陳 艷 張萬誠 陶 云 任菊章 段長春

1 云南省氣象科學(xué)研究所，昆明 650034 2 中國氣象局橫斷山區(qū)(低緯高原)災(zāi)害性天氣研究中心，昆明 650034

提 要： 以往的研究顯示，厄爾尼諾是導(dǎo)致云南春季干旱的重要原因。2015年，在超強(qiáng)厄爾尼諾事件背景下，滇西大部春季降水偏少，雨季開始偏晚至特晚；然而，東部地區(qū)降水總體偏多，部分區(qū)域雨季開始偏早至特早，東西部形成了鮮明對比。利用云南省逐日觀測降水、全球測站均一化逐日格點(diǎn)降水和NCEP/NCAR再分析資料，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)和動力診斷方法，研究了2015年春季10～30 d大氣低頻振蕩特征及其對云南東部降水異常的影響。分析顯示，3月中旬至4月下旬，100°E以東地區(qū)10～30 d大氣低頻振蕩異?；钴S，是造成云南東部地區(qū)降水偏多的重要原因。在低頻振蕩影響下，云南東部先后出現(xiàn)了3次明顯的降水過程，每一次過程都與歐亞型低頻波列上低頻冷位相的南壓密切相關(guān)。即當(dāng)?shù)皖l冷位相向南移動時，東亞副熱帶西風(fēng)急流隨之南壓，當(dāng)其入口區(qū)次級環(huán)流上升支移至云南上空，并與南下冷高壓西南側(cè)有利的回流水汽相互作用時即形成了降水。

引 言

干濕季節(jié)分明是云南季風(fēng)氣候最顯著的一個特征。云南雨季平均于5月第5候開始(陳艷等,2017)，雨季開始前降水稀少，常常出現(xiàn)季節(jié)性干旱(Zhang and Zhou，2015；金燕等，2018)，其中春季(3—5月)干旱最為常見(秦劍等，2000)。因此，很多學(xué)者從云南春旱成因或雨季開始早晚的角度，研究了與春季降水異常有關(guān)的氣候系統(tǒng)特征。

大氣環(huán)流分析顯示，低緯地區(qū)環(huán)流和季風(fēng)推進(jìn)異常對云南春季降水多寡至關(guān)重要。與降水偏少有關(guān)的異常特征主要包括：北印度洋地區(qū)對流層低層持續(xù)的東風(fēng)異常和持續(xù)偏西偏強(qiáng)的西太平洋副熱帶高壓(晏紅明等，2007)、熱帶對流活動弱(解明恩等，2006)、東南亞地區(qū)夏季風(fēng)爆發(fā)偏晚(劉瑜等，2006)、孟加拉灣至云南上空水汽輸送偏弱(陳艷等，2006)以及云南上空受強(qiáng)下沉氣流控制等(晏紅明等，2007；黃榮輝等，2012)。此外，亞洲中高緯地區(qū)冷空氣活動異常對云南春季降水也有重要影響。鄭建萌等(2013)分析指出，與春季降水偏少有關(guān)的中高緯環(huán)流特征主要表現(xiàn)為，西伯利亞高壓偏弱，亞洲中高緯地區(qū)以緯向環(huán)流為主，冷空氣活動弱。而黃榮輝等(2012)的研究結(jié)果顯示，除了冷空氣強(qiáng)度，其活動路徑的影響也不容忽視。比如，與2009年秋季至2010年春季我國西南地區(qū)干旱有關(guān)的冷空氣活動異常主要是冷空氣南下路徑偏東造成的，即中高緯度準(zhǔn)定常行星波傳播的極地波導(dǎo)偏強(qiáng)并在60°N附近輻合，這使得緯向平均西風(fēng)減弱，東亞冷空氣活動強(qiáng)但路徑偏東。還有一些研究顯示，同期或前期北極濤動異常可通過調(diào)節(jié)中高緯環(huán)流變化影響云南春季降水(邢冬等，2016； Chen et al,2017)。

