劉楚薇，饒建,2，吳志文，胡家暉，馬小涵，劉韻雯，王博

（1.南京信息工程大學氣象災害教育部重點實驗室/氣候與環(huán)境變化國際合作聯(lián)合實驗室/氣象災害預報預警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210044;2.中國科學院大氣物理研究所大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室，北京100029；3.古浪縣氣象局，甘肅武威733100）

1 引 言

中國夏季降水表現(xiàn)出很強的年際變率，在諸多的影響因子中厄爾尼諾(El Ni?o)備受關注。例如，1998年和2016年夏季受超級El Ni?o的影響，我國長江流域發(fā)生了較嚴重的洪澇災害,多地發(fā)生特大暴雨[1-2]。厄爾尼諾-南方濤動(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)是熱帶太平洋地區(qū)海氣系統(tǒng)年際變率的主導信號，但它也可通過影響菲律賓附近的對流活動激發(fā)出亞洲-太平洋(East Asia-Pacific,EAP)波列，進一步調制我國夏季降水[3]。ENSO的不同階段對我國夏季降水也有截然不同的影響。例如，金祖輝等[4]、黃榮輝等[5]研究表明，當El Ni?o事件處于發(fā)展(衰減)階段時，江淮流域夏季降水偏多(少)。Wang等[6-7]的研究表明，在El Ni?o成熟階段之后，熱帶西北太平洋上空激發(fā)出異常反氣旋，加強了夏季風對水汽的輸送，我國東部鋒面降水增多。關于此異常反氣旋環(huán)流的形成，后續(xù)的研究也指出，印度洋的海洋表面溫度(Sea Surface Temperature,SST)增暖導致Walker環(huán)流的改變，使得熱帶西太平洋降水減少，從而也可在冬季和春季西北太平洋激發(fā)出異常反氣旋[8-9]。最近研究還發(fā)現(xiàn)，當夏季熱帶印度洋處于異常偏暖(冷)時，南亞高壓增強(減弱)且中心南移(北移)[10-12]，而南亞高壓與我國夏季降水和環(huán)流的變化密切相關。但是由于其他強迫因子的協(xié)同作用、氣候態(tài)的年代際轉折以及ENSO的非對稱非線性特性[13-14]，ENSO與中國夏季降水的關系表現(xiàn)出不穩(wěn)定的特性[15-17]。例如，Karori等[18]的研究指出，暖ENSO(即El Ni?o)對長江流域的降水有正的影響，對華南降水有負的影響；而冷 ENSO(即La Ni?a)的影響卻不顯著。此外，ENSO與東亞季風的關系表現(xiàn)出非常顯著的年代際變化，這主要與太平洋年代際振蕩的位相轉換有關[19-24]。此外，ENSO冷暖位相與熱帶季節(jié)內振蕩(Madden-Julian Oscillation,MJO)有一定關聯(lián)。嚴欣等[25]的研究表明，當夏季MJO在太平洋(印度洋)持續(xù)活躍時，易于激發(fā)暖(冷)ENSO事件。很有必要探究ENSO影響中國夏季降水異常關系不穩(wěn)定性的其他原因。

正如ENSO作為熱帶海洋-對流層耦合系統(tǒng)的主導變率，平流層準兩年振蕩(Stratospheric Quasi-Biennial Oscillation,QBO)是熱帶平流層年際變化的主要模態(tài)。QBO現(xiàn)象雖然只發(fā)生在熱帶，但是它能通過多種途徑調制熱帶以外區(qū)域環(huán)流[26-28]，從而對全球天氣和氣候產生不可忽略的影響。事實上，已有研究指出我國夏季降水存在著準兩年周期振蕩[29-31]。李崇銀等[32-33]研究指出，QBO可以影響我國區(qū)域降水，如QBO由東(西)風向西(東)風的轉換時，黃河中下游降水偏多(少)。廖荃蓀等[34]研究也指出QBO為西(東)風位相時，7月雨帶位置偏北(南)。Zheng等[35]研究了QBO對南海季風的影響，結果表明當QBO處于西(東)風位相時，南海季風相對較弱(強)。

