陳迪，高山紅，陳錦年，高山

（1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東青島266100；2.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，山東青島266071；3.中國(guó)科學(xué)院海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，山東青島266071）

赤道東太平洋和印度洋-南海暖池海溫場(chǎng)的協(xié)同作用對(duì)西太平洋副熱帶高壓的影響

陳迪1，高山紅1，陳錦年2，3*，高山2，3

（1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東青島266100；2.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，山東青島266071；3.中國(guó)科學(xué)院海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，山東青島266071）

本文應(yīng)用Hadley Center提供的全球最新海表溫度資料，分析探討了赤道太平洋和印度洋-南海（簡(jiǎn)稱印-南）暖池區(qū)域海表面溫度異常（SSTA）與西太平洋副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱副高）變化的關(guān)系，結(jié)果表明，赤道東太平洋SSTA和印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高的影響存在明顯的時(shí)空分布差異，它們二者對(duì)副高變化存在協(xié)同作用的影響。前者對(duì)副高的影響始于超前一年的春季，持續(xù)到當(dāng)年的春季。后者則始于前冬，持續(xù)到當(dāng)年的夏季。赤道東太平洋SSTA對(duì)副高的影響主要通過(guò)對(duì)經(jīng)向環(huán)流影響所致，印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高影響的主要途徑是通過(guò)經(jīng)向環(huán)流和水汽輸送，前者主要體現(xiàn)在對(duì)對(duì)流層中低層經(jīng)向Hadley環(huán)流的影響，而后者主要體現(xiàn)在對(duì)對(duì)流層低層經(jīng)向季風(fēng)環(huán)流及其伴隨的水汽輸送的影響，它們二者對(duì)副高的影響機(jī)理存在不同。作者提出了赤道東太平洋和印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高存在協(xié)同影響作用，并通過(guò)最優(yōu)子集回歸分析，建立了副高異常變化的預(yù)測(cè)模型，對(duì)2015年5-8月副高強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其結(jié)果是5-8月的副高強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)，扣除超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果正確，由此可以認(rèn)為，本文建立的預(yù)測(cè)模型是可靠的。這一工作的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)了赤道東太平洋和印-南暖池的協(xié)同作用對(duì)副高持續(xù)性的影響，為副高異常變化及其降水的預(yù)測(cè)提供更為可靠的依據(jù)。

副高；赤道東太平洋；印-南暖池；SSTA；最優(yōu)子集回歸；預(yù)測(cè)

1　引言

西太平洋副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱副高）是影響東亞氣候變化的一個(gè)重要系統(tǒng)，它對(duì)我國(guó)東部乃至東亞各國(guó)的夏季降水影響具有重要作用［1—6］，尤其是對(duì)華南地區(qū)春季和長(zhǎng)江流域以及華北地區(qū)夏季干旱和洪澇災(zāi)害以及高溫天氣的發(fā)生存在重要影響［7—11］。因此，進(jìn)行我國(guó)以及東亞汛期降水異常和夏季高溫天氣的預(yù)測(cè)，實(shí)質(zhì)上在某種程度是對(duì)副高強(qiáng)弱和位置變化的預(yù)測(cè)［12—13］。為了進(jìn)行副高變化的預(yù)測(cè)，幾十年來(lái)，前人通過(guò)相關(guān)等分析方法，發(fā)現(xiàn)赤道東太平洋海溫異常與副高存在密切關(guān)系，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)ENSO過(guò)程對(duì)副高存在重要影響［14—15］。西太平洋暖池區(qū)域海溫異常對(duì)副高變化也存在密切聯(lián)系［16—17］。近年來(lái)人們注意到了印度洋海表溫度變化對(duì)副高變動(dòng)存在重要作用［18—21］。

