聶俊 劉鵬 趙燦,3

1 南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)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(zāi)害預(yù)報預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210044

2 南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，南京 210023

3 陜西省氣候中心，西安 710014

1 引言

太平洋副熱帶高壓是太平洋上空常年穩(wěn)定存在的暖性高壓系統(tǒng)，其位于西北太平洋的分支——西北太平洋副熱帶高壓（WPSH，以下簡稱副高），是東亞氣候系統(tǒng)的重要組成部分。我國氣象學(xué)家對副高與東亞氣候的研究從20世紀(jì)60年代就已開始。研究表明，副高系統(tǒng)常年存在，夏強冬弱，具有多個時間尺度的變化特征（黃士松,1963;周靜亞等,1986;劉屹岷和吳國雄,2000;Sui et al.,2007）。在副高的季節(jié)性變化中，陶詩言（1963）指出，副高由冬入夏存在兩次北跳過程。伴隨著北半球氣候系統(tǒng)的調(diào)整以及東亞鋒區(qū)的北移，我國雨帶也由南向北推進（徐海明等,2001;陶詩言和衛(wèi)捷,2006;蘇同華和薛峰,2010）。

在年際尺度上，人們發(fā)現(xiàn)夏季副高在強度、形狀、南北位置上存在多種多樣的變化，這些變化不僅影響了東亞地區(qū)環(huán)流特征，也改變了東亞地區(qū)氣候狀況（羅紹華和金祖輝,1986;蔡學(xué)湛等,2003;張玲和智協(xié)飛,2010）。在副高強度的變化上，副高異常偏強時，東亞沿岸30°N以南的地區(qū)被異常反氣旋所占據(jù)，水汽大量運輸至長江流域一帶，長江中下游地區(qū)往往呈現(xiàn)多雨的狀況；副高偏弱時，30°N以南的異常反氣旋轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓５臍庑原h(huán)流，長江流域降水減少（He et al.,2001;He and Gong,2002;Ren et al.,2013）。而在副高南北位置變化上，副高的異常偏北將使我國長江中下游流域干旱，雨帶異常北移（Huang,1992），反之雨帶靠南。進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些氣候特征的變化，都與東亞—太平洋遙相關(guān)型（EAP/PJ）存在密切關(guān)系（Nitta,1987;Huang,1992,2004;黃榮輝等,2011）。

而在年代際尺度上，人們注意到自20世紀(jì)70年代末以來，副高逐漸加強西伸（He and Gong,2002;Zhou et al.,2009）。相應(yīng)的，同期的東亞氣候也存在較大的轉(zhuǎn)變（Wang,2001;Jiang and Wang, 2005;Lee et al., 2017）。Hu et al.（2003）發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)70年代后，長江流域降水表現(xiàn)出增多的趨勢，而我國北方降水表現(xiàn)出減少的趨勢，這種南北方降水的趨勢變化與東亞沿岸的反氣旋式異常有關(guān)。21世紀(jì)后，Gao et al.（2014）通過滑動相關(guān)指出，副高與長江流域降水之間的相關(guān)性迅速減弱，而與華北降水由負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著正相關(guān)。Huang et al.（2018）將副高與降水關(guān)系變化的原因，歸結(jié)為與副高相關(guān)的海氣相互作用關(guān)鍵區(qū)的改變。另外，近幾年有研究者提出一個全新觀點——副高強度存在減弱的趨勢（Wu and Wang, 2015;Huang and Li,2015; He et al.,2018）。這源于以下物理事實：高度場上，相較于其他區(qū)域，副高所處地區(qū)位勢上升較慢（Wu and Wang,2015）；渦度場上，副高控制區(qū)域中低層正相對渦度顯著增加（Huang and Li,2015）。這與副高加強的結(jié)論有所沖突。而對于副高西伸的結(jié)論，有學(xué)者認(rèn)為這是由于全球變暖背景下北半球大面積位勢的上升導(dǎo)致的（Wu and Wang,2015）。

為了更好的表示副高的變化特征，中國國家氣候中心（NCCC）發(fā)布了逐月的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)、西伸脊點指數(shù)、脊線位置指數(shù)以及北界位置指數(shù)等信息，并將這些指數(shù)運用至業(yè)務(wù)之中。為應(yīng)對科學(xué)研究，劉蕓蕓等（2012）對這些指數(shù)進行了重修訂正?？偟亩?，現(xiàn)有的副高指數(shù)可以表征強度或南北位置的變化特征。

在副高強度的變化上，有研究者從特定等高線入手，定義副高面積、強度、西脊點指數(shù)（Huang and Li,2015）。也有學(xué)者從特定區(qū)域的位勢入手定義副高指數(shù)，這其中，眾多研究將副高控制地850 hPa或500 hPa位勢標(biāo)準(zhǔn)差最大的地區(qū)（10°N～25°N,120°E～140°E）視為副高變化的核心區(qū)域，并以此區(qū)域平均位勢作為副高指數(shù)（Lu,2002;He and Gong,2002;Sui et al.,2007;Wang et al., 2013;Huang et al.,2018）。這種指數(shù)與西太平洋地區(qū)位勢高度變化相關(guān)性較高，與我國長江中下游流域降水呈顯著正相關(guān)（Lu,2002;He and Gong,2002）。在隨后的發(fā)展中，考慮到副高垂直方向上的特征，高輝等（2017）將副高的三維空間結(jié)構(gòu)引入到新的副高強度指數(shù)定義當(dāng)中。除位勢高度外，也有學(xué)者從風(fēng)場的角度定義副高強度指數(shù)。Huang et al.（2010）從副高南北兩側(cè)風(fēng)速差出發(fā)定義副高指數(shù)。考慮到反氣旋中的梯度風(fēng)原理，Yang et al.（2017）將副高脊線上經(jīng)向風(fēng)速最大的格點所在經(jīng)度定義為副高強度指數(shù)。在副高的南北變化特征中，同國家氣候中心一致，有學(xué)者通過計算副高脊線位置平均值作為副高指數(shù)。此外，陸日宇提出以副高西北邊界所處區(qū)域（30°N～40°N,120°E～150°E）的平均位勢高度作為表征副高南北位置的指數(shù)（Lu,2002）。

