張 戈，龍景超，嚴(yán) 厲，薛宇峰，徐建軍，劉春雷，張樹欽

（1.廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院//2.廣東海洋大學(xué)南海海洋氣象研究院，廣東 湛江 524088；3.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610225）

大氣季節(jié)內(nèi)振蕩（Intraseasonal oscillation,ISO），也稱為MJO，是Madden 和Julian 于20 世紀(jì)70 年代發(fā)現(xiàn)的熱帶大氣中30～ 60 d的低頻振蕩，是季節(jié)尺度上大氣變化的強(qiáng)信號(hào)，具有很強(qiáng)預(yù)報(bào)意義[1]。同時(shí)，其作為重要的熱帶大氣環(huán)流系統(tǒng)之一，對(duì)區(qū)域天氣和氣候產(chǎn)生顯著影響[2-3]。

對(duì)于北半球夏季季節(jié)內(nèi)振蕩（Boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO）而言，其活動(dòng)特征與冬季的ISO 明顯不同。冬季熱帶大氣ISO 起源于熱帶印度洋和西太平洋，以緯向東傳為主，而BSISO 活動(dòng)則更加復(fù)雜[4]。BSISO 存在3 種傳播形式，第一為向東傳播；第二為印度、西北太平洋季風(fēng)區(qū)獨(dú)立北向傳播；第三為赤道外的向西傳播[5-7]。Lee 等[8]利用多變量EOF 提取了亞洲夏季風(fēng)區(qū)BSISO 的兩個(gè)主要活動(dòng)模態(tài)，模態(tài)一為較為經(jīng)典的、可與東傳MJO 相聯(lián)系且呈現(xiàn)北傳或東北傳的模態(tài)，時(shí)間尺度為30～ 60 d。另一個(gè)模態(tài)為準(zhǔn)雙周的西北傳模態(tài)。其中，在印度和西太平洋地區(qū)BSISO 向北傳播的事件中，獨(dú)立北向傳播的事件約占50%，其余的似乎與沿赤道東向傳播的對(duì)流活動(dòng)有關(guān)[9]。在時(shí)間上，BSISO 主要分為兩種類型：高頻振蕩和低頻振蕩。高頻BSISO 通常是從熱帶西太平洋向西或者向西北傳播[10]，其頻率也有所不同，可分為10～ 25 d、10～ 20 d、準(zhǔn)雙周振蕩和20～ 40 d[10-13]。低頻BSISO 則主要是向北傳播，其頻率有30～ 50 d、40～ 70 d[12-13]。此類BSISO 與向東傳播的MJO 有關(guān)[14]。

年際尺度背景環(huán)境的變化對(duì)BSISO 的活動(dòng)有很強(qiáng)調(diào)制作用。研究表明在年際尺度上，東太平洋出現(xiàn)偏暖的SSTA 異常時(shí)，西北太平洋7 至10 月向西和向北傳播的BSISO 明顯加強(qiáng)[15]。在ENSO 發(fā)展及衰減階段BSISO 的異常變化有不對(duì)稱性，且二者關(guān)系在ENSO 衰減階段較發(fā)展階段更加顯著[16]。Liu 等[13]指出El Nino 背景下BSISO 的對(duì)流主體移動(dòng)速度相比La Nina 背景下的移動(dòng)得更快，且以西北向?yàn)橹?。除此之外，毗鄰的印度洋不同海溫模態(tài)對(duì)BSISO 活動(dòng)也有重要影響。林愛蘭等[17]研究指出印度洋海溫年際變化或海溫模態(tài)的變化可引起大氣環(huán)流背景場(chǎng)和BSISO 結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而調(diào)制BSISO 不同傳播模態(tài)強(qiáng)度的年際變化。如在印度洋正(負(fù))偶極子模態(tài)的變化，會(huì)導(dǎo)致中東印度洋BSISO 北傳減弱(加強(qiáng))，而正(負(fù))海盆模態(tài)出現(xiàn)時(shí)印度洋至西太平洋的赤道地區(qū)BSISO 的向東傳播將得到加強(qiáng)(減弱)。