此外，學(xué)者們還探討了大氣低頻振蕩的影響。肖子牛和溫敏(1999)較早利用30～68 d濾波的黑體輻射溫度資料分析發(fā)現(xiàn)，前冬赤道印度洋地區(qū)季節(jié)內(nèi)振蕩的強(qiáng)弱與云南5月降水量呈正相關(guān)關(guān)系，其可作為預(yù)報(bào)云南5月雨量和雨季開始早晚的一個因子。后來，一系列研究指出熱帶MJO(Madden and Julian Oscillation)活動持續(xù)偏弱會導(dǎo)致云南降水偏少(琚建華等，2011；Lü et al,2012)，并且這種影響主要是通過激發(fā)熱帶印度洋地區(qū)異常下沉氣流、抑制孟加拉灣地區(qū)對流活動和減弱孟加拉灣向云南的水汽輸送完成的。除了熱帶地區(qū)30～60 d的低頻振蕩，歐亞中高緯地區(qū)顯著的10～30 d低頻振蕩(楊雙艷等，2014)與云南春季降水的關(guān)系也十分密切。陳艷等(2015)研究指出，在由春季至夏季的季節(jié)轉(zhuǎn)換期，東亞副熱帶西風(fēng)急流存在顯著的10～30 d 低頻振蕩特征，這種低頻振蕩對云南降水具有顯著影響。

在外強(qiáng)迫研究方面，很多分析表明，熱帶中東太平洋海溫變化對云南春季降水影響顯著(劉瑜，2000；琚建華等，2011；Barriopedro et al,2012)，是預(yù)測春季降水和雨季開始早晚的最強(qiáng)信號。熱帶中東太平洋海溫上升可減弱沃克環(huán)流(陳艷等，2017)，抑制孟加拉灣地區(qū)對流活動，進(jìn)而影響從孟加拉灣來的水汽輸送(黃榮輝等，2012)。因此，當(dāng)熱帶中東太平洋海表溫度處于正異常時，云南春季降水一致偏少，反之則一致偏多(邢冬等，2016)。另外，Cao et al (2017)研究發(fā)現(xiàn)，4—5月孟加拉灣和青藏高原之間的熱力差異也是影響云南5月降水的一個重要因子。

2014年5月赤道中東太平洋海表溫度開始出現(xiàn)大范圍正異常， 2015年春末發(fā)展為強(qiáng)厄爾尼諾事件(翟盤茂等，2016)。根據(jù)云南省氣候中心的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(李蒙等，2016)，2015年3—5月滇西大部降水量較常年偏少近5成，同時由于氣溫異常偏高，出現(xiàn)了嚴(yán)重干旱；相反，云南東部降水量總體偏多，局部地區(qū)偏多5成及以上(圖1a)。相應(yīng)地，該年滇西大部分縣(市)雨季開始期為偏晚至特晚(圖1b)，有75個縣(市)(占全省的60%)進(jìn)入雨季的日期是6月12日，而云南東部地區(qū)卻有24個縣(市)雨季開始偏早至特早，另有25個縣(市)為正常，是1971—2015年間典型的東部雨季早于西部的年份(陳艷等，2017)。黃瑋和劉瑜(2012)研究顯示，1—5月南亞季風(fēng)和南海季風(fēng)的強(qiáng)弱對比對云南雨季開始期的分布有重要影響，即當(dāng)南亞季風(fēng)弱(強(qiáng))而南海季風(fēng)強(qiáng)(弱)時，易出現(xiàn)滇西北和滇西南雨季開始偏晚(早)而滇中及以東地區(qū)偏早(晚)的分布型。然而，根據(jù)國家氣候中心的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2015年春季南亞對流旺盛，暴雨頻繁發(fā)生(邵勰等，2016)，南海夏季風(fēng)爆發(fā)時間與常年一致且強(qiáng)度偏弱(廖要明等，2016)。此外，查看MJO活動情況(圖略)發(fā)現(xiàn)，4月10日之后MJO強(qiáng)度總體偏弱，而在之前強(qiáng)度較強(qiáng)的階段，其活動位相并非位于有利于云南降水的“濕窗口”(4～6位相)(李汀等，2012)。這些情況表明，無論是從熱帶太平洋海溫還是熱帶環(huán)流系統(tǒng)異常的角度，都不足以解釋當(dāng)年春季云南東部降水偏多和雨季開始偏早的情況。

