曲姝霖蘇濤韓子軒趙俊虎封國林,,

1蘭州大學大氣科學學院，蘭州730000

2揚州大學物理科學與技術學院，揚州225002

3中國氣象局國家氣候中心氣候研究開放實驗室，北京100081

1 引言

華南地處東亞季風區(qū)，夏季降水與東亞夏季風環(huán)流的年際和年代際變化密切相關。Tao and Chen（1987）研究指出，影響華南地區(qū)降水的夏季風環(huán)流系統(tǒng)包括西太平洋副熱帶高壓（簡稱西太副高）、南亞高壓、東亞副熱帶西風急流、定常羅斯貝波和歐亞中高緯度阻塞高壓等。高層的南亞高壓和低層的西太副高存在“相向而行”和“相背而去”的關系（陶詩言和朱福康,1964;譚晶等,2005）,當南亞高壓位置偏西（東），西太副高位置偏東（西），華南地區(qū)則低層輻合（輻散）異常、高層輻散（輻合）異常，產生異常上升（下沉）運動，華南地區(qū)降水年代際偏多（少）（伯忠凱等,2017）。東亞高空副熱帶急流對同期和后期東亞及我國東部地區(qū)降水影響很大，夏季東亞急流偏南時華南和江南降水偏多；相反急流偏北時華北降水偏多（廖清海等,2004）。同時，烏拉爾山附近（50°E～80°E）阻高活動與華南降水為顯著的負相關；而貝加爾湖附近（80°E～120°E）阻高與華南降水關系則呈正相關（黃菲和姜治娜,2002）。朱益民和楊修群（2003）研究發(fā)現(xiàn)，當PDO處在暖（冷）位相時，熱帶中東太平洋海溫異常暖（冷），北太平洋海溫異常冷（暖），華南南部降水偏多（少）。

華南夏季降水還存在顯著的年代際變化（Ha et al.,2016）。眾多研究表明，我國東部夏季降水在20世紀70年代中后期、90年代初和90年代末有三次年代際變化（周連童和黃榮輝,2003;Ding et al.,2008;Zhu et al.,2011;呂俊梅等,2014）。其中，華南夏季降水在20世紀70年代產生了年代際減少（Xin et al.,2006;Ding et al.,2008,2009;Ye and Lu,2012），研究基本一致認為這次年代際轉折主要受東亞夏季風減弱（Wang,2001)、熱帶印度洋暖池和熱帶太平洋中東部變暖對應的太平洋年代際振蕩（PDO）位相轉變的影響（黃榮輝等,1999;Li et al.,2010;Qian and Zhou,2014;Yu et al., 2015）；而20世紀90年代初發(fā)生了年代際增多（Ding et al.,2008;Wang et al.,2009;Wu et al.,2010b），而在90年代末21 世紀初華南夏季降水又發(fā)生了年代際減少（黃榮輝等,2013;Ha et al.,2016,2019）。多數(shù)研究認為是可能是夏季熱帶印度洋和太平洋持續(xù)變暖引發(fā)的沃克環(huán)流和哈德萊環(huán)流異常，導致了青藏高原冬春季積雪增加和東亞季風槽的變化（Wu et al.,2010a;Zhu et al.,2014），以及歐亞大陸北部春季降雪減少共同作用（Zhang et al.,2004;Wu et al.,2010a），導致了90年代初華南降水年代際增多。而90年代末至21世紀初，華南夏季降水相比前一時段減少，主要是由于熱帶太平洋海溫異常導致的西太副高的增強而引發(fā)的緯向環(huán)流下沉支在華南地區(qū)增強（Ha et al.,2016），及南海熱帶氣旋活動在本世紀初顯著減少導致（Ha et al.,2014）。

水汽是形成降水的必要條件之一，并且水汽輸送的強弱和路徑的變化是影響雨帶和雨型的重要因素之一（周天軍等, 2001;黃榮輝等,2011）。大氣中水汽輸送和收支是研究全球大氣環(huán)流持續(xù)和變化的一個重要方面。研究水汽收支對降水的研究已有很多。Simmonds et al.（1999）通過分析中國夏季水汽輸送和收支，指出東南亞和印度季風環(huán)流分別從南海和孟加拉灣為中國東南部提供水汽。葉敏和封國林（2015）從水汽路徑研究了長江中下游地區(qū)夏季降水并給出了客觀定量化的定義，通過各水汽通量指標與前期海溫關系的分析，發(fā)現(xiàn)前冬東太平洋發(fā)生El Ni?o時，有利于夏季西太平洋水汽輸送增強，進而有利于長江中下游地區(qū)夏季降水偏多。楊柳等（2018）則研究了中國東部季風區(qū)夏季四類雨型的水汽輸送特征及差異，發(fā)現(xiàn)華南型的水汽輸送和收支特征與其他雨型有明顯的差異。