對QBO與ENSO的協(xié)同作用這一科學問題，前人也已經做了一定的探索性工作。Richter等[36]借助一個中層大氣環(huán)流模式，分析了QBO與ENSO對平流層爆發(fā)性增溫 (Stratospheric Sudden Warmings,SSW)的影響并指出QBO或ENSO單獨作用時SSW的發(fā)生頻率并無變化；但是當同時去除QBO和ENSO兩個強迫時，SSW的發(fā)生頻率明顯減少。再如，Xue等[37]在研究ENSO與南亞高壓之間的聯(lián)系時指出，QBO東風位相時，ENSO與南亞高壓之間的聯(lián)系更緊密，且ENSO的大氣橋效應更顯著，印度洋夏季海盆一致增暖更強。這些研究結果都表明在研究ENSO的區(qū)域與全球氣候效應時，都需要考察QBO的調制作用。觀測的ENSO事件和QBO事件在很多情況下會有位相重合[38]，然而仍有很多情況二者位相配置是不重合的。

將氣候系統(tǒng)中最為主導的兩個年際變率模態(tài)結合并探討我國夏季氣候響應的研究仍不多見。本文試圖研究QBO與ENSO不同配置時我國夏季降水響應情況，揭示中國夏季降水異常的可能原因。本文第2部分給出研究所用到的資料和方法；第3部分探究了ENSO與QBO不同配置與中國夏季降水之間的聯(lián)系；第4部分論述了ENSO和QBO不同配置下SST及風場的演變；第5部分探究了ENSO和QBO不同配置下的環(huán)流響應；最后一部分給出全文總結與討論。

2 資料和方法

2.1 資 料

本文用到的QBO指數數據來自于德國柏林自由大學(http://www.geo.fuberlin.de/en/met/ag/strat/produkte/qbo/qbo.dat)；所用的SST數據由英國氣象局哈德來中心(HadISST)[39]提供；ENSO指數(Ni?o3.4)由美國氣候預測中心(CPC)提供。為了診斷不同ENSO與QBO配置下大氣環(huán)流特征，本文還使用了由美國環(huán)境預報中心(NCEP)和美國大氣研究中心(NCAR)聯(lián)合研發(fā)的第一套再分析資料，所用的氣象變量包括高度場、水平二維風場和比濕等，時間跨度截取為1961—2016年，其分辨率均為2.5°×2.5°。其中高度場和風場有17層(1 000～100 hPa)，比濕有 8 層(1 000～300 hPa)，更詳細的資料說明可以參考文獻[40]。

為了進一步探究ENSO與QBO不同配置時夏季降水特征，我們還使用了中國氣象局整編的臺站降水資料，時間跨度為1961—2014年，共54年，分辨率為0.5°×0.5°。為證實該資料的真實性和結論的可靠性，本文還使用了全球降水氣候中心(GPCC)提供的全球陸地月平均降水資料[41]，該資料的水平分辨率同樣為0.5°×0.5°。這兩套降水資料已被廣泛應用于中國降水年際變化的研究[42-43]。

2.2 方 法

本文QBO指數取為30 hPa赤道地區(qū)(5°S～5°N)平均緯向風，定義冬季平均的QBO指數大于5 m/s為西風事件(WQBO)，小于-5 m/s為東風事件(EQBO)。對于ENSO事件，定義冬季平均的Ni?o3.4(170～120 °W,5 °S～5 °N)指數大于 0.5倍標準差 (σ=0.84℃)的年份為El Ni?o年，小于-0.5倍標準差的年份為La Ni?a年?；诖藰藴?，本文分析了 1961—2014年期間 QBO指數與Ni?o3.4指數極端配置并列入表1，分為QBO西風 /El Ni?o(WQBO-El)、QBO 西 風 /La Ni?a(WQBO-La)、QBO 東 風 /El Ni ?o(EQBO-El)與QBO東風/La Ni?a(EQBO-La)。本文進一步將所挑選的年份分為ENSO發(fā)展年和ENSO衰減年兩種情況(表1中斜線前數字為發(fā)展年，斜線后數字為衰減年)，對應的夏季記為ENSO發(fā)展年夏季和ENSO衰減年夏季。

