徐志清 范可

1 中國科學(xué)院大氣物理研究所竺可楨—南森國際研究中心，北京 100029

2 中國科學(xué)院研究生院，北京 100049

3 中國科學(xué)院東亞區(qū)域氣候環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

冬季和春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對中國東部夏季降水的可能影響過程

徐志清1,2范可1,3

1 中國科學(xué)院大氣物理研究所竺可楨—南森國際研究中心，北京 100029

2 中國科學(xué)院研究生院，北京 100049

3 中國科學(xué)院東亞區(qū)域氣候環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

印度洋熱力狀況是影響全球氣候變化和亞洲季風(fēng)變異的一個重要的因素，但以往研究更多關(guān)注熱帶印度洋海溫的變化，對南印度洋中高緯地區(qū)海溫變化關(guān)注不夠，由此限制了我們對印度洋的全面認(rèn)識。本文研究了年際尺度上整個印度洋海溫異常主導(dǎo)模態(tài)的特征及其對我國東部地區(qū)夏季降水的可能影響過程，以期望為氣候變異研究及預(yù)測提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明：全印度洋海溫異常年際變率的主導(dǎo)模態(tài)特征是在南印度洋副熱帶地區(qū)海溫異常呈現(xiàn)西南—東北反向變化的偶極子模態(tài)，西極子位于馬達(dá)加斯加以東南洋面，東極子位于澳大利亞以西洋面；同時，熱帶印度洋海溫異常與東極子一致。當(dāng)西極子為正的海溫異常，東極子、熱帶印度洋為負(fù)異常時定義為正的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)；反之，則為負(fù)的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)。從冬至春，印度洋海溫異常年際變率模態(tài)具有較好的季節(jié)持續(xù)性；與我國長江中游地區(qū)夏季降水顯著負(fù)相關(guān)，而與我國華南地區(qū)夏季降水顯著正相關(guān)。其可能的影響過程為：對于正的冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件，印度洋地區(qū)異常緯向風(fēng)的經(jīng)向大氣遙相關(guān)使得熱帶印度洋盛行西風(fēng)異常，導(dǎo)致春、夏季海洋性大陸對流減弱，使夏季西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏弱、位置偏東偏北，造成華南地區(qū)夏季降水增多，長江中游地區(qū)降水減少；反之亦然。同時，印度洋海溫異常年際變率模態(tài)可通過改變印度洋和孟加拉灣向長江中游地區(qū)的水汽輸送而影響其夏季降水。

印度洋 海溫異常年際變率模態(tài) 中國東部夏季降水 經(jīng)向大氣遙相關(guān)

1 引言

印度洋作為亞澳季風(fēng)區(qū)下墊面的重要組成部分，其熱力狀況的改變通過海氣相互作用影響亞澳季風(fēng)及全球氣候。自Saji et al.（1999）和Webster et al.（1999）提出熱帶印度洋偶極子（IOD）后，熱帶印度洋海氣相互作用對東亞氣候的影響受到廣泛關(guān)注，并取得了大量的研究成果（李崇銀和穆明權(quán), 2001；肖子牛等，2002；巢紀(jì)平等，2003；巢紀(jì)平和袁紹宇，2003；譚言科等，2003；閆曉勇和張銘，2004；梁肇寧等，2006；溫之平等，2006;Zhou and Wang，2006；Huang and Shukla，2007a,2007b；周波濤和崔絢，2008；Xie et al.，2009；袁媛和李崇銀，2009；趙珊珊等，2009；Yang et al.，2010）。但對南印度洋中高緯地區(qū)海氣相互作用研究相對較少。同時，研究表明南極濤動作為南半球中高緯大氣環(huán)流主要的氣候變率模態(tài)（Gong and Wang, 1999），它的年際和年代際變化對我國北方沙塵生成頻次、東亞季風(fēng)及降水和臺風(fēng)生成頻次等都產(chǎn)生重要的影響（王會軍和薛峰，2003；薛峰等2003；Fan and Wang，2004；Wang and Fan，2005；范可，2006；Fan and Wang，2007），而南印度洋中高緯海氣相互作用又是聯(lián)系南半球中高緯環(huán)流與東亞氣候的一個關(guān)鍵的物理過程。