年代際尺度上，Kajikawa 等[18]指出南海區(qū)域ISO 在1979－1993 年間周期為64 d 左右，其傳播途徑兼具北向和西向特征；而在1994－2007 年間周期變?yōu)榧s42 d，沒(méi)有了明顯傳播途徑，但展現(xiàn)出顯著的從北印度洋向南海的傾斜結(jié)構(gòu)，這可能與東傳的MJO 有關(guān)。南海區(qū)域ISO 的這一年代際變化在南海夏季風(fēng)年代際尺度的提前爆發(fā)有所體現(xiàn)[19]。此外，Yamaura 等[20]認(rèn)為BSISO 強(qiáng)度存在顯著的年代際變化，即1999－2008 年期間BSISO 活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)于1984－1998 年，并指出這一年代際變化與熱帶亞洲季風(fēng)區(qū)海溫相聯(lián)系。由此推知與西太平洋毗鄰的北太平洋和印度洋海溫的年代際變化也可能對(duì)BSISO 活動(dòng)造成影響，然而其影響是什么，貢獻(xiàn)如何還需進(jìn)一步探究。本研究從北太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation,PDO）為切入點(diǎn)，剖析PDO 不同位相下其對(duì)BSISO 時(shí)空特征、強(qiáng)度等產(chǎn)生的影響。通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，探究PDO 冷暖位相下BSISO 的周期性和強(qiáng)度變化及BSISO 傳播軌跡特征，揭示PDO 冷暖位相下西太平洋BSISO活動(dòng)的時(shí)空演化特點(diǎn)和強(qiáng)度變化。通過(guò)垂直剪切異常、比濕場(chǎng)異常及位勢(shì)高度場(chǎng)的差異分析PDO 冷暖位相下BSISO 活動(dòng)特征差異的可能影響機(jī)制，為年代際振蕩信號(hào)對(duì)南海夏季季節(jié)內(nèi)振蕩的影響提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料

本研究采用美國(guó)海洋與大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA）氣候預(yù)測(cè)中心提供的太平洋年代際振蕩指數(shù)（PDO）和Nino3.4 指數(shù)（https://psl.noaa.gov/data/climate indices/list/），時(shí)間范圍為1948－2018 年，以及NOAA 提供的大氣頂向外長(zhǎng)波輻射（Outgoing longwave radiation,OLR）日平均數(shù)據(jù)，水平分辨率為2.5°×2.5°，數(shù)據(jù)為1974 年6 月－2019 年12 月。海表溫度資料采用NOAA 提供的ERSST_V5 月平均資料，水平分辨率為2° × 2°，時(shí)間范圍是1854年1 月－2020 年2 月。風(fēng)場(chǎng)、比濕場(chǎng)和位勢(shì)高度場(chǎng)采用了NCEP-DOE II 日平均再分析資料，水平分辨率為2.5° × 2.5°，垂直分層17 層（1 000,925,850,700,600,500,400,300,250,200,150,100,70,50,30,20,10 hPa）時(shí)間為1979 年1 月－2020 年2 月。為便于資料處理和分析，本研究選取統(tǒng)一的時(shí)間范圍為1979－2018 年。