針對前文所述的副高東退減弱的觀點，有學(xué)者提出利用副高西側(cè)相對渦度平均值來反映副高強度變化（Yang and Sun,2003,2005）。然而這項指數(shù)無法直觀展示副高控制區(qū)域特征。He et al.（2018）采用擾動位勢高度（EGH）來度量探討副高。在這種觀點下，擾動位勢特定等值線替代5880 gpm等值線成為副高的新的邊界，副高面積指數(shù)、強度指數(shù)、西脊點指數(shù)得到重新定義。然而，擾動位勢下重新定義的副高指數(shù)與我國夏季降水的關(guān)系并沒有得到探討。位勢高度度量下的副高指數(shù)與擾動位勢度量下的指數(shù)有何異同，各指數(shù)與我國夏季降水有何關(guān)系，所對應(yīng)的大氣環(huán)流異常又是如何。本文利用大氣環(huán)流信息以及中國夏季降水的站點資料，將位勢高度度量下與擾動位勢高度度量下副高面積指數(shù)、強度指數(shù)、西脊點指數(shù)以及脊線指數(shù)進行歸類，比較了副高指數(shù)之間的異同特征。在此之后，本文對不同指數(shù)與中國東部夏季降水關(guān)系進行探討。最后，通過分析大氣環(huán)流異常，解釋了降水分布差異的原因。這些研究對于我國夏季降水預(yù)測的準(zhǔn)確性具有一定的意義。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)資料與統(tǒng)計方法

本文所選用的數(shù)據(jù)包括：（1）國家氣候中心提供的1951～2018年中國160站降水資料；（2）由美國氣象環(huán)境預(yù)報中心和美國國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）提供的1951～2018年的再分析資料，包含位勢高度場、風(fēng)場以及比濕數(shù)據(jù)，分辨率為2.5°×2.5°（Kalnay et al.,1996）。為獲取東亞地區(qū)各年份夏季氣候狀況，本文針對所有物理量求取夏季（6～8月）平均，并選取各物理量1951～2018年的平均值為氣候態(tài)。

2.2 副高指數(shù)定義

在位勢高度度量下，科學(xué)家常采用5880 gpm等值線來描述副高活動，然而有些年份的天氣圖上西北太平洋區(qū)域并無5880 gpm等高線，該標(biāo)準(zhǔn)在描述副高活動時存在不連續(xù)（高輝等,2017）。與此同時，大量文章通過繪制5870 gpm等值線的變化來描述副高的西伸加強，He et al.（2001）也根據(jù)5870 gpm等值線定義副高指數(shù)。因此本文利用5870 gpm等值線，定義副高指數(shù)如下：

（1）位勢高度度量下副高面積指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，500 hPa位勢大于等于5870 gpm的格點所組成的區(qū)域面積之和。

（2）位勢高度度量下副高強度指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，500 hPa位勢大于等于5870 gpm的格點所組成的區(qū)域面積與該點位勢相對于5870 gpm差值的乘積之和。

（3）位勢高度度量下副高西脊點指數(shù)。定義該指數(shù)為90°E～180°的區(qū)域內(nèi)，500 hPa位勢5870 gpm等值線最西所到達位置的經(jīng)度。若西伸脊點所達位置位于90°E以西，則使用90°E代替。

（4）位勢高度度量下副高脊線指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，高度場上500 hPa位勢大于等于5840 gpm，風(fēng)場上500 hPa緯向風(fēng)速為0（u=0）且其附近風(fēng)場呈反氣旋式旋轉(zhuǎn)（?u/?y>0）的格點所在緯度的平均值。

在擾動位勢高度度量下，本文參考了He et al.（2018）的副高指數(shù)定義，采用500 hPa各格點位勢高度與0°～40°N緯圈的平均位勢之差作為相應(yīng)格點的擾動位勢，定義副高指數(shù)如下：

（1）擾動位勢高度度量下副高面積指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，500 hPa擾動位勢大于等于0的格點所組成的區(qū)域面積之和。

（2）擾動位勢高度度量下副高強度指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，500 hPa擾動位勢大于等于0的格點所組成的區(qū)域面積與該點擾動位勢的乘積之和。

（3）擾動位勢高度度量下副高西脊點指數(shù)。定義該指數(shù)為90°E～180°的區(qū)域內(nèi)，500 hPa擾動位勢0 gpm等值線最西所到達位置的經(jīng)度。若西伸脊點所達位置位于90°E以西，則使用90°E代替。

（4）擾動位勢高度度量下副高脊線指數(shù)。定義該指數(shù)為（10°N～80°N，110°E～180°）的區(qū)域內(nèi)，高度場上500 hPa擾動位勢大于等于0，風(fēng)場上500 hPa緯向風(fēng)速為0（u=0）且其附近風(fēng)場呈反氣旋式旋轉(zhuǎn)（?u/?y>0）的格點所在緯度的平均值。

為方便后續(xù)研究，本文將位勢高度度量下和擾動位勢高度度量下的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)放縮至單位球面上。此外對西脊點指數(shù)進行中心化處理，并取其相反數(shù)，即西脊點指數(shù)為正的年份表示該年份夏季副高相對于氣候態(tài)存在西伸的狀況，且數(shù)值越大，副高西伸愈加明顯，反之亦然。

3 不同副高指數(shù)的歸類與對比

3.1 不同副高指數(shù)的歸類

不同度量下定義的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)、西脊點指數(shù)以及脊線指數(shù)的時間序列如圖1所示。從圖中可看出，在位勢高度度量下（圖1柱狀圖，對應(yīng)左側(cè)縱軸），副高面積指數(shù)（圖1a）呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，這種趨勢在副高強度指數(shù)（圖1b）以及西脊點指數(shù)（圖1c）中也有所體現(xiàn)，這表明，從位勢高度角度來看，近幾十年副高呈現(xiàn)出西伸、擴張、加強的趨勢，這與之前研究的結(jié)果一致（Zhou et al.,2009）；副高脊線指數(shù)的變化趨勢并不明顯，副高脊線圍繞25°N，在20°N～30°N的區(qū)域內(nèi)南北振蕩（圖1d）。在擾動位勢高度度量下（圖1綠色實線，對應(yīng)右側(cè)縱軸），副高面積指數(shù)與強度指數(shù)呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢，特別是在20世紀(jì)80年代后這種趨勢愈加明顯；而從副高西脊點指數(shù)的變化可以看出，雖然在80年代前西脊點指數(shù)存在上升的趨勢，然而在1983年達到頂峰后，西脊點指數(shù)也同副高面積指數(shù)一致呈現(xiàn)出下降的趨勢，說明擾動位勢度量下的副高正處于東退、縮小、減弱的狀態(tài)當(dāng)中。而對于副高的南北位置變化，擾動位勢度量下的副高脊線指數(shù)與位勢高度度量下的副高脊線指數(shù)變化狀況基本一致，兩種指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.89，置信水平超過99%。這種狀況可能是因為兩種副高脊線指數(shù)都以500 hPa風(fēng)場作為參考，而大尺度風(fēng)場是由位勢高度的梯度決定的（He et al.,2018）。