綜上可見，水汽輸送和收支異常是中國夏季降水異常的直接原因，而前人對華南夏季降水兩次年代際變化的研究主要集中在大氣環(huán)流和海溫、積雪等外強迫信號等方面，但鮮有研究從水汽來源貢獻的角度定量化地分析華南降水的兩次年代際轉折，尤其是從水汽輸送方程出發(fā)，衡量水汽方程各分量貢獻的工作還沒有。因而本文選擇從水汽收支平衡的角度，來對比研究華南地區(qū)夏季降水兩次年代際變化的成因，探討水汽收支平衡方程中各項對兩次年代際變化的貢獻及其與海溫異常的聯(lián)系，相關研究結論將對了解水循環(huán)和華南地區(qū)旱澇異常預測有一定的參考意義。

2 資料和方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

本文選取了美國氣象環(huán)境預報中心（NCEP）提供的逐日以及月平均再分析資料（NCEP/NCAR Reanalysis 1），包括全球月平均高度場（H500）、垂直速度場（ω500）、海平面氣壓（SLP）、逐日風場（u、v 分量）、整層比濕（q）再分析資料（Kalnay et al.,1996）和來自美國國家海洋大氣局（NOAA）的月平均再分析蒸發(fā)資料（Chen et al.,2002），水平分辨率均為2.5°×2.5°。本文還用到了中國氣象局國家氣候中心提供的2374站逐日降水觀測資料。以上資料的時間范圍均為1979～2017年。Ha et al.（2016）研究發(fā)現(xiàn)，華南地區(qū)夏季降水的年代際轉折主要發(fā)生在6月中旬至8月中旬 [參考Ha et al.（2016）文章圖4]，因此本文中夏季指的是6月15日至8月15日。華南地區(qū)范圍為（21°～30°N，105°～120°E），包含580個站點。

2.2 水汽收支方程

大氣水汽輸送收支方程表示在季節(jié)尺度上通過其邊界進、出大氣柱的降水量、蒸發(fā)量和水汽輸送量是平衡的（Brubaker et al.,1993）。方程公式為

其中，E 為蒸發(fā)量，P 為降水量， ρw為水汽密度，g 為重力加速度，ps為地表氣壓，q為比濕， V為風速，上劃線表示夏季平均，分號表示相對氣候平均值的偏差（擾動項），方程右端為水汽輻散通量，代表進出大氣柱的凈水汽輸送（以下簡稱“水汽輸送項”）。

此外，水汽輸送平流項是由比濕和風速決定，這兩個變量分別與大氣的熱力和動力作用有關（周天軍等,1999;Seager and Vecchi.,2010;Seager et al.,2010;Han et al.,2019），水汽平衡方程可寫為

3 華南地區(qū)降水的年代際特征

華南夏季降水量空間分布整體比較均勻（圖1），大部地區(qū)平均降雨量均在300 mm 以上，南部沿海大于500 mm。華南夏季降水具有較大的年際變率。區(qū)域平均的氣候平均降水量為399.5 mm，標準差為71.8 mm，2002年降雨量最大為536.1 mm，2013年最少為276.6 mm（圖2）。此外，華南夏季降水還具有明顯的年代際變化特征。表1給出了華南夏季降水的t 檢驗值，結果表明華南夏季降水分別在1992/1993年和2002/2003年發(fā)生年代際增多和年代際減少，這一結果與Ha et al.（2016）的研究結論相一致。在1992～2002年期間，華南地區(qū)夏季年平均降水量為478.1 mm，較常年平均偏多19.7%，而2003～2013年期間，華南地區(qū)夏季年平均降水量明顯減少，為370.3 mm，較常年平均偏少7.3%（表1）。據(jù)此本文定義了三個時期：P1時期（1979～1992年）、P2時期（1993～2002年）和P3時期（2003～2013年）。