為進一步探究ENSO不同階段降水響應特征，本文對于以上四種配置下ENSO發(fā)展年和衰減年夏季降水及其有關的環(huán)流異常進行合成分析。當地面蒸發(fā)量和水汽擴散對水汽變化的貢獻較少時，整層水汽通量輻合(輻散)異常往往與降水偏多(偏少)有關，所以本文還計算了整層大氣的水汽通量散度以表明大氣環(huán)流對降水的影響，積分層次為1 000～300 hPa。此外，本文還采用了t檢驗等統(tǒng)計方法。

3 ENSO和QBO與中國夏季降水異常的聯(lián)系

3.1 ENSO與QBO指數的正交關系

圖 1為 1961—2016年冬季 N?o3.4指數和QBO指數時間序列。本文定義的12月—次年2月的冬季為12月所在年份的冬季。通過Ni?o3.4指數(圖1a)和QBO指數(圖1b)逐年對比發(fā)現(xiàn)，兩者并無顯著相關關系。QBO指數表現(xiàn)出明顯的準兩年周期。在1961—2016年的55年中，平流層西風位相24年，東風位相22年。在西風位相的24年中，有 6 年為 El Ni?o 年，有 8 年為 La Ni?a年。在東風位相的22年中，有11年為El Ni?o年，有8 年為 La Ni?a年。其中，強 El Ni?o年中的1972/1973、1982/1983年為西風位相，同為強El Ni?o 年的 1991/1992、1997/1998、2015/2016 年則為東風位相 。 強 La Ni?a年 的 1970/1971、1975/1976、1998/1999、2007/2008 年均為西風位相，同為強 La Ni?a 年的 1973/1974、1988/1989、1999/2000年則為東風位相，而2010/2011年平流層風向則為中性位相。

圖1 冬季 Ni?o3.4(170～120 °W,5 °S～5 °N)指數(a，單位:℃;參考線:0和±0.5倍標準差)與冬季QBO 指數(5 °S～5 °N,50 hPa)時間序列(b，單位:m/s;參考線:0和±5)

圖2 給出了冬季平均的 Ni?o3.4和QBO指數的散點圖，圖中的點在各個象限中大致均勻分布，在一般情況下，QBO與ENSO之間并不具有顯著的線性相關關系。經計算，QBO與ENSO線性相關系數僅為-0.041，沒有通過顯著性檢驗，證明了QBO與ENSO并無明顯線性關系。根據ENSO和QBO的象限分布，挑選出它們的極端配置(表 1)。

圖2 冬季平均的 Ni?o3.4(縱坐標，單位：℃)和冬季平均的QBO(橫坐標，單位：m/s)指數散點圖

3.2 ENSO與QBO不同配置與中國夏季降水之間的聯(lián)系

圖3 給出了QBO與ENSO不同配置時，ENSO發(fā)展年夏季(圖3a1～圖3d1)與衰減年夏季(圖3a2～圖3d2)的臺站降水異常場。QBO西風位相的El Ni?o發(fā)展年夏季(圖3a1)，沿江流域、青藏高原及其以東、東北大部和山東半島降水異常偏少，而華南沿海降水則異常偏多。從低層異常風場來看，日本東南洋面有異常反氣旋環(huán)流，此異常反氣旋西南側的東南風和陸地異常東北風以及來自孟加拉灣的異常西南風恰好在華南沿海相遇，形成有利于低層異常輻合的環(huán)流形勢，與華南降水正異常吻合。比較而言，在El Ni?o衰減年夏季(圖3a2)，長江中下游沿岸、華北、東北為降水偏多，而青藏高原、山東半島和東南沿海出現(xiàn)了顯著的降水負異常。受到菲律賓異常反氣旋西北側異常西南氣流的影響，江淮流域出現(xiàn)了降水正異常，正異常中心比發(fā)展年夏季(圖3a1)偏北。受到濕潤的異常偏東風影響，東北和華北降水明顯偏多。