圖1 位勢高度度量下（柱狀圖，對應(yīng)左側(cè)縱坐標(biāo)）以及擾動位勢度量下（綠色實線，對應(yīng)右側(cè)縱坐標(biāo)）副高指數(shù)的時間序列：（a）面積指數(shù)（AI）；（b）強度指數(shù)（INI）；（c）西脊點指數(shù)（WBI）；（d）脊線指數(shù)（RI）。“r”為同一圖內(nèi)兩組指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)Fig.1 The time series of the WPSHI(western North Pacific subtropical high indexes):(a)Area indices(AI),(b)intensity indices(INI),(c)western boundary indices(WBI),and (d) ridge indices(RI)as defined by the geopotential height(GH)metric(bars;with left y axis)and the eddy geopotential height (EGH)metric green lines;with right y axis).“r”represents the correlation coefficient between two groupsof indicesin thesamegraph

為確定不同副高指數(shù)之間的關(guān)系，并對這些指數(shù)進行歸類，我們對不同副高指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)進行了計算。由表1可知，在位勢高度度量下，副高面積指數(shù)、強度指數(shù)以及西脊點指數(shù)三者之間兩兩相關(guān)系數(shù)都超過了0.7，置信水平皆高于99%。位勢高度度量下副高面積指數(shù)、強度指數(shù)與西脊點指數(shù)的同增同減，說明在500 hPa位勢高度上副高的西伸與加強幾乎是同時發(fā)生的。相比于前三種指數(shù)之間的高相關(guān)，副高脊線指數(shù)與其他三個指數(shù)的相關(guān)系數(shù)皆低于0.3，副高南北方向上的位置變化與副高強度上的變化直接聯(lián)系較小。而在擾動位勢度量下，雖然副高強度指數(shù)與副高西脊點指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)僅達到0.35，但副高面積指數(shù)與強度指數(shù)、西脊點之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.74與0.71，置信水平都超過了99%，因此，可以認(rèn)為在擾動位勢度量下這三種指數(shù)也呈現(xiàn)一致的變化。此外，擾動位勢度量下的脊線指數(shù)與同度量下其他指數(shù)的相關(guān)系數(shù)都低于0.5，說明在擾動位勢度量下副高脊線的南北變化與副高的擴張加強等變化關(guān)系也較不緊密。

表1 副高指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)Table 1 The correlation coefficient among different WPSHI

對于兩種不同度量下的指數(shù)，除了在兩種脊線指數(shù)上，兩者相關(guān)系數(shù)達到0.89，表現(xiàn)出高度一致的變化外，其余各指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)都小于0.5，特別是在兩種度量下的面積指數(shù)與強度指數(shù)之間，它們的相關(guān)系數(shù)接近于0，這也說明了，在表征副

高強度變化上位勢高度度量與擾動位勢高度度量是兩種不同的度量體系。相比于位勢高度，擾動位勢去除了熱帶大氣中區(qū)域平均的部分年際—年代際信號，而這種年際—年代際信號可歸功于全球變暖影響（Wu and Wang,2015;He et al.,2018）。因此，位勢高度度量下的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)以及西脊點指數(shù)包含了全球變暖信號，而擾動位勢度量下的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)以及西脊點指數(shù)都去除了部分全球變暖信號。

依據(jù)前文論述，本文將副高指數(shù)分為3大類，分別為

（1）絕對強度指數(shù)。包括位勢高度度量下的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)以及西脊點指數(shù)。此類指數(shù)通過位勢高度，描述副高的絕對強度、絕對面積變化等特征。

（2）相對強度指數(shù)。包括擾動位勢度量下的副高面積指數(shù)、強度指數(shù)以及西脊點指數(shù)。此類指數(shù)通過擾動位勢高度，描述副高隱藏在全球變暖下的相對強度、相對面積變化等特征。

（3）南北指數(shù)。包括兩種度量下的脊線指數(shù)。此類指數(shù)描述副高南北位置變化特征。

為方便討論，后文將按照這種分類方式，并選取位勢高度度量下的副高面積指數(shù)代表絕對強度指數(shù)，選取擾動位勢度量下的副高面積指數(shù)代表相對強度指數(shù)，選取位勢高度度量下的脊線指數(shù)代表南北指數(shù)，來探討副高與東亞環(huán)流不同變化特征，研究不同副高指數(shù)與中國夏季降水之間的關(guān)系。

3.2 三類副高指數(shù)之間的對比

根據(jù)計算，各指數(shù)數(shù)值最高與最低的8年如表2所示。根據(jù)指數(shù)變化狀況，絕對強度指數(shù)在2010、1998、2017年達到最大，而在1984、1967、1974年最??；相對強度指數(shù)在1983、1995、1998年最大，2012、2016、2018年最??；南北指數(shù)在2007、1968、1974年最大，1978、1961、2018年最小。圖2展示的是各類副高指數(shù)數(shù)值最高的3年與數(shù)值最低的3年中500 hPa位勢5870 gpm等值線（或500 hPa擾動位勢0等值線）所處狀態(tài)。由圖可知，在氣候態(tài)上，5870 gpm等值線最西端大約位于130°E的經(jīng)線處，擾動位勢0線可西伸至我國臺灣島附近，無論是位勢高度度量還是擾動位勢高度度量，副高脊線都位于25°N左右。在絕對強度指數(shù)數(shù)值最高的3年中，5870 gpm等值線所圍區(qū)域面積明顯擴大，等值線可向西延伸至我國華南以及中南半島地區(qū)；而在指數(shù)最低的3年中，5870 gpm等值線零星的分布在西北太平洋中，甚至無法在合成的天氣圖上分析出5870 gpm等值線。相對強度指數(shù)偏高的3年中，擾動位勢0線僅能延伸至中國華南地區(qū)；指數(shù)偏低的3年內(nèi)，擾動位勢0等值線東撤至135°E左右。相比于5870 gpm等值線，擾動位勢0等值線變化范圍較小。在南北指數(shù)偏大時期，副高脊線北移至30°N的地區(qū)；而在指數(shù)偏低時，副高脊線南退至20°N左右，這與前面所分析得到的副高圍繞25°N進行南北振蕩的結(jié)論對應(yīng)。此外，當(dāng)絕對強度指數(shù)與相對強度指數(shù)變化時，副高脊線穩(wěn)定少動，而在南北指數(shù)變化時，副高都能西伸至140°E左右，說明副高強度類指數(shù)與南北指數(shù)變化較為獨立。