副高的變化規(guī)律及其對(duì)我國(guó)和東亞氣候影響的研究得到不少的成果，尤其是在副高機(jī)理方面有了較大進(jìn)展［22—23］，認(rèn)為副高形成的重要機(jī)制與非絕熱加熱存在密切聯(lián)系，對(duì)經(jīng)向環(huán)流是導(dǎo)致副高形成原因的經(jīng)典理論提出了質(zhì)疑［24—25］。但也存在不同的觀點(diǎn)，通過(guò)模式試驗(yàn)認(rèn)為對(duì)流加熱不一定是副高形成的直接因子［26］?？v觀副高研究的歷史，盡管前人對(duì)副高自身內(nèi)在變化規(guī)律和外部強(qiáng)迫引起的異常變化做了大量的分析研究，但到目前為止，對(duì)其變化機(jī)理仍未全面了解，仍需要進(jìn)行更深入的研究，尤其是針對(duì)副高異常變化的預(yù)測(cè)更是存在較大困難和不確定性。本文通過(guò)最新資料的分析，試圖給出赤道東太平洋和印-南暖池的協(xié)同作用對(duì)副高的可能影響，并通過(guò)最優(yōu)子集回歸分析，建立了副高異常變化的預(yù)測(cè)模型，對(duì)2015年5-8月副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，為副高異常變化及其降水的預(yù)測(cè)提供更為可靠的依據(jù)。

2　資料和方法

本文采用中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心提供的1951—2015年逐月西太平洋副高指數(shù)［27］；Hadley Center提供的全球海溫資料［28］（1950—2014年），分辨率為1°×1°；美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP／NCAR）提供的1951—2014年逐月位勢(shì)高度再分析資料［29］。

根據(jù)不同氣壓面位勢(shì)高度計(jì)算出了Nino區(qū)（160°E—120°W）和季風(fēng)區(qū)（40°～150°E）、赤道地區(qū)至45°N經(jīng)向環(huán)流指數(shù)。公式如下：

在計(jì)算區(qū)域上分成n個(gè)區(qū)，在m個(gè)緯圈上分別讀取經(jīng)度間距為Δλ的高度差ΔZi，最后得到Im，即經(jīng)向環(huán)流指數(shù)。

應(yīng)用相關(guān)分析方法和最優(yōu)子集回歸分析方法［30］，建立了副高變化的預(yù)測(cè)模型，對(duì)2015年5-8月份副高變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為中國(guó)氣候預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

3　熱帶太平洋一印度洋海溫異常對(duì)副高的影響

3.1熱帶海洋海溫異常變化與副高強(qiáng)度的關(guān)系

副高對(duì)我國(guó)以及東亞地區(qū)氣候影響的季節(jié)主要出現(xiàn)在5-8月份，為此本文將重點(diǎn)探討6-7月副高與熱帶太平洋-印度洋海溫異常之間的聯(lián)系。圖1和圖2是6月和7月副高強(qiáng)度變化與熱帶太平洋-印度洋海溫異常的相關(guān)圖，圖中陰影是相關(guān)系數(shù)大于95%信度區(qū)域。

由圖1可以看出，在超前1年的春季（4月）-當(dāng)年5月（圖1），赤道中、東太平洋均為正相關(guān)區(qū)，且呈舌狀分布。從相關(guān)場(chǎng)來(lái)看，從超前一年的春季就出現(xiàn)信度達(dá)到95%的相關(guān)，其相關(guān)區(qū)域和強(qiáng)度逐漸增大和增強(qiáng)，秋冬季（前一年10-12月，當(dāng)年1-2月）相關(guān)區(qū)域達(dá)最大，相關(guān)最為顯著，之后（當(dāng)年春和夏季）相關(guān)逐漸減弱。赤道印度洋和南海區(qū)域與赤道中東太平洋SSTA與副高相關(guān)存在約為3個(gè)季度的時(shí)間差，在前一年的春夏季相關(guān)還比較弱，到了前冬顯著相關(guān)快速增加，這種顯著相關(guān)一直持續(xù)到當(dāng)年的夏季，其相關(guān)系數(shù)甚至超過(guò)了赤道中東太平洋。這一相關(guān)關(guān)系表明，強(qiáng)的副高對(duì)應(yīng)著熱帶中東太平洋和印-南暖池區(qū)域正的海溫異常，且存在不同海區(qū)強(qiáng)弱變換的空間分布特征，反之亦然。

圖2（7月）是副高強(qiáng)度與熱帶海洋的相關(guān)場(chǎng)，其相關(guān)分布與圖1（6月）基本一致。赤道中東太平洋于超前一年的春季開始，對(duì)副高的影響就開始顯現(xiàn)，這種影響可以連續(xù)持續(xù)到前冬（前一年12月，當(dāng)年1-2月），且相關(guān)顯著，到當(dāng)年春和夏季，顯著相關(guān)逐漸減弱。赤道印度洋和南海區(qū)域與其相關(guān)存在大約3個(gè)季度的時(shí)間差，在前一年的春夏季相關(guān)還比較弱，到了前冬顯著相關(guān)快速增加，這種顯著相關(guān)一直持續(xù)到當(dāng)年的夏季，其相關(guān)系數(shù)甚至超過(guò)了赤道中東太平洋。