1.2 方法

為探究PDO 不同位相下大氣和海洋環(huán)境對(duì)BSISO 的調(diào)制作用，本研究選取PDO 冷暖位相的典型年進(jìn)行合成分析。ENSO 是氣候系統(tǒng)中強(qiáng)的年際信號(hào)，其對(duì)BSISO活動(dòng)有十分顯著的影響[13,15-17]。為消除ENSO 的影響，進(jìn)一步聚焦PDO 這一海溫模態(tài)對(duì) BSISO 的調(diào)制作用。本研究將標(biāo)準(zhǔn)化Nino3.4 指數(shù)中絕對(duì)值小于0.5 的年份定義為ENSO事件不顯著的年份[16]。同時(shí)，定義標(biāo)準(zhǔn)化年平均PDO 指數(shù)大于0.5 的年份為PDO 典型暖位相念，小于0.5 為PDO 典型冷位相念。如圖1 所示，剔除ENSO 事件后，選取暖位相典型年為1981、1983、1986、1992、1995、2014、2016 年，冷位相典型年為2000、2001、2008、2011、2012、2013 年。

圖1 1950－2018 年P(guān)DO 指數(shù)和Nino3.4 指數(shù)Fig.1 Nino3.4 index and PDO index in 1950－2018

冷暖典型年合成結(jié)果表明，太平洋海溫結(jié)構(gòu)為典型PDO 正負(fù)位相下的空間分布，且赤道中東太平洋ENSO 信號(hào)不甚明顯（圖2）。暖位相典型年，北太平洋中部呈現(xiàn)緯向帶狀的海溫負(fù)異常，在北太平洋北部和東部的北美沿岸海溫為暖異常。相應(yīng)地，赤道西太平洋海溫異常梯度區(qū)低層（850 hPa）大氣異常東風(fēng)，體現(xiàn)了熱帶地區(qū)海洋強(qiáng)迫大氣；而在北太平洋氣旋式異常環(huán)流加強(qiáng)阿留申低壓，從而使黑潮延伸體區(qū)海溫異常偏低，體現(xiàn)中緯度地區(qū)大氣強(qiáng)迫海洋（圖2_a）[21]。反之，在PDO 負(fù)位相下，北太平洋東部呈現(xiàn)馬蹄形的冷異常圍繞著黑潮延伸體及其以東海域的暖異常。同理，海氣相互作用在熱帶和熱帶外區(qū)域不同，在赤道西太平洋從異常冷海溫到異常暖海溫呈現(xiàn)低層異常東風(fēng)；北太平洋異常反氣旋環(huán)流減弱阿留申低壓，使黑潮延伸體區(qū)海溫異常升高，而北美沿岸海域由異常反氣旋加強(qiáng)了偏北風(fēng)，海溫呈現(xiàn)冷異常（圖2_b）。通過(guò)剔除強(qiáng)ENSO 年份使結(jié)果盡可能降低ENSO 信號(hào)對(duì)本研究分析影響[17]。

圖2 PDO 冷暖位相典型年海表面溫度距平合成圖及對(duì)應(yīng)850 hPa 風(fēng)場(chǎng)Fig.2 Composite sea surface temperature anomaly of typical years in PDO warm and cold phase,and corresponding 850 hPa wind fields anomaly

此外，本研究對(duì)1979 年－2018 年5－10 月日平均OLR 資料在南海及菲律賓以東海域（15°N－25°N，110°E－140°E，如圖4a 黑框所示）做區(qū)域平均，并進(jìn)行10～ 90 d 帶通濾波獲得季節(jié)內(nèi)信號(hào)，定義為BSISO 指數(shù)。超前滯后的一元線性回歸分析方法也在對(duì)BSISO 對(duì)流活動(dòng)和環(huán)流場(chǎng)演變過(guò)程的分析中用到。

2 PDO 冷暖典型年BSISO 活動(dòng)強(qiáng)度和周期特點(diǎn)

大氣頂向外長(zhǎng)波輻射（OLR）的大小表征大氣對(duì)流活動(dòng)的深度和強(qiáng)度。如圖3 所示的OLR 夏季氣候態(tài)分布來(lái)看，OLR 的小值區(qū)為對(duì)流旺盛的暖池區(qū)和赤道輻合帶（ITCZ）。對(duì)夏季（5－10 月）日平均全球OLR 進(jìn)行10～ 90 d 帶通濾波計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差可評(píng)估季節(jié)內(nèi)尺度的對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)度，即BSISO 強(qiáng)度。由如圖3 填色區(qū)域分布可知，全球BSISO 最活躍的區(qū)域?yàn)楸庇《妊蟆⒛虾＜捌湟詵|海域。

