張妤晴，林愛(ài)蘭，溫之平

(1.中山大學(xué)季風(fēng)與環(huán)境研究中心/大氣科學(xué)學(xué)院，廣東廣州510275；2.平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)氣象局，福建平潭350400；3.中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所/廣東省區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510641；4.復(fù)旦大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系/大氣科學(xué)研究院，上海200438)

1 引 言

越赤道氣流(Cross Equator Flow，簡(jiǎn)稱CEF)是熱帶大氣環(huán)流的重要組成部分，是南、北半球間質(zhì)量、動(dòng)量以及水汽交換的主要通道[1]，其概念由Simpson[2]在1921年時(shí)提出，在1960年代末Findlater[3]發(fā)現(xiàn)索馬里急流后受到廣泛關(guān)注。之后有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注南海周邊的幾支越赤道氣流并指出，夏半年南海周邊的低空越赤道氣流會(huì)影響南海季風(fēng)[4-8]、南海和西太平洋臺(tái)風(fēng)[9-12]以及中國(guó)東南部降水[13-15]?？梢?jiàn)，研究南海周邊越赤道氣流有助于改進(jìn)中國(guó)南部及東部地區(qū)的季風(fēng)研究及降水預(yù)報(bào)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

研究證實(shí)，南海周邊的105°E、125°E及150°E越赤道氣流變化特征有別于其他越赤道氣流。高輝等[7]、彭維耿等[16]的研究指出，夏季45°E的索馬里急流最強(qiáng)，125°E越赤道氣流次之。冬季則以105°E越赤道氣流最強(qiáng)，45°E越赤道氣流次之。雷小春等[17]發(fā)現(xiàn)，在東半球幾支越赤道氣流中，以125°E越赤道氣流的年際變化最顯著。杜啟倩等[18-19]證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，指出菲律賓低空越赤道氣流(125～130°E)不僅年際變化最強(qiáng)，位置偏移也是最明顯的。南海周邊三支越赤道氣流在南海夏季風(fēng)爆發(fā)偏早和偏晚之間也有明顯不同的變化特征[20]。

一些診斷分析和數(shù)值模擬研究也發(fā)現(xiàn)，赤道外環(huán)流與越赤道氣流是相互聯(lián)系、相互作用的。黃亮等[21]的研究表明，冷澳洲大陸有利于澳大利亞高壓的加強(qiáng)，弱的下墊面加熱有利于弱Walker環(huán)流的形成，菲律賓強(qiáng)對(duì)流加熱有利于北半球輻合帶加強(qiáng)，它們都對(duì)應(yīng)著100～130°E由南向北越赤道氣流的增強(qiáng)。劉向文等[22]則發(fā)現(xiàn)，105°E與125°E越赤道氣流的加強(qiáng)有利于也依賴于北半球輻合帶的強(qiáng)度和位置變化。趙小平等[23]也指出西太平洋附近的低頻越赤道氣流會(huì)影響低頻氣旋，繼而調(diào)節(jié)風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)輻合帶、季風(fēng)槽的位置與強(qiáng)度。另外，劉秦玉等[24]還探討了南海SST變化對(duì)105°E越赤道氣流的形成和維持的影響。

不少的研究表明，越赤道氣流的時(shí)空演變規(guī)律與相關(guān)地區(qū)的降水異常也有顯著的聯(lián)系。Zhu等[25]、Chen等[26]的研究指出，低層澳大利亞越赤道氣流減弱會(huì)增強(qiáng)東亞夏季風(fēng)，進(jìn)而增加黃河中游和長(zhǎng)江之間區(qū)域的降水，減少中國(guó)南方的降水。施寧等[27]的研究提到，100～130°E 和 145～155°E越赤道氣流偏強(qiáng)會(huì)造成華東地區(qū)高溫干旱。李向紅等[28]認(rèn)為索馬里急流和105°E越赤道氣流與華南暴雨有密切聯(lián)系。杜啟倩等[19]則揭示了菲律賓低層越赤道氣流的強(qiáng)度變化及位置偏移與東亞熱帶地區(qū)夏季降水的密切關(guān)系。另外，研究還證實(shí)[17]，越赤道氣流與降水的聯(lián)系可能還具有年代際變化，1970年以后東半球夏季越赤道氣流與中國(guó)同期降水相關(guān)較密切。

