北太平洋海温与华南东部过渡季节(2—3月)降水的关系

魏迎光,梁萍,任广成,眭益众

（1.中国人民解放96401部队，陕西宝鸡，721000；2.中国人民解放军96631部队，北京， 102208）

北太平洋海温与华南东部过渡季节(2—3月)降水的关系

魏迎光1,梁萍1,任广成2,眭益众2

（1.中国人民解放96401部队，陕西宝鸡，721000；2.中国人民解放军96631部队，北京， 102208）

利用1951—2010年台北、台中、福州和厦门4站2—3月降水资料和北太平洋海温资料，通过合成分析、对比分析和相关分析等方法，研究了华南东部过渡季节（2—3月）降水变化的一致性和气候变化特征及其与北太平洋海温的关系。结果表明：台北、台中、福州和厦门4站过渡季节（2—3月）降水变化具有很好的一致性和明显的年代际变化特征。华南东部过渡季节（2—3月）降水与北太平洋海温存在着很好的相关关系；不同类型的降水异常年份，有着不同的海温距平分布特征，降水偏多年，表现为厄尔尼诺分布型，降水偏少年，则表现为拉尼娜分布型，且这种距平分布型在其前期9月开始出现端倪，12月发展成熟。前期12—1月赤道东太平洋关键区和西风漂流区关键区海温变化，对华南东部过渡季节（2—3月）降水具有较好的预测指示意义。

北太平洋海温；华南东部；过渡季节；降水关系

1 引言

华南东部属南亚热带气候区，受海洋暖湿气流的调节，全年气候温暖湿润，雨水多是本区的主要气候特征。夏半年（4—9月）降水多表现为双峰型，分为前汛期（4—6月）降水和后汛期（7—9月）降水[1-2]。对于冬半年（10—3月）降水，本区较我国大陆其它地区，仍显得很丰沛。尤其是从冬半年转入夏半年或是说从冬季转入前汛期的过渡季节2—3月，降水尤为集中，是较冬半年其他月份明显的降水增加期。统计发现，台北、台中、福州和厦门各代表站2月份降水量较1月份平均高出1倍多，3月份较2月份降水又有明显递增。因此，华南东部过渡季节（2—3月）是其冬半年降水的集中期。以福州多年平均降水为例，过渡季节（2—3月）两个月降水量多达232 mm，而10月至翌年1月4个月的降水量仅为171 mm，可见过渡季节2—3月降水之多。统计还发现，华南东部过渡季节（2—3月）降水年际变化十分显著。台北、台中、福州和厦门4站2—3月平均总降水量为859 mm，降水最多的年份1983年竟高达2906 mm，而降水最少的年份1955年仅为159 mm，最多年份与最少年份降水量相差达18倍之多，可见降水年际变化之大。降水年际变化越大，越易出现异常，造成气候灾害。

众所周知，海温变化和南方涛动对全球气候具有重大影响，它已经成为全球气候系统中最强的气候年际变化信号，受到广泛的关注和重视，我国也已把它作为短期气候预测的一项重要依据，不少气象学者从不同角度进行了探索［3-9］。本文试图就北太平洋海温对华南东部过渡季节（2—3月）降水异常的影响问题进行探讨，以期为该区过渡季节（2—3月）降水趋势预测提供有益的物理基础。

2 资料和方法

福州和厦门降水量资料取自国家气候中心整理的中国大陆160站气候要素资料；台北和台中降水量资料取自台湾气象局公布的月气候要素资料；北太平洋海温（网格：5°×5°）资料由国家气候中心提供。

对所选4个代表站过渡季节（2—3月）降水进行一致性分析，计算4个代表站过渡季节（2—3月）降水量距平百分率，依据降水量距平百分率之大小，确定降水异常年份；通过降水异常年份出现的概率及在各年代的出现次数和年代降水量分布，来分析华南东部过渡季节（2—3月）降水的气候变化特征；并通过合成分析、对比分析和相关分析等方法，研究北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的关系。

3 华南东部过渡季节（2—3月）降水变化的一致性分析

对一地区气候变化进行研究，其前提是该地区所选代表站气候变化应具有较好的一致性。根据全国气象地理区划[10]，华南东部主要包括福建南部和台湾地区。这就是说，对华南东部过渡季节（2—3月）降水变化进行研究，其基本条件是不仅台湾地区所选代表站过渡季节（2—3月）降水变化应具有较好的一致性，而且还应与福建南部所选代表站过渡季节（2—3月）降水变化也具有较好的一致性。对此，分别计算各代表站过渡季节（2—3月）降水之间的相关系数。发现台北与台中过渡季节（2—3月）降水之间的相关系数为0.76，福州与厦门过渡季节（2—3月）降水之间的相关系数为0.78，台北与福州和厦门过渡季节（2—3月）降水之间的相关系数分别为0.74、0.76，台中与福州和厦门过渡季节（2—3月）降水之间的相关系数分别为0.83、0.86。各相关系数均远超过0.001显著性水平检验。表明华南东部地区所选代表站过渡季节（2—3月）降水变化具有很好的一致性。