圖2 （a）絕對強度指數(shù)在偏高時（紅色）以及偏低時（藍(lán)色）位勢高度5870 gpm等值線分布；（b）相對強度指數(shù)在偏高與偏低時擾動位勢高度0 gpm等值線分布；（c）南北指數(shù)在偏高與偏低時位勢高度5870 gpm等值線分布。細(xì)實線表示指數(shù)數(shù)值最高（最低）3年相應(yīng)等值線分布，粗虛線表示指數(shù)數(shù)值最高（最低）3年相應(yīng)等值線平均狀態(tài)，黑色實線表示1951～2018年相應(yīng)等值線氣候態(tài)Fig.2(a)5870 gpm isolines of the geopotential height in highabsolute intensity index(ASI)years(red)and low-ASI years(blue);(b)0gpm isolines of the eddy geopotential height in high-relative intensity index(RLI) years and low-RLI years;(c)5870 gpm isolines of geopotential height in high-north–south index(NSI)years and low-NSI years.The thin solid line represents the corresponding isoline of indexs in the highest(lowest)3 years.The thick dotted line represents the average state of the corresponding isoline of indexs in the highest(lowest)3 years.Lines in black indicate climatology results(averaged for the period of 1951–2018)

表2 1951～2018年間各類副高指數(shù)數(shù)值最高8年與最低8年Table 2 The highest 8 yearsand the lowest 8 yearsof subtropical high index in 1951–2018

為探討不同副高指數(shù)與大氣環(huán)流的密切程度，本文將從副高指數(shù)與大氣渦度場、位勢與擾動位勢場以及東亞主要遙相關(guān)型之間的關(guān)系來進行討論。對不同副高指數(shù)與不同層次副高變化核心區(qū)域（15°N～25°N，120°E～140°E）平均渦度的相關(guān)系數(shù)進行計算（表3）表明，絕對強度指數(shù)與區(qū)域850 hPa平均渦度相關(guān)系數(shù)為?0.26，置信水平超過95%，而相對強度指數(shù)與區(qū)域850 hPa平均渦度相關(guān)系數(shù)為?0.65，置信水平超過99%，相對強度指數(shù)與副高區(qū)域850 hPa渦度的負(fù)相關(guān)性更加顯著，相對強度指數(shù)的增加對應(yīng)著副高局地環(huán)流的加強。而南北指數(shù)與區(qū)域850 hPa渦度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.53，南北指數(shù)的增加對應(yīng)著副高南側(cè)渦度的增加，副高南側(cè)反氣旋性環(huán)流的減弱。三類指數(shù)與500 hPa平均渦度也存在相似特征，相關(guān)系數(shù)分別為?0.41、?0.54和0.69，相對強度指數(shù)、南北指數(shù)與500 hPa區(qū)域平均渦度的相關(guān)性仍高于絕對強度指數(shù)，相對強度指數(shù)與南北指數(shù)能更好描述副高區(qū)域系統(tǒng)局地的渦度變化。

表3 副高指數(shù)與不同層次副高變化核心區(qū)域（15°N～25°N，120°E～140°E）平均渦度的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between WPSHI and relative vorticity averaged over core region of WPSH (15°N–25°N,120°E–140°E)in different levels

副高指數(shù)與北半球500 hPa位勢高度及擾動位勢高度的相關(guān)系數(shù)如圖3所示。由圖3a反映的絕對強度指數(shù)與位勢高度的相關(guān)系數(shù)可知，北半球中低緯的位勢高度與絕對強度指數(shù)呈正相關(guān)，中低緯地區(qū)的位勢隨著絕對強度指數(shù)的增長而增長。而分析相對強度指數(shù)與位勢的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)（圖3b），位勢高度與相對強度指數(shù)在我國北方、阿留申地區(qū)以及北大西洋上空呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，指數(shù)的增長意味著這些地區(qū)位勢的降低。在東亞的中低緯地區(qū)，相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)“＋、－”的南北分布。在南北指數(shù)下（圖3c），該指數(shù)與500 hPa位勢高度在120°E經(jīng)線方向由南到北依次呈顯著的“－、＋、－、＋”的分布，這與EAP遙相關(guān)所呈現(xiàn)的狀況一致。圖3d所描繪的絕對強度指數(shù)與擾動位勢高度的相關(guān)系數(shù)在東西半球呈現(xiàn)顯著的正負(fù)對稱分布，隨著絕對強度指數(shù)的增長，500 hPa擾動位勢在亞歐大陸的中緯地區(qū)呈現(xiàn)上升的趨勢，而在北太平洋—美洲大陸的中緯度地帶呈現(xiàn)下降的趨勢。在相對強度指數(shù)下（圖3e），相比于圖3b，該類指數(shù)與擾動位勢高度的相關(guān)系數(shù)更加顯著，在副熱帶太平洋地區(qū)為正相關(guān)，而在歐洲西部以及亞洲東岸的中緯地區(qū)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，東亞地區(qū)相關(guān)系數(shù)正負(fù)中心分布愈加明顯。南北指數(shù)下（圖3f），指數(shù)與500 hPa擾動位勢高度的相關(guān)系數(shù)分布和圖3c相似，也表現(xiàn)出EAP遙相關(guān)型態(tài)，但相對于圖3c，南北指數(shù)與擾動位勢的相關(guān)性在西北太平洋更加顯著，無論從位勢高度角度還是擾動位勢角度，副高的南北移動都與EAP型遙相關(guān)有關(guān)。

圖3 （a、d）絕對強度指數(shù)、（b、e）相對強度指數(shù)以及（c、f）南北指數(shù)與500 hPa位勢高度（左列）和擾動位勢高度（右列）的相關(guān)系數(shù)。等值線間隔為0.1，虛線代表相關(guān)系數(shù)為負(fù)，粗線為相關(guān)系數(shù)0線。淺色（深色）填充代表相關(guān)系數(shù)置信水平超過95%（99%）的區(qū)域Fig.3 Correlation coefficient between (a,d)ASI,(b,e)RLI,(c,f)NSI,500 hPa GH (left panel),and EGH(right panel).The interval of thecontour is 0.1. Negative values are shown with dashed lines and 0 lines are with overstrikes. Area shaded by light(dark)colors represents the correlation coefficient above95% (99%)confidence level