為了降水量年代際變化的空間分布，圖3給出了不同時期的降水量差值。從P2時期與P1時期的降水量差值可見，全區(qū)為廣泛的降水正異常，大部分地區(qū)增加超過50 mm，其中東南沿海地區(qū)增加在100 mm 以上，通過95%的顯著性檢驗。從P3時期與P2時期的降水量差值可見（圖3b），全區(qū)降水量顯著減少，大部分地區(qū)減少100 mm 以上，與P2時期的年代際增加形成了鮮明的對比。

表1 華南地區(qū)（21°～30°N，105°～120°E）在P1、P2、P3階段降水量和最大、最小值Table 1 The maximum,minimum and total precipitation in South China(21°-30°N,105°-120°E)during P1(1979-1992),P2( 1993-2002)and P3(2003-2013)period,respectively

圖1 華南地區(qū)夏季（6月15日至8月15日）降水量氣候態(tài)（陰影，單位：mm）和站點分布（黑點）Fig.1 Precipitation climate state(shaded,units:mm)and station distribution(black dots)in summer(15 June-15 August)in South China

4 華南夏季降水與水汽輸送特征

4.1 華南地區(qū)夏季水汽輸送特征

圖2 華南地區(qū)夏季降水量（紅色實線）和降水距平百分率（灰色柱狀圖）。黑色虛線表示1979～1992（P1）、1993～2002（P2）、2003～2013（P3）三個時段均值Fig.2 Summer precipitation in South China (red line)and percentageof precipitation anomalies(gray histogram).Theblack dotted line represents the mean valuein thethree periodsof 1979-1992(P1),1993-2002(P2),2003-2013(P3)

水汽是形成降水必不可少的條件，因此本節(jié)基于大氣水汽輸送收支方程，重點分析華南夏季降水不同時期水汽輸送及其各項的特征與差異，從水汽的角度來探討華南夏季降水年代際轉折的機理。首先從空間分布來看分別計算了不同時期夏季平均水汽輸送散度（圖4）及其分解出的主要成分——水汽輸送平流項（圖5）的差值。由P2時期與P1時期的差值場可見（圖4a），華南地區(qū)呈現(xiàn)一個異常的氣旋式水汽輸送分布，其東側的偏南水汽把西太平洋的暖濕水汽輸送到華南地區(qū)，形成水汽輻合，導致P2時期華南地區(qū)夏季降水年代際增多（圖4a）。P3時期與P2時期的差值場分布（圖4b）和P2時期與P1時期的差值場（圖4a）恰好相反，華南地區(qū)受偏東北氣流控制，形成水汽輻散，從而導致華南夏季降水年代際減少。不同時期夏季平均的水汽輸送平流項的差值分布（圖5）與水汽輸送散度場的差值分布（圖4）基本一致，表明水汽輸送平流項對華南地區(qū)夏季降水的兩次年代際轉折有重要的影響。

而從不同時期水汽輸送渦流項的差值場（圖6）可見，渦流項主要差異在熱帶地區(qū)，通過95%顯著性檢驗。在P2時期，華南地區(qū)西北部輻合，東北部大部輻散，南海、西太平洋水汽輻合，有利于臺風、熱帶氣旋等天氣尺度的擾動增加，對華南地區(qū)夏季降水的年代際增加起到了正貢獻作用（Chen et al.,2012）。而在P3時期，華南地區(qū)水汽輻合，南海區(qū)域水汽輻散，不利于華南沿海區(qū)域臺風等天氣尺度的渦旋生成，華南登陸臺風頻次顯著減少（Ha et al.,2016），不利于華南地區(qū)臺風性降水增加。

圖3 華南地區(qū)不同時期夏季降水量的差值（單位：mm）：（a）P2時期減去P1時期；（b）P3時期減去P2時期。黑點表示通過95%顯著性檢驗Fig.3 Composite difference in the precipitation in summer during different periods in South China(units:mm):(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black dotsindicate significance at the95% confidencelevel

圖4 華南地區(qū)不同時期夏季水汽輸送通量（箭頭，單位：kg m-1 s-1）和水汽輸送散度（陰影，單位：mm d-1）的差值：（a）P2時期減去P1時期；（b）P3時期減去P2時期。黑色箭頭和紫色打點區(qū)域表示通過95%顯著性檢驗，黑框表示華南地區(qū)Fig.4 Difference in the moisture transport flux(vector, units: kg m-1 s-1)and divergence(shadow, units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dotsindicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the South China region