圖1 2015年春季(a)云南125個站點(diǎn)的降水距平百分率和 (b)云南雨季開始期距平Fig.1 Distribution of (a) percentage of precipitation anomalies at 125 weather stations and (b) anomaly of onset dates of rainy season in Yunnan Province in the spring of 2015

那么，2015年春季，云南東部降水偏多的原因是什么？是否與中高緯度10～30 d低頻系統(tǒng)的異?；顒佑嘘P(guān)？水汽輸送狀況如何？為探究上述問題，本文將從10～30 d大氣低頻活動的角度，分析2015年春季云南東部降水及雨季開始異常的環(huán)流成因。

1 資料和方法

根據(jù)氣象季節(jié)的定義，本文春季指3—5月。所用研究資料為1971—2015年美國國家環(huán)境預(yù)測中心和國家大氣研究中心(NCEP/NCAR)分辨率為2.5°×2.5°的逐日再分析資料(包括三維風(fēng)場、氣溫和比濕)，1979—2015年美國海洋與大氣管理局(NOAA)的逐日向外長波輻射(OLR)，云南站點(diǎn)逐日降水，2015年春季美國氣候預(yù)測中心(CPC)分辨率為0.5°×0.5°的全球測站均一化逐日格點(diǎn)降水資料(CPC global unified gauge-based analysis of daily precipitation，http:∥www.esrl.noaa.gov/psd/，以下簡稱格點(diǎn)降水)，以及云南省氣候中心提供的2015年春季云南125個氣象站的降水距平百分率和雨季開始期資料。

研究方法主要為Butterworth帶通濾波和合成分析。在對各要素做濾波之前，先用最小二乘法剔除了各要素的季節(jié)線性變化趨勢。對低頻位相合成要素場的檢驗(yàn)，采用基于兩組樣本平均值顯著差異的t檢驗(yàn)方法(Jia et al，2011)。

2 2015年春季大氣環(huán)流背景和云南降水過程

2.1 低緯地區(qū)大氣環(huán)流異常狀況

2015年春季是2015/2016年強(qiáng)厄爾尼諾事件迅速發(fā)展的階段，低緯地區(qū)大氣環(huán)流對海溫異常的響應(yīng)十分明顯。由風(fēng)場距平沿10°N的垂直剖面(圖2a)可見，熱帶中太平洋低空出現(xiàn)大范圍的異常西風(fēng)，高層則出現(xiàn)異常東風(fēng)，這使得東南亞至中東太平洋上空形成明顯的異常沃克環(huán)流。進(jìn)一步由500 hPa 垂直速度距平(圖2b)可見，異常沃克環(huán)流的下沉支主要位于東南亞和熱帶西太平洋地區(qū)，上升支位于熱帶中東太平洋上空。異常沃克環(huán)流建立的結(jié)果是，東南亞和熱帶西太平洋地區(qū)對流活動受到抑制(圖2c)，東南亞多地出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，野火頻發(fā)；而熱帶中東太平洋上空對流活動異常增強(qiáng)，拉美多地降水偏多，頻現(xiàn)洪澇地質(zhì)災(zāi)害(邵勰等，2016)。云南總體上位于異常沃克環(huán)流下沉支控制的北部區(qū)域，雖然其上空500 hPa的異常下沉運(yùn)動未通過0.05 顯著性水平檢驗(yàn)，但對流活動仍受到了一定程度的抑制，有利于干旱發(fā)展，這與過去的認(rèn)識是一致的。