4 华南东部过渡季节（2—3月）降水的气候变化特征

主要分析华南东部过渡季节（2—3月）降水异常年份出现的概率及在各年代的出现次数和年代降水量分布情况。采取通常的做法[11]，依据台北、台中、福州和厦门4站2—3月降水量距平百分率之大小，将华南东部过渡季节（2—3月）降水分为5级。并规定凡降水量距平百分率在0—±24%之间为降水正常；25%—50%之间为降水偏多；＞50%为降水特多；-25%—-50%之间为降水偏少；＜-50%为降水特少。根据这一标准，自1951年以来的60 a中，华南东部过渡季节（2—3月）降水量距平百分率在0%—±24%之间的共出现28 a，占总年数的47%；降水量距平百分率在-25%—-50%之间的共出现10 a，占总年数的17%；在25%—50%之间的共出现4 a，占总年数的7%；降水量距平百分率＜-50%的共出现10 a，占总年数的17%；＞50%的共出现8 a，占总年数的13%。可以发现，对于降水异常年份，特多年出现的概率少于特少年，偏多年出现的概率也明显少于偏少年。其原因主要是由于个别降水特多年，降水出现显著异常所致。如1983年降水量距平百分率竟高达238，降水量较常年偏多2倍多。而对于降水特少年就没有出现这种情况，即使历史上降水最少的1955年，降水量距平百分率也不过为-76，降水量较常年偏少不到1倍。不仅如此，降水异常年份的各年代出现情况和年代降水量分布情况差异也十分显著。图1给出1951—2010年台北、台中、福州和厦门4站2—3月降水量距平百分率历史演变。从图1可以看出，上世纪50年代共出现1个特多年，2个偏多年，1个特少年和1个偏少年；年代降水量距平百分率累积值为-7，年代总降水量属正常范围。60年代则转为降水明显偏少时期，共出现1个特多年，3个特少年和1个偏少年；年代降水量距平百分率累积值为-130。70年代降水较60年代又有明显减少，为历史上降水最少时期，仅出现1个偏多年，而没有出现特多年，特少年和偏少年竟均出现3个；年代降水量距平百分率累积值低达-225。进入80年代，华南东部过渡季节降水发生了明显的气候突变，从70年代的历史上降水最少时期，一跃成为80年代历史上降水最多时期，年代降水量距平百分率累积值竟高达318，共出现3个特多年，其中包括1个异常特多年（指降水量距平百分率大于200），1个特少年和1个偏少年。90年代较80年代降水虽有所减少，但仍为降水明显偏多时期，共出现2个特多年，1个偏多年，2个偏少年，而没有出现特少年；年代降水量距平百分率累积值仍高达213。进入本世纪后又转为降水明显偏少时期，10年中仅出现1个特多年，没有出现偏多年，而特少年和偏少年竟分别出现2个；降水量距平百分率累积值为-169。可见目前华南东部过渡季节（2—3月）降水总的趋势是处于偏少时期。

图1 台北、台中、福州和厦门4站2—3月降水量距平百分率历史演变

5 北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的关系

5.1 北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的同期相关

图2 北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的相关分布（相关系数扩大100倍）

图2给出北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的相关分布，从图2可看出，北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水存在着很好的相关关系。高相关区主要有两个，一个位于赤道东太平洋，表现为正相关，最高相关系数为0.55，远超过0.001显著性水平检验。统计赤道东太平洋 10ºS—5ºN，80º—160ºW 范围共 66 格点相关系数分别通过0.05、0.01和0.001显著性水平检验百分比，发现相关系数通过0.05显著性水平检验的有59个，占总格点数的89%；通过0.01显著性水平检验的为46个，占总格点数的70%；通过0.001显著性水平检验的为26个，占总格点数的39%。另一个高相关区位于西风漂流区，表现为负相关，最高负相关系数为-0.47,超过0.001显著性水平检验。统计西风漂流区30º—40ºN，180º—150ºW范围共21格点相关系数分别通过0.05、0.01和0.001显著性水平检验百分比，发现相关系数通过0.05显著性水平检验的为19个，占总格点数的90%；通过0.01显著性水平检验的为15个，占总格点数的71%；通过0.001显著性水平检验的为7个，占总格点数的33%。可见华南东部过渡季节（2—3月）降水与赤道东太平洋和西风漂流区两大海区海温相关之好。事实上这种相关场的分布[12～13]所反映出的是，华南东部过渡季节（2—3月）降水偏多年，北太平洋海温距平场呈现厄尔尼诺分布型特征，即赤道东太平洋为正距平，西风漂流区为负距平。相反，华南东部过渡季节（2—3月）降水偏少年，北太平洋海温距平场呈现拉尼娜分布型特征，即赤道东太平洋为负距平，西风漂流区正负距平。图3给出华南东部过渡季节（2—3月）降水8个特多年北太平洋海温累积距平合成。从图3可看出，北太平洋海温距平场表现出典型的厄尔尼诺分布型特征。整个赤道东太平洋全为正距平控制，最大正距平中心强度达5.7℃,西风漂流区则为负距平控制，负距平中心强度为-6.9℃。在华南东部过渡季节（2—3月）降水10个特少年北太平洋海温累积距平合成图上（图略），北太平洋海温距平场表现出的则是典型的拉尼娜分布型特征。