本文進一步對華南地區(qū)年代際轉折占主導影響的水汽輸送平流項分解為以風場擾動為主的水汽輸送動力項和以比濕變化為主的水汽輸送熱力項。從水汽輸送動力項差值場（圖7）可以發(fā)現(xiàn)，其分布與水汽輸送項（圖4）較為相似，說明華南地區(qū)降水的年代際轉折主要受到由風場主導的動力項水汽輸送異常的影響（對華南降水水汽輸送貢獻率50.2%）。從圖7a 的分布來看，華南為水汽輻合區(qū)，主要受到南海、西太平洋的水汽輸送年代際增多的影響，從而導致P2期間降水年代際增多。而在P3時期降水年代際減少的同時伴隨著華南地區(qū)為水汽輻散區(qū)，來自西太平洋的水汽較前一時段顯著減少。此外，從印度洋、阿拉伯海輸送到華南的水汽有微弱增加（圖7b）。

從不同時期水汽輸送熱力項的差值場（圖8）可見，熱力項在不同時期的差值較動力項量級明顯偏?。▽θA南降水水汽輸送貢獻率25.0%），P2時期降水年代際增多時，比濕引導的水汽輸送熱力項引起的華南上空水汽含量的增加，結合這一時段水汽輸送動力項的引導的華南地區(qū)的動力抬升作用，有利于華南降水增加。這可能與菲律賓和西太平洋一帶異常的海溫通過蒸發(fā)機制加濕低層大氣，再通過異常的西南風將暖濕水汽帶到華南地區(qū)有關。而在P3時期，華南東北部為水汽輻散，南邊界至南海水汽輻合，異常偏北的干冷氣流進入華南地區(qū)在南邊界與南方暖濕氣流匯合，導致海上區(qū)域水汽較多，華南降水年代際減少。

圖5 華南地區(qū)不同時期夏季水汽輸送平流散度（單位：mm d-1）的差值：（a）P2時期減去P1時期；（b）P3時期減去P2時期。打點區(qū)域表示通過95%顯著性檢驗，黑框表示華南地區(qū)Fig.5 Differencein the mean flow of moisturetransport divergence in summer during different periods in South China(units:mm d-1):(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black dotsindicate significanceat the95% confidencelevel,and the black box indicatesthe South China region

考慮到不同階段華南地區(qū)水汽輸送熱力項散度差值具有明顯的南、北部反相特征（圖8），本文進一步以25°N 為界分別討論華南南、北兩個區(qū)域水汽平衡方程各項的變化（圖9）。在華南北部（圖9a），三個階段蒸發(fā)量均遠小于降水量，其中P1、P2和P3各個時段的平均降水量分別為8.72、9.77和8.53 mm d-1，平均蒸發(fā)量4.78、4.59和4.90 mm d-1，說明水汽輸送項對華南夏季降水的影響更為顯著，水汽輸送項可以解釋大部分華南地區(qū)降水的變化。水汽輸送渦流項和熱力項的量級相對較小，平均值分別為2.1和-0.1 mm d-1，對華南降水貢獻遠小于水汽輸送動力項。從各階段變化來看，在P2階段降水發(fā)生年代際增多之后，相對應的水汽輸送項及其分解的平流項、動力項的量級顯著增大，其中最大值為分別為1.97和1.63 mm d-1，平均增值分別為1.7和2.1 mm d-1，同時與降水關系也顯著增強，然而熱力項和渦流項在P1、P2時段的量級小且變化不大。在P3時段降水年際減少之后，各個項的量級均呈現(xiàn)不同程度的減小，值得注意的是該時段熱力項相較與前一時段，與降水的關系明顯增強，并且從前兩時段弱的正相關變?yōu)樨撓嚓P，不利于降水的發(fā)生。

圖7 華南地區(qū)不同時期夏季水汽輸送通量動力項（箭頭，單位：kg m-1 s-1）及其散度（陰影，單位：mm d-1）的差值：（a）P2時期減去P1時期；（b）P3時期減去P2時期。黑色箭頭和紫色打點區(qū)域表示通過95%顯著性檢驗，黑框表示華南地區(qū)Fig.7 Difference in the dynamic component of the moisture transport flow(vector,units:kg m-1 s-1)and divergence(shaded,units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dots indicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the South China region