圖2 2015年春季(a)風(fēng)場距平沿10°N的垂直剖面 (單位：m·s-1，圖中ω放大了100倍， 紅色箭頭通過了0.05顯著性水平檢驗(yàn))； (b)500 hPa垂直速度距平分布(單位：Pa·s-1， 等值線間隔0.01，淺色和深色陰影分別表示 通過了0.05和0.01的顯著性水平檢驗(yàn))； (c)OLR距平分布(單位：W·m-2，粗實(shí)線為零線， 黑色圓點(diǎn)示意通過0.1顯著性水平檢驗(yàn))Fig.2 (a) Wind anomaly section along 10°N (unit: m·s-1; The vertical velocity is multiplied by 100, red arrows having passed the significance test at 0.05 level), (b) distribution of the anomalies of vertical velocity at 500 hPa (unit: Pa·s-1; The interval is 0.01, light and dark shadings having passed the significance tests at 0.05 and 0.01 levels， respectively), (c) distribution of the anomalies of OLR (unit: W·m-2; The bold curves are zero, black dots having passed the significance test at 0.1 level) in the spring of 2015

2.2 大氣低頻動能分布特征

在分析低頻振蕩對云南降水過程的影響之前，有必要先了解2015年春季大氣低頻振蕩總體的強(qiáng)弱和分布情況。圖3為氣候平均春季低頻動能、2015年春季低頻動能及其距平分布。從850 hPa氣候平均低頻動能的分布來看(圖3a)，亞洲中低緯地區(qū)的低頻動能總體上有東強(qiáng)西弱的特征，105°E附近等值線較密集，華南上空有一個大值中心。這說明，東亞地區(qū)10～30 d低頻振蕩較南亞地區(qū)活躍，而云南正是處于二者的交界帶上，因此其東部更易受低頻振蕩的影響。對照春季氣候平均低頻動能沿25°N的垂直剖面(圖3d)可見，總體上對流層上層的低頻振蕩強(qiáng)而低層弱，500 hPa以下大致以105°E為界，低頻動能東強(qiáng)西弱的分布特征較為明顯。2015年春季，從滇東南、華南至我國東海一帶，對流層低層的低頻振蕩十分活躍(圖3b)，呈顯著正異常(圖3c)，其他區(qū)域的變化不顯著。在垂直剖面圖上亦可看出，在對流層低層云南中東部及其以東地區(qū)有異?；钴S的低頻振蕩(圖3f)，而滇西及其以西地區(qū)無變化。

為查看2015年春季云南東部降水的變化情況，圖4給出了102°E以東云南61個氣象站點(diǎn)的分布(圖4a)及其平均的逐日降水量變化。為便于對比，圖4b還給出了全省107個站點(diǎn)平均和云南東部區(qū)域(21.75°～29.25°N、102.25°～106.25°E)平均的逐日格點(diǎn)降水。由圖可見，3月中旬云南東部開始出現(xiàn)具有周期振蕩特征的降水過程，并且格點(diǎn)降水與站點(diǎn)降水的變化基本一致。進(jìn)一步從20°～30°N平均逐候格點(diǎn)降水率隨時間的變化(圖5)可見，3月中旬至5月中旬在云南所處經(jīng)度范圍內(nèi)先后出現(xiàn)了4次明顯的降水過程，其中前3次降水過程雖與我國東部地區(qū)的降水過程有一定的聯(lián)系，但在云南中東部存在獨(dú)立的降水中心，用美國環(huán)境預(yù)報(bào)中心CMAP逐候降水資料(分辨率為2.5°×2.5°)繪制的圖中亦有此特征(圖略)。這說明，在此期間云南的降水具有區(qū)域性特征，其影響系統(tǒng)或有別于我國東部地區(qū)。此外不難看出，5月中旬出現(xiàn)的降水過程與前3次不同，是我國東部地區(qū)降水系統(tǒng)向西推進(jìn)的結(jié)果。