綜上所述，南海周邊幾支越赤道氣流的變化特征存在差異，它們的演變規(guī)律與環(huán)流及降水都有密切的聯(lián)系。但以上研究多關(guān)注單一尺度越赤道氣流的變化特征，少有針對(duì)南海周邊幾支越赤道氣流進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析，并比較它們的時(shí)空演變特征及關(guān)聯(lián)。因此，本文擬對(duì)夏季南海周邊105°E、125°E以及150°E三支越赤道氣流進(jìn)行多時(shí)間尺度的特征分析，揭示三支越赤道氣流季節(jié)內(nèi)振蕩與熱帶大氣環(huán)流異常的關(guān)系，并探究三支越赤道氣流與南海周邊降水的聯(lián)系，為中國(guó)夏季降水預(yù)測(cè)提供一定的參考依據(jù)。

2 資料和方法

本文采用了美國(guó)NCEP/NCAR-1的1948—2014年日平均和月平均再分析風(fēng)場(chǎng)資料、歐洲中心 (ERA-40)1959—2002年月平均再分析風(fēng)場(chǎng)資料、美國(guó)NOAA的1979—2012年外逸長(zhǎng)波輻射OLR日平均資料、美國(guó)GPCP的1997—2014年逐日降水資料及1979—2014年逐月資料、美國(guó)氣候預(yù)測(cè)中心的CMAP 1979—2014年逐月降水資料。以上資料中GPCP的逐日降水資料水平分辨率為1 °×1 °，其余資料的水平分辨率均為 2.5 °×2.5 °。

本文所用方法[29-30]主要有經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF)、功率譜分析、Morlet小波分析、Lanczos帶通濾波、相關(guān)分析(包括兩個(gè)序列相關(guān)、超前滯后相關(guān))和超前滯后回歸分析、合成分析及north檢驗(yàn)、顯著性t檢驗(yàn)。

通常考察越赤道氣流的強(qiáng)度有直接使用赤道上的經(jīng)向風(fēng)、也有選擇2.5°S～2.5°N或5°S～5°N范圍進(jìn)行區(qū)域平均[18]。作者比較表明，無(wú)論是105°E、125°E和150°E三支越赤道氣流的平均氣候態(tài)，還是它們的EOF分析結(jié)果，上述三個(gè)定義方法都基本一致(圖略)。為了減少風(fēng)速的隨機(jī)誤差，本文選擇較大范圍(5°S～5°N)5個(gè)格點(diǎn)上經(jīng)向風(fēng)的平均值來(lái)表征越赤道氣流。

另外，從兩套資料得到的全球越赤道氣流的垂直分布看，低層經(jīng)向風(fēng)速中心所在高度大多位于925 hPa，這與相關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果相吻合[7,25]。因此，本文分別以 925 hPa上 100～110°E、120～130 °E、145～155 °E 的 5 °S～5 °N 區(qū)域平均經(jīng)向風(fēng)，來(lái)定義 105 °E、125 °E、150 °E 三支越赤道氣流的強(qiáng)度。由于NCEP-1和ERA-40兩套資料在表現(xiàn)越赤道氣流變化基本特征方面比較相似，所以本文選擇了資料序列更長(zhǎng)的NCEP-1逐日資料進(jìn)行后續(xù)研究。

3 三支越赤道氣流多時(shí)間尺度的活動(dòng)特征

為了分析夏季(6—8月)三支越赤道氣流強(qiáng)度變化特征，圖1給出了三支越赤道氣流的夏季平均強(qiáng)度指數(shù)序列，三支越赤道氣流存在年際甚至年代際變化，且變化趨勢(shì)相似，三支越赤道氣流強(qiáng)度均在20世紀(jì)末處于低谷值。為了了解三支越赤道氣流變化的相關(guān)性，將三支越赤道氣流夏季平均強(qiáng)度指數(shù)分年際和年代際尺度做相關(guān)(表1)，其兩兩相關(guān)系數(shù)都通過(guò)了0.05顯著性水平檢驗(yàn)。其中，105°E與125°E越赤道氣流的年際相關(guān)系數(shù)0.77為最大，表明其年際變化的正相關(guān)關(guān)系最好。相比之下，125°E與150°E越赤道氣流在年際和年代際尺度上的相關(guān)均較低，尤其是其年代際相關(guān)關(guān)系相對(duì)較差。

