錢卓蕾

浙江省紹興市氣象局，紹興312000

1 引言

近些年來(lái)，我國(guó)冬季極端降水和降雪事件頻發(fā)，引起了科學(xué)家的極大關(guān)注。在我國(guó)南方地區(qū)，冬季降水異常偏多也時(shí)常造成冬汛和雨雪冰凍災(zāi)害；降水異常偏少則可導(dǎo)致干旱，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活。2008年初的嚴(yán)重雨雪冰凍事件就造成了嚴(yán)重的災(zāi)害，引起了極大的關(guān)注。但是，在預(yù)測(cè)冬季降水方面，尚缺少物理基礎(chǔ)和有效的方法，因此亟待加強(qiáng)有關(guān)研究工作。

一些學(xué)者對(duì)我國(guó)冬季降水的影響因素做了研究工作，并指出：我國(guó)冬季降水年際變化的 EOF1與ENSO循環(huán)以及東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度的變化有密切的關(guān)系（王林等，2011）；在1、2月強(qiáng)（弱）東亞冬季風(fēng)易造成南方冬季降水偏少（多）（曾劍等，2010）；李維京和丑紀(jì)范（1990）通過(guò)分析 1951年至1984年北半球500 hPa平均高度場(chǎng)和長(zhǎng)江中下游降水，指出歐亞遙相關(guān)型（EU）是長(zhǎng)江中下游地區(qū)冬季降水的主要影響因子；當(dāng)冬季EU處于正（負(fù)）位相時(shí)，我國(guó)東部降（增）溫，降水減少（增加）（劉毓赟和陳文，2012）；孫建奇等（2009）對(duì)我國(guó)東部北方一次暴雪異常天氣的研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)異常的北極濤動(dòng)（AO）、南極濤動(dòng)（AAO）、歐亞型遙相關(guān)（EU）以及北太平洋濤動(dòng)（NAO）等大氣模態(tài)是重要的前期大氣環(huán)流背景；帥嘉冰等（2010）認(rèn)為我國(guó)冬季降水量與AO的相關(guān)關(guān)系具有明顯的年代際變化特征；西伯利亞高壓對(duì)中高緯亞洲大陸平均溫度和降水都有顯著影響（龔道溢等，2002）。

以往對(duì)冬季降水的研究主要側(cè)重于北半球環(huán)流異常的影響，而對(duì)南半球的關(guān)注較少。南極濤動(dòng)（Antarctic Oscillation，簡(jiǎn)稱AAO）是南半球中高緯主要的氣候變率模態(tài)，具有很強(qiáng)的緯向?qū)ΨQ性，它表現(xiàn)為以南極大陸為中心的氣壓與中緯度地區(qū)反位相變化的特征。龔道溢等（1998）將AAO指數(shù)定義為40°S和65°S上標(biāo)準(zhǔn)化緯向平均海平面氣壓差。中國(guó)科學(xué)家對(duì)南半球環(huán)流進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)北半球大氣環(huán)流異常有重要影響，分析了AAO和南半球大氣環(huán)流異常與東亞不同季節(jié)降水以及溫度的緊密聯(lián)系，并將其作為中國(guó)氣候季節(jié)和年度預(yù)測(cè)的一個(gè)重要因子：孫淑清等（2007）指出澳大利亞?wèn)|側(cè)的環(huán)流異常和西太平洋熱帶氣旋活動(dòng)頻數(shù)密切相關(guān)；王會(huì)軍等（2003，2006）的研究表明當(dāng)南半球?qū)α鲗由蠈泳曄蝻L(fēng)為正位相（負(fù)位相）時(shí)，東亞季風(fēng)區(qū)對(duì)流層上層和低層的季風(fēng)環(huán)流均為減弱（加強(qiáng)），索馬里急流的年際變化與全球范圍內(nèi)環(huán)流相聯(lián)系，尤其與東亞沿岸的異常波列分布有關(guān)；春季AAO加強(qiáng)，則馬斯克林高壓和澳大利亞高壓加強(qiáng)，夏季東亞長(zhǎng)江流域至日本一帶多雨（Xue et al.，2003）；范可和王會(huì)軍（2006a，2006b，2007a）研究發(fā)現(xiàn)：南半球的中高緯大氣環(huán)流是有可能作為東亞氣候短期預(yù)測(cè)的一個(gè)重要因子，冬、春季的AAO與中國(guó)北方沙塵頻次在年際變化上有顯著的反相關(guān)關(guān)系，AAO強(qiáng)年不利于東亞冬春兩季冷空氣的活動(dòng)；宋潔和李崇銀（2009）提出 AAO和滯后其 25～40天的類似于北大西洋濤動(dòng)的偶極子模態(tài)，以及伴隨這一偶極子模態(tài)而出現(xiàn)的北半球中緯度緯向風(fēng)異常之間存在著統(tǒng)計(jì)上的聯(lián)系；高輝等（2003）發(fā)現(xiàn)當(dāng)春季尤其是5月AAO異常強(qiáng)（弱）時(shí)，常常對(duì)應(yīng)于夏季江淮流域降水的偏多（少），梅雨出梅偏晚（遲），梅期長(zhǎng)度偏長(zhǎng)（短）。基于樹(shù)木年輪復(fù)原的降水資料，Wang and Fan（2005）指出AAO的異常和我國(guó)華北降水有顯著反相關(guān)關(guān)系。