圖3 1971—2015年春季(a)平均850 hPa低頻動能分布(陰影示意1 500 m以上地形，紅線為研究區(qū)域，下同)及其 (d)低頻動能沿25°N的垂直剖面(陰影示意地形剖面，下同)；2015年春季(b)850 hPa低頻動能及其(c)距平分布 (黑點(diǎn)表示通過0.05顯著性水平檢驗(yàn))；(e)低頻動能沿25°N的垂直剖面及其(f)距平分布(單位：m2·s-2)Fig.3 Distribution of spring low-frequency kinetic energy of climatological mean (a) at 850 hPa and (d) the vertical cross-section along 25°N for 1971-2015 (Black shaded area represents the terrain above 1 500 m, and red curve shows study area, same hereafter); (b) spring low-frequency kinetic energy at 850 hPa in 2015 and (c) its anomaly (Black dot means having passed the significance test at 0.05 level); (e) vertical cross-section of the spring low-frequency kinetic energy in 2015 and (f) its anomaly (unit: m2·s-2)

3 2015年春季大氣低頻振蕩對云南降水的影響

從前面的分析可知，2015年春季低緯地區(qū)大氣對厄爾尼諾的響應(yīng)明顯，云南總體上受下沉氣流影響，易形成干旱，然而云南東部及其以東地區(qū)10～30 d低頻振蕩異常活躍，有利于形成天氣擾動。為弄清低頻振蕩與降水過程的具體關(guān)聯(lián)，圖6給出了云南東部平均的逐日降水量(圖6a)和10～30 d濾波的850 hPa氣溫、500 hPa垂直運(yùn)動和200 hPa西風(fēng)沿25°N(橫穿云南中部)的經(jīng)度-時間剖面(圖6b)?？梢?，3月中旬至4月底，100°E以東地區(qū)風(fēng)場和氣溫場的低頻振蕩十分明顯，并且出現(xiàn)了3個清晰且完整的振蕩周期。在該時段內(nèi)，云南東部的3次降水過程分別發(fā)生于3個振蕩周期的低頻冷位相活躍階段。與冷位相對應(yīng)，在云南所處經(jīng)度范圍內(nèi)，大致以102.5°E為中心有明顯的低頻上升運(yùn)動，同時伴隨著東亞200 hPa西風(fēng)增強(qiáng)；而在暖位相階段，云南所在區(qū)域受低頻下沉氣流控制，無明顯降水。相比之下，云南以東地區(qū)氣溫的低頻振蕩特征雖然十分明顯，但低頻垂直運(yùn)動的變化并不顯著。上述特征與陳艷等(2015)揭示的由春季至夏季季節(jié)轉(zhuǎn)換期，東亞副熱帶西風(fēng)急流及其入口區(qū)環(huán)流變化對云南降水影響的概念模型一致，同時也能合理解釋為什么該時段內(nèi)云南的降水具有區(qū)域性特征。

此外，注意到5月東亞低頻活動已明顯減弱，對照圖5可以看出，5月中下旬云南的降水主要是我國東部降水系統(tǒng)向西推進(jìn)造成的，與3—4月低頻振蕩導(dǎo)致的降水有較大區(qū)別。由于業(yè)務(wù)上對云南雨季開始期的監(jiān)測是從4月21日開始(陳艷等，2017)，因此不難推斷，4月下旬在低頻振蕩影響下出現(xiàn)的降水是導(dǎo)致2015年云南東部部分站點(diǎn)雨季開始偏早至特早的一次重要降水過程。同時還可看出，5月中下旬出現(xiàn)的降水過程強(qiáng)度更強(qiáng)且位置偏東，這對春季云南東部降水偏多具有重要影響，但從時間上來看，這次降水過程與云南東部部分站點(diǎn)雨季正常開始有關(guān)。由于5月中下旬的降水過程受低頻振蕩影響較小，故本文不做深入分析。

圖4 (a)云南東部(102°E以東)61個氣象站點(diǎn)分布， (b)氣候平均的站點(diǎn)3—5月逐日降水量(紅色實(shí)線)和 2015年云南東部平均逐日降水變化 (藍(lán)線為61個站點(diǎn)平均的逐日降水， 黑線為格點(diǎn)降水的逐日區(qū)域平均值，下同)Fig.4 (a) Distribution of 61 weather stations in eastern Yunnan Province (east of 102°E) and (b) daily precipitation of climatological mean (red curve) from March to May and daily precipitation of eastern Yunnan Province in the spring of 2015 (blue curve for the average precipitation of 61 stations and black curve for the area mean of the CPC gridded data, same hereafter)