圖1 1948—2014年間夏季105°E、125°E、150°E三支越赤道氣流的強(qiáng)度指數(shù)序列(藍(lán)線)和11年滑動(dòng)平均曲線(紅線)

表1 三支越赤道氣流強(qiáng)度的分尺度相關(guān)系數(shù)

對(duì)多年數(shù)據(jù)進(jìn)行Morlet小波功率譜分析，得到夏季三支越赤道氣流的周期分布以及平均小波功率譜曲線圖(圖2)。由圖2 可知，105 °E、125 °E、150°E三支越赤道氣流分別具有2～4年、2～3年、2～6年振蕩周期，并在1970年代初和20世紀(jì)末均出現(xiàn)顯著的振蕩信號(hào)。

為了研究近67年夏季三支越赤道氣流的低頻振蕩特征，首先將逐年5月30日—9月2日的越赤道氣流逐日強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行去氣候態(tài)處理，再對(duì)逐年序列進(jìn)行滑動(dòng)5天平均，以消除高頻波的影響[31]。

對(duì)上述經(jīng)過(guò)處理的逐年三支越赤道氣流夏季逐日資料進(jìn)行功率譜分析(樣本數(shù)N=92，最大滯后長(zhǎng)度M=30)，并將每年各個(gè)周期的功率譜值與0.05顯著性水平值相比得到每年各個(gè)周期的比值，以時(shí)間-年為橫坐標(biāo)，周期-天為縱坐標(biāo)，得到二維的功率譜值的0.05顯著性水平檢驗(yàn)的逐年變化圖(圖3)。由圖3可見(jiàn)，105°E與125°E越赤道氣流均有顯著的10～20 d以及30～60 d振蕩周期，但105°E越赤道氣流的準(zhǔn)雙周振蕩特征更顯著，125°E越赤道氣流則有更多年份的譜峰值出現(xiàn)在30～60 d振蕩周期。150°E越赤道氣流主要呈準(zhǔn)雙周振蕩，30～60 d振蕩并不顯著。

圖2 三支越赤道氣流夏季平均年際小波分析的能量譜(a，黑實(shí)線以外表示頭部影響區(qū)域，彩實(shí)線為小波能量譜值，填色區(qū)為超過(guò)0.05的顯著性水平檢驗(yàn))和平均小波功率譜曲線圖(b，虛線是0.05顯著性檢驗(yàn)曲線)

圖3 夏季三支越赤道氣流1948—2014年逐年功率譜值與0.05顯著性水平譜值之比(左，橫坐標(biāo)為年份，縱坐標(biāo)為周期(天)，等值線間隔為0.5，陰影區(qū)為比值大于1的區(qū)域，表示超過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))和比值的67年平均(右，縱坐標(biāo)為對(duì)比值，橫坐標(biāo)為周期(天)，虛線為0.05顯著性水平檢驗(yàn))

將1948—2014年三支越赤道氣流夏季逐日強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行去氣候態(tài)處理后，分別對(duì)每年其中兩支越赤道氣流夏季逐日強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行了超前滯后相關(guān)分析，將相關(guān)系數(shù)的逐年變化處理成二維超前滯后相關(guān)系數(shù)變化圖 (圖4)。由圖4可見(jiàn)，105°E與125°E越赤道氣流的正相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)性也最穩(wěn)定。特別是0～4天幾乎在整個(gè)研究時(shí)段都存在著顯著的正相關(guān)，表明105°E越赤道氣流滯后125°E越赤道氣流0～4天是十分顯著的。另外，105°E與150°E及125°E與 150°E越赤道氣流在0～8天也存在一定的正相關(guān)，但均未超過(guò)顯著性檢驗(yàn)(圖略)。

圖4 1948—2014年105°E和125°E越赤道氣流夏季逐日強(qiáng)度超前滯后相關(guān)系數(shù)的逐年分布圖(左，縱坐標(biāo)為超前滯后時(shí)間(天)，負(fù)數(shù)代表前一支越赤道氣流超前后一支氣流，正數(shù)則為滯后，填色部分顯示相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.1的部分，均通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn))和多年平均曲線圖(右，紅線為0.05顯著性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))