圖8 華南地區(qū)不同時期夏季水汽輸送通量熱力項（箭頭，單位：kg m-1 s-1）及其散度（陰影，單位：mm d-1）的差值：（a）P2時期減去P1時期；（b）P3時期減去P2時期。黑色箭頭和紫色打點區(qū)域表示通過95%顯著性檢驗，黑框表示華南地區(qū)Fig.8 Differencein thethermodynamic component of the moisture transport flux (vector,units:kg m-1 s-1)and divergence(shaded,units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dots indicate significance at the 95%confidence level and the black box indicating the South China region

圖9 華南地區(qū)（a）北部和（b）南部在P1、P2、P3階段降水量（pre）、蒸發(fā)量（evp）、水汽輸送散度項（mt）、水汽輸送平流散度項（mf）、水汽輸送渦流散度項（sse）、水汽輸送動力散度項（dy）、水汽輸送熱力散度項（th）的平均態(tài)（單位：mm d-1）以及平均可降水量（pw）（單位：kg m-2）。星標表示變量在該時間段相對于1979～2013年時段的差值通過95%的顯著性檢驗Fig.9 Precipitation (pre),evaporation(evp),moisture transport divergence(mt),mean flow of moisture transport divergence(mf),subseasonal-scale eddies of moisture transport divergence(sse),dynamic component of moisture transport divergence(dy),thermodynamic component of moisture transport divergence(th)in P1,P2,and P3(units:mm d-1),and the precipitable water(pw)(units:kg m-2)in(a)Northern and(b)Southern South China.The colored starsindicate the differenceof thevariable in this period and the period from 1979 to 2013 at the95% confidencelevel

對比華南北部，華南南部（圖9b）也主要受到水汽輸送項、水汽輸送平流項以及水汽輸送動力項的影響，但不同的是，華南南部的水汽輸送動力項在各個時段影響要更為顯著，其中量級相較于華南北部P1、P2和P3平均增值分別為0.54、1.7和0.06 mm d-1。華南北部和南部主要差異體現(xiàn)在熱力項上，南北熱力項基本呈反向關系，華南北部熱力項水汽輸送與動力項等共同促進（P2）/抑制（P1、P3）華南降水的增加，而南部熱力項則抵消動力項的作用。值得注意的是，通過計算各個項的趨勢系數(shù)發(fā)現(xiàn)，除了華南南北可降水量趨勢系數(shù)分別為-0.67和-0.69 kg m-2，其它項趨勢系數(shù)量級均較小，也就是說其它項的長期變化趨勢不明顯。

4.2 華南地區(qū)夏季水汽輸送動力項潛在機制

從環(huán)流場討論可以發(fā)現(xiàn)，P2時段由于北半球局地環(huán)流異常，產生異常上升運動（圖10a），西太副高偏弱偏東（圖11a），來自西太平洋的水汽沿西太副高邊緣，以副高西北側的西南風輸送為主，低層華南地區(qū)西南側被異常反氣旋式環(huán)流控制（圖10e），該反氣旋西側的西南氣流把菲律賓和西太平一帶的暖濕水汽帶到華南，與此同時南亞高壓位置偏西（圖11b），南亞高壓和西太副高“相向而行”（圖11c），印證了陶詩言和朱福康（1964）等提出的南亞高壓和西太副高的進退有密切關系，南亞高壓偏西導致南亞高壓南支從北印度洋輸送到華南地區(qū)的水汽增多，副高偏東，這些都有利于華南水汽增多，因而華南地區(qū)在P2時段降水年代際偏多。而在P3時段分布幾乎完全相反，垂直氣流減弱，產生異常下沉運動（圖10b），加強了西太副高，此時西太副高偏強偏西（圖11a），不利于華南地區(qū)來自副高西南側水汽的積累，且低層華南地區(qū)大部受東北冷干氣流控制（圖10f），異常的東北氣流從中國華南沿海向西南方向延伸至印度尼西亞爪哇島，這表明南海夏季風自2003年以來一直較弱，局部850 hPa 風場常被用來代表南海夏季風的強度和變化（Wang et al.,2009），以往研究說明南海夏季風可以在很大程度上影響沿海區(qū)域的天氣尺度擾動和對流活動（Xu and Wang,2013），南海夏季風較弱，減少南海水汽向華南輸送，不利于華南地區(qū)降水增多，與此同時南亞高壓位置偏東（圖11b），南亞高壓西太副高“相背而去”（圖11c），來自于北印度洋的西南風水汽從南部沿海進入華南地區(qū)。