關(guān)于AAO與夏季降水的聯(lián)系已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究工作，但是對(duì)于 AAO對(duì)冬季降水的影響，尤其是秋季AAO對(duì)冬季降水的前期效應(yīng)，目前還沒(méi)有比較深入的研究。本文主要是利用最新資料，通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法分析了秋季AAO對(duì)冬季我國(guó)南方降水的作用，目的是進(jìn)一步探索AAO對(duì)東亞氣候的影響，并為南方地區(qū)冬季降水的預(yù)報(bào)提供方法和依據(jù)。

2 資料選取

所用資料：（1）國(guó)家氣候中心160站降水資料；（2）NCAR/NCEP月平均再分析資料，資料水平分辨率為 2.5°×2.5°網(wǎng)格；（3）NOAA 相關(guān)網(wǎng)站提供的月平均AAO指數(shù)序列。為方便計(jì)，文中所稱冬季是指12月至次年2月，冬季降水量指冬季3個(gè)月的累積降水量，時(shí)間長(zhǎng)度為1979～2012年。

3 秋季AAO與南方冬季降水的聯(lián)系

利用統(tǒng)計(jì)手段劃分降水區(qū)的方法，首先找出冬季南方降水變率最大的測(cè)站，選取區(qū)域（22°N～32°N，104°E～124°E）內(nèi)與該測(cè)站顯著相關(guān)的站點(diǎn)，將這些站點(diǎn)的冬季平均降水量作為我國(guó)南方地區(qū)冬季降水量。計(jì)算南方冬季降水的時(shí)間序列，與秋季AAO的時(shí)間序列進(jìn)行比較分析（圖1），可以看到：兩者有反相變化趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為?0.47。從低頻變化部分可以更清楚地看到兩者的位相是相反的，這種年代際反相關(guān)關(guān)系在 90年代以后更為顯著。在1979～2011年的33 a中，秋季AAO 為正距平的年數(shù)有18 a，其中有14 a隨后的冬季南方地區(qū)降水距平為負(fù)，占總年份的 77.8%；秋季 AAO為負(fù)距平的年數(shù)有15 a，其中有9個(gè)年份隨后的冬季南方降水距平為正，占總年份的60%。秋季AAO超過(guò)0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年數(shù)有6 a，所有這些年隨后的冬季南方地區(qū)降水距平都為負(fù)；秋季AAO 低于負(fù)的0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年數(shù)有10 a，這8個(gè)秋季隨后的冬季南方降水距平均為正。以0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將秋季 AAO 超過(guò) 0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年份歸為秋季AAO偏強(qiáng)年份；低于－0.5標(biāo)準(zhǔn)差的年份歸為秋季AAO偏弱的年份，選取了6個(gè)AAO異常偏強(qiáng)年（分別是 1985、1993、1999、2001、2008、2010年）和10個(gè)AAO異常偏弱年（分別是1980、1988、1991、1994、1996、1997、2000、2002、2009、2011 年）。

圖1 1979～2011年秋季AAO指數(shù)（實(shí)線）和1979/1980～2011/2012年冬季中國(guó)南方降水量標(biāo)準(zhǔn)化距平（點(diǎn)劃線）時(shí)間序列Fig.1 Time series of autumn Antarctic Oscillation index (AAO, solid line) in 1979–2011 and winter precipitation in southern China(Standardized anomaly) in 1979/1980–2011/2012 (dash-dotted line)