4 三支越赤道氣流季節(jié)內(nèi)變化與熱帶大氣環(huán)流異常的聯(lián)系

將1948—2014年夏季逐日三支越赤道氣流強(qiáng)度、925 hPa風(fēng)場(chǎng)，1979—2012年夏季逐日OLR場(chǎng)分別去其氣候態(tài)并做10～20 d、30～60 d濾波處理，再逐年進(jìn)行超前滯后回歸分析后，將多年回歸值進(jìn)行平均。

分析越赤道氣流變化相伴隨的925 hPa經(jīng)向風(fēng)場(chǎng)的異常發(fā)現(xiàn)，伴隨著105°E、125°E越赤道氣流的10～20 d周期振蕩的變化，10～20 d振蕩的低頻經(jīng)向風(fēng)在孟加拉灣、中南半島、華南、南海以及海洋性大陸赤道附近大范圍地區(qū)(簡(jiǎn)稱為南海及周邊地區(qū))都發(fā)生異常演變，經(jīng)向風(fēng)異常大體從東南向西北移動(dòng)。

為了尋找經(jīng)向風(fēng)異常來(lái)源，本文分析了相應(yīng)的低層低頻環(huán)流形勢(shì)。圖5顯示隨著105°E異常越赤道氣流的10～20 d振蕩周期演變，南亞-南海-西太平洋地區(qū)對(duì)流層低層有10～20 d振蕩的氣旋和反氣旋的異常環(huán)流活動(dòng)，該氣旋(反氣旋)異常環(huán)流首先發(fā)生于菲律賓以東的西太平洋地區(qū)，隨后加強(qiáng)并向西北方向移動(dòng)，到達(dá)南海北部-華南地區(qū)時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，之后轉(zhuǎn)為向西移動(dòng)并逐漸減弱，最后在印度-孟加拉灣北部消亡。該低頻氣旋(反氣旋)異常環(huán)流基本上對(duì)應(yīng)著低頻對(duì)流的加強(qiáng)(減弱)(圖6)。當(dāng)?shù)皖l氣旋性環(huán)流異?；?qū)α骷訌?qiáng)區(qū)(反氣旋性環(huán)流異?；?qū)α鳒p弱區(qū))移至南海北部時(shí)，對(duì)流層低層由南向北(由北向南)的越赤道氣流達(dá)到最強(qiáng)。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，南海及周邊地區(qū)10～20 d振蕩的氣旋和反氣旋的異常環(huán)流活動(dòng)，也決定著125°E越赤道氣流10～20 d振蕩的演變(圖5)，因此，也就不難理解105°E與125°E越赤道氣流之間存在穩(wěn)定的0～4天穩(wěn)定滯后相關(guān)的原因。然而，兩者間的異常環(huán)流分布仍有一些差異，與125°E越赤道氣流的10～20 d周期演變過(guò)程相關(guān)聯(lián)的低頻氣旋和反氣旋環(huán)流主要活動(dòng)于西太平洋和南海地區(qū)，另外澳大利亞北部風(fēng)場(chǎng)異常更明顯。

與10～20 d振蕩相比，30～60 d振蕩演變過(guò)程的低頻環(huán)流和對(duì)流異常的空間尺度更大 (圖7、圖8)。與105°E越赤道氣流之30～60 d振蕩所伴隨的異常變化與熱帶夏季季節(jié)內(nèi)振蕩 (BSISO)的演變過(guò)程非常相似，低頻對(duì)流從赤道中印度洋向東移動(dòng)并加強(qiáng)，到達(dá)東印度洋之后，對(duì)流一方面繼續(xù)沿赤道東移，另一方面轉(zhuǎn)向北移向孟加拉灣，隨后孟加拉灣對(duì)流繼續(xù)北移，而向東傳播的對(duì)流在西太平洋進(jìn)一步發(fā)展并轉(zhuǎn)為向北擴(kuò)展，當(dāng)對(duì)流移至南海北部-西北太平洋地區(qū)并與孟加拉灣-印度北部的對(duì)流連成西北-東南走向的強(qiáng)對(duì)流帶時(shí)，由南向北的105°E越赤道氣流達(dá)到最強(qiáng)。相對(duì)而言，125°E越赤道氣流30～60 d振蕩相關(guān)的低頻環(huán)流和對(duì)流異常強(qiáng)度較弱，而且在越赤道氣流強(qiáng)度峰值位相，孟加拉灣-南海區(qū)域的對(duì)流比130°E以東的西北太平洋對(duì)流區(qū)弱。