3.2熱帶海洋海溫異常變化與副高西伸脊點(diǎn)的關(guān)系

副高西伸脊點(diǎn)位置的西進(jìn)東退會(huì)直接影響雨帶的分布和高溫天氣的發(fā)生。因此，副高西伸脊點(diǎn)位置的變化也是預(yù)測(cè)中國(guó)氣候異常的關(guān)鍵因子之一。圖3是6月副高西伸脊點(diǎn)變化與熱帶海洋SSTA的相關(guān)場(chǎng)。

6月副高西伸脊點(diǎn)變動(dòng)與熱帶海洋相關(guān)場(chǎng)的時(shí)空分布特征與副高強(qiáng)度（圖1，圖2）基本相似。不同之處是副高西伸脊點(diǎn)與熱帶海洋海溫異常變化為負(fù)的相關(guān)，赤道中東太平洋異常海溫與副高的關(guān)系也是始于上一年春季，一直連續(xù)維持到前冬，當(dāng)年開始減弱。而赤道印度洋和南海區(qū)域與其相關(guān)呈約為3個(gè)季度的時(shí)間差，上一年春季-秋季，相關(guān)性較弱，前冬開始相關(guān)性逐漸增強(qiáng)。從整體來(lái)看，熱帶海洋異常海溫與副高西伸脊點(diǎn)的相關(guān)場(chǎng)比副高強(qiáng)度要偏弱。

圖1　6月副高強(qiáng)度與熱帶海洋SSTA時(shí)滯相關(guān)場(chǎng)（陰影為超過(guò)95%信度區(qū)域）Fig.1 Lagging correlation field between subtropical high intensity in June and SSTA tropical ocean，the shaded region is above the 95%confidence level

圖2　7月副高強(qiáng)度與熱帶海洋SSTA時(shí)滯相關(guān)場(chǎng)（陰影為超過(guò)95%信度區(qū)域），其他同圖1Fig.2 Lagging correlation field between subtropical high intensity in July and SSTA tropical ocean（the shaded region is above the 95%confidence level）.Other is the same as Fig.1

3.3赤道東太平洋異常海溫與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)變化

為了更加清楚了解赤道東太平洋異常海溫與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)位置變化之間的聯(lián)系，我們選取了（10°S—10°N、150°～90°W）區(qū)域異常海溫代表赤道東太平洋異常海溫變化指數(shù)。采用這一指數(shù)分別與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)進(jìn)行了時(shí)滯相關(guān)分析，結(jié)果見圖4。

圖3　6月副高西伸脊點(diǎn)與熱帶海洋SSTA時(shí)滯相關(guān)場(chǎng)，其他同圖1Fig.3 Lagging correlation field between subtropical high western ridge point in June and SSTA tropical ocean.Other is the same as Fig.1

由圖4a可以看出，赤道東太平洋異常海溫指數(shù)與副高強(qiáng)度指數(shù)存在密切關(guān)系。從超前一年的春季開始就出現(xiàn)信度達(dá)到95%的相關(guān)，且1-9月份的副高均存在響應(yīng)，但冬春季最為顯著。隨著時(shí)間的推移，副高強(qiáng)度受其影響越來(lái)越明顯，最佳影響時(shí)間出現(xiàn)在赤道東太平洋SSTA超前一年的夏秋-后冬（2月），相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.7以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了99.9%的信度檢驗(yàn)（樣本n=65，r=0.40）。同時(shí)，我們還可以看出，顯著相關(guān)時(shí)間出現(xiàn)在冬、春季，對(duì)夏、秋季副高的影響偏弱，盡管如此，其相關(guān)信度仍可達(dá)99.9%。這一關(guān)系表明，副高強(qiáng)度變化對(duì)赤道東太平洋SSTA存在較好的響應(yīng)，且響應(yīng)時(shí)間可以持續(xù)到夏季。

圖4　赤道東太平洋SSTA與副高強(qiáng)度（a）和西伸脊點(diǎn)（b）變化相關(guān)圖（陰影區(qū)域是超過(guò)95%信度水平）Fig.4 Correlation between SSTA in equator eastern Pacific and subtropical high intensity（a）as well as western ridge point（b）（the shaded region is above the 95%confidence level）