Behera and Yamagata（2001）發(fā)現(xiàn)南印度洋副熱帶地區(qū)海表溫度異常存在偶極子振蕩的現(xiàn)象，即副熱帶偶極子模態(tài)（SDP）。SDP主要表現(xiàn)為馬達(dá)加斯加以東南洋面與澳大利亞以西北洋面海表溫度異常的反向變化并通過改變南非地區(qū)上空水汽輸送對南非夏季（北半球冬季）降水產(chǎn)生重要的影響。SDP具有年際和年代際周期振蕩（Qian et al.，2002；賈小龍和李崇銀，2005；楊秋明，2006）。自提出SDP后，學(xué)者們對SDP的形成機(jī)制和氣候影響進(jìn)行了一系列的研究。SDP形成的主要原因是由于馬斯克林高壓位置和強(qiáng)度變化改變SDP東、西極子地區(qū)的風(fēng)速，進(jìn)而引起海表潛熱通量的變化而形成 (Behera and Yamagata, 2001; Suzuki et al.,2004; Huang and Shukla, 2008; Terray, 2011);其它因素如：Ekman輸送、洋流、短波輻射等對SDP形成也起重要的作用（Huang and Shukla,2008；Terray，2011）。SDP 獨(dú)立于 El Ni?o-Southern Oscillation（ENSO）和IOD，是南印度洋副熱帶地區(qū)海氣耦合的結(jié)果（Behera and Yamagata，2001;楊秋明，2006；Huang and Shukla，2007b）。但SDP又與 ENSO存在一定的聯(lián)系（晏紅明等，2009;Terray，2011）。不同季節(jié)的SDP對我國氣候的影響是不同：賈小龍和李崇銀（2005）揭示前一年夏季和秋季的南印度洋偶極子對次年我國夏季降水有影響。楊秋明（2006）發(fā)現(xiàn)前冬SDP對我國北方春季降水的影響。楊明珠和丁一匯（2007）研究了春季SDP分別對5月，6～8月我國不同區(qū)域降水的影響，并揭示了春季SDP正、負(fù)位相下海洋性大陸的海表溫度變化（SST）變化和水汽輸送的特征。

以上的研究都是將SDP和IOD作為獨(dú)立的事件，然而SDP和IOD兩者在年際變化上具有相互聯(lián)系（劉琳和于衛(wèi)東，2006）。而SDP與海洋性大陸和熱帶西太平洋熱力變化如何聯(lián)系？排除ENSO信號后，印度洋海溫年際變率模態(tài)對我國夏季降水的影響是否存在？這些問題并不清楚。因此，本文把印度洋海溫異常作為一個整體，研究其主要的年際變率模態(tài)特征以及它對我國氣候的可能影響過程。并通過濾波提取大氣及印度洋海溫的年際信號，同時去掉ENSO異常年份的影響，期望為認(rèn)識印度洋海氣相互作用過程、氣候變異及預(yù)測提供理論依據(jù)。

2 資料和方法

本文使用的資料：（1）美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）發(fā)布的月平均再分析資料，水平分辨率為 2.5°×2.5°；（2）美國國家海洋大氣局（NOAA）氣候診斷中心提供的SST擴(kuò)展重建資料（NOAA Extended Reconstructed Sea Surface Temperature V3b），水平分辨率為2°×2°；（3）中國氣象局國家氣候中心整編的 160站點(diǎn)逐月降水資料，時間范圍均為1951年12月至2009年 11月。本文中各季均相對于北半球而言,冬季指前一年12月至當(dāng)年2月，而春季和夏季則分別為當(dāng)年3月至5月和6月至8月。

主要使用的方法有：濾波、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（EOF）展開、相關(guān)及合成分析等。對大氣、海溫資料采用Butterworth濾波器進(jìn)行7年高通濾波。春季Ni?o3.4區(qū)域的原始海溫距平大于等于0.5℃ (小于-0.5℃) 的赤道東太平洋海溫異常定義為春季El Ni?o（La Ni?a）事件。在合成分析時去掉了春季ENSO事件的影響。