圖5 1948—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與10～20 d濾波的925 hPa風(fēng)場(chǎng)超前滯后回歸 方框中的-8～6依次為風(fēng)場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)，陰影區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)(經(jīng)向風(fēng)v＞0為紅色，v≤0為藍(lán)色)。

圖6 1979—2012年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與10～20 d濾波的OLR場(chǎng)超前滯后回歸打點(diǎn)區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-8～6依次為OLR場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

圖7 1948—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與30～60 d濾波的925 hPa風(fēng)場(chǎng)超前滯后回歸陰影區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-28～21依次為風(fēng)場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

圖8 1979—2012年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與30～60 d濾波的OLR場(chǎng)超前滯后回歸打點(diǎn)區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-28～21依次為OLR場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

就150°E越赤道氣流而言，10～20 d振蕩相關(guān)的低頻環(huán)流范圍較小(圖略)，對(duì)流異常偏弱，主要在近赤道地區(qū)，與105°E及125°E越赤道氣流有較大差異。而其30～60 d振蕩所伴隨的異常低頻環(huán)流形勢(shì)則與南半球熱帶輻合帶關(guān)系密切，新幾內(nèi)亞至澳大利亞?wèn)|部西北-東南走向的區(qū)域出現(xiàn)顯著對(duì)流異常變化(圖9)。

圖9 1979—2012年夏季150°E越赤道氣流與30～60 d濾波的風(fēng)場(chǎng)(左)、OLR場(chǎng)(右)超前滯后回歸打點(diǎn)區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-28～21依次為風(fēng)場(chǎng)、OLR場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

5 三支越赤道氣流與南海周邊降水的聯(lián)系

為了解三支越赤道氣流與南海周邊降水異常的聯(lián)系，本文用越赤道氣流強(qiáng)度對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)也進(jìn)行了超前滯后回歸分析。圖10顯示的兩支越赤道氣流對(duì)應(yīng)的低頻降水場(chǎng)的異常分布與上文分析的低頻環(huán)流、對(duì)流異常形勢(shì)有較好的對(duì)應(yīng)。105°E越赤道氣流的10～20 d振蕩與南海及華南區(qū)域降水異常有關(guān)，越赤道氣流峰值位相(0天)及降水滯后2天，南海及華南南部區(qū)域降水顯著增強(qiáng)。此時(shí)，對(duì)流層低層由南向北的越赤道氣流達(dá)到最強(qiáng)，最先發(fā)生在菲律賓以東的西太平洋上的氣旋性環(huán)流異常和對(duì)流加強(qiáng)區(qū)正好移至南海北部，一方面異常水汽從熱帶印度洋沿緯圈經(jīng)中南半島向南海地區(qū)附近進(jìn)行輸送,另一方面從西太平洋經(jīng)赤道向南海及華南南部區(qū)域輸送，水汽輸送的增強(qiáng)有利于南海及華南南部區(qū)域降水異常增強(qiáng)。125°E越赤道氣流10～20 d振蕩則與南海偏東區(qū)域降水異常有聯(lián)系，越赤道氣流增強(qiáng)時(shí)，來(lái)自于西太平洋和南海的異常水汽輸送增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)南海偏東區(qū)域降水增強(qiáng)。

兩支越赤道氣流30～60 d振蕩伴隨的低頻降水異常呈帶狀分布 (圖11)，空間尺度明顯較10～20 d更大，這與低頻環(huán)流、對(duì)流異常形勢(shì)基本吻合(圖7、圖8)。105°E越赤道氣流的30～60 d振蕩伴隨南海降水增加，而長(zhǎng)江流域降水相應(yīng)減少，這與10～20 d低頻降水回歸結(jié)果不同。125°E越赤道氣流伴隨的低頻降水異常變化與105°E越赤道氣流相似，只是異常中心強(qiáng)度較弱，位置偏東。兩支越赤道氣流達(dá)到最強(qiáng)時(shí)，均對(duì)應(yīng)從熱帶西太平洋、熱帶印度洋越過(guò)赤道到南海上空的水汽輸送增強(qiáng)。