為了得到低頻振蕩更清晰的結(jié)構(gòu)和傳播特征，進(jìn)一步選取3月中旬至4月底云南中東部(25°N、102.5°E)500 hPa低頻垂直運(yùn)動的3個振蕩周期，并以圖7所示的8個位相分別對大氣低頻環(huán)流進(jìn)行合成。其中，第3位相為下沉運(yùn)動峰值，對應(yīng)低頻暖位相；第7位相為上升運(yùn)動峰值，對應(yīng)低頻冷位相；第1位相和第5位相則分別為由冷轉(zhuǎn)暖和由暖轉(zhuǎn)冷的階段。

圖5 2015年春季20°～30°N逐候平均降水率 的經(jīng)度-時間剖面 (黃色陰影示意云南所處經(jīng)度范圍)Fig.5 Longitude-time section of pentad mean precipitation rate within 20°-30°N in the spring of 2015 (Yellow shadow indicates the longitude range of Yunnan Province)

圖8所示即為按云南中東部500 hPa垂直速度8個位相合成的500 hPa低頻溫度場和200 hPa低頻風(fēng)場。可見，從第1位相至第8位相，歐亞中高緯地區(qū)均存在結(jié)構(gòu)清晰的歐亞型(Eurasian pattern, 簡稱EU型)低頻波列，波列上低頻暖位相對應(yīng)低頻反氣旋，低頻冷位相對應(yīng)低頻氣旋。隨著位相的變化，波列沿大圓路徑由西向東移動。第2～4位相時，東亞地區(qū)為暖位相控制，東亞副熱帶西風(fēng)急流較弱或在低頻反氣旋的南北兩側(cè)分裂為兩個急流中心，云南受下沉氣流控制，無明顯降水。從第5位相開始，波列上的冷位相在東亞上空逐漸向東南方向移動，其南側(cè)的副熱帶西風(fēng)急流也隨之不斷南壓，強(qiáng)度較暖位相控制期間明顯增強(qiáng)，并由西南—東北向逐漸旋轉(zhuǎn)為東西向。至第7位相時，東亞大部地區(qū)被低頻氣旋覆蓋，東亞副熱帶西風(fēng)急流軸呈東西向位于30°N附近，云南處于急流入口區(qū)南側(cè)，上升運(yùn)動達(dá)到最強(qiáng)。聯(lián)系圖6可知，冷位相控制期間25°N處西風(fēng)的增強(qiáng)主要是副熱帶西風(fēng)急流南壓的結(jié)果。為能清晰地查看急流入口區(qū)低頻垂直運(yùn)動的變化，圖9 給出了10～30 d濾波的500 hPa氣溫和垂直運(yùn)動沿102.5°E的緯度-時間剖面。由圖可見，隨著每一次低頻冷位相向南傳播，急流入口區(qū)次級環(huán)流上升支亦向南移動，其影響范圍主要在20°～35°N。當(dāng)上升支在云南上空活動時即成為有利于云南降水的動力條件；相反，與低頻暖位相相伴南下的是低頻下沉氣流，在下沉氣流控制期間不利于形成降水。

圖6 2015年春季(a)云南東部平均逐日降水和(b)10～30 d濾波的850 hPa氣溫 (填色)、500 hPa垂直運(yùn)動(黑色等值線，單位：Pa·s-1)和200 hPa西風(fēng) (綠色等值線，單位：m·s-1)沿25°N的經(jīng)度-時間剖面 (黃色粗箭頭示意降水過程，下同)Fig.6 (a) Regional average precipitation of eastern Yunnan； (b) longitude-time section of 10-30 d filtered 850 hPa temperature (colored), 500 hPa vertical velocity (black line, unit: Pa·s-1) and the westerlies (green line, unit: m·s-1) along 25°N (Yellow arrows indicate the spans of precipitation process， same hereafter)