對(duì)秋季AAO正負(fù)異常年份對(duì)應(yīng)的冬季160臺(tái)站降水進(jìn)行合成分析，得到降水距平合成圖（圖2）：AAO正異常年，除了個(gè)別站點(diǎn)，我國(guó)南方地區(qū)的降水都為負(fù)距平分布，中心位于華南地區(qū)，絕對(duì)值大于80 mm；而在AAO負(fù)異常年，從山東南部到廣西北部連線的右側(cè)東南部地區(qū)都為明顯的正距平區(qū)，中心也位于華南，超過(guò)80 mm。因此，在秋季AAO正位相年份隨后的冬季南方地區(qū)降水容易偏少，而秋季AAO負(fù)位相年份隨后的冬季南方地區(qū)降水容易偏多。

為了進(jìn)一步分析秋季AAO與冬季降水的耦合關(guān)系，將 1979～2011年秋季南半球海平面氣壓場(chǎng)與隨后冬季 160站降水進(jìn)行奇異值分解（SVD），氣象要素左場(chǎng)取 1979～2011年秋季南半球海平面氣壓場(chǎng)，右場(chǎng)是1979/1980～2011/2012年冬季中國(guó)160站降水量。圖3是奇異值分解的左右場(chǎng)第一模態(tài)，第一模態(tài)所占的解釋方差為85%，對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)的相關(guān)是 0.58（通過(guò) 95%的信度檢驗(yàn)），說(shuō)明秋季南半球氣壓場(chǎng)與冬季降水存在很好的聯(lián)系。第一模態(tài)的左場(chǎng)上，南半球中、高緯地區(qū)分別表現(xiàn)出環(huán)狀的顯著正、負(fù)值區(qū)，兩者呈現(xiàn)反位相變化，這正是AAO的正位相特征。在右場(chǎng)上，可以看到，在我國(guó)南方地區(qū)都有明顯的負(fù)值區(qū)域，中心在華南地區(qū)。奇異值分解的相關(guān)分析與上文的結(jié)果是一致的，同樣表明秋季AAO的正位相與冬季南方降水偏少的情況相對(duì)應(yīng)；而秋季AAO負(fù)位相與冬季南方降水偏多的情況相對(duì)應(yīng)。

4 與秋季AAO相聯(lián)系的冬季北半球大氣環(huán)流異常

張自銀等（2008）指出我國(guó)南方降水主要受對(duì)流層850 hPa至200 hPa環(huán)流異常的作用。我們對(duì)北半球?qū)α鲗痈叩蛯又饕髿猸h(huán)流指標(biāo)與南方冬季降水的關(guān)系進(jìn)行分析，考慮了東亞西風(fēng)急流指數(shù)、歐亞遙相關(guān)型（EU）、西太平洋遙相關(guān)型（WP）、北極濤動(dòng)（AO）和南支槽活動(dòng)指數(shù)等指標(biāo)，分別計(jì)算它們與南方冬季降水序列的相關(guān)系數(shù)，為－0.3、0.35、－0.19、0.23、0.32，可以看到，東亞西風(fēng)急流、歐亞遙相關(guān)（EU）和南支槽與南方冬季降水的相關(guān)通過(guò) 5%顯著性檢驗(yàn)，表明以上這三個(gè)因子對(duì)于南方冬季降水有重要影響。

圖2 秋季AAO正異常（a）和負(fù)異常（b）年合成的冬季中國(guó)南方降水分布（單位：mm）。陰影表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.2 Composites of the winter precipitation anomalies (unit: mm) for southern China based on the autumn positive (a) and negative (b) AAO anomaly years.The shaded areas pass the significance level of 0.05

圖3 秋季南半球海平面氣壓場(chǎng)（a）與中國(guó)南方冬季降水（b）SVD的第一模態(tài)。陰影區(qū)是通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域；降水分布已經(jīng)放大100倍Fig.3 The leading SVD (Singular Value Decomposition) modes for (a)the autumn SHSLP (Southern Hemisphere Sea Level Pressure) anomalies and (b) the winter precipitation in China.The shaded areas pass the significance level of 0.05; the values of winter precipitation are multiplied by 100