150°E越赤道氣流對(duì)應(yīng)的10～20 d低頻降水異常區(qū)域較小且主要出現(xiàn)在西太平洋赤道地區(qū)，30～60 d對(duì)應(yīng)的降水異常中心主要出現(xiàn)在西太平洋，異常形勢(shì)也有東傳和北傳的現(xiàn)象，且多以小范圍團(tuán)狀出現(xiàn)。由此看來(lái)，無(wú)論是10～20 d還是30～60 d低頻振蕩周期，150°E越赤道氣流其所伴隨的低頻降水異常與另外兩支越赤道氣流有較大的不同，與南海區(qū)域降水無(wú)顯著聯(lián)系(圖略)。

圖10 1997—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與10～20 d濾波的GPCP降水場(chǎng)超前滯后回歸陰影區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-8～6依次為降水場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

圖11 1997—2014年夏季105°E(左)、125°E(右)越赤道氣流與30～60 d濾波的GPCP降水場(chǎng)超前滯后回歸陰影區(qū)域?yàn)橥ㄟ^(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，方框中的-28～21依次為降水場(chǎng)超前(滯后)于越赤道氣流的天數(shù)。

本文還從年際角度探討了三支越赤道氣流的異常年南海周邊的降水異常分布。選取1979—2014年夏季三支越赤道氣流強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后消除線性趨勢(shì)，選取超過(guò)一倍標(biāo)準(zhǔn)差的正負(fù)異常年(表2)，使用 1979—2014年 GPCP和 CMAP逐月降水資料對(duì)南海周邊降水場(chǎng)進(jìn)行合成分析。

對(duì)三支越赤道氣流強(qiáng)度正負(fù)異常年中南海周邊降水場(chǎng)(圖12)的合成分析表明，105°E越赤道氣流較強(qiáng)時(shí)，西太平洋降水有顯著增加，海洋性大陸及東印度洋區(qū)域降水異常減少；南海北部至華南區(qū)域降水增加，而江淮區(qū)域降水減少。當(dāng)125°E越赤道氣流加強(qiáng)則在南海北部及長(zhǎng)江流域降水均有顯著減少，這與105°E越赤道氣流明顯不同。150°E越赤道氣流強(qiáng)弱年在南海及中國(guó)大陸區(qū)域無(wú)顯著降水異常分布。為了驗(yàn)證合成分析的結(jié)果，本文還使用了CMAP資料(圖略)對(duì)比分析，結(jié)果與GPCP資料的降水異常分布相似，只是中國(guó)大陸的顯著異常區(qū)域相對(duì)略小。

表2 三支越赤道氣流強(qiáng)度的正負(fù)異常年

圖12 三支越赤道氣流強(qiáng)度正負(fù)異常年的南海周邊降水場(chǎng)(使用GPCP降水資料) a.正異常年；b.負(fù)異常年；c.正異常年減去負(fù)異常年。紅色方框內(nèi)為下文特別關(guān)注的降水異常顯著區(qū)域。

特別地，在105°E越赤道氣流的相關(guān)降水異常場(chǎng)中選取了江淮降水異常區(qū)域(105～115°E，27～37°N)、華南及南海北部降水異常區(qū)域(108～115 °E，20～24 °N)；125 °E 越赤道氣流相關(guān)降水異常場(chǎng)中則選擇了長(zhǎng)江流域降水異常區(qū)域(105～120 °E，24～30 °N)(圖12(1)c、12(2)c的紅色方框)。本文對(duì)比了中國(guó)大陸這三個(gè)降水異常區(qū)域與105°E及125°E越赤道氣流強(qiáng)度的年際變化曲線。圖13的曲線對(duì)比顯示，在105°E越赤道氣流強(qiáng)年，江淮區(qū)域大多對(duì)應(yīng)著降水負(fù)異常，并且氣流與降水曲線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.36，通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)。而華南及南海北部區(qū)域降水與105°E越赤道氣流有相對(duì)一致的變化，即105°E越赤道氣流強(qiáng)，降水對(duì)應(yīng)增加。尤其在1985年之后，105°E越赤道氣流與該區(qū)域降水相關(guān)系數(shù)為0.34，通過(guò)0.10顯著性檢驗(yàn)。而125°E越赤道氣流強(qiáng)年，長(zhǎng)江流域基本對(duì)應(yīng)降水減弱，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.40，通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)?？梢?jiàn)南海周邊105°E、125°E兩支越赤道氣流對(duì)我國(guó)東部區(qū)域夏季降水有一定的指示作用。