圖3 夏季OLR 氣候態(tài)空間分布和ISO 強(qiáng)度分布Fig.3 Climatological-mean OLR and ISO intensity in boreal summer

圖4_a、4_b 所示，PDO 冷暖位相下BSISO 的活動(dòng)基本集中在南海和菲律賓以東洋面。但相對(duì)于冷位相而言（4_c），PDO 暖位相下在南海和菲律賓以東洋面BSISO 活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)更弱，對(duì)流活動(dòng)范圍更集中?；诖颂卣鳎狙芯慷x南海及其菲律賓以東海域（15°N－25°N，110°E－140°E）區(qū)域平均帶通濾波OLR 序列為BSISO 指數(shù)，進(jìn)行其空間演變的分析[13]。

圖4 PDO 冷暖位相典型年BSISO 的強(qiáng)度分布Fig.4 The BSISO intensity in typical years of PDO cold and warm phases

為探究PDO 冷暖位相下BSISO 活動(dòng)的周期特征，本研究分別對(duì)PDO 冷暖位相下BSISO 指數(shù)進(jìn)行功率譜分析。結(jié)果顯示，暖位相典型年主要周期為10～ 50 d，冷位相典型年主要周期為10～ 40 d和60～ 70 d。為探究PDO 不同位相對(duì)BSISO 影響，選取冷暖位相差異較大周期。本研究主要討論P(yáng)DO暖位相典型年周期為40～ 50 d 的振蕩，PDO 冷位相典型年周期為60～ 70 d 的振蕩（圖5）。

圖5 PDO 冷暖位相典型年BSISO 指數(shù)功率譜Fig.5 BSISO index power spectrum of PDO in typical years

3 冷暖位相下典型年BSISO 的時(shí)空演變特征

PDO 作為年代際尺度有全球影響的海溫模態(tài)，其不同位相下BSISO 強(qiáng)度和周期確實(shí)存在明顯差異。另一方面，其空間傳播軌跡意味著其信號(hào)的可預(yù)測(cè)性和影響區(qū)域，因而成為關(guān)注焦點(diǎn)。為清晰展示PDO冷暖位相下對(duì)流傳播的特征以及與BSISO相關(guān)的環(huán)流演變特征，本研究通過(guò)超前的標(biāo)準(zhǔn)化OLR場(chǎng)（位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)）回歸到BSISO 指數(shù)，獲得不同位相下BSISO 空間演化特征。圖6（a-d）所示，在PDO暖位相下，BSISO對(duì)流信號(hào)起源于西太平洋，呈東南-西北向傳播特征，周期大約為42 d。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化OLR 場(chǎng)超前21 d 時(shí)，較弱的對(duì)流異常出現(xiàn)西太平洋（180°E，0°N）附近；超前14 d 時(shí)，對(duì)流有所加強(qiáng)并西移至（160°E，5°N）附近；超前7 d 時(shí)，對(duì)流持續(xù)增強(qiáng)，移動(dòng)到150°E 附近；同期回歸顯示對(duì)流信號(hào)進(jìn)一步加強(qiáng)西移至南海和菲律賓海以東。

PDO 冷位相下 [圖6（e-h）]，BSISO 對(duì)流信號(hào)起始于北印度洋，呈向東南-向西北傳播特征，其周期約為66 d。標(biāo)準(zhǔn)化OLR 場(chǎng)超前33 d 回歸到標(biāo)準(zhǔn)化BSISO 指數(shù)時(shí)，對(duì)流異常出現(xiàn)在孟加拉灣以南；隨著時(shí)間推進(jìn)，在超前22 d 時(shí)，對(duì)流異常信號(hào)增強(qiáng)（圖6_f 紅色虛線所示）；超前11 d 時(shí)，對(duì)流活動(dòng)迅速聚集、增強(qiáng)，并移至孟加拉灣、南海和菲律賓海以東海域；超前0 d 時(shí)，對(duì)流信號(hào)傳播似乎減緩，但仍持續(xù)加強(qiáng)并向西北移至南海以及菲律賓以東海域。