QBO西風位相的 La Ni?a發(fā)展年夏季(圖3b1)，高原東部和江淮流域出現(xiàn)了顯著的降水正異常，而華北、東北北部以及華南地區(qū)呈明顯的降水負異常。日本以南洋面有異常氣旋環(huán)流，其北側異常偏東氣流加強了水汽輸送，使得黃河以南和長江以北地區(qū)降水偏多。在La Ni?a衰減年夏季 (圖3b2)，青藏高原東部、長江流域都出現(xiàn)了較明顯的降水負異常，此時我國東南沿海及臨近海域上空有弱異常氣旋環(huán)流，東南沿海降水異常并不顯著。

QBO東風位相的 El Ni?o發(fā)展年夏季(圖3c1)，長江以北較常年明顯偏旱，以南偏澇，較強的降水正異常也出現(xiàn)在東北地區(qū)。此時，日本以南海域上空有一異常反氣旋。在El Ni?o衰減年夏季(圖3c2)，菲律賓東北側海洋上有異常反氣旋，強度較圖3a2弱。長江與黃河之間區(qū)域為顯著的正降水異常響應，與其北側的偏北風異常以及其南側的偏南風異常在該地輻合相對應。相比之下，華南降水依然偏少。

QBO東風位相的La Ni?a發(fā)展年夏季 (圖3d1)，長江以南地區(qū)及京津冀地區(qū)降水為顯著的正異常；我國西南、淮河流域和東北呈明顯的負異常，此時菲律賓以東洋面有較強異常反氣旋。在La Ni?a衰減年夏季(圖3d2)，華北地區(qū)出現(xiàn)了降水負異常，而南方沿海和東北地區(qū)也為降水負異常。菲律賓東北洋面上對應著較強的氣旋式環(huán)流異常，中國東部地區(qū)整體上為北風異常占據，因而整體偏旱。

El Ni?o發(fā)展年夏季，全國范圍內雨量偏少區(qū)域整體超過雨量偏多區(qū)域；長江中下游區(qū)域雨量偏少，多雨帶位于江淮之間。而在El Ni?o衰減年夏季，降水分布則相反，長江及江南地區(qū)雨量偏多，其南北兩側雨量偏少。這與金祖輝等[4]得出的結論基本一致。相比而言，我國夏季降水異常與La Ni?a事件聯(lián)系就沒那么顯著，表現(xiàn)出非對稱性。Wang等[6]研究指出，西北太平洋異常氣旋(反氣旋)的形成，將ENSO事件對我國氣候的影響持續(xù)到衰減年春夏季。而QBO不同位相時該異常反氣旋(氣旋)位置和強度有顯著差異。QBO東風位相時，El Ni?o(La Ni?a)發(fā)展年夏季，菲律賓異常氣旋(反氣旋)強度更強，位置更偏西偏北；而在衰減年夏季，菲律賓異常反氣旋(氣旋)強度更弱(強)，位置更偏東。

為了保證上述結論的可靠性，我們進一步給出全球氣候中心降水資料的合成結果(圖4)，兩套資料中降水異常值的空間分布大致相同。由此得出ENSO是影響我國夏季降水時空分布的重要因子，而QBO可能會影響ENSO冷暖位相時西北太平洋異常反氣旋(氣旋)的強度、范圍和位置，從而影響我國降水的時空分布。說明QBO與ENSO對我國夏季降水，特別是南方降水的協(xié)同調制作用確實存在，有必要研究二者不同配置時降水異常響應特征和具體的物理過程。

圖3 ENSO發(fā)展年夏季(a1～d1)與衰減年夏季(a2～d2)臺站降水異常場(陰影，單位：mm/mon)以及850 hPa風場(矢量,單位:m/s) a.WQBO-El;b.WQBO-La;c.EQBO-El;d.EQBO-La。黑線標出了降水異常通過0.10顯著性檢驗。