圖4b是副高西伸脊點(diǎn)異常對(duì)赤道東太平洋SSTA變化指數(shù)的時(shí)滯相關(guān)場(chǎng)，可以看出，副高西伸脊點(diǎn)變化與赤道東太平洋SSTA存在較好響應(yīng)，同樣有副高強(qiáng)度的響應(yīng)特征，但相關(guān)強(qiáng)度相比要偏弱一些。

綜上所述，副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)異常變化對(duì)赤道東太平洋SSTA存在顯著的響應(yīng)，參考前人的研究，可以認(rèn)為副高變化與赤道東太平洋區(qū)域SSTA存在密切關(guān)系。

3.4印度洋-南海暖池區(qū)域異常海溫與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)變化

我們選取了（10°S—10°N；40°～120°E）區(qū)域異常海溫代表印度洋和南海暖池（印-南暖池）區(qū)域異常海溫變化指數(shù)。采用這一指數(shù)分別與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)進(jìn)行時(shí)滯相關(guān)分析，結(jié)果見圖5。

由圖5a可以看出，印-南區(qū)域異常海溫指數(shù)與副高強(qiáng)度指數(shù)存在密切關(guān)系。但與圖4赤道東太平洋SSTA與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)的相關(guān)時(shí)空分布存在明顯差異。達(dá)到99.9%信度相關(guān)出現(xiàn)在前一年的秋季，與副高強(qiáng)度相差5個(gè)多月。最佳相關(guān)時(shí)間出現(xiàn)在當(dāng)年的春季，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.7以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)99.9%信度檢驗(yàn)。達(dá)到99.9%相關(guān)信度的相關(guān)可以持續(xù)到當(dāng)年的秋末（10月），且對(duì)1-9月份的副高均存在一定的影響。但冬、春季最為顯著。這一關(guān)系表明，印-南暖池區(qū)域SSTA變化與副高強(qiáng)度變化也存在較好的關(guān)系。

圖5　印-南暖池區(qū)域SSTA與副高強(qiáng)度（a）和西伸脊點(diǎn)（b）變化相關(guān)圖，其他同圖4Fig.5 Correlation between SSTA in Indian-South China Sea warm pool area and subtropical high intensity（a）as well as western ridge point（b）.Other is the same as Fig.4

圖5b是副高西伸脊點(diǎn)位置異常與印-南區(qū)域SSTA變化指數(shù)的時(shí)滯相關(guān)場(chǎng)。由圖可以看出，副高西伸脊點(diǎn)變化與印-南區(qū)域SSTA存在一定關(guān)系，但相關(guān)強(qiáng)度相比副高強(qiáng)度要偏弱。

由分析結(jié)果表明，副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)異常變化對(duì)印-南暖池區(qū)域SSTA存在顯著的響應(yīng)，且響應(yīng)時(shí)間要比副高強(qiáng)度對(duì)赤道東太平洋SSTA的響應(yīng)時(shí)間短一個(gè)季度。

4　赤道東太平洋和印-南暖池區(qū)域海溫異常對(duì)副高影響的可能途徑

前人研究［24—25］認(rèn)為，經(jīng)向環(huán)流不是導(dǎo)致副高的關(guān)鍵因子，非絕熱加熱是影響副高的重要機(jī)制。而也有研究［26］認(rèn)為非絕熱加熱可能不是影響副高的直接因子。由此可以認(rèn)為，影響副高變化的重要因子仍未得到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，需要進(jìn)一步深入探討。為了深入探討副高變化對(duì)赤道東太平洋和印-南區(qū)域異常海溫的響應(yīng)過(guò)程，進(jìn)而揭示不同海區(qū)影響副高異常變化的機(jī)理，為未來(lái)副高預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