冬季東亞高空西風(fēng)急流是影響東亞和我國(guó)天氣氣候的重要系統(tǒng)，東亞副熱帶西風(fēng)急流的季節(jié)性變化與冬、夏季風(fēng)的爆發(fā)有密切的關(guān)系。冬季西風(fēng)急流強(qiáng)度指數(shù)體現(xiàn)了西太平洋與高緯大陸的熱力對(duì)比，較好地反映了西伯利亞高壓與阿留申低壓的強(qiáng)度變化，可作為表征冬季風(fēng)強(qiáng)弱變化的一個(gè)定量指標(biāo)，急流增強(qiáng)（減弱）對(duì)應(yīng)西伯利亞冷高壓和阿留申低壓加強(qiáng)（減弱），東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）（況雪源等，2008）。而強(qiáng)（弱）東亞冬季風(fēng)易造成南方冬季降水偏少（多）（曾劍等，2010）。圖4給出了冬季200 hPa緯向風(fēng)距平在前期秋季AAO強(qiáng)弱年的合成分布，圖中顯示：AAO偏強(qiáng)年，我國(guó)25°N～40°N之間有顯著正距平中心，25°N以南為顯著負(fù)距平區(qū)，表明對(duì)流層高層的副熱帶西風(fēng)急流明顯增強(qiáng)，東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)，意味著我國(guó)南方地區(qū)降水減少；AAO偏弱年，異常區(qū)的分布基本相反，我國(guó)上空的負(fù)異常較AAO偏強(qiáng)年的負(fù)距平偏弱，范圍偏小，負(fù)異常表明該地區(qū)上空的副熱帶西風(fēng)急流減弱，東亞冬季風(fēng)減弱，我國(guó)南方地區(qū)降水增多。從合成分布差值場(chǎng)上可以更清楚地看到秋季AAO強(qiáng)弱年的西風(fēng)急流差異（圖略）：從青藏高原到日本南部地區(qū)都為顯著的正距平，東亞冬季風(fēng)在秋季AAO從偏強(qiáng)年到偏弱年的強(qiáng)度有明顯的減弱趨勢(shì)。

從500 hPa和700 hPa合成距平環(huán)流場(chǎng)（圖5）可以看到：在秋季AAO正異常年，在歐亞大陸上，主要表現(xiàn)為－、＋、－的波列分布，類似于Wallace and Gutzler（1981）定義的歐亞遙相關(guān)型（EU），在平均環(huán)流場(chǎng)上這些異常區(qū)分別對(duì)應(yīng)歐洲西部槽，烏拉爾山高壓脊和亞洲東部槽，即歐洲西部槽、烏拉爾山高壓脊和東亞沿岸大槽均偏強(qiáng)，表明歐亞大陸中高緯度地區(qū)環(huán)流的經(jīng)向度較大，南下的冷空氣勢(shì)力強(qiáng)。其中正異常區(qū)范圍較大，往西南一直延伸到阿拉伯半島，往東南一直延伸到我國(guó)華南以南地區(qū)，而 30°N以南的我國(guó)大陸地區(qū)正是南支槽和南支急流活動(dòng)的位置，說(shuō)明當(dāng)AAO為正異常時(shí)，南支槽偏弱。在西太平洋上，表現(xiàn)為北正南負(fù)的異常分布，阿留申低壓和南部的副熱帶高壓異常偏弱，西太平洋上南北位勢(shì)差異偏小，不利于暖濕氣流輸送。而在秋季AAO負(fù)異常年，環(huán)流形勢(shì)完全相反。歐亞大陸上表現(xiàn)為＋、－、＋的波列，歐洲西部槽、烏拉爾山高壓脊和東亞沿岸大槽均偏弱，中高緯度地區(qū)環(huán)流緯向型分布較明顯，不利于高緯度強(qiáng)冷空氣南下。負(fù)異常覆蓋了 30°N以南廣大地區(qū)，說(shuō)明南支槽較常年偏強(qiáng)。西太平洋上的環(huán)流型主要為南正北負(fù)，西太平洋副高偏強(qiáng)偏南，有利于暖濕氣流輸送到我國(guó)南方地區(qū)。

南方冬季降水與南支槽上的擾動(dòng)密切相關(guān)。這里用700 hPa經(jīng)向風(fēng)緯向偏差的平方來(lái)表示擾動(dòng)。計(jì)算秋季AAO正負(fù)異常年的擾動(dòng)情況（圖6），可以發(fā)現(xiàn)：在秋季AAO正異常年，我國(guó)南方地區(qū)基本都為擾動(dòng)負(fù)距平區(qū)，西南急流上的擾動(dòng)較少，而我國(guó)北方地區(qū)有很強(qiáng)的正距平中心，正異常區(qū)一直往南延伸到 30°N附近，表明強(qiáng)冷空氣活躍南下，不利于西南氣流北抬；秋季AAO負(fù)異常年，南方地區(qū)為正距平區(qū)，西南急流上的擾動(dòng)活躍，暖濕氣流輸送較強(qiáng)。同時(shí)可以看到：北方地區(qū)也存在較弱的正距平區(qū)，保證了存在一定強(qiáng)度的冷空氣南下影響，與北上的暖濕氣流交匯在我國(guó)南方地區(qū)形成降水。在差值場(chǎng)上，擾動(dòng)的特征更加明顯：在東亞地區(qū)，30°N以南是顯著的正距平區(qū)，30°N以北是顯著的負(fù)距平中心，表明秋季AAO正異常年的冷空氣活動(dòng)強(qiáng)度要明顯強(qiáng)于負(fù)異常年，而暖空氣活動(dòng)強(qiáng)度明顯弱于負(fù)異常年。