3 冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)的時空分布特征

我們對冬、春季整個印度洋海表溫度異常（SSTA）進(jìn)行EOF展開可以發(fā)現(xiàn)（圖1a、b），冬季第一空間模態(tài)表現(xiàn)為（50°S～40°S, 80°E）以西是正的 SSTA，其它中高緯和熱帶印度洋地區(qū)為負(fù)的SSTA，異常中心分別在馬達(dá)加斯加以東南洋面（正異常）與澳大利亞以西洋面（負(fù)異常），兩者呈現(xiàn)反向變化類似于SDP，但副熱帶異常中心的位置與SDP有差異。春季印度洋海溫模態(tài)的特征與冬季相似，只是馬達(dá)加斯加以東南洋面的正SSTA顯著向東擴(kuò)展，澳大利亞以西洋面負(fù)SSTA減弱，正、負(fù)SSTA梯度較冬季顯著減弱。為方便討論，本文將冬、春季海印度洋溫異常的第一空間模態(tài)定義為印度洋海溫異常年際變率模態(tài)。冬、春季第一空間模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率分別為29.52%和25.77%，說明印度洋海溫異常年際變率模態(tài)在冬季更為顯著。冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)時間系數(shù)的相關(guān)系數(shù)為 0.835，超過了 99%的置信水平，說明整個印度洋海溫異常年際變率模態(tài)在冬、春季節(jié)具有很好季節(jié)持續(xù)性。

4 冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)與我國東部地區(qū)夏季降水的關(guān)系

本文將馬達(dá)加斯加以東南洋面SSTA（西極子）為正，澳大利亞以西洋面SSTA（東極子）、熱帶印度洋SSTA為負(fù)，定義為正的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)；反之，則為負(fù)的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)。將第一空間模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化的時間系數(shù)定義為印度洋海溫異常年際變率模態(tài)指數(shù)。并將該指數(shù)大于等于0.5（小于-0.5）的印度洋海溫異常為正（負(fù)）的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件。冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)與我國東部地區(qū)夏季降水有何關(guān)系？若將冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)指數(shù)（印度洋SSTA第一空間模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化的時間系數(shù)）分別與我國東部地區(qū)夏季降水異常的求相關(guān)（圖2）。由圖2可知，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對我國東部地區(qū)夏季降水的影響基本一致，它們分別與我國長江中游地區(qū)夏季降水負(fù)相關(guān)，而與我國華南夏季降水正相關(guān),說明對于正（負(fù)）的冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)，夏季華南降水增多（減少），長江中游降水減少（增多）。由此，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對我國東部地區(qū)夏季降水有預(yù)測意義，預(yù)測信號可以提前到冬季。

我國東部地區(qū)夏季降水異常與東亞地區(qū)夏季大氣環(huán)流異常有密切聯(lián)系，而這種環(huán)流異常是否源于冬、春季印度洋海溫年際變率模態(tài)的影響？影響的機(jī)制是什么？由于冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)及其對我國東部地區(qū)夏季降水的影響都具有很好的季節(jié)持續(xù)性，因而本文主要集中于探討在去除同期ENSO事件的影響下，春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對東亞地區(qū)夏季大氣環(huán)流的影響及其可能的機(jī)制。如圖 1c所示，在去除同期ENSO事件的影響下，1952年至2009年中，發(fā)生正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件的年份為1960、1961、1965、1982、1986、1997、2006，發(fā)生負(fù)的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件的年份為 1970、1973、1977、1988、1991、2002、2005。因而，本文根據(jù)上述正、負(fù)春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件年份對各要素場進(jìn)行合成分析。

圖1 冬、春季印度洋（60°S～30°N, 40°E～120°E）海表溫度異常 EOF 展開的第一空間模態(tài)：（a）冬季（DJF）；（b）春季（MAM）；（c）春季第一空間模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化的時間系數(shù)（星號表示用于合成分析的年份）Fig.1 Spatial distribution of the first component of Empirical Orthogonal Function analysis (EOF1) of Indian Ocean (60°S-30°N, 40°E-120°E) sea surface temperature anomalies (SSTA) for (a) DJF (Dec-Jan-Feb) and (b) MAM (Mar-Apr-May); (c) the standardized time series of EOF1 for MAM, the asterisks stand for the years used for composite

圖2 冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)指數(shù)與中國東部地區(qū)夏季（JJA）降水的相關(guān)系數(shù)：（a）冬季；（b）春季。淺、深陰影：通過置信水平為90%、95%顯著性t檢驗(yàn)的區(qū)域(下同)Fig.2 Correlation maps of the Indian Ocean SSTA interannual variability mode index during (a) DJF and (b) MAM with rainfall over eastern China in JJA(Jun-Jul-Aug). The shading denotes regions at 90% (light color) and 95% (dark color) confidence levels by Student t-test (the same below)