圖4 同圖3，但降水數據源自全球降水氣候中心月降水合成數據

鑒于整層積分的水汽通量散度與降水往往有很好的對應關系[44]，圖5給出了整層積分水汽通量散度異常。為了說明方便，這里的水汽通量散度在積分前(▽·qV→)已經作了逆號處理(-▽·qV→)。在El Ni?o 發(fā)展年夏季(圖 5a1、5c1)，異常水汽輻合主要集中在華南地區(qū)，有利于降水偏多；而長三角地區(qū)則表現(xiàn)為異常的水汽輻散，這與降水負異常對應。在 El Ni?o 衰減年夏季(圖 5a2、5c2)，江淮流域有水汽通量輻合異常，與江淮流域降水正異常對應。El Ni?o對中國夏季整層積分水汽通量散度的影響受到QBO的調制。具體而言，在El Ni?o發(fā)展年，QBO西風位相時整層積分水汽通量異常輻合的區(qū)域呈明顯的緯向型分布(圖5a1)，而QBO東風位相時呈經向型(圖5c1)。在El Ni?o衰減年，QBO西風位相時整層積分水汽通量散度異常輻合呈現(xiàn)出東北-西南走向，而在QBO東風位相主要沿長江流域呈帶狀分布，這些差異可能與副熱帶高壓的形態(tài)有關。在La Ni?a發(fā)展年夏季，QBO不同位相下，長江以南水汽通量散度異常反號(圖5b1、5d1)。在La Ni?a衰減年，QBO不同位相下，異常水汽輻合區(qū)基本相同；相比之下，東風位相時長江以南地區(qū)異常輻合區(qū)正異常范圍更大(圖5b2、5d2)。

圖5 同圖3，但為大氣整層積分(1 000～300 hPa)的水汽通量散度異常(單位：mm/mon)

4 ENSO和QBO不同配置下SST及環(huán)流異常響應

4.1 ENSO和QBO不同配置SST異常演變

圖6給出了QBO與ENSO在不同配置時，ENSO發(fā)展年6月到衰減年8月，赤道SST異常和850 hPa風場的緯向-時間演變圖。在El Ni?o(La Ni?a)事件發(fā)展階段，赤道中東太平洋異常西風(東風)不斷加強，SST正(負)異常不斷發(fā)展，覆蓋范圍有所擴大；伴隨異常西風(東風)達到最強，El Ni?o(La Ni?a)事件也達到成熟階段。進入衰減階段，西風(東風)異常減弱，El Ni?o(La Ni?a) 事件逐漸衰減，赤道中東太平洋正(負)SST異常逐漸轉為負(正)。

對于El Ni?o事件而言，QBO西風位相(圖6a)時赤道中東太平洋西風異常和SST正異常均比QBO東風位相(圖6c)時更強，但SST正異常衰減更迅速。在赤道西太平洋，QBO西風位相時SST在整個演變過程中主要呈現(xiàn)負異常，發(fā)展年受異常西南風控制，而衰減年異常風速較??；QBO東風位相時在發(fā)展階段SST均呈負異常，西南風異常主導，盛期過后SST異常出現(xiàn)逆號，盛行東北風。El Ni?o發(fā)展階段，QBO西風位相時熱帶印度洋SST異常為西正東負的偶極型，在El Ni?o成熟階段，東印度洋被較強東風控制，海溫一致增暖；而QBO東風位相時，赤道印度洋海溫在整個El Ni?o事件演變階段均為SST正異常，東印度洋為異常東風主導。

對La Ni?a事件而言，QBO不同位相時赤道中東太平洋異常西風差異較?。幌噍^QBO東風位相(圖6d)，西風位相時(圖6b)SST負異常衰減更慢。在La Ni?a發(fā)展階段，QBO西風位相時赤道西太平洋受異常東風控制，SST呈現(xiàn)正異常；La Ni?a盛期以后，異常西風減弱并轉為異常東風，SST正異常逐漸逆號；QBO東風位相時西太平洋SST在整個La Ni?a事件的演變中均呈現(xiàn)正異常。QBO西風位相時赤道印度洋SST基本為負異常；而東風位相時赤道印度洋在La Ni?a發(fā)展年SST無明顯擾動，衰減年SST為較弱負異常。