圖6 PDO 暖冷位相下BSISO 信號(hào)時(shí)空演變Fig.6 Evolution patterns of BSISO in PDO warm and cold phase

3.1 對(duì)流活動(dòng)緯向演變特征

為更清晰地展現(xiàn)BSISO 對(duì)流信號(hào)緯向傳播特征，同時(shí)對(duì)比季節(jié)內(nèi)其它周期信號(hào)的強(qiáng)弱，圖7展示了PDO 冷暖位相下10～ 90 d、40～ 50 d 和60～ 70 d 周期對(duì)流活動(dòng)經(jīng)向平均的時(shí)間-經(jīng)度分布圖。由圖7（a、c、e）可見，PDO 暖位相下不同周期的對(duì)流活動(dòng)總體呈東南-西北向傳播路徑，而圖7（b、d、f），PDO 冷位相下，對(duì)流開始在90°E 的印度洋海域并向東傳播，并且此時(shí)西太平洋對(duì)流信號(hào)向西的傳播，這與圖6（f-h）一致。相比之下40～ 50 d 周期的BSISO 活動(dòng)，暖位相信號(hào)更強(qiáng)，而在60～ 70 d 的周期中，冷位相的對(duì)流信號(hào)更強(qiáng)。

圖7 BSISO 經(jīng)向平均的演變模式Fig.7 Evolution patterns of BSISO meridional average

3.2 位勢(shì)和風(fēng)場(chǎng)演變特征

圖8 展示的位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)異常對(duì)BSISO 指數(shù)的超前回歸結(jié)果。由此，可以進(jìn)一步明確BSISO活動(dòng)對(duì)大氣環(huán)流的影響。圖8（a-d）是PDO 暖位相下850 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的時(shí)空演變圖，時(shí)間選取與圖6 中OLR 所示的對(duì)流異常相對(duì)應(yīng)。從圖8_a 可見，西太平洋（約170°E，0°N）附近為位勢(shì)高度負(fù)異常和風(fēng)場(chǎng)的氣旋式環(huán)流異常。圖8（a-d）的時(shí)空演變體現(xiàn)了環(huán)流異常場(chǎng)的移動(dòng)軌跡呈東南-西北向，逐步加強(qiáng)，這與對(duì)流發(fā)展和移動(dòng)向匹配。PDO 冷位相下，超前33 d 時(shí)，位勢(shì)高度負(fù)異常信號(hào)率先出現(xiàn)于中西印度洋，此時(shí)南海和華南地區(qū)受反氣旋環(huán)流異常影響（圖8_e）；超前11 d 時(shí)，位勢(shì)高度負(fù)異常信號(hào)東傳至赤道西太平洋。隨著時(shí)間的推進(jìn)，位勢(shì)高度負(fù)異常和氣旋式環(huán)流異常的信號(hào)向西北方向移動(dòng)直至南海及周邊區(qū)域 [圖8（g-h）]。

由此可見，在不同PDO 位相之下BSISO 活動(dòng)的周期和傳播途徑差異較為明顯。由空間演變的分析發(fā)現(xiàn)，該位相下對(duì)流活動(dòng)為西北向傳播 [圖6（a-d）和圖8（a-d）]與Lee 等[8]用多變量EOF 提取的亞洲夏季風(fēng)區(qū)BSISO 準(zhǔn)雙周西北傳模態(tài)相似。而冷位相下對(duì)流信號(hào)具有東傳特性，則體現(xiàn)為L(zhǎng)ee等[8]提及的另一模態(tài)。因此，亞洲夏季風(fēng)區(qū)BSISO的主要模態(tài)可能與PDO 不同位相下海溫分布有關(guān)。