由研究表明［31—32］，印度洋和西太平洋（50°～140°E）是西南季風(fēng)區(qū)，與赤道中東太平洋（160°E以東）的經(jīng)向環(huán)流有巨大不同。前者海氣相互作用為二元型，即同時(shí)受季風(fēng)和ENSO事件的影響，后者為一元型，只受ENSO的影響。并結(jié)合他人研究結(jié)果［33—34］，本文將赤道印度洋-太平洋（40°E-120°W）區(qū)域分為：（1）40°～150°E稱為季風(fēng)區(qū)；（2）160°E-120°W稱為Ni?o區(qū)。根據(jù)國(guó)家氣候中心氣候系統(tǒng)診斷預(yù)測(cè)室環(huán)流指數(shù)計(jì)算方法［27］，計(jì)算出兩區(qū)北半球（赤道至45°N）不同等壓面經(jīng)向環(huán)流指數(shù)，并分別與印-南暖池區(qū)域春季（與副高最佳相關(guān)季）和赤道東太平洋冬季（與副高最佳相關(guān)季）SSTA進(jìn)行相關(guān)分析。圖6是印-南區(qū)域（a）和赤道東太平洋（b）SSTA與季風(fēng)區(qū)和Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)的相關(guān)場(chǎng)。

圖6　印-南暖池區(qū)域SSTA與季風(fēng)區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度指數(shù)相關(guān)（a）和赤道東太平洋SSTA與Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度相關(guān)（b）（陰影區(qū)域是超過(guò)95%信度水平）Fig.6 Correlation between SSTA in Indian-South China Sea warm pool area and meridional circaulation index in Monsoon area（a）；between SSTA in equator eastern Pacific and index meridional circaulation in Ni?o area（b）（the shaded region is above the 95%confidence level）

由圖6a可以看出，印-南暖池區(qū)域春季SSTA與季風(fēng)區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度指數(shù)的最佳相關(guān)（信度達(dá)到99.9%）出現(xiàn)在4-7月份，且最大相關(guān)（r=0.4）以條狀分布在850 hPa以下，達(dá)到信度為95%相關(guān)（r= 0.24）主要分布在700 hPa以下。

圖6b是赤道東太平洋冬季SSTA與Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度指數(shù)的相關(guān)場(chǎng)，與圖6a的相關(guān)場(chǎng)截然不同，1-12月經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度指數(shù)與冬季赤道東太平洋SSTA的相關(guān)均達(dá)到了信度99.9%檢驗(yàn)。達(dá)到95%信度檢驗(yàn)水平的相關(guān)出現(xiàn)在對(duì)流層中低層（400 hPa以下）。

上述圖6結(jié)果表明，印-南區(qū)域SSTA對(duì)季風(fēng)區(qū)經(jīng)向環(huán)流的影響主要發(fā)生在對(duì)流層低層，且主要發(fā)生4-7月份，對(duì)中高層的環(huán)流影響較小。而赤道東太平洋SSTA對(duì)Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流的影響發(fā)生在中層以下，是影響包括副高在內(nèi)的中低層大氣環(huán)流的重要海區(qū)。由進(jìn)一步分析表明，赤道東太平洋SSTA對(duì)季風(fēng)區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度也存在一定的影響，而印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度不產(chǎn)生任何影響。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了文獻(xiàn)［31］結(jié)論的可靠性。

吳國(guó)雄等［25］通過(guò)對(duì)緯向平均副熱帶高壓和Hadley環(huán)流下沉支的關(guān)系的分析研究認(rèn)為，副高的強(qiáng)弱變化與經(jīng)向環(huán)流不存在密切關(guān)系。為此，本文利用計(jì)算出的季風(fēng)區(qū)（40°～150°E）和Ni?o區(qū)（160°～120°W）赤道至45°N的平均經(jīng)向環(huán)流與副高強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明，Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與夏季副高強(qiáng)度指數(shù)還是存在一定的關(guān)系，主要體現(xiàn)在前期環(huán)流指數(shù)對(duì)后期副高強(qiáng)度的影響（圖7）；季風(fēng)區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與夏季副高強(qiáng)度的相關(guān)也存在一定的關(guān)系，整體來(lái)看要比Ni?o區(qū)的影響要弱，最佳相關(guān)主要體現(xiàn)在東亞夏季風(fēng)期間（5-7月）（圖略）。

圖7　Ni?o區(qū)經(jīng)向環(huán)流指數(shù)與副高強(qiáng)度指數(shù)的相關(guān)場(chǎng)（陰影區(qū)域?yàn)橄嚓P(guān)系數(shù)≥95%信度檢驗(yàn)水平）Fig.7 Correlation section of between meridional circaulation index in Ni?o area and subtropical high intensity（the shaded region is above the 95%confidence level）