4.3 華南地區(qū)夏季水汽輸送熱力項潛在機制

關于水汽輸送熱力項年代際變化的原因：一方面會受動力作用影響，大尺度大氣環(huán)流輻合輻散能直接影響比濕分布，并會間接影響與比濕緊密相關的熱力項變化。此外，P2時期降水年代際增多時，受氣壓梯度力影響（圖10c），有從華南北邊界流入的北方氣流與從南邊界進入的菲律賓和西太平洋一帶的暖濕水汽在華南北部匯合（圖8a），另一方面P2時段熱帶印度洋和西北太平洋海溫升高（圖12a），蒸發(fā)增強（圖13a），會導致水汽增多，結合西太副高西北側西南水汽輸送增加，有利于來自印度洋和南海、西北太平洋的水汽向華南地區(qū)輸送，進而造成華南地區(qū)南北區(qū)域可降水量顯著增加（圖9a、b）；P3時段我國內蒙古東北部至西南地區(qū)為東北—西南走向的低槽控制（圖10d），有利于低層冷空氣沿偏東路徑影響南方地區(qū)，且季風槽（90°E）較強，有利于低緯度水汽輸送，但華南被高壓控制，盛行下沉氣流帶來暖干空氣，水汽含量減少，同時西北太平洋降溫（圖12b），華南地區(qū)蒸發(fā)增強、印度洋和西太平洋蒸發(fā)減弱（圖13b），來自海洋的水汽減少，導致華南地區(qū)降水偏少。

4.4 華南地區(qū)夏季降水年代際轉折成因

華南地區(qū)夏季降水在過去幾十年中發(fā)生了兩次年代際轉折，在1992/1993年顯著增多，在2002/2003年顯著減少（圖14）。其中，1992/1993華南夏季降水年代際增多主要與西太平洋副熱帶高壓南側的西南水汽與南海季風水汽加強有關，來自南海、西太平洋和熱帶印度洋的水汽輸送是降水水汽的主要來源；而2002/2003華南夏季降水年代際減少與這兩條水汽輸送通道減弱有密切關系。水汽輸送強弱主要與動力項和熱力項有關。在前一時段西太副高偏弱偏東，副高西北側的西南氣流把菲律賓和西太平洋一帶的暖濕水汽輸送到華南地區(qū)，與此同時南亞高壓偏西導致從北印度洋輸送到華南地區(qū)的水汽增多，這都有利于華南夏季降水偏多；而在后一時段西太副高偏強偏西，不利于副高西南側水汽向華南地區(qū)輸送，且低層又受東北冷干氣流控制，南海夏季風偏弱，而南亞高壓位置偏東，導致華南降水偏少。

水汽輸送熱力項主要受到比濕變化的影響，比濕一方面會受到大氣環(huán)流動力項的影響，通過輻合輻散影響比濕分布，另一方面下墊面蒸發(fā)量也會直接影響局地比濕，進而引起熱力項異常。前一時段熱帶印度洋和西北太平洋海溫升高，蒸發(fā)增加，導致比濕上升，進入華南地區(qū)的水汽增加，北方冷干空氣與南邊界進入的暖濕水汽在華南北部匯合，有利于降水偏多；后一時段我國中西部受到低槽控制，有利于冷空氣南下，且季風槽偏強，華南地區(qū)受高壓控制盛行下沉氣流，且來自海洋的水汽輸送偏弱，華南地區(qū)降水增少。

圖10 夏季P2時期與P1時期（a）0°～30°N 上經(jīng)向風（箭頭；單位：m s-1）和垂直方向上的風(箭頭；單位：10-3 Pa s-1)合成的垂直環(huán)流以及垂直速度（陰影；單位：10-3 Pa s-1）、（c）500 hPa 位勢高度場（陰影；單位：gpm）和（e）850 hPa 風場差值場（陰影；單位：m s-1）;（b）、（d）和（f）分別與（a）、（c）和（e）相同，但為P3時期與P2時期的差值。（c，d）中打點區(qū)域以及（e，f）中黑色箭頭均表示通過95%顯著性檢驗；（c，d）中黑色實線為氣候態(tài)的等值線，綠（紫）色等值線分別表示P1（P2）和P2（P3）合成的等值線，（c-f）中黑框表示華南地區(qū)。Fig.10 Difference for P2 minus P1 in (a) vertical circulation consisting of meridional winds (vectors; m s-1) and p-vertical velocity (vectors; 10-3 Pa s-1)along 0°-30°Eand vertical velocity(shaded;units:10-3 Pa s-1),(c)500-hPa geopotential height field (units:gpm),and (e)850-hPa wind field.(b),(d),and(f)same as(a),(c),and(e), but for the difference for P3 minus P2.The black dots in(c)and(d)and the black vectors in(e)and(f)indicate significance at the 95%confidence level, black solid line represents the climatology contour,green(purple)contour line represents the composite contour in P1(P2),green (purple)contour linerepresents the composite contour in P2(P3),and black box indicates the South China region