進一步計算各類副高指數(shù)與EAP指數(shù)（Huang,2004）的相關(guān)系數(shù)（表4）可得，三類副高指數(shù)與EAP型遙相關(guān)都存在較強的聯(lián)系。在這之中，絕對強度指數(shù)和相對強度指數(shù)與EAP指數(shù)之間相關(guān)系數(shù)分別為?0.46、?0.33，置信水平超過99%，這表明無論是絕對強度指數(shù)的增加，還是相對強度指數(shù)的增加，其都有利于南海北部位勢的上升以及日本海地區(qū)位勢的下降。南北指數(shù)與EAP指數(shù)之間相關(guān)系數(shù)為0.47，置信水平也超過99%，表明副高脊線的偏北有利于南海北部位勢的下降以及日本海地區(qū)位勢的上升。去除年代際趨勢后，三類指數(shù)與EAP指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)分別為?0.41、?0.48、0.45，置信水平都超過99%，說明三類指數(shù)與EAP型遙相關(guān)之間的聯(lián)系主要集中在年際尺度上。

表4 副高指數(shù)與EAP指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)，括號中數(shù)值表示去除年代際趨勢后的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between WPSHI and EAP indice.The values in brackets indicate the correlation coefficient after removing decadal trend

EAP型遙相關(guān)是影響東亞地區(qū)降水最為重要的大氣環(huán)流特征（Huang,2004;黃榮輝等,2011），對比三類指數(shù)與EAP型遙相關(guān)之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，絕對強度指數(shù)、南北指數(shù)與EAP指數(shù)的相關(guān)性要優(yōu)于相對強度指數(shù)，絕對強度指數(shù)、南北指數(shù)能更好表征東亞地區(qū)EAP型遙相關(guān)的變化。由前文所述，相對強度指數(shù)部分去除了區(qū)域平均的年際—年代際信號，即全球增暖信號，而這種信號的濾除或許是相對強度指數(shù)與EAP的聯(lián)系較弱的原因，這在后文中也可以體現(xiàn)，相對強度指數(shù)無論處于偏強還是偏弱時，日本海地區(qū)皆受氣旋性異常影響。

4 副高指數(shù)與中國東部夏季降水關(guān)系以及對應(yīng)的環(huán)流異常分析

4.1 不同副高指數(shù)與中國東部夏季降水關(guān)系

圖4所示為上文中的三類副高指數(shù)與我國夏季降水的相關(guān)系數(shù)分布圖。從圖4a中可以看到，絕對強度指數(shù)與我國長江中下游地區(qū)的降水呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，與華北地區(qū)降水呈負(fù)相關(guān)，這些表明隨著位勢高度角度下副高的加強西伸，長江中下游地區(qū)的降水有所增加，華北降水將會減少。相對強度指數(shù)僅與長江中游小部分區(qū)域降水表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，而與華南地區(qū)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)（圖4b），在擾動位勢的角度，副高相對強度的增強也會使長江流域表現(xiàn)為多雨，華南降水顯著減少。而在南北指數(shù)與我國夏季降水相關(guān)系數(shù)分布圖中（圖4c），南北指數(shù)與我國江南地區(qū)以及西南地區(qū)表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)，與華北表現(xiàn)出正相關(guān)。這表示，當(dāng)副高處于偏北的狀態(tài)時，我國雨帶位于華北地區(qū)，長江以南的地區(qū)表現(xiàn)為少雨的狀態(tài)。這些結(jié)果與之前的研究所得到的結(jié)果相似（He et al.,2001;Ren et al.,2013）。由前文的論述可知，絕對強度指數(shù)包含了區(qū)域的變暖信號，且對東亞區(qū)域EAP型遙相關(guān)表征較強；而相對強度指數(shù)部分的去除了全球增暖信號，其放大了副高系統(tǒng)局地的強度變化，但其與EAP型遙相關(guān)之間的關(guān)系被削弱，這也導(dǎo)致了相對強度指數(shù)與中國東部降水關(guān)系偏弱。

為探討不同指數(shù)下雨帶所處位置不同的原因，在接下來的部分中，我們選取各類指數(shù)數(shù)值最大（最小）的8年進行合成分析，對比各類指數(shù)變化對應(yīng)的大氣環(huán)流變化，年份選取由表2列出。

4.2 不同副高指數(shù)對應(yīng)的中低層大氣環(huán)流異常

如圖5所示，在絕對強度指數(shù)偏大的情況下（圖5a），東亞雨帶位于我國長江流域，降水在長江中下游地區(qū)、江南北部顯著增多，這與圖4a得到結(jié)論相同。同時內(nèi)蒙古中部降水顯著減少，華北地區(qū)以及華南沿海呈現(xiàn)微弱的少雨的狀況。在絕對強度指數(shù)偏小的情況下（圖5d），雨帶位于我國北方，降水差異最明顯的位于內(nèi)蒙古地區(qū)，長江以南的廣大區(qū)域降水顯著減少。

圖4 （a）絕對強度指數(shù)、（b）相對強度指數(shù)以及（c）南北指數(shù)與中國降水距平百分率相關(guān)系數(shù)。等值線間隔為0.1，虛線表示相關(guān)系數(shù)為負(fù)，粗線為相關(guān)系數(shù)0線，淺色（深色）填充代表相關(guān)系數(shù)置信水平超過90%（95%）的區(qū)域Fig.4 Correlation coefficient between ASI(a),RLI(b), NSI(c),and precipitation anomaly percentage.The interval of the contour is 0.1. Negative valuesare shown with dashed lines and 0 lines arewith overstrikes.Area shaded by light (dark)colors representsthe correlation coefficient above 90%(95%)confidence level

從環(huán)流異常來看，當(dāng)絕對強度指數(shù)偏大時，在500 hPa高度場上，由于全球變暖的影響，東亞位勢整體呈顯著上升狀態(tài)（圖5b）。850 hPa風(fēng)場上，亞洲東岸存在反氣旋性與氣旋性環(huán)流的異常偶極子對，其中反氣旋異常位于我國南海北部，氣旋異常位于日本海地區(qū)。貝加爾湖西南側(cè)也存在著反氣旋異常。這些異常環(huán)流的共同影響使我國北方受偏北風(fēng)控制，有利于冷空氣的南下。從水汽輸送角度來看（圖5c），北方地區(qū)表現(xiàn)出異常偏北的水汽輸送，且北方地區(qū)東部存在水汽通量的輻散，表明副高絕對強度增強時，向北運輸?shù)乃麥p少。在南方，來自南海的水汽補充了孟加拉灣水汽輸送的減弱，同時南北兩支異常的水汽輸送在長江流域輻合，這些因素都有利于形成長江流域多雨、北方少雨的狀況。當(dāng)絕對強度指數(shù)偏小時，500 hPa東亞位勢整體偏低（圖5e），僅從位勢變化無法得出副高的相對變化，這與前文得到的絕對強度指數(shù)無法表征系統(tǒng)的相對變化的觀點一致。而在850 hPa我國東部地區(qū)受異常偏南氣流影響，貝加爾湖西南側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)闅庑疆惓－h(huán)流，偏南風(fēng)的增強有利于季風(fēng)降水向北的推進。在水汽輸送異常上也可看到，來自孟加拉灣的水汽經(jīng)我國西南地區(qū)一直向北輸送，異常水汽通量在華北輻合（圖5f），我國降水易出現(xiàn)北澇南旱的形勢。從圖5風(fēng)場來看，絕對強度指數(shù)下，東亞地區(qū)EAP型遙相關(guān)變化明顯，因此降水也存在明顯差異，絕對強度指數(shù)與中國東部降水關(guān)系較好。