吳國(guó)雄等［18］的研究指出，印度洋海溫異常對(duì)西太平洋副熱帶高壓影響的重要過(guò)程是大氣中的兩級(jí)熱力適應(yīng)相聯(lián)系，認(rèn)為印度洋海溫異常通過(guò)影響感熱通量影響中低層大氣環(huán)流，導(dǎo)致產(chǎn)生異常降水過(guò)程，而異常降水導(dǎo)致深對(duì)流潛熱加熱，最終影響副高的加強(qiáng)或減弱。由研究表明，印度洋-南海區(qū)域?qū)Υ髿猸h(huán)流產(chǎn)生影響的時(shí)間主要發(fā)生在每年的4-9月間，尤其是5-7月是一年中東亞夏季風(fēng)攜帶大量暖濕空氣影響我國(guó)南方和東部沿海地區(qū)的汛期降水的重要時(shí)期。為此，我們應(yīng)用沿赤道至20°N，不同位勢(shì)高度的水汽通量與副高強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在西南夏季風(fēng)期間（5-8月），副高強(qiáng)度變化與中低層越赤道水汽通量的大小存在密切關(guān)系，當(dāng)越赤道水汽通量偏大時(shí)，副高強(qiáng)度出現(xiàn)偏強(qiáng)，反之亦然。圖8是越赤道水汽通量與副高強(qiáng)度的相關(guān)場(chǎng)。最佳相關(guān)出現(xiàn)在5-9月份的50°～160°E之間，顯著相關(guān)位于100°～130°E之間，這一區(qū)域恰好是夏季風(fēng)爆發(fā)期間西南風(fēng)攜帶大量暖濕空氣入侵東南亞的重要通道。其他時(shí)間（1-4月，10-12月）是東亞冬季風(fēng)盛行的時(shí)期，因此，其相關(guān)性也相對(duì)較差。這一結(jié)果表明，在東亞夏季風(fēng)期間，來(lái)自印度洋-南海區(qū)域低空氣流所攜帶的暖濕空氣對(duì)副高異常變化起到重要作用，與吳國(guó)雄等［18］提出的兩級(jí)熱力適應(yīng)過(guò)程對(duì)副高的影響相吻合。但值得注意地是，這一過(guò)程好似只適應(yīng)于東亞夏季風(fēng)期間，而不適應(yīng)于東亞冬季風(fēng)期間。

圖8　沿赤道-高度剖面水汽通量與副高強(qiáng)度相關(guān)場(chǎng)（陰影區(qū)域?yàn)橄嚓P(guān)系數(shù)≥95%信度檢驗(yàn)水平）Fig.8 Correlation between vapor flux and subtropical high at equator-height section（the shaded region is above the 95% confidence level）

5　副高異常變化預(yù)測(cè)模型建立

由上述分析結(jié)果表明，副高強(qiáng)度指數(shù)和西伸脊點(diǎn)與赤道東太平洋和印-南區(qū)域SSTA存在不同時(shí)空分布的相關(guān)關(guān)系。并初步討論了它們之間存在在內(nèi)在聯(lián)系，為深入探討副高異常變化提供一些參考。由于赤道東太平洋SSTA對(duì)副高的影響始于超前一年的春季，盛于冬季；而印-太暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高的影響始于超前一年的秋冬季，盛于當(dāng)年的春季。兩個(gè)不同海區(qū)、不同時(shí)間對(duì)副高產(chǎn)生持續(xù)的影響，為預(yù)測(cè)副高異常變化，本文采用最優(yōu)子集回歸分析方法，建立副高強(qiáng)度異常變化預(yù)測(cè)模型，為未來(lái)副高強(qiáng)度異常變化的預(yù)測(cè)提供一定參考。

根據(jù)上述分析，我們選取赤道東太平洋秋季（SON）和冬季（DJF）；印-南暖池區(qū)域冬季（DJF）和春季（MAM）分別與副高強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)進(jìn)行最優(yōu)子集回歸分析，得到5-8月份副高強(qiáng)度異常變化預(yù)測(cè)模型。

（1）最優(yōu)子集回歸模型建立：

式中，x1、x2、x3、x4是自變量，分別表示赤道東太平洋秋季、冬季和印-南暖池區(qū)域冬季、春季SSTA。Y5、Y6、Y7、Y8是因變量（預(yù)報(bào)量），分別表示5月、6月、7月和8月副高強(qiáng)度指數(shù)。b5、b6、b7、b8、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12是回歸系數(shù)，分別為：-0.35、-0.18、-0.37、-0.50和-16.68、20.03、 18.67、12.37、10.87、22.27、6.98、-24.73、65.58、-15.17、22.97、38.58。