5 印度洋海溫異常年際變率模態(tài)相關(guān)的大氣環(huán)流和水汽輸送

為進(jìn)一步研究冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對我國東部地區(qū)夏季降水的可能影響機(jī)制，我們首先分析了印度洋海溫異常年際變率模態(tài)相關(guān)的大氣環(huán)流。圖 3a是春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)指數(shù)與夏季海平面氣壓的相關(guān)場。春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)與副熱帶印度洋和熱帶印度洋海平面氣壓是顯著的正相關(guān)，與西太平洋區(qū)域和南太平洋副熱帶區(qū)域海平面氣壓是顯著的負(fù)相關(guān)，表明對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)，夏季南半球的副熱帶高壓包括馬斯克林高壓和澳大利亞高壓加強(qiáng)，印度低壓減弱，南太平洋副熱帶高壓和西太平洋副熱帶高壓減弱；對于負(fù)的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)，則反之。Fan（2007）發(fā)現(xiàn)南極濤動在6～9月具有緯向的不對稱性，并指出它與南方濤動的變化有關(guān)。我們注意到印度洋海溫異常年際變率模態(tài)與南極濤動緯向不對性相關(guān)，正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對應(yīng)于東半球南極濤動加強(qiáng)和西半球南極濤動減弱。同時，夏季200 hPa風(fēng)場相關(guān)場中（圖3b），南印度洋中高緯（70°S～50°S）盛行西風(fēng)異常，中緯度地區(qū)（50°S～30°S）盛行東風(fēng)異常，熱帶印度洋盛行西風(fēng)異常。南太平洋中緯度地區(qū)（60°S～40°S）盛行東風(fēng)異常，副熱帶地區(qū)（35°S～25°S）則為西風(fēng)異常，北太平洋副熱帶 30°N附近盛行西風(fēng)異常，熱帶盛行東風(fēng)異常，由此說明印度洋海溫異常年際變率模態(tài)與南極濤動及亞洲夏季季風(fēng)系統(tǒng)（馬斯克林高壓、澳大利亞高壓、西太平洋副熱帶高壓等）關(guān)系密切，進(jìn)而影響我國東部地區(qū)夏季降水。

圖3 春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)指數(shù)與夏季（a）SLP和（b）200 hPa緯向風(fēng)相關(guān)場Fig.3 Correlation maps of the Indian Ocean SSTA interannual variability mode index during MAM with (a) Sea Level Pressure (SLP) and (b) 200-hPa zonal wind in JJA, respectively

西太平洋副熱帶高壓變化是影響我國東部地區(qū)夏季降水異常分布的一個重要系統(tǒng)。黃榮輝和孫鳳英（1994）研究指出熱帶西太平洋暖池增暖，從菲律賓周圍經(jīng)南海到中印半島的對流活動增強(qiáng)，西太平洋副熱帶高壓的位置偏北，我國江淮流域夏季降水偏少；相反，若熱帶西太平洋暖池變冷，菲律賓周圍的對流活動減弱，副熱帶高壓偏南，江淮流域降水偏多，黃河流域降水偏少。Chang et al. (2000)研究指出西太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)造成長江流域夏季降水偏多主要通過通過3種途徑：（1）西太平洋副熱帶高壓阻礙了梅雨鋒的南移，使梅雨鋒在長江流域停留的時間偏長；（2）使西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)的氣壓梯度加大，使梅雨鋒偏強(qiáng)；（3）使南海地區(qū)海洋下沉運(yùn)動加強(qiáng)，進(jìn)而使南海地區(qū)SST偏暖，使長江流域獲得的水汽偏多。圖4為正、負(fù)春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件夏季西太平洋副熱帶高壓變化。對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏弱，位置偏東偏北。對于負(fù)的印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，位置偏西偏南。夏季西太平洋副熱帶高壓的變化是華南和長江中游地區(qū)降水變化的原因。