圖4 秋季AAO正異常（a）和負(fù)異常（b）年合成的冬季200 hPa緯向風(fēng)距平場(chǎng)（單位：m/s）。陰影表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.4 Composite of the 200-hPa zonal wind anomaly field (unit: m/s) based on the autumn positive (a) and negative (b) AAO anomaly years.The shaded areas pass the significance level of 0.05

圖7是秋季AAO強(qiáng)弱年對(duì)應(yīng)的850 hPa距平風(fēng)場(chǎng)和OLR距平分布，當(dāng)前期秋季AAO異常偏強(qiáng)時(shí)，中高緯度的主要特征是巴爾喀什湖附近和西北太平洋上有異常反氣旋，烏拉爾山地區(qū)有較弱的異常反氣旋，而東亞沿岸有異常氣旋，中低緯度在西北印度洋、南海和西太平洋上各有一個(gè)異常氣旋，在這些異常氣旋和反氣旋的影響下，我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)異常偏北風(fēng)，不利于南方暖濕氣流向北輸送，異常偏南風(fēng)主要出現(xiàn)在 15°N以南的海洋性大陸地區(qū)。相應(yīng)地，反映在 OLR場(chǎng)上，主要表現(xiàn)為我國(guó)大部分地區(qū)為 OLR弱正距平區(qū)，而受到異常氣旋的輻合上升作用的影響，海洋性大陸區(qū)域?yàn)槊黠@OLR負(fù)距平區(qū)，對(duì)流偏強(qiáng)；前期秋季AAO異常偏弱時(shí)，流場(chǎng)形勢(shì)是基本相反的：自烏拉爾山到里海附近均存在異常氣旋，西北太平洋上也出現(xiàn)異常氣旋式環(huán)流，東亞沿岸存在異常反氣旋環(huán)流，西北印度洋和菲律賓地區(qū)也出現(xiàn)了異常反氣旋環(huán)流，與正異常年南海和西太平洋的異常氣旋環(huán)流相比，負(fù)異常年的菲律賓地區(qū)反氣旋環(huán)流偏南，因此副高強(qiáng)度是偏強(qiáng)的，位置是偏南的。這種形勢(shì)分布使得我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)異常偏南風(fēng)，有利于向南方降水區(qū)輸送水汽。在 OLR距平場(chǎng)上，我國(guó)大部分地區(qū)為 OLR弱的負(fù)距平區(qū)，而海洋性大陸區(qū)域出現(xiàn)了OLR正距平，這與副高異常偏強(qiáng)偏南抑制對(duì)流活動(dòng)有關(guān)。從圖7中還可以看到，冬季南方降水水汽來(lái)源主要有3個(gè)，印度洋—孟加拉灣、南海和西太平洋。正異常年以上三個(gè)地區(qū)的異常氣旋環(huán)流減弱了這些水汽源地的輻散和對(duì)外輸送，而負(fù)異常年出現(xiàn)的反氣旋環(huán)流則加強(qiáng)了水汽源地的輻散和對(duì)外輸送。

圖5 秋季AAO正負(fù)異常年合成的冬季500 hPa（a、b）和700 hPa（c、d）位勢(shì)高度距平場(chǎng)（單位：gpm）：（a、c）AAO正異常；（b、d）AAO負(fù)異常。紅色（藍(lán)色）表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的正（負(fù)）區(qū)域Fig.5 Composites of the (a, b) 500-hPa and (c, d) 700-hPa height anomaly fields（unit: gpm） based on the autumn positive and negative AAO anomaly years:(a, c) Positive AAO anomaly years; (b, d) negative AAO anomaly years.The red (blue) areas show the positive (negative) anomalies that pass the significance level of 0.05)