可見 QBO 不同位相對 El Ni?o(La Ni?a)事件期間熱帶各海域SST異常和低層風場有調制作用。相比較于QBO西風位相，QBO東風位相時整個 El Ni?o(La Ni?a)事件期間，中東太平洋 SST正(負)異常更弱(強)，西太平洋 SST 負(正)異常持續(xù)時間更短(長)，印度洋SST正(負)異常卻持續(xù)更久(短)。赤道太平洋和印度洋的SST異常通過影響垂直環(huán)流和對流加熱，激發(fā)出異常的波列，改變東亞的大氣環(huán)流，從而對東亞的氣候產生顯著影響。

圖6 赤道(5 °S～5 °N)SST(陰影，單位：℃)與 850 hPa風場(矢量，單位：m/s)異常的經度-時間演變

4.2 ENSO和QBO不同配置緯向環(huán)流響應

圖7給出了QBO與ENSO在不同配置時，ENSO發(fā)展年夏季、成熟位相冬季及衰減年夏季赤道異常垂直速度。在El Ni?o(La Ni?a)事件發(fā)展年夏季(圖7a1～圖7d1)，西太平洋為異常下沉(上升)支；中東太平洋為異常上升(下沉)支；印度洋上空的緯向垂直環(huán)流不明顯。在El Ni?o(La Ni?a)事件成熟期冬季(圖 7a2～圖 7d2)，赤道印度洋和太平洋的緯向垂直環(huán)流圈反向，吳國雄等[44]將其稱為“齒輪耦合”，齒輪嚙合點在印度尼西亞群島附近。ENSO暖(冷)事件時嚙合點附近西太平洋異常下沉 (上升)，赤道印度洋和中東太平洋異常上升 (下沉)。在El Ni?o事件衰減年夏季 (圖7a3、7c3)，嚙合點東移，赤道印度洋和西太平洋異常上升受到QBO的調控而明顯不同；而在La Ni ?a事件衰減年夏季(圖7b3、7c3)西太平洋異常上升，印度洋和中東太平洋異常下沉。

El Ni?o事件發(fā)展年夏季和成熟年冬季，與QBO西風位相相比 (圖7a1、7a2)，東風位相 (圖7c1、7c2)時太平洋異常上升支位置更偏東，高層異常東風偏東；印度洋低層異常東風更強盛；在衰減年夏季，QBO東風位相時(圖7c3)相比較于西風位相(圖7a3)，赤道東印度洋的異常上升支更淺。在La Ni?a事件發(fā)展年夏季，QBO兩個位相差別不明顯(圖7b1、7d1)；在成熟年冬季和衰減年夏季，相比較而言，QBO東風位相時西太平洋中低層異常東西風輻合上升更強(圖 7b2、7d2、7b3、7d3)。

圖7 ENSO 發(fā)展年夏季(a1～d1)、成熟位相冬季(a2～d2)及衰減年夏季(a3～d3)赤道(5 °S～5 °N)垂直速度(ω)異常高度-經度分布 a.WQBO-El;b.WQBO-La;c.EQBO-El;d.EQBO-La。陰影區(qū)標出了異常通過0.10顯著性檢驗的區(qū)域。

赤道印度洋和太平洋的緯向垂直環(huán)流主要受ENSO影響，但QBO的調制作用明顯。El Ni?o(La Ni?a)事件發(fā)展年夏季，QBO 東(西)風位相時，赤道東太平洋異常上升(下沉)支更深厚。El Ni?o事件衰減年夏季，海洋大陸的異常上升強度在QBO東風位相時要比西風位相淺；La Ni?a受QBO的調制仍不清晰。最新研究也表明，在QBO的東風位相時熱帶深對流趨于增強，具體的物理機理還有待進一步的研究[46-48]。