水汽輸送是影響我國東部地區(qū)夏季降水的另一個重要條件。夏季南大洋水汽主要通過兩個路徑到達(dá)我國東部地區(qū)，一個是通過索馬里低空越赤道氣流，途經(jīng)阿拉伯海、孟加拉灣及中南半島到達(dá)我國東部地區(qū)，另一路徑則是通過105°E附近的越赤道氣流，經(jīng)南海到達(dá)我國東部地區(qū)（圖略）。當(dāng)發(fā)生正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件時，夏季南印度洋和孟加拉灣北部地區(qū)出現(xiàn)水汽輻合（圖略），由此造成印度洋和孟加拉灣向長江中游地區(qū)水汽輸送減少，而華南和南海地區(qū)處于水汽輻合帶，有利于華南降水增加。反之，亦然。

圖4 正（實(shí)線）、負(fù)（虛線）春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件夏季500hPa西太平洋副熱帶高壓的位置（單位：gpm）Fig.4 The composite 500-hPa western Pacific subtropical high in JJA for positive (solid line) and negative (dashed line) Indian Ocean SSTA interannual variability mode events during MAM (units: gpm)

6 可能的影響機(jī)制

圖5 春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件對應(yīng)的夏季（a）850 hPa和（b）200 hPa風(fēng)場差異場（正-負(fù)）。矩形框：異常風(fēng)場的輻合區(qū)Fig.5The difference fields of the wind vectors at (a) 850 hPa and (b) 200 hPa in JJA for the Indian Ocean SSTA interannual variability mode events during MAM (positive-negative). The rectangle stands for the convergence region of anomalous wind vectors

冬、春季南印度洋海氣相互作用過程是如何持續(xù)影響到夏季西太平洋副熱帶高壓和水汽輸送的變化？對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件，夏季850 hPa等壓面上（圖5a），南印度洋中高緯地區(qū)為反氣旋環(huán)流異常，反氣旋環(huán)流異常中心位于（40°S, 100°E）附近。熱帶西太平洋地區(qū)則存在一個異常氣旋對，南側(cè)氣旋性環(huán)流異常位于澳大利亞的西北側(cè)，異常中心位于（10°S, 120°E）附近，北側(cè)氣旋性環(huán)流異常位于南海至菲律賓以東洋面。熱帶西太平洋兩側(cè)異常氣旋對加強(qiáng)了赤道西風(fēng)，使澳大利亞北側(cè)赤道至菲律賓以東洋面出現(xiàn)西風(fēng)異常。而Xue et al.（2004）研究揭示，隨著澳大利亞高壓及其越赤道氣流加強(qiáng)，熱帶西太平兩側(cè)異常氣旋對加強(qiáng)赤道西風(fēng)，通過影響南海至菲律賓以東洋面對流活動而影響西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置。春季（圖略）環(huán)流異常與夏季基本一致，但強(qiáng)度偏弱，異常中心也存在一定差異。在這種環(huán)流形勢下，導(dǎo)致了南印度洋高緯出現(xiàn)西風(fēng)帶異常和中緯度東風(fēng)帶異常。南印度洋中緯度東風(fēng)異常表示中緯度西風(fēng)減弱，由此將減弱高緯的冷海水向赤道的Ekman輸送，導(dǎo)致南印度洋中高緯海溫增暖。與此同時，由于春、夏季南印度洋中高緯和澳大利亞西北側(cè)的氣壓梯度加大，造成澳大利亞西岸的東南風(fēng)加強(qiáng)，根據(jù)風(fēng)驅(qū)動的海洋動力過程，分別在東南風(fēng)的東北側(cè)（西南側(cè)），由于蒸發(fā)加強(qiáng)（減弱），使得澳大利亞北側(cè)（西南印度洋中高緯）海溫變冷（暖）。研究表明澳大利亞附近和西南印度洋海溫的異常與海洋性大陸和南海至菲律賓以東洋面對流活動關(guān)系密切，它們可以激發(fā)南北半球的遙相關(guān)，影響西太平洋副熱帶高壓進(jìn)而影響東亞氣候（Sun et al.，2009；Liu et al.，2010；周波濤，2011）。

對流層高層200 hPa合成風(fēng)場特征在春、夏季同樣具有很好季節(jié)持續(xù)性（圖5b）。其主要特征是:對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件,南印度洋高緯盛行西風(fēng)異常，中緯度則為東風(fēng)異常，熱帶印度洋盛行西風(fēng)異常，同時熱帶西太平洋盛行東風(fēng)異常，印度洋西風(fēng)異常和西太平洋東風(fēng)異常在在海洋性大陸附近輻合（圖 5b、6c、6d），導(dǎo)致低層輻散（圖6a、b），由此抑制低層對流活動。而已有研究表明海洋大陸對流變化是聯(lián)系兩半球氣候主要關(guān)鍵系統(tǒng)（Sun et al.，2009；周波濤,2011）。