圖8 PDO 暖冷位相下與BSISO 信號(hào)相關(guān)的850 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)時(shí)空演變Fig.8 Evolution patterns of 850 hPa geopotential heightand wind related to BSISO during PDO warm phase and PDO cold phase

4 原因分析

PDO 不同位相下BSISO 時(shí)空演變、強(qiáng)度等的差異性可由環(huán)境要素差異來(lái)理解。對(duì)流運(yùn)動(dòng)作為BSISO 的主要表現(xiàn)形式，其活動(dòng)受到背景風(fēng)垂直切變、低層濕度和位勢(shì)高度異常等環(huán)境因素的調(diào)控[22-23]。因此，剖析PDO 冷暖位相對(duì)BSISO 活動(dòng)特性的影響，本研究從上述三個(gè)方面展開討論。

4.1 垂直風(fēng)切變異常特征

夏季，南亞和東亞季風(fēng)區(qū)的對(duì)流層高層受強(qiáng)大的南亞高壓控制，亞洲大陸上空為一巨大的反氣旋式環(huán)流，其南側(cè)盛行東風(fēng)，而對(duì)流層低層為夏季風(fēng)環(huán)流，盛行偏西風(fēng)。因此，亞洲季風(fēng)區(qū)的垂直切變具有明顯的東風(fēng)切變特征[23]。前人研究表明，大氣環(huán)流的垂直東風(fēng)切變與BSISO 對(duì)流活動(dòng)的相互作用有利于在對(duì)流中心北側(cè)激發(fā)相對(duì)渦度的正壓響應(yīng)，進(jìn)而增加正渦度的異常，從而促使對(duì)流活動(dòng)向北移動(dòng)[22-23]。另外，Wang 等[24]指出背景垂直東風(fēng)切變有助于加強(qiáng)熱帶大氣低層的羅斯貝波響應(yīng)，北半球其西北向傳播的氣旋式環(huán)流異常為BSISO 對(duì)流發(fā)生發(fā)展和西北向移動(dòng)提供了有利的環(huán)境擾動(dòng)。

從PDO 暖位相和冷位相典型年對(duì)流層高低層緯向風(fēng)垂直切變的合成場(chǎng)（圖9_a 和9_b）來(lái)看，北印度洋、南亞大陸和熱帶西太平洋區(qū)域?yàn)榇怪睎|風(fēng)切變，因此，該區(qū)域成為大氣季節(jié)內(nèi)振蕩和BSISO 發(fā)生和傳播的主要區(qū)域。圖9_c 其差值場(chǎng)表明，PDO 暖位相下赤道西太平洋（140°E 以東）區(qū)域具有更強(qiáng)的垂直東風(fēng)切變，顯然這一區(qū)域更有利于熱帶大氣低層的羅斯貝波響應(yīng)，為BSISO 對(duì)流發(fā)生發(fā)展和西北向傳播提供條件[23]，解釋了PDO 暖位相下BSISO 信號(hào)起源于熱帶西太平洋（160°E，0°N）附近。這可能與PDO 冷位相下熱帶-副熱帶西太平洋（120°E－180°E，0－10°N）海溫緯向梯度增加有關(guān)（圖2_b）。海溫緯向梯度增加有利于對(duì)流層低層?xùn)|風(fēng)異常加強(qiáng)，削弱低層西風(fēng)，進(jìn)而造成暖位相垂直東風(fēng)切變強(qiáng)于冷位相。孟加拉灣和南海在PDO 冷位相時(shí)則存在更強(qiáng)的垂直東風(fēng)切變，更有利于ISO 向北移動(dòng)，這與冷位相下BSISO 東向-西北向傳播相匹配（圖6（e-h））。該數(shù)據(jù)分析結(jié)果與Liu 等[13]數(shù)值試驗(yàn)研究ENSO 暖冷位相下垂直東風(fēng)切變對(duì)BSISO 傳播路徑的調(diào)制作用相似。