圖5 絕對強度指數(shù)中指數(shù)（a–c）數(shù)值最高的8年和（d–f）數(shù)值最低的8年（a、d）降水距平百分率（填色）、（b、e）500 hPa高度場異常（填色，單位：gpm）與850 hPa風(fēng)場異常（綠色矢量，單位：m s?1）以及（c、f）850 hPa水汽通量異常（黑色矢量，單位：g cm?1 s?1 hPa?1）與水汽通量散度異常（填色，單位：10?8 g cm?2 s?1 hPa?1）合成圖。（a、d）中加點區(qū)域表示降水距平百分率置信水平超過90%的區(qū)域。（b、e）中加點區(qū)域表示高度場異常置信水平超過90%，850 hPa風(fēng)速小于0.5 m s?1的未繪出。（c、f）中小于0.5 g cm?1·s?1·hPa?1的異常水汽通量未繪出Fig.5 Composites of (a,d)summer precipitation anomaly percentage(shaded)and 500 hPa GH anomalies(shaded,units:gpm)(b,e) with 850 hPa wind anomalies(green vectors,units:m s?1),and that of (c,f)850 hPa vapor flux anomalies(black vectors,units:g cm?1 s?1 hPa?1)with vapor flux divergenceanomalies(shaded,units:10?8 g cm?2 s?1 hPa?1),for (a–c) thehighest 8 years and (d–f)thelowest 8 years under ASI.Precipitation anomaly percentage above 90%confidence level in(a,d)and H anomaly above 90%confidence level in (b,e)are dotted.850 hPa wind speed below 0.5 m s?1 in (b,e)and vapor flux below 0.5 g cm?1 s?1 hPa?1 in (c,f) are omitted

相對強度指數(shù)變化時降水距平百分率合成與大氣環(huán)流狀況如圖6所示。在相對強度指數(shù)偏大時，我國雨帶仍處于長江流域，但相比于絕對強度指數(shù)偏大時，顯著變化區(qū)位于長江中游（圖6a）。在相對強度指數(shù)偏小時，我國雨帶位于長江以南的廣大區(qū)域，長江以北降水減少（圖6d）。從環(huán)流場上看，在相對強度指數(shù)偏大時，500 hPa擾動位勢（圖6b）在我國南方地區(qū)顯著偏高，最大中心位于我國南海地區(qū)，日本海地區(qū)擾動位勢顯著降低。850 hPa上，同絕對強度偏大時大氣環(huán)流異常類似，東亞沿岸為反氣旋性與氣旋性異常偶極子對。水汽輸送上（圖6c）依然表現(xiàn)為南方補充的偏南水汽輸送與北方偏北的水汽輸送在長江流域匯合，但相比絕對強度偏大時（圖5c）輻合區(qū)域偏西，因此雨帶主要位于長江中游。而相對強度指數(shù)偏小時，500 hPa擾動位勢（圖6e）在菲律賓地區(qū)顯著偏低，而在貝加爾湖以及堪察加半島東部顯著偏高。850 hPa上貝加爾湖西南側(cè)呈反氣旋環(huán)流異常，而我國東部由南往北皆受偏北風(fēng)異?？刂?。與之對應(yīng)的是，運輸進入我國的水汽通量顯著減少（圖6f），華南地區(qū)水汽輻合異常增加。這種環(huán)流型配置促進了長江以北偏干局面的形成。相比于位勢高度，擾動位勢高度與風(fēng)場的變化有較好對應(yīng)，但擾動位勢在濾除區(qū)域增暖信號的同時也削弱了環(huán)流中的EAP型遙相關(guān)信號，這在EAP的關(guān)鍵區(qū)之一日本海附近尤為明顯，在指數(shù)偏低與偏高的情況下都表現(xiàn)為氣旋性環(huán)流，在這種異常環(huán)流下，北方降水差異并不明顯，相對強度指數(shù)與中國東部夏季降水關(guān)系較弱。

圖6 同圖5 ，但為相對強度指數(shù)，（b、e）為對應(yīng)時期擾動位勢高度異常（單位：gpm）合成Fig.6 Same as Fig.5, but for RLI.Shaded area in (b,e)stand for thecompositesof 500 hPa EGH (units:gpm)

在圖7中我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)南北指數(shù)偏大時，東亞雨帶位于華北地區(qū)，江淮以及江南地區(qū)呈現(xiàn)顯著的干旱狀態(tài)（圖7a）。而當(dāng)南北指數(shù)偏小時，我國多雨區(qū)主要位于華南地區(qū)，長江、黃河流域表現(xiàn)為一致偏干（圖7d）。從異常環(huán)流背景來看，在副高偏北的狀態(tài)下，500 hPa位勢高度在東亞沿岸由南往北存在“－、＋、－”的顯著異常，低層850 hPa大氣環(huán)流異常同500 hPa一致，在東亞沿岸有南往北依次為氣旋性—反氣旋性—氣旋性環(huán)流異常，這種環(huán)流型使我國長江以北的地區(qū)受偏南風(fēng)控制（圖7b）。在異常水汽通量場上可以看出，來自孟加拉灣的水汽有所增加，大量水汽向我國北方運輸，而長江流域表現(xiàn)異常偏東風(fēng)的水汽輸送，說明長江中下游地區(qū)向東輸送的水汽減少（圖7c），這些造成了長江流域降水的減少以及華北降水的增加。當(dāng)南北指數(shù)偏小時，亞洲東岸500 hPa位勢高度表現(xiàn)出與指數(shù)偏大時相反的狀況，由南往北依次為異常的高壓—低壓—高壓。在850 hPa上，低緯地區(qū)的反氣旋異常明顯，風(fēng)場在長江以南地區(qū)存在明顯的偏南風(fēng)異常，氣旋式環(huán)流異常位于日本以東（圖7e）。無論是500 hPa還是850 hPa，東亞環(huán)流都表現(xiàn)為明顯的EAP型的遙相關(guān)型態(tài)。水汽場上，副高南側(cè)向我國運輸?shù)奈髂纤斔驮鰪姡@支補充的水汽經(jīng)過華南往東運輸，北方水汽通量變化很?。▓D7f），這種水汽輸送方式使得降水在華南偏多。