5 秋季AAO影響我國(guó)南方冬季降水的可能機(jī)制探討

范可和王會(huì)軍（2006b，2007b）指出局地經(jīng)向遙相關(guān)是冬、春兩季中南北半球中高緯大氣環(huán)流相互作用的一個(gè)可能途徑，在AAO異常年有從南極到北極分布的經(jīng)向遙相關(guān)，并且該遙相關(guān)具有正壓的結(jié)構(gòu)，并用數(shù)值模擬證實(shí)了冬春季節(jié)AAO異常下兩半球高緯間的經(jīng)向遙相關(guān)存在。那么在秋季AAO異常情況下，是否也存在著聯(lián)系南北半球環(huán)流異常的經(jīng)向遙相關(guān)呢？分析秋季200 hPa正負(fù)異常年合成風(fēng)場(chǎng)距平差值圖（圖略），在秋季異常偏強(qiáng)的AAO下，對(duì)應(yīng)著同期對(duì)流層高緯西風(fēng)的明顯加強(qiáng)和副熱帶西風(fēng)的減弱，相應(yīng)地，北半球亞洲大陸中東部地區(qū)和太平洋上高緯度有西風(fēng)距平，中低緯度出現(xiàn)了東風(fēng)距平；到了冬季，南半球仍然存在著高緯度西風(fēng)的增強(qiáng)和副熱帶西風(fēng)的減弱，但是增強(qiáng)和減弱趨勢(shì)較秋季減小很多，而北半球的西風(fēng)異常卻比秋季更加顯著，中高緯度的西風(fēng)距平和中低緯度的東風(fēng)距平都變得更強(qiáng)，但是在東亞地區(qū)，中高緯有較弱的東風(fēng)距平，我國(guó)中部和南部地區(qū)是西風(fēng)距平，到了 20°N又轉(zhuǎn)為明顯的東風(fēng)距平。上述分析表明南北半球的西風(fēng)是存在聯(lián)系的，有一定的遙相關(guān)關(guān)系，秋季南半球的西風(fēng)異常能夠影響隨后冬季北半球的西風(fēng)異常，環(huán)流異常從秋季到冬季具有一定的持續(xù)性和南北傳遞性。我們還可以發(fā)現(xiàn)：從

同期秋季到后期冬季，太平洋中部都存在一列從南到北縱貫太平洋跨赤道的異常氣旋—反氣旋相間的遙相關(guān)型，冬季較秋季位置偏東。從東亞到南半球高緯度地區(qū)，也存在一個(gè)遙相關(guān)型，表現(xiàn)為蒙古到我國(guó)東北部的氣旋式環(huán)流、覆蓋我國(guó)中南部地區(qū)、南海一直到菲律賓的反氣旋式環(huán)流、澳大利亞的反氣旋環(huán)流、澳大利亞以南的氣旋式環(huán)流以及南半球高緯度地區(qū)的反氣旋環(huán)流。該南北遙相關(guān)型在冬季較為明顯，在秋季北半球部分波列不明顯，只在南半球有從高緯到低緯的遙相關(guān)波列，同樣也說(shuō)明從秋到冬，環(huán)流異常有自南向北傳遞的趨勢(shì)。

圖6 秋季AAO正異常（a）和負(fù)異常（b）年合成的700 hPa擾動(dòng)場(chǎng)（單位：m2/s2）。陰影表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.6 Composites of the 700-hPa perturbation (unit: m2/s2) based on the autumn (a) positive and (b) negative AAO anomaly years.The shaded areas pass the significance level of 0.05

圖7 秋季AAO正異常（a）和負(fù)異常（b）年合成的850 hPa距平風(fēng)場(chǎng)（單位：m/s）和OLR距平分布（陰影表示OLR分布通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域，單位：W/m2）Fig.7 Composites of the 850-hPa wind anomaly field (unit; m/s) and OLR anomaly field (contour, unit: W/m2) based on the autumn (a) positive and (b)negative AAO anomaly years.The shaded areas of OLR anomaly pass the significance level of 0.05

圖 8給出秋季 AAO強(qiáng)弱年，太平洋地區(qū)（140°W～180°）和東亞地區(qū)（100°E～140°E）的冬季緯圈平均緯向風(fēng)差異場(chǎng)的緯度—高度剖面圖，可以看到緯向風(fēng)也是近似正壓結(jié)構(gòu)分布的，類似于范可等（2006b）的研究結(jié)果。圖8a顯示：在對(duì)流層中上層，整個(gè)太平洋地區(qū)自南往北有顯著的經(jīng)向遙相關(guān)型：南半球極地為東風(fēng)帶，60°S 附近為顯著的西風(fēng)帶，30°S 附近為顯著的東風(fēng)帶，赤道為顯著西風(fēng)帶，30°N 附近為顯著的東風(fēng)帶，60°N附近為西風(fēng)帶，北極為東風(fēng)帶。這個(gè)遙相關(guān)型在600 hPa以上比較顯著。觀察圖8b同樣可以發(fā)現(xiàn)從南半球到東亞地區(qū)，也存在一個(gè)東西風(fēng)交替的遙相關(guān)型：從南極到60°S附近都為顯著西風(fēng)帶，45°S附近有顯著東風(fēng)帶，30°S附近為顯著西風(fēng)帶，30°S～30°N之間為東風(fēng)帶，30°N～45°N之間為西風(fēng)帶，45°N以北為東風(fēng)帶。這個(gè)遙相關(guān)型也是在對(duì)流層中上層較為明顯，尤其是北半球部分型。