5 ENSO和QBO不同配置下東亞環(huán)流系統(tǒng)響應

5.1 太平洋副熱帶高壓響應特征

西北太平洋副熱帶高壓是影響我國夏季降水異常的關鍵系統(tǒng)，也是聯(lián)系東亞夏季降水對ENSO響應的紐帶。為比較QBO不同位相下，ENSO對副高的影響差異，圖8首先給出了ENSO發(fā)展年和衰減年夏季低層環(huán)流異常場。El Ni?o發(fā)展年夏季(圖8a1、8c1),菲律賓以東洋面為負高度異常。QBO西風位相時，負異常區(qū)域更大并向西北延伸至我國東南沿海，而東亞為正高度異常；QBO東風位相時東亞環(huán)流異常分布類似，但菲律賓海移動洋面的高度負異常偏弱。El Ni?o衰減年夏季(圖8a2、8c2)，西北太平洋為顯著的高度正異常；QBO西風位相時正異常更強。La Ni?a發(fā)展年夏季(圖8b1、8d1)，菲律賓以東洋面上空為弱正異常，且QBO東風位相時正異常更顯著。在La Ni?a衰減年夏季(圖8b2、8d2)，菲律賓海上空為負高度異常，且QBO東風位相時，負異常更強更顯著。因此，QBO對ENSO的調制在其衰減年夏季更為明顯；比較而言，QBO西(東)風位相下的El Ni?o(La Ni?a)衰減年夏季的西北太平洋正 (負)高度比QBO東(西)風位相強。

圖8 ENSO發(fā)展年夏季(a1～d1)與ENSO衰減年夏季(a2～d2)850 hPa高度異常 等值線單位：gpm。a.WQBO-El;b.WQBO-La;c.EQBO-El;d.EQBO-La?；疑幱盀榈匦魏０胃叨瘸^1 500 m的區(qū)域，打點區(qū)的高度異常超過0.10的顯著性檢驗。

與此同時，我們還考察了夏季太平洋副熱帶高壓范圍的變化(圖9)，它給出了ENSO發(fā)展年與衰減年夏季850 hPa上1 520 gpm等高線的分布。在El Ni?o發(fā)展年夏季(圖9a)，QBO西風位相時太平洋副熱帶高壓與氣候態(tài)接近一致，QBO東風位相時副熱帶高壓西伸北抬。在La Ni?a發(fā)展年夏季 (圖9a)，QBO西風位相時副熱帶高壓西伸至大陸，QBO東風位相時副熱帶高壓的位置偏南但略微西伸。在El Ni?o衰減年夏季(圖9b)，QBO西風位相時副熱帶高壓西伸至大陸，QBO東風位相時副熱帶高壓向西伸展不明顯。在La Ni?a衰減年夏季 (圖9b)，QBO西風位相時副熱帶高壓范圍顯著縮小，QBO東風位相時副熱帶高壓略微東撤。

副熱帶高壓的空間分布與高度異常分布相吻合，即QBO的調制作用主要體現(xiàn)在ENSO衰減年夏季。El Ni?o(La Ni?a)衰減年夏季，QBO 東風位相時副熱帶高壓海洋上覆蓋范圍較QBO西風位相小(大)，位置更偏南(北)偏西(東)。

圖9 ENSO發(fā)展年(a)與衰減年(b)夏季850 hPa太平洋副熱帶高壓(1 520 gpm)的范圍與位置

5.2 南亞高壓響應特征

南壓高壓輻散強度對我國夏季降水也有顯著影響，圖10給出了合成的ENSO發(fā)展年與衰減年夏季100 hPa南亞高壓的范圍與位置。在El Ni?o(La Ni?a)發(fā)展年夏季，南亞高壓的面積和活動范圍與氣候態(tài)十分接近 (偏小)，QBO的調制作用非常弱(圖10a)。然而，在ENSO衰減年夏季，南亞高壓范圍較多年氣候平均態(tài)明顯偏大(小)，同時受到QBO的顯著調控作用(圖10b)。具體而言，在El Ni?o衰減年夏季，QBO東風位相時南亞高壓面積與QBO西風位相接近，但前者更加偏西,而后者更偏東；在La Ni?a衰減年夏季，QBO東風位相時南亞高壓面積與QBO西風位相相比有明顯收縮。在氣候態(tài)上，南亞高壓北側是西風急流所在位置，南亞高壓東側為偏南氣流，在南亞高壓東北側形成很強的輻散形勢?？梢?，El Ni?o發(fā)展年夏季，QBO西風位相時高空輻散形勢更加偏東，有利于長江流域降水偏多；La Ni?a發(fā)展年夏季，QBO東風位相時，南亞高壓范圍明顯偏小，不利于出現(xiàn)大范圍的降水正異常出現(xiàn)。本文結果與Xue等[36]研究結果略有不同，這可能與研究資料長度有關，Xue等[36]所用資料為1979—2013年，而本文為1961—2014年。