回歸模型的相關(guān)系數(shù)分別是0.66、0.63、0.66和0.63，均超過(guò)99.9%信度檢驗(yàn)。

（2）副高強(qiáng)度指數(shù)回報(bào)

圖9是根據(jù)最優(yōu)子集回歸分析，采用雙評(píng)分準(zhǔn)則［31］（Couple Score Criterion，CSC，即以數(shù)量預(yù)報(bào)的評(píng)分和趨勢(shì)預(yù)報(bào)的評(píng)分來(lái)權(quán)衡變量篩選的雙評(píng)分準(zhǔn)則），建立的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行的回報(bào)試驗(yàn)結(jié)果。

圖9　5-8月副高強(qiáng)度回報(bào)（紅線為回報(bào)值）Fig.9 Forecast of intensity during May to August for subtropical high（red line is value of reforecast）

針對(duì)5-8月副高多年異常變化的回報(bào)結(jié)果來(lái)看，效果還是比較滿意的。對(duì)2015年5-8月副高強(qiáng)度的預(yù)測(cè)結(jié)果分別是20.5、20.6、27.5、31.3；而實(shí)際結(jié)果分別是10.2、8.2、0.6、-22.4。5-6月的預(yù)測(cè)基本正確，7-8月誤差較大。由分析表明，今年出現(xiàn)了較強(qiáng)的El Nino事件，從理論上講，相應(yīng)的副高也會(huì)出現(xiàn)偏強(qiáng)的變化（見圖10，11）。由圖10和圖11候平均500 hPa高度場(chǎng)可以看出，7、8月的副高總體還是相對(duì)偏強(qiáng)，但國(guó)家氣候中心提供的副高指數(shù)是偏弱，尤其是8月份的副高出現(xiàn)明顯的偏弱現(xiàn)象，這可能與國(guó)家氣候中心計(jì)算西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度指數(shù)的取值范圍（110°～180°E）有關(guān)。另外，2015年夏季超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的多發(fā)，也是影響副高變化的重要因素，7月在西太平洋形成的第9號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”，第10號(hào)臺(tái)風(fēng)“蓮花”，第11號(hào)臺(tái)風(fēng)“浪卡”；8月形成的第13號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“蘇迪羅”，第15號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“天鵝”以及第16號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“艾莎尼”，它們的強(qiáng)度和路徑對(duì)西太平洋副熱帶高壓的分裂和位置變化存在重要影響（圖略），這可能也是導(dǎo)致2015年7和8月副高強(qiáng)度計(jì)算偏弱的另外原因。如果扣除7和8月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的影響，2015年夏季副高應(yīng)該是偏強(qiáng)的一年。

圖10　北半球7月候平均500 hPa高度場(chǎng)（取自國(guó)家氣候中心，紅線為氣候平均值）Fig.10 Pentad mean 500 hPa geopotential height in Jul.for the Northern Hemisphere（from Climate Diagnostics and Prediction Division of NCC，red line is climate mean value）

圖11　北半球候8月平均500 hPa高度場(chǎng)（取自國(guó)家氣候中心，紅線為氣候平均值）Fig.11 Pentad mean 500 hPa geopotential height in August for the Northern Hemisphere（from Climate Diagnostics and Prediction Division of NCC，red line is climate mean value）

6　結(jié)論

采用Hadley Center提供的最新全球海溫資料，探討了熱帶海洋表層溫度場(chǎng)與西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度和西伸脊點(diǎn)之間的聯(lián)系，初步揭示了赤道東太平洋區(qū)域、印度洋-南海暖池區(qū)域海表溫度影響副高變化的機(jī)理，首次提出了赤道東太平洋和印-南海暖池區(qū)域海表溫度場(chǎng)的協(xié)同作用對(duì)副高的影響過(guò)程和作用，為深入研究副高的異常變化機(jī)理提供了重要依據(jù)。得到結(jié)論如下：

（1）赤道東太平洋SSTA對(duì)副高的影響始于超前一年的春季，持續(xù)到當(dāng)年的春季；印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高的影響始于前冬，持續(xù)到當(dāng)年的夏季，它們二者對(duì)副高的影響存在協(xié)同作用過(guò)程。