圖9 PDO 暖位相和冷位相典型年對(duì)流層高低層緯向風(fēng)垂直切變合成場(chǎng)Fig.9 Difference of vertical wind shear during typical PDO warm and cold phase

4.2 低層比濕場(chǎng)異常特征

水汽凝結(jié)產(chǎn)生的潛熱是對(duì)流發(fā)展和影響大氣環(huán)流變化的重要熱力因子，例如有水汽參與的“對(duì)流-環(huán)流-水汽”反饋機(jī)制對(duì)BSISO 對(duì)流發(fā)展和傳播產(chǎn)生深刻的影響[25-26]。因此，在PDO 的年代際背景之下水汽分布如何，及其對(duì)BSISO 基本活動(dòng)特征的影響成為本節(jié)討論重點(diǎn)。

圖10（a-b）分別為PDO 暖冷位相下典型年比濕的距平合成場(chǎng)。圖10_a 表明，PDO 暖位相下，在熱帶西太平洋區(qū)域比濕距平分布總體呈現(xiàn)緯向差異且呈東南-西北向傾斜的特征，即南海及其周邊和熱帶海洋性大陸東部比濕偏多，而其東側(cè)海域比濕偏少。濕度“西部大、東部小”的分布有利于對(duì)流向西發(fā)展，而其東南-西北向分布為對(duì)流向西北方向移動(dòng)提供了條件。在PDO 冷位相下（圖10_b），水汽的異常在印度洋至熱帶西太平洋都呈正距平，但南海和菲律賓海以東的西太平洋海區(qū)水汽增加幅度顯著大于北印度洋，這為PDO 冷位相下BSISO 對(duì)流信號(hào)從北印度洋向東傳至西太平洋提供背景的水汽條件。同時(shí)，熱帶西太平洋比濕距平“西部大、東部小”的分布也有利于對(duì)流向西或西北傳播。對(duì)比暖冷位相下水汽條件（圖10_c），在南海及其以東的熱帶西太平洋海域PDO 暖位相下水汽含量小于冷位相的水汽含量，這對(duì)PDO 暖位相BSISO 強(qiáng)度的發(fā)展較為不利，這可能是PDO暖位相下BSISO 強(qiáng)度弱于冷位相下強(qiáng)度的原因之一（圖4）。

圖10 對(duì)流層低層比濕距平合成場(chǎng)Fig.10 The low level specific humidity anomalies against climatological mean

另一方面，本研究對(duì)比PDO 暖冷位相下典型年200 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)（圖11）。位勢(shì)高度的差值場(chǎng)表明，在熱帶印度洋和西太平洋，尤其是南海及其以東的熱帶西太平洋海域，暖位相下位勢(shì)高度較冷位相下偏高，這將不利于該區(qū)域?qū)α鲾_動(dòng)的發(fā)生和發(fā)展，因而減弱了暖位相下BSISO 的強(qiáng)度（圖4）。

另一方面，本研究對(duì)比PDO 暖冷位相下典型年200 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)（圖11）。位勢(shì)高度的差值場(chǎng)表明，在熱帶印度洋和西太平洋，尤其是南海及其以東的熱帶西太平洋海域，暖位相下位勢(shì)高度較冷位相下偏高，這將不利于該區(qū)域?qū)α鲾_動(dòng)的發(fā)生和發(fā)展，因而減弱了暖位相下BSISO 的強(qiáng)度（圖4）。

圖11 PDO 暖位相和冷位相典型年200 hPa 位勢(shì)高度差值場(chǎng)Fig.11 Difference of 200hPa geopotential height between PDO warm and cold phase