圖10 ENSO發(fā)展年(a)與衰減年(b)夏季100 hPa南亞高壓(16 800 gpm)的范圍與位置

6 總結與討論

本文研究了ENSO和QBO四種配置下對應的ENSO發(fā)展年和衰減年夏季中國降水異常的分布特征，并根據海溫異常演變特征及大氣環(huán)流響應情況探究不同配置影響中國夏季降水的機理。研究結果表明，1960—2016年期間ENSO和QBO在年際尺度上無明顯相關關系 (相關系數為-0.041。但不同ENSO與QBO配置下，我國夏季降水異?？臻g分布特征明顯不同。

QBO西風位相時，El Ni?o發(fā)展年夏季我國整體偏旱，而華南偏澇；衰減年夏季，華南、華東偏旱，東北、長江中下游地區(qū)偏澇。QBO西風位相時，La Ni?a發(fā)展年夏季我國東部降水異常呈負-正-負的分布；衰減年夏季，東南沿海偏澇。QBO東風位相時，El Ni?o發(fā)展年夏季長江以北偏旱，以南偏澇；衰減年夏季，我國東部降水異常呈負-正-負分布。QBO東風位相時，La Ni?a發(fā)展年夏季，長江中下游地區(qū)偏澇，江淮和華南南部偏旱；在衰減年夏季我國東部沿海偏澇。

ENSO是影響我國夏季降水年際變率的重要外部因子，而QBO通過影響菲律賓異常氣旋(反氣旋)的位置和強度調制ENSO與中國夏季降水異常的關系。相同QBO位相下，ENSO衰減年受到的調制作用明顯強于ENSO發(fā)展年受到的調制作用。QBO 西(東)風位相時，El Ni?o(La Ni?a)衰減年菲律賓異常反氣旋(氣旋)強度更強，位置更偏東。QBO的這種微調作用主要與高層穩(wěn)定度的變化有關，在QBO東(西)風位相，根據熱成風原理赤道平流層溫度往往偏冷(暖)，層結不穩(wěn)定加強(降低)，有(不)利于對流向高層發(fā)展，因此 La Ni?a(El Ni?o)衰減年夏季西北太平洋對流愈發(fā)活躍(不活躍)，激發(fā)的低(高)壓響應也更強。

此外，QBO對ENSO事件期間赤道SST異常和低層風場演變有顯著影響。相比QBO西風位相，QBO 東風位相時 El Ni?o(La Ni?a)期間的中東太平洋SST正(負)異常更弱(強)，西太平洋SST負(正)異常持續(xù)時間更短(長)，印度洋SST正(負)異常持續(xù)時間更長(短)。

大氣環(huán)流響應在不同的配置下也有明顯不同。相比之下，QBO對ENSO發(fā)展年夏季緯向垂直環(huán)流的調制較弱。El Ni?o(La Ni?a)衰減年夏季，QBO西(東)風位相時，赤道西太平洋異常下沉(上升)運動相比QBO東(西)風位相更強。QBO對西太平洋副熱帶高壓和南壓高壓的影響在ENSO衰減年夏季更為明顯。El Ni?o(La Ni?a)事件衰減年夏季，QBO西(東)風位相時西北太平洋正(負)高度異常相比QBO東(西)風位相更強，使得副高范圍更大(小)；同時南亞高壓位置明顯偏東(西)，有利于長江流域降水偏多(少)。

需要說明的是，由于觀測資料時間長度有限，以上所得結論有待更加充分的論證。有必要借助數值模式長時間積分結果，進一步檢驗ENSO和QBO不同配置時中國降水響應的變化特征和時空分布；同時，進一步探究兩者對中國夏季降水調控的機理。