圖7 位相合成的10～30 d濾波云南中東部 (25°N、102.5°E)500 hPa垂直速度的變化Fig.7 Evolution of composite phases of 10-30 d filtered 500 hPa vertical velocity at eastern Yunnan (25°N， 102.5°E)

4 低頻振蕩與水汽輸送

有利的上升運(yùn)動和水汽輸送是形成降水的必要條件，因此有必要進(jìn)一步分析2015年春季低頻振蕩對水汽輸送的影響。圖10給出了850 hPa比濕、風(fēng)場和高度場沿102.5°E的緯度-時間剖面(圖10a)以及相應(yīng)時段內(nèi)云南東部降水(圖10c)和南支槽指數(shù)(圖10b)的逐日變化?？梢?，3月中旬至4月下旬，云南東部3次明顯的降水過程都出現(xiàn)在低頻振蕩活躍的濕位相階段(綠色陰影區(qū))。云南所在緯度范圍內(nèi)，濕位相對應(yīng)低頻偏東風(fēng)，干位相(黃色陰影區(qū))則對應(yīng)著低頻偏西風(fēng)。同時，低頻風(fēng)場的變化與從中高緯地區(qū)南下的冷高壓密切相關(guān)。進(jìn)一步查看按云南中東部垂直速度1～8位相合成的700 hPa低頻風(fēng)場和溫度場(圖11)，可以清楚地看到，對云南水汽輸送有重要影響的低頻偏東風(fēng)是南下入海冷高壓西南側(cè)的回流形成的。由此可見，3月中旬至4月下旬，造成云南東部3次降水過程的動力和水汽條件都與東亞低頻振蕩密切相關(guān)。而當(dāng)東亞地區(qū)為暖位相控制時，暖位相內(nèi)大部區(qū)域盛行偏西風(fēng)，云南及周邊地區(qū)的偏西風(fēng)為干暖大陸性西北風(fēng)，不利于形成降水。此外，由圖11還可以看到700 hPa低頻溫度場上有與500 hPa低頻溫度場接近的波列結(jié)構(gòu)，且波列隨高度升高略向北傾斜，具有相當(dāng)正壓的結(jié)構(gòu)特征。

考慮到冬春季節(jié)南支槽是影響西南地區(qū)降水和水汽輸送的重要環(huán)流系統(tǒng)(索渺清和丁一匯，2009；Li et al,2017)，因此圖10b給出了相應(yīng)時段內(nèi)逐日南支槽指數(shù)的變化。南支槽指數(shù)參考Li et al(2017)的研究，定義為700 hPa標(biāo)準(zhǔn)化的孟加拉灣北部區(qū)域 (15°～25°N、85°～100°E)相對渦度平均值?？梢?，3月中旬至4月下旬，在云南3次降水過程中南支槽指數(shù)無明顯異常，均為弱負(fù)值。結(jié)合風(fēng)場的變化特征，可知該時段內(nèi)南支槽活動對云南降水沒有明顯影響。相比之下，5月中旬的強(qiáng)降水過程與南支槽增強(qiáng)有很好的對應(yīng)關(guān)系，這進(jìn)一步反映了該次降水過程的環(huán)流成因與前3次不同。

圖8 2015年春季按云南中東部(25°N、102.5°E)10～30 d垂直速度位相合成的500 hPa 低頻溫度場(填色，黃色圓點(diǎn)表示通過了0.05顯著性水平檢驗(yàn))， 200 hPa低頻風(fēng)場(矢量，單位：m·s-1，青綠色矢量表示通過了0.05顯著性水平檢驗(yàn)) 和≥40 m·s-1的緯向風(fēng)分布(等值線) (a～h)第一位相至第八位相的合成圖Fig.8 ω-phase-based composites of 10-30 d filtered temperature field at 500 hPa (colored， yellow dot having passed the significance test at 0.05 level), wind field at 200 hPa (vector, unit: m·s-1, cyan arrow having passed the significance test at 0.05 level) and the zonal wind ≥40 m·s-1 (contour) in the spring of 2015 (a-h) the composites from phase 1 to phase 8