5 討論與結(jié)論

BSISO 熱帶西太平洋主要的季節(jié)內(nèi)信號(hào)，對(duì)區(qū)域天氣和氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)具有重要的意義。那么，PDO 作為具有海盆尺度甚至全球影響的年代際海溫模態(tài)對(duì)西太平洋夏季（5－10 月）BSISO 強(qiáng)度、活動(dòng)周期和傳播軌跡的影響是不可忽視的。本研究運(yùn)用合成和回歸的方法對(duì)PDO 冷暖位相BSISO 的活動(dòng)特征和差異進(jìn)行分析，并探究了可能的影響因素，得到如下結(jié)論：

1）對(duì)PDO 冷暖位相下BSISO 指數(shù)的功率譜分析表明，PDO 暖位相時(shí)BSISO 指數(shù)以10～ 50 d 周期的振蕩為主；PDO 冷位相下BSISO 活動(dòng)周期更長(zhǎng)，為10～ 40 d 和60～ 70 d 的振蕩。周期在40～ 50 d 的振蕩在PDO 暖位相時(shí)更加顯著，而周期在60～70 d 的振蕩在冷位相更加顯著。

2）PDO 冷位相和暖位相下BSISO 的空間演變特征顯著不同，表現(xiàn)為L(zhǎng)ee 等[6]提出的兩個(gè)基本模態(tài)。即PDO 暖位相下，BSISO 對(duì)流信號(hào)起源于熱帶西太平洋（160°E，10°N）附近，傳播軌跡呈東南-西北向；而PDO 冷位相下，BSISO 對(duì)流始于印度洋，向東移動(dòng)至赤道西太平洋處后轉(zhuǎn)而向西北方向移動(dòng)，成熟于南海及菲律賓海以東海域。與BSISO 對(duì)流活動(dòng)相對(duì)應(yīng)的位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的異常也呈相似的活動(dòng)路徑，充分展現(xiàn)了BSISO 對(duì)區(qū)域大氣環(huán)流的影響。

3）BSISO 的傳播路徑主要受季風(fēng)區(qū)垂直東風(fēng)切變和水汽條件影響。PDO 暖位相下熱帶西太平洋海域垂直東風(fēng)切變更強(qiáng)，且南海和海洋性大陸東部水汽含量大于其東部，因此從動(dòng)力條件和水汽條件而言，都有利于BSISO 對(duì)流活動(dòng)發(fā)生和西北向傳播。PDO 冷位相下，孟加拉灣、南海及其南側(cè)海洋性大陸更強(qiáng)的垂直東風(fēng)切變，以及南海和菲律賓海以東海域更大的比濕距平則為BSISO 對(duì)流活動(dòng)的向東-向西北傳播創(chuàng)造了條件。該結(jié)果與Liu 等[13]利用數(shù)值試驗(yàn)研究ENSO 暖冷位相下垂直東風(fēng)切變和水汽條件對(duì)BSISO 傳播路徑的影響相似，佐證了海洋模態(tài)的變化通過(guò)影響大氣環(huán)境進(jìn)而調(diào)制BSISO 活動(dòng)特征的物理聯(lián)系。

4）PDO 暖位相下BSISO 強(qiáng)度較冷位相下更弱，這可能與PDO 暖位相位勢(shì)高度偏高，低層大氣水汽含量偏低有關(guān)。

通過(guò)提取PDO 信號(hào)，探究PDO 海溫模態(tài)不同位相下大氣和海洋環(huán)境對(duì)BSISO 強(qiáng)度、活動(dòng)周期和傳播軌跡的可能影響，有利于加深對(duì)BSISO 年代際變化特征和驅(qū)動(dòng)因子的理解，同時(shí)也為氣候模式對(duì)BSISO 的模擬提供參考。本研究?jī)H探討了PDO 對(duì)BSISO 活動(dòng)特性可能的調(diào)制作用，具體物理過(guò)程分析將在后面的工作中利用數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)一步探究。