圖7 同圖5 ，但為南北指數(shù)Fig.7 Same as Fig.5, but for NSI

4.3 不同副高指數(shù)對應(yīng)的高層大氣環(huán)流異常

除了中低層環(huán)流，高層環(huán)流系統(tǒng)的差異同樣也為東亞地區(qū)降水形勢的變化提供背景。不同指數(shù)對應(yīng)的200 hPa緯向風(fēng)場變化如圖8至圖10所示。由圖8可知，在絕對強度指數(shù)偏高時（圖8a），200 hPa西風(fēng)急流軸位于40°N的地區(qū)，中心風(fēng)速達30 m s?1以上。在絕對強度指數(shù)偏小時（圖8c），雖然急流中心風(fēng)速也在30 m s?1以上，但急流軸略微北移，且相對指數(shù)偏大時，低緯東風(fēng)急流加強。這些特征在緯向風(fēng)異常圖上也有很好體現(xiàn)，在絕對強度指數(shù)偏高時（圖8b），40°N以南西風(fēng)風(fēng)速有所加強，而40°N以北為異常東風(fēng)。與此同時，在亞洲東岸由南往北存在西風(fēng)—東風(fēng)—西風(fēng)—東風(fēng)的緯向風(fēng)異常，這與EAP遙相關(guān)一致。在絕對強度指數(shù)偏小時，東亞200 hPa的緯向風(fēng)異?；九c副高偏強時相反（圖8d）。此外，在緯向風(fēng)異常圖上還可以看出，20°N以南的東風(fēng)距平與20°N以北的西風(fēng)距平的共同作用，使我國南方高層存在反氣旋式異常，副高上下層變化一致。

圖8 絕對強度指數(shù)中指數(shù)（a、b）數(shù)值最高的8年和（c、d）數(shù)值最低的8年（a、c）200 hPa緯向風(fēng)場（單位：m s?1）分布與（b、d）緯向風(fēng)異常合成。（a、c）中等值線間隔為2 m s?1，超過20 m s?1的區(qū)域已填色繪出。（b、d）中等值線間隔為1 m s?1，淺色（深色）填充表示緯向風(fēng)異常通過置信水平為90%（95%）檢驗的區(qū)域Fig.8 Composites of (a,c)200 hPa zonal wind and(b,d)anomalous zonal wind,for(a, b) the highest 8 years and(c,d)the lowest 8 years under ASI.In (a,c), the contour interval is 2 m s?1 and wind speed over 20 m s?1 are highlighted.In (b,d),the contour interval is1 m s?1 and the area shaded by light (dark)colorsrepresentsthezonal wind anomaliesabove90%(95%)confidence level

圖9 同圖8 ，但為相對強度指數(shù)Fig.9 Same as Fig.8, but for RLI

圖10 同圖8 ，但為南北指數(shù)Fig.10 Sameas Fig.8,but for NSI

相對強度指數(shù)所對應(yīng)的高層急流狀況如圖9所示。在相對強度指數(shù)偏大時（圖9a），西風(fēng)急流軸位于40°N的緯線上，中心風(fēng)速超過34 m s?1。而在相對強度指數(shù)偏小時（圖9c），西風(fēng)急流中心強度明顯減弱，中心風(fēng)速僅達32 m s?1。與此同時，急流軸也北移至43°N左右。緯向風(fēng)異常圖上，相對強度指數(shù)偏大的年份中（圖9b），30°N～40°N的緯度帶西風(fēng)明顯增強，低緯地區(qū)東風(fēng)明顯減弱。在這種異常環(huán)流態(tài)下，亞洲高層反氣旋環(huán)流——南壓高壓得到加強。另外還可以看到的是，相對于絕對強度指數(shù)大值年，相對強度指數(shù)大值年的西風(fēng)異常中心區(qū)偏西，與降水顯著增加區(qū)域的西移（圖6a）有很好的對應(yīng)。在相對強度指數(shù)偏低的年份（圖9d），西風(fēng)急流中心相較于氣候態(tài)略微減弱，相較于高指數(shù)時期環(huán)流變化不明顯，但青藏高原上空出現(xiàn)顯著的東風(fēng)異常以及南海地區(qū)的西風(fēng)異常寓示著夏季南亞高壓的減弱。

圖10所描述的是南北指數(shù)不同時期東亞高層環(huán)流狀況。在南北指數(shù)偏大的時期，也就是副高偏北時（圖10a），高層西風(fēng)急流中心軸位于40°N～45°N之間，中心風(fēng)速超過32 m s?1。但當(dāng)副高偏南時（圖10c），西風(fēng)急流帶整體位置南移，強度上明顯減小，中心風(fēng)速僅達30 m s?1。而在200 hPa緯向風(fēng)異常圖上可以得知，副高偏北時（圖10b），亞洲東岸表現(xiàn)出類似于EAP遙相關(guān)型特征，風(fēng)速變化最顯著的區(qū)域位于我國東部沿岸，由南往北依次為西風(fēng)、東風(fēng)、西風(fēng)以及東風(fēng)異常。而在副高偏南的年份（圖10d），東亞環(huán)流狀況與副高偏北時呈現(xiàn)反位相特征。

對比三種指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，各指數(shù)下高層緯向風(fēng)場的變化都與EAP模態(tài)存在一定關(guān)系，但絕對強度指數(shù)下高層變化最顯著出現(xiàn)在低緯地區(qū)，而其他兩類指數(shù)對應(yīng)的高層環(huán)流在30°N附近變化最大。

5 結(jié)論與討論

本文利用中國夏季降水資料以及各層次大氣環(huán)流信息，研究了不同副高指數(shù)之間的異同以及各指數(shù)與我國降水之間的關(guān)系。為探求降水分布型改變的原因，本文進一步對大氣環(huán)流的變化特征進行分析。所得到的結(jié)論如下：