圖6 春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件對應(yīng)的（a、b）925 hPa和（c、d）200 hPa水平散度差異場（正-負(fù)）（單位：10-7s-1)：（a、c）春季；（b、d）夏季Fig.6 The difference fields of the horizontal divergence at (a, b) 925 hPa and (c, d) 200 hPa in (a, c) MAM and (b, d) JJA for the Indian Ocean SSTA interannual variability mode events during MAM (positive-negative) (units: 10-7s-1)

然而，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)通過何種途徑使熱帶印度洋出現(xiàn)西風(fēng)異常？我們發(fā)現(xiàn)對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件，印度洋地區(qū)對流層高層平均經(jīng)圈（40°E～120°E）異常緯向風(fēng)的分布（圖7）表現(xiàn)為正、負(fù)、正的正壓性經(jīng)向大氣遙相關(guān)分布，且這個遙相關(guān)在春、夏季持續(xù)存在。由此猜想，春季印度洋海溫年際變率模態(tài)通過印度洋區(qū)域正壓性經(jīng)向遙相關(guān)，使熱帶印度洋出現(xiàn)西風(fēng)異常，與熱帶西太平洋高層?xùn)|風(fēng)異常輻合（圖 5b、6c、6d），導(dǎo)致低層海洋性大陸對流活動減弱（圖6a、b），進(jìn)而使夏季我國長江以南及其以東洋面 500 hPa出現(xiàn)負(fù)位勢高度異常,而日本以東南洋面則為正位勢高度異常（圖8），即西太平洋副熱帶高壓偏東偏北。這表明對于正的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)，夏季海洋性大陸地區(qū)高空輻合、低空輻散，使該地區(qū)對流活動偏弱，造成西太平洋副熱帶高壓位置偏東偏北。

圖7 春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件對應(yīng)的（a）春、（b）夏季印度洋地區(qū)平均經(jīng)圈（40°E～120°E）緯向風(fēng)的經(jīng)向垂直剖面差異場（正－負(fù)）（單位：m/s）Fig.7 The latitude-pressure cross sections of zonal averaged (40°E-120°E)zonal wind difference fields in the Indian Ocean in (a) MAM and (b) JJA for the Indian Ocean SSTA interannual variability mode events during MAM (positive－negative) (units: m/s)

圖8 夏季海洋性大陸地區(qū)區(qū)域平均（5°S～5°N, 120°E～135°E）的 925 hPa水平散度與同期500hPa位勢高度的相關(guān)場Fig.8 Correlation map of the maritime continent area averaged(5°S-5°N, 120°E-135°E) horizontal divergence at 925 hPa level in JJA with simultaneous 500-hPa geopotential height field

綜上所述，春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)影響夏季西太平洋副熱帶高壓的一個可能機(jī)制為:春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)通過印度洋區(qū)域異常緯向風(fēng)的正壓經(jīng)向遙相關(guān)，使得春、夏季高層熱帶西風(fēng)加強(qiáng)，進(jìn)而影響春、夏季海洋性大陸對流活動，而春夏季海洋性對流活動異常又與西太平洋副熱帶高壓位置和強(qiáng)度的變化相聯(lián)系，進(jìn)而影響我國東部地區(qū)夏季降水。此外，正（負(fù)）的春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)事件造成印度洋和孟加拉灣水汽出現(xiàn)異常輻合（輻散）而減弱（加強(qiáng)）向我國長江中游的水汽輸送，造成長江中游夏季降水減少（增多）。

7 結(jié)論

本文研究了年際尺度上冬、春季印度洋海溫異常變率主導(dǎo)模態(tài)的特征及其對我國東部地區(qū)夏季降水的可能影響過程，研究表明冬、春季整個印度洋海溫異常年際變化的主導(dǎo)模態(tài)為南印度洋副熱帶地區(qū)西南—東北向偶極子模態(tài)、熱帶地區(qū)則與東極子一致。冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)具有很好的季節(jié)持續(xù)性，通過海氣相互作用影響夏季東亞地區(qū)的大氣環(huán)流及水汽輸送，對我國東部地區(qū)夏季降水產(chǎn)生影響, 與華南地區(qū)夏季降水正相關(guān),而與我國長江中游地區(qū)夏季降水負(fù)相關(guān)。因此，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)對我國東部地區(qū)夏季降水形勢預(yù)測有意義。

