16]	谷德军, 纪忠萍, 李春晖.南海夏季风爆发迟早与海温的多尺度关系及最优子集预报[J].海洋学报, 2011, 33(6):55-63.
[17]	MICHAELSEN J. Cross-validation in statistical climate forecast models[J]. J Clim Appl Meteror, 1987, 26(11):1 589-1 600.
[18]	KALNAY E, KANAMITSU M, KISTLER R, et al. The NCEP/ NCAR 40-year reanalysis project[J]. Bull Amer Meteor Soc, 1996, 77(3):437-471.
[19]	SMITH T M, REYNOLDS R W. Improved extended reconstruction of SST (1854-1997)[J]. J Clim, 2004, 17(12):2 466-2 477.
[20]	李春晖, 梁建茵, 郑彬, 等.南海夏季风北推时间及相关环流变化特征[J].应用气象学报, 2007, 18(2):202-210.
[21]	DUCHON C E. Lanczos filtering in one and two dimensions[J]. J App Meteor, 1979, 18(8):1 016-1 022.
[22]	DAVIS R E. Predictability of sea-surface temperature and sea level pressure anomalies over the North Pacific Ocean[J]. J Phys Oceanogr, 1976, 6(3):249-266.
[23]	CHEN W Y. Fluctuation in Northern Hemisphere 700 mb height field associated with Southern Oscillation[J]. Mon Wea Rev, 1982, 110(7): 808-823.
[24]	DU Y, XIE S P, HUANG G, et al. Role of air-sea interaction in the long persistence of El Nino-induced North Indian Ocean warming[J]. J Clim, 2009, 22(8): 2 023-2 038.
[25]	CHANG P, ZHANG L, SARAVANAN R, et al. Pacific meridional mode and El Nino-southern oscillation[J]. Geophys Res Lett, 2007, 34, L16608, doi:10.1029/2007GL030302.
[26]	GILL A E. Some simple solutions for heat-induced tropical circulation[J]. Q J Roy Meteor Soc, 1980, 106(449): 447-462.
[27]	WANG B, WU R, LI T. Atmosphere-warm ocean interaction and its impact on Asian-Australian monsoon variation[J]. J Clim, 2003, 16(8): 1 195-1 211.
[28]	GU D J, LI T, JI Z P, et al. On the phase relations between the Western North Pacific, Indian, and Australian Monsoons[J]. J Clim, 2010, 23(21):5 572-5 589.
[29]	XIE S P, ANNAMALAI H, SCHOTT F A, et al. Structure and mechanisms of South Indian Ocean climate variability[J]. J Clim, 2002, 15(8): 864-878.
[30]	WEBSTER P J. Response of the tropical atmosphere to local, steady forcing[J]. Mon Wea Rev, 1972, 100(7):518-541.
[31]	WANG B, WU R, FU X. Pacific-East Asia teleconnection: How does ENSO affect East Asian climate?[J]. J Clim, 2000, 13(9):1 517-1 536.
[32]	CHANG C P, LI T. A theory for the tropical tropospheric biennial oscillation[J]. J Atmos Sci, 2000, 57(14):2 209-2 224.
[33]	LI T, ZHANG Y. Processes that determine the quasi-biennial and lower-frequency variability of the South Asian monsoon[J]. J Meteor Soc Japan, 2002, 80(5):1 149-1 163.
[34]	MEEHL G A, ARBLASTER J M. Indian monsoon GCM sensitivity experiments testing tropospheric biennial oscillation transition conditions[J]. J Clim, 2002, 15(9):923-944.
[35]	KRISHNAMURTI T N. Tropical east-west circulation during the northern summer[J]. J Atmos Sci, 1971, 28(8):1 342-1 347.
[36]	XIE S P, HU K, HAFNER J, et al. Indian Ocean capacitor effect on Indo-western Pacific climate during the summer following El Nino[J]. J Clim, 2009, 22(3):730-747.
[37]	YASUNARI T. Impact of Indian monsoon on the coupled atmosphere/ocean system in the tropical Pacific[J]. Meteor Atmos Phys, 1990, 44(1):29-41.
[38]	JU J, SLINGO J M. The Asian summer monsoon and ENSO[J]. Q J Roy Meteor Soc, 1995, 121(525):1 133-1 168.
[39]	吴国雄, 孟文.赤道印度洋-太平洋地区海气系统的齿轮式耦合和ENSO事件Ⅰ.资料分析[J].大气科学, 1998, 22(4):470-480.
[40]	巢清尘, 巢纪平.热带西太平洋和东印度洋对ENSO发展的影响[J].自然科学进展, 2001, 11(12):1 293-1 300.