那么，經(jīng)向遙相關(guān)型具體是通過(guò)什么途徑來(lái)影響我國(guó)南方冬季降水的呢? Sun et al.（2008）的研究表明：海洋性大陸區(qū)域?qū)α魇谴杭続AO影響長(zhǎng)江流域夏季降水的橋梁，春季AAO通過(guò)經(jīng)向遙相關(guān)型和異常經(jīng)向環(huán)流與海洋性大陸的對(duì)流活動(dòng)相聯(lián)系。在秋季AAO正異常年，南半球存在兩個(gè)遙相關(guān)型，一個(gè)是澳大利亞南部的氣旋式環(huán)流與澳大利亞西部的反氣旋式環(huán)流構(gòu)成的遙相關(guān)型，將 AAO與熱帶印度洋環(huán)流相聯(lián)系，導(dǎo)致熱帶東印度洋地區(qū)出現(xiàn)異常東風(fēng)；另一個(gè)是南太平洋高緯到赤道地區(qū)的經(jīng)向型，將AAO與熱帶太平洋環(huán)流相聯(lián)系，導(dǎo)致熱帶西太平洋地區(qū)出現(xiàn)異常西風(fēng)，從而使得海洋性大陸區(qū)域出現(xiàn)異常輻散，促進(jìn)低層輻合上升和對(duì)流發(fā)展（圖7a），因此，秋季AAO也是通過(guò)遙相關(guān)型與海洋性大陸對(duì)流聯(lián)系起來(lái)的。從105°E～140°E平均合成經(jīng)向風(fēng)垂直剖面圖上（圖略），可以看到：在 10°S～20°N 之間的海洋性大陸區(qū)域，有明顯的異常上升運(yùn)動(dòng)，而異常下沉區(qū)主要集中在 25°N到35°N之間，即我國(guó)南方地區(qū)，兩者與高空的異常偏南氣流和低空的異常偏北氣流（圖7a）構(gòu)成了閉合經(jīng)向環(huán)流，而在秋季AAO負(fù)異常年，經(jīng)向環(huán)流方向是相反的。表明海洋性大陸區(qū)域與我國(guó)南方地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)是緊密聯(lián)系的。

圖8 秋季AAO正負(fù)異常年合成的太平洋地區(qū)（140°W～180°）（a）和東亞地區(qū)（100°E～140°E ）（b）的冬季緯圈平均緯向風(fēng)差異場(chǎng)（單位：m/s）的緯度—高度剖面。陰影表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.8 Composite differences of latitude–pressure cross sections of winter parallel-mean zonal wind fields (unit: m/s) in (a) the Pacific (140°W–180°) and (b)East Asia (100°E–140°E) between the autumn positive and negative AAO anomaly years.The shaded areas pass the significance level of 0.05