圖11 三個時段夏季（a）500 hPa 西太副高和（b）200 hPa 南亞高壓的位置變化；南亞高壓與西太副高脊點指數(shù)的（c）標準差（std）和（d）滑動t 檢驗Fig.11 Variances of(a)200-hPa South Asia high and(b)500-hPa western Pacific subtropical high positions in the summer of the three periods;(c)extension index standard deviation (std)and (d)sliding t testsfor the South Asia high and western Pacific subtropical high

圖12 （a）P2 時期與P1時期和（b）P3時期與P2時期海表溫度的差值（單位：°C）。黑點區(qū)域表示通過95%顯著性檢驗，黑框區(qū)域分別表示海溫關鍵區(qū)熱帶印度洋（10°S～10°N，55°～90°E）和西北太平洋（20°～35°N，140°～160°E）Fig.12 Difference in the sea surface temperature(SST)for(a)P2 minus P1 and(b)P3 minus P2(units:°C).The black dots indicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the key SST areas of the tropical Indian Ocean(10°S-10°N,55°-90°E)and northwest Pacific Ocean (20°-35°N,140°-160°E)

圖13 （a）P2時期與P1時期和（b）P3時期與P2時期蒸發(fā)量（陰影；單位：mm d-1）和水汽輸送通量矢量（箭頭，單位：kg m-1 s-1）的差值。箭頭表示為通過95%顯著性檢驗，黑框表示華南地區(qū)Fig.13 Difference in the evaporation(shaded,units: mm d-1)and moisture transport flux(vector,units:kg m-1 s-1)for(a)P2 minus P1 and(b)P3 minus P2.The black vectors indicate significance at the95%confidence level and the black box indicates the South China region

圖14 華南夏季降水年代際轉折可能成因Fig.14 Possiblecausesof the interdecadal transition of summer precipitation in South China

5 結論與討論

本文利用NCEP/NCAR 再分析資料和2374站日降水資料，基于大氣水汽平衡方程分析了華南地區(qū)夏季降水年代際變化的水汽輸送特征及其成因，主要結果如下：（1）華南地區(qū)夏季降水在近三十年來發(fā)生了兩次年代際轉折，其中在1992/1993年后顯著增多，至2002/2003年后又顯著減少，造成1992/1993年華南夏季降水年代際增多的主要原因是西太平洋副熱帶高壓南側的西南水汽與南海季風水汽輸送加強；而2002/2003年后華南夏季降水年代際減少也與這兩條水汽輸送通道減弱有密切關系。（2）水汽輸送對華南降水年代際轉折有重要影響，兩次年代際轉折主要是大氣環(huán)流異常引起的水汽輸送平衡方程各項異常導致，動力項主要受到環(huán)流場作用，在1992/1993（2002/2003）年異常局地環(huán)流引起異常下沉（上升）運動，影響西太副高和南亞高壓相離（相向），導致華南水汽輻合（輻散），最終導致華南降水增多（減少）；熱力項差異相對動力項量級較小，起次要作用，該項主要受到比濕變化的影響，在1992/1993（2002/2003）年，西北太平洋增溫（降溫）蒸發(fā)增強（減弱），影響比濕增大（減?。?，同時受到環(huán)流場影響，最終影響華南夏季降水增多（減少）。

以往有關華南夏季降水年代際轉折成因主要是從大氣環(huán)流變化（Ding et al.,2008;Wu et al.,2010b;黃榮輝等,2013;Ha et al.,2016,2019）的角度分析，本文主要研究了水汽輸送動力和熱力項對華南夏季降水的貢獻，為水循環(huán)和預測旱澇異常提供了參考。但是關于水汽輸送渦流項和地表相關項的作用尚需進一步深入研究。