圖13 越赤道氣流強(qiáng)度與三個(gè)降水顯著異常區(qū)的年際變化曲線對(duì)比 黑線是降水強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)左坐標(biāo)，紅線是越赤道氣流強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)右坐標(biāo)。

6 結(jié) 論

本文對(duì)夏季南海周邊105°E、125°E以及150°E三支越赤道氣流進(jìn)行了多尺度特征分析，重點(diǎn)探討三支越赤道氣流季節(jié)內(nèi)振蕩的變化特征及其與熱帶大氣環(huán)流異常及南海周邊降水的聯(lián)系，得到了以下結(jié)論。

(1)在季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度上，105°E與125°E越赤道氣流均具有10～20 d以及30～60 d低頻振蕩顯著周期，而150°E越赤道氣流則以10～20 d周期為主。在年際尺度上，105 °E、125 °E、150 °E越赤道氣流分別具有2～4年、2～3年、2～6年振蕩周期。無(wú)論其季節(jié)內(nèi)還是年際變化，皆以105°E與125°E越赤道氣流之間關(guān)系較密切。

(2)南亞-南海-西太平洋地區(qū)對(duì)流層低層10～20 d振蕩的氣旋和反氣旋環(huán)流活動(dòng)變化，對(duì)應(yīng)著對(duì)流的加強(qiáng)和減弱，決定著105°E越赤道氣流的10～20 d振蕩的演變。125°E越赤道氣流的10～20 d振蕩演變還伴隨著澳大利亞北部風(fēng)場(chǎng)的異常變化。

(3)伴隨105°E越赤道氣流30～60 d振蕩變化的熱帶大氣環(huán)流異常與熱帶夏季大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(BSISO)的周期演變過(guò)程非常相似，對(duì)應(yīng)著南海北部-西北太平洋地區(qū)至孟加拉灣-印度北部的西北-東南走向強(qiáng)對(duì)流帶的演變。相對(duì)而言，與125°E越赤道氣流30～60 d振蕩相伴隨的低頻環(huán)流和對(duì)流異常強(qiáng)度較弱，而且在其強(qiáng)度峰值位相，孟加拉灣-南海區(qū)域的對(duì)流比130°E以東的西北太平洋對(duì)流區(qū)弱。就150°E越赤道氣流而言，10～20 d振蕩相關(guān)的低頻風(fēng)場(chǎng)和對(duì)流異常主要在近赤道附近地區(qū)，而其30～60 d振蕩所伴隨的異常低頻環(huán)流形勢(shì)則與南半球熱帶輻合帶關(guān)系密切。

(4)越赤道氣流變化與南海周邊降水異常有顯著相關(guān)。在年際尺度上，105°E越赤道氣流偏強(qiáng)年，南海北部至華南區(qū)域降水增加、江淮區(qū)域降水減少；125°E越赤道氣流偏強(qiáng)年，南海北部及長(zhǎng)江流域降水均有顯著減少。越赤道氣流季節(jié)內(nèi)振蕩與南海周邊低頻降水異常也有一定聯(lián)系，其周期演變過(guò)程中，105°E越赤道氣流之10～20 d振蕩增強(qiáng)時(shí)對(duì)應(yīng)著南海與華南南部區(qū)域降水增加；與越赤道氣流之30～60 d振蕩相關(guān)低頻降水異常呈帶狀分布。105°E越赤道氣流與125°E越赤道氣流的低頻振蕩增強(qiáng)時(shí)均對(duì)應(yīng)著南海降水增加，長(zhǎng)江流域降水減少。150°E越赤道氣流的低頻振蕩則與南海區(qū)域降水無(wú)顯著聯(lián)系。