圖9是秋季AAO正負(fù)異常年從秋季到冬季逐月 OLR距平差值場(chǎng)?？偟脕?lái)說(shuō)，海洋性大陸的對(duì)流活動(dòng)在秋季AAO正異常年相對(duì)于負(fù)異常年是偏強(qiáng)的，但是從9月到次年2月，海洋性大陸區(qū)域的對(duì)流異常中心位置隨時(shí)間變化而變化，同時(shí)，我國(guó)南方地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)也隨之改變。9月，北半球的異常對(duì)流中心被副高一分為二，北面的對(duì)流中心控制我國(guó)南方和東海海域，南面海洋性大陸的對(duì)流中心位于赤道附近、120°E以東，而主要的對(duì)流不活躍區(qū)位于40°N以北；到了10月，我國(guó)南方地區(qū)的對(duì)流中心明顯減弱，海洋性大陸對(duì)流中心北跳至5°N，并西移到120°E以西；11月，海洋性大陸對(duì)流中心出現(xiàn)明顯北跳，躍至 15°N附近，強(qiáng)度增強(qiáng)，這時(shí)我國(guó)南方地區(qū)在OLR零線附近；而在12月，前期秋季位于40°N以北的OLR正距平有明顯的南壓，我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)了 OLR正距平。正距平從 12月開(kāi)始強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，范圍擴(kuò)大，并仍有南壓趨勢(shì)，海洋性大陸區(qū)域的 OLR負(fù)距平中心也有所南退；到了2月，我國(guó)南方地區(qū)被顯著的OLR正距平所控制，海洋性大陸 OLR負(fù)距平中心退至10°N，強(qiáng)度減弱。從 OLR合成差值場(chǎng)的緯度—時(shí)間圖上同樣可以發(fā)現(xiàn)（圖略）：海洋性大陸的 OLR負(fù)異常中心在秋季有明顯的北跳過(guò)程，在冬季又略有南退，而我國(guó)南方地區(qū)的 OLR正異常區(qū)從秋季到冬季出現(xiàn)明顯的南壓過(guò)程，正異常區(qū)的顯著南壓較負(fù)異常中心的北跳滯后約1個(gè)月。

圖9 秋季AAO正負(fù)異常年合成的秋冬季逐月OLR（單位：w/m2）距平差值場(chǎng)：（a）9月；（b） 10月；（c）11月；（d）12月；（e）次年1月；（f）次年2月。陰影表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域Fig.9 Composite differences of the autumn and winter monthly OLR (unit: w/m2) anomaly fields between the autumn positive and negative AAO anomaly years: (a) September; (b) October; (c) November; (d) December; (e) January of the next year; (f) February of the next year.The shaded areas pass the significance level of 0.05

以上分析表明：秋季AAO影響我國(guó)南方冬季降水的一個(gè)可能機(jī)制為AAO由經(jīng)向遙相關(guān)波列將異常傳遞到海洋性大陸地區(qū)，從秋季到冬季，海洋性大陸地區(qū)的對(duì)流異常具有持續(xù)性和先北跳加強(qiáng)后南退減弱的特性，并通過(guò)局地異常經(jīng)圈環(huán)流影響我國(guó)南方地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)。

6 結(jié)論

本文通過(guò) NCEP/NCAR環(huán)流場(chǎng)資料和 NOAA提供的AAO指數(shù)，重點(diǎn)分析了1979～2011年33 a秋季AAO與隨后冬季南方降水之間的關(guān)系，結(jié)果表明：

（1）相關(guān)分析和奇異值分解都顯示秋季 AAO與冬季南方降水之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。秋季AAO為異常正位相，隨后的冬季南方地區(qū)降水容易偏多；反之, 降水容易偏少。

（2）東亞西風(fēng)急流、歐亞遙相關(guān)和南支槽對(duì)南方冬季降水有重要影響。AAO異常偏強(qiáng)年，對(duì)高層西風(fēng)環(huán)流而言，對(duì)流層高層的副熱帶西風(fēng)急流顯著增強(qiáng)，東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)；在中層環(huán)流場(chǎng)上，中高緯度歐洲西部槽、烏拉爾山高壓脊和東亞沿岸大槽均偏強(qiáng)，冷空氣勢(shì)力強(qiáng)，阿留申低壓偏弱，低緯度南支槽和西太平洋副高偏弱；同時(shí)，700 hPa擾動(dòng)場(chǎng)上西南急流上的擾動(dòng)較少，暖濕氣流勢(shì)力弱；而低層風(fēng)場(chǎng)和 OLR分布顯示我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)異常偏北風(fēng)和OLR弱正異常，海洋性大陸為顯著的OLR正距平，這些形勢(shì)都會(huì)導(dǎo)致南方降水偏少。反之，AAO異常偏弱年，環(huán)流形勢(shì)則有利于南方降水偏多。

（3）南北半球的西風(fēng)存在一定的相互聯(lián)系。在秋季AAO異常條件下存在兩列南北半球經(jīng)向遙相關(guān)型：東亞—南半球高緯地區(qū)遙相關(guān)與縱貫太平洋南北遙相關(guān)。秋季AAO也是通過(guò)遙相關(guān)波列與海洋性大陸對(duì)流相關(guān)聯(lián)的，而海洋性大陸區(qū)域?qū)α骰顒?dòng)與我國(guó)南方冬季降水存在聯(lián)系，因此海洋性大陸區(qū)域?qū)α骰顒?dòng)是秋季AAO影響我國(guó)南方冬季降水的一個(gè)可能途徑。

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