海洋性大陸是聯(lián)系兩半球氣候異常的一個重要途徑，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)通過印度洋區(qū)域異常緯向風(fēng)的正壓性經(jīng)向遙相關(guān)，使熱帶印度洋出現(xiàn)西風(fēng)異常，并與熱帶西太平洋高層?xùn)|風(fēng)異常輻合導(dǎo)致海洋性大陸對流變化；進(jìn)而影響西太平洋副熱帶高壓和東亞夏季降水。事實(shí)上，海洋性大陸地區(qū)對流活動的變化不僅受印度洋海溫異常年際變率模態(tài)的影響，也受到太平洋海溫及Walker環(huán)流變動的影響。

此外，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)可改變印度洋及孟加拉灣北部地區(qū)水汽輸送，進(jìn)而影響長江中游地區(qū)夏季降水。然而，冬、春季印度洋海溫異常年際變率模態(tài)影響東亞夏季降水的物理過程極其復(fù)雜，本文從觀測資料揭示可能的聯(lián)系過程，未來將通過數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)一步研究南印度洋中高緯地區(qū)海氣相互作用。

致謝感謝審稿專家及編輯提出的寶貴意見！

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Possible Process for Influences of Winter and Spring Indian Ocean SST Anomalies Interannual Variability Mode on Summer Rainfall over Eastern China

XU Zhiqing1,2and FAN Ke1,3
1Nansen-Zhu International Research Center, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing100029
2Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049
3Key Laboratory of Regional Climate-Environment for East Asia, Chinese Academy of Sciences Beijing100029

The thermal conditions of the Indian Ocean is an important factor that can affect the global climate and Asian monsoon variability. Previous studies have paid much more attention to sea surface temperature (SST) variability in the tropical Indian Ocean than the middle- and high-latitude South Indian Ocean, which limits the overall understanding about the Indian Ocean. This study presents the leading mode of the Indian Ocean sea surface temperature anomalies(SSTA) on interannual time scale and the possible process for its influences on summer rainfall over eastern China, expecting to provide a theoretic basis for climate variations research and prediction. The results indicate that the leading mode of the Indian Ocean SSTA on interannual time scale is characterized by southwest-northeast oriented dipole oscillation in the subtropical South Indian Ocean. The western pole is located in the southeast of Madagascar and the eastern pole lies in the west of Australia, varying consistently with the tropical Indian Ocean SSTA. Here, the positive (negative)Indian Ocean SSTA interannual variability mode is defined as positive (negative) SSTA in the western pole and negative(positive) SSTA in the eastern pole and the tropical Indian Ocean. The interannual variability mode, which can persist during winter and spring, is significantly negatively correlated with summer rainfall over the middle reach of the Yangtze River (MYR), but significantly positively correlated with rainfall over South China (SC). The possible mechanism can be described as follows: for positive Indian Ocean SSTA interannual variability mode events during winter and spring, the meridional atmospheric teleconnection of zonal wind anomalies in the Indian Ocean leads to westerly anomalies in the tropical Indian Ocean which depress the convective activities over the Maritime Continent in spring and summer. The depressed convective activities make the western Pacific subtropical high weaken and shift northward and eastward,conducing to increased rainfall over SC and reduced rainfall over MYR, and vice versa. Moreover, the Indian Ocean SSTA interannual variability mode can also influence summer rainfall over MYR by changing its water vapor transport stemming from the Indian Ocean and the Bay of Bengal.

Indian Ocean, SSTA interannual variability mode, summer rainfall over eastern China, meridional atmospheric teleconnection

1006-9895(2012)05-0879-10

P461

A

10.3878/j.issn.1006-9895.2012.11176

2011-09-27，2012-04-01收修定稿

全球變化研究國家重大科學(xué)研究計(jì)劃2010CB950304，公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)GYHY200906018，中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目KZCX2-YW-BR-14，國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目41175071

徐志清，男，1987年出生，碩士，從事氣候動力學(xué)研究。E-mail: xuzq@mail.iap.ac.cn

范可，E-mail: fanke@mail.iap.ac.cn