圖9 2015年春季10～30 d濾波的500 hPa氣溫 (填色)、500 hPa垂直運(yùn)動(等值線，單位：Pa·s-1) 沿102.5°E的緯度-時間剖面Fig.9 Latitude-time section along 102.5°E of 10-30 d filtered temperature (colored) and 500 hPa vertical velocity (contour, unit: Pa·s-1) in the spring of 2015

5 結(jié)論與討論

2015年出現(xiàn)了本世紀(jì)以來強(qiáng)度最強(qiáng)、持續(xù)時間最長的厄爾尼諾事件。按以往的研究結(jié)論，當(dāng)年春季云南極可能出現(xiàn)全省性雨量偏少、雨季開始偏晚的情況。然而，2015年春季云南東部雨量總體偏多、部分站點(diǎn)雨季開始偏早，云南東西部形成了鮮明對比。為探尋2015年春季云南東部降水偏多雨季開始偏早的環(huán)流成因，本文主要利用云南站點(diǎn)逐日降水、NCEP/NCAR再分析資料和CPC全球測站均一化逐日格點(diǎn)降水資料，分析了低頻振蕩在該年春季的活動特征及其對云南東部降水的影響。主要結(jié)論如下：

圖10 2015年春季(a)10～30 d濾波的850 hPa比濕(填色，單位：g·kg-1)、高度場(等值線，單位：gpm)和風(fēng)場 (矢量，單位：m·s-1)沿102.5°E的緯度-時間剖面，(b)逐日南支槽指數(shù)和(c)云南東部平均逐日降水Fig.10 (a) Latitude-time section along 102.5°E of 10-30 d filtared 850 hPa specific humidity (colored, unit: g·kg-1), geopotential height (contour, unit: gpm) and wind field (vector, unit: m·s-1); (b) daily southern branch trough index and (c) daily precipitation in eastern Yunnan in the spring of 2015

(1) 2015年春季，云南東部出現(xiàn)了3次明顯受東亞10～30 d低頻振蕩影響的降水過程，這3次降水過程的降水中心主要位于云南境內(nèi)，具有較明顯的區(qū)域性特征，是導(dǎo)致云南東部春季降水總體偏多和部分站點(diǎn)雨季開始偏早的重要原因。

(2) 2015年3月中旬至4月下旬，100°E以東與EU型波列活動密切相關(guān)的10～30 d低頻振蕩異常偏強(qiáng)，并出現(xiàn)了3個明顯的振蕩周期。當(dāng)?shù)皖l冷位相向南推進(jìn)時，東亞副熱帶西風(fēng)急流及其入口區(qū)次級環(huán)流亦隨之南壓，當(dāng)次級環(huán)流上升支移至云南上空時即成為形成降水的有利的動力條件。

(3) 2015年3月中旬至4月下旬，云南3次降水過程的水汽輸送亦與10～30 d低頻振蕩密切相關(guān)，即主要來源于東亞低頻冷高壓南下入海后其西南側(cè)的東南風(fēng)回流水汽。

本文的研究揭示了2015年春季10～30 d低頻振蕩與云南東部區(qū)域性降水的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了東亞副熱帶急流及其入口區(qū)次級環(huán)流變化的重要作用。同時，云南特殊的地形可能對其上空的大氣垂直運(yùn)動也起到了一定的增強(qiáng)作用。根據(jù)WRF中尺度模式的地形敏感性數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果(許彥艷等，2015)，當(dāng)冷空氣南下時，云南的山脈地形可通過強(qiáng)迫抬升機(jī)制增強(qiáng)其周邊的垂直上升運(yùn)動，進(jìn)而增強(qiáng)山脈迎風(fēng)坡的降水。

綜合全文分析可知，2015年春季，在強(qiáng)厄爾尼諾背景下，云南受異常下沉氣流控制，滇西大部降水偏少，雨季開始偏晚；而云南東部受10～30 d低頻振蕩影響明顯，大部地區(qū)降水偏多，雨季開始正?；蚱?。