（1）本文所探討的副高指數(shù)可以分為3類：一是表征副高絕對強度變化的絕對強度指數(shù)；二是表征副高相對強度變化的相對強度指數(shù)；三是表征副高南北位置變化的南北指數(shù)。在這其中，絕對強度指數(shù)的上升趨勢與500 hPa高空5870 gpm等值線逐年擴張一致；相對強度指數(shù)表現(xiàn)出的下降趨勢與擾動位勢高度0 gpm等值線不斷縮小有關(guān)；而南北指數(shù)的波動表明，副高脊線基本圍繞25°N南北振蕩。相比于絕對強度指數(shù)，相對強度指數(shù)去除了熱帶大氣中區(qū)域平均的部分年際—年代際信號，而這種年際—年代際信號可歸功于全球變暖影響。

（2）對于副高局地而言，相對強度指數(shù)與副高局地渦度的相關(guān)性要優(yōu)于絕對強度指數(shù)，這說明，絕對強度指數(shù)并不能較好的描述副高局地的渦度變化，相對強度指數(shù)能更好描述副高局地的渦度變化。而對于與東亞降水最為重要的遙相關(guān)——EAP型遙相關(guān)，盡管絕對強度指數(shù)與相對強度指數(shù)都同EAP型遙相關(guān)有一定聯(lián)系，但絕對強度指數(shù)與EAP型遙相關(guān)的關(guān)系要優(yōu)于相對強度指數(shù)，相對強度指數(shù)在濾除部分增暖信號的同時也削弱了環(huán)流中的EAP型遙相關(guān)信號。南北指數(shù)對副高局地渦度變化以及EAP型遙相關(guān)都有較好表述。

（3）從副高指數(shù)與降水關(guān)系的分析以及對應(yīng)環(huán)流變化可以看出，絕對強度指數(shù)與東亞EAP型遙相關(guān)有較好的關(guān)系，致使其能較好表征中國東部降水變化，該指數(shù)與長江流域降水存在高相關(guān)，在絕對強度指數(shù)大值年，位于日本海的氣旋環(huán)流促使北方產(chǎn)生偏北風(fēng)，華北地區(qū)干旱，而長江流域氣流輻合，降水增加；指數(shù)偏小時，我國降水型與之相反。相對強度指數(shù)與 EAP型遙相關(guān)之間的關(guān)系相對較弱，無論指數(shù)偏低還是偏高的情況下日本海地區(qū)都表現(xiàn)為氣旋性環(huán)流，因此其與中國東部夏季降水的關(guān)系也相對較弱，指數(shù)偏大時，長江流域的顯著位于長江中游，這與低層水汽輻合中心以及高層西風(fēng)異常中心的加強西移有關(guān)；指數(shù)偏小時，大陸整體受偏北風(fēng)控制，降水集中在華南地區(qū)。南北指數(shù)與EAP型遙相關(guān)也存在較好的關(guān)系，其與長江以南的降水變化有較好對應(yīng)，南北指數(shù)偏大時，我國長江以北的地區(qū)受偏南風(fēng)控制，東亞雨帶位于華北地區(qū)；而指數(shù)偏小時，我國僅在華南有水汽補充，降水集中于我國華南地區(qū)。

接下來的部分將對指數(shù)變化趨勢的原因進行討論。Wang et al.（2013）發(fā)現(xiàn)，絕對強度指數(shù)的增加（即副高的增強）可能與赤道西太平洋至印度洋一帶海溫的增暖有關(guān)，這種海溫的變化促使熱帶大氣產(chǎn)生ENSO類似的響應(yīng)，西北太平洋地區(qū)受異常反氣旋環(huán)流控制。對溫度的分析發(fā)現(xiàn)，200 hPa以下副高控制區(qū)的溫度都呈正相關(guān)，且低層正相關(guān)性更加顯著（圖略），而這種上下一致的增暖（即全球增暖信號）可導(dǎo)致位勢高度下副高的加強。而對相對強度指數(shù)，由相對強度指數(shù)與熱帶地區(qū)對流層上層擾動溫度（Te）的相關(guān)系數(shù)（圖11a）可知，這兩者之間的相關(guān)系數(shù)沿赤道呈現(xiàn)南北對稱分布，相對強度指數(shù)與印度洋—西太平洋上空的擾動溫度呈負(fù)相關(guān)，而與美洲—大西洋一帶的擾動溫度呈正相關(guān)。同時可以注意到相對強度指數(shù)與副高控制區(qū)域內(nèi)的擾動溫度負(fù)相關(guān)顯著（圖11b），兩者之間的相關(guān)系數(shù)為?0.54，置信水平超過99%，即副高控制區(qū)對流層上層擾動溫度的上升有利于相對強度指數(shù)的下降。由大氣壓高公式可知，副高區(qū)域內(nèi)對流層上層擾動溫度的上升，有利于對流層上層的膨脹，使得500 hPa擾動位勢下降。去趨勢后，兩者之間的相關(guān)系數(shù)為?0.5，也通過了置信水平為99%的t檢驗。但為什么副高控制區(qū)擾動溫度會存在增加的趨勢，考慮到問題的復(fù)雜程度，本文暫時無法解釋。

圖11 （a）相對強度指數(shù)與熱帶地區(qū)對流層上層（500～200 hPa）夏季平均擾動溫度相關(guān)系數(shù)，等值線間隔為0.1，虛線表示相關(guān)系數(shù)為負(fù)，相關(guān)系數(shù)0線已加粗，淺色（深色）填充表示相關(guān)系數(shù)置信水平超過95%（99%）；（b）標(biāo)準(zhǔn)化的相對強度指數(shù)（虛線）與副高核心區(qū)域內(nèi)（15°N～25°N，120°E～140°E）對流層上層夏季平均擾動溫度（實線）時間序列Fig.11(a)Correlation coefficient between RLI and summer mean upper-tropospheric(500–200 hPa)eddy temperature(Te)over tropical region.The interval of the contour is 0.1. Negative values are with dashed lines and 0 lines are with overstrikes.Area shaded by light(dark)colors represents the correlation coefficient above 95%(99%)confidence level;(b) Normalized time series of RLI(dashed line)and summer mean upper-tropospheric eddy temperature in WPSHcore region (15°N–25°N，120°E–140°E)

有關(guān)副高區(qū)域擾動位勢為什么表現(xiàn)下降的問題值得進行深入討論。對副高強度的討論，本文也僅僅從位勢高度以及擾動位勢兩個角度來探討其對中國東部降水的影響，與此同時，也有作者從相對渦度以及風(fēng)場入手來定義副高強度指數(shù)，本文并沒有將此納入討論，這些都需要后續(xù)工作來展開探討。