（2）赤道東太平洋SSTA對(duì)副高產(chǎn)生影響的主要過(guò)程是通過(guò)影響中低層經(jīng)向環(huán)流所致，印-南暖池區(qū)域SSTA對(duì)副高產(chǎn)生的影響主要是通過(guò)影響低層經(jīng)向環(huán)流（季風(fēng)環(huán)流）和水汽輸送兩種過(guò)程引起，它們二者對(duì)副高的影響機(jī)理存在不同。前者影響時(shí)間為全年，而后者影響時(shí)間只發(fā)生在夏季風(fēng)期間。

（3）通過(guò)最優(yōu)子集回歸分析，采用雙評(píng)分準(zhǔn)則，建立了副高強(qiáng)度異常變化的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)2015年5-8月副高強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其結(jié)果是5-8月的副高強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)，如果扣除2015年7-8月份出現(xiàn)的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果基本正確。

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The synergistic effect of SSTA between the equatorial eastern Pacific and the Indian-South China Sea warm pool region influence on the western Pacific subtropical high

Chen Di1，Gao Shanhong1，Chen Jinnian2，3，Gao Shan2，3
（1．College of Oceanic and Atmospheric Sciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2．Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China；3．Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China）

In this paper，Hadley Center provided the latest global sea surface temperature data.It is analyzed that relationship between the equatorial Pacific and Indian-South China Sea（Indian-South）warm pool region sea surface temperature anomalies（SSTA）and the western Pacific subtropical high（WPSH）.Results show that the effect SSTA in the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool region SSTA on WPSH is obvious to the difference in temporal and spatial distribution，the both of them are playing an important synergistic effect in WPSH changes process.The former influence on WPSH that begin spring last year until the spring of this year.The latter that begin in early winter until summer of this year.The way that SSTA in the equatorial eastern Pacific influence on WPSH mainly through the impact on the meridional circulation，however the way that SSTA in the Indian -South warm pool mainly impact of WPSH is through the meridional circulation and water vapor transportation.The former is mainly that SSTA in the equatorial eastern Pacific influence to Hadley circulation at the middle and lower layer in the troposphere，while the latter is mainly influence to monsoon circulation and associated water vapor transportation at lower layer in the troposphere.The mechanism of these two effects on WPSH is different.The author first time puts forward the process that SSTA between the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool region influence on the WPSH which has synergistic effect.Through the optimal subset regression analysis，the anomalous variation of WPSH forecast model is established，and the prognosticated result is that the intensity of WPSH are stronger than the normal in May，June，July and August 2015，the actual result are stronger than the normal of the intensity of the WPSH，therefore，we think that the forecast model is dependable.This work is to emphasize the characteristics of the equatorial eastern Pacific and India-South warm pool synergy effect on persistence variation in WPSH，it is provided more reliable basis for the prediction of WPSH abnormal change and its precipitation.

WPSH；the equatorial eastern Pacific；Indian-South China Sea warm pool；SSTA；optimal subset regression；forecast

陳迪，高山紅，陳錦年，等.赤道東太平洋和印度洋-南海暖池海溫場(chǎng)的協(xié)同作用對(duì)西太平洋副熱帶高壓的影響［J］.海洋學(xué)報(bào)，2016，38（2）：1—15，

10.3969／j.issn.0253-4193.2016.02.001

Chen Di，Gao Shanhong，Chen Jinnian，et al.The synergistic effect of SSTA between the equatorial eastern Pacific and the Indian-South China Sea warm pool region influence on the western Pacific subtropical high［J］.Haiyang Xuebao，2016，38（2）：1—15，

10.3969／j.issn.0253-4193.2016.02.001

P732

A

0253-4193（2016）02-0001-15

2015-10-24；

2015-11-05。

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（973）；熱帶太平洋海洋環(huán)流與暖池的結(jié)構(gòu)特征、變異機(jī)理和氣候效應(yīng)（2012CN417402）；中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)——暖池季節(jié)-年代際變異與海氣耦合過(guò)程（XDA11010102）。

陳迪（1990-），男，山東省青島市人，主要研究方面為大尺度海氣相互作用。E-mail：hunterchen1＠163.com

陳錦年，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事大尺度海氣相互作用及其氣候變化研究。E-mail：jnchen＠qdio.ac.cn