图3 华南东部过渡季节（2—3月）降水8个特多年北太平洋海温累积距平合成图（海温距平值扩大10倍）

5.2 前期北太平洋海温与华南东部过渡季节（2—3月）降水的遥相关

图4 华南东部过渡季节（2—3月）降水与前期各月赤道东太平洋和西风漂流区两大海区海温最高相关系数演变曲线

对华南东部过渡季节（2—3月）降水与北太平洋海温进行逐月遥相关分析并结合降水典型年份北太平洋海温距平合成分析，发现前期各月赤道东太平洋海区均表现为正相关，西风漂流区则均表现为负相关，只是各月相关程度有所不同，但总的趋势是越接近同期，相关越好。图4给出华南东部过渡季节（2—3月）降水与前期各月赤道东太平洋和西风漂流区两大海区海温最高相关系数演变曲线。可以看出，两大海区前期各月最高相关系数总的趋势是越接近同期相关程度越好。其中以前期1月最好，相关系数分别为0.53和-0.39，前者超过0.001显著性水平检验,后者接近0.001显著性水平检验。12月次之，相关系数分别为0.44和-0.38,前者达到0.001显著性水平检验,后者超过0.01显著性水平检验。就前期各月海温距平分布型而言，自前期9月两种典型的海温距平分布型（厄尔尼诺分布型和拉尼娜分布型）开始出现端倪，且往后逐月越来越明显，到前期12月和1月业已表现出典型的厄尔尼诺分布型和拉尼娜分布型。这就是说我们在进行华南东部过渡季节（2—3月）降水趋势实际预测时，可把前期12月和1月北太平洋海温距平分布型作为前兆信号。当前期12月和1月北太平洋海温距平表现出厄尔尼诺分布型时，华南东部过渡季节（2—3月）降水易偏多。反之，表现为拉尼娜分布型时，降水易偏少。为找到华南东部过渡季节（2—3月）降水预测的较好海温因子，对前期12月和1月进行合成相关计算，并分别在赤道东太平洋和西风漂流区依据相关系数之大小选择关键区。具体的是在赤道东太平洋选择0º—10ºS，80º—160ºW 范围共30个格点作为关键区。在西风漂流区选择 25º—35ºN，160º—175ºW范围共12个格点作为关键区。计算得到，华南东部过渡季节（2—3月）降水与前期12—1月赤道东太平洋关键区30个格点海温距平和及西风漂流区关键区12个格点海温距平和之间的相关系数分别为0.42和-0.39，前者通过0.001显著性水平检验,后者通过0.01显著性水平检验。表明前期12—1月赤道东太平洋关键区和西风漂流区关键区海温变化，对华南东部过渡季节（2—3月）降水均具有较好的预测指示意义，尤其是赤道东太平洋关键区海温变化指示意义更好。就是说，前期12—1月赤道东太平洋关键区海温越高，西风漂流区关键区海温越低，华南东部过渡季节（2—3月）降水越多。反之，降水越少。

6 结论

（1）台北、台中、福州和厦门4站过渡季节（2—3月）降水变化具有很好的一致性；

（2） 上世纪60和70年代为华南东部过渡季节（2—3月）降水偏少时期，尤其是20世纪70年代为历史上最少时期；80和90年代为偏多时期，尤其是80年代为历史上最多时期；进入本世纪降水明显减少，目前处于降水偏少时期；

（3） 华南东部过渡季节（2—3月）降水与赤道东太平洋海温存在很好的正相关关系，与西风漂流区海温存在很好的负相关关系。华南东部过渡季节（2—3月）降水偏多年，北太平洋海温距平场呈现厄尔尼诺分布型特征。降水偏少年，呈现拉尼娜分布型特征；

（4） 前期12月和1月北太平洋海温距平表现出厄尔尼诺分布型，华南东部过渡季节（2—3月）降水易偏多。反之，表现为拉尼娜分布型，降水易偏少。前期12—1月赤道东太平洋关键区海温越高，西风漂流区关键区海温越低，华南东部过渡季节（2—3月）降水越多。反之，降水越少。

[1]鹿世瑾主编.华南气候[M].北京:气象出版社,1990:308-313.

[2]福建省气候资料室（台湾气候）编写组.台湾气候[M].北京:海洋出版社,1987:158-163.

[3]吴尚森,黄成昌.华南气温变化与ENSO的关系[J].热带气象,1990,6（1）:57-64.

[4]施能,刘卫兵,苗子书.南方涛动与我国大尺度季、月气温的关系[J].气象,1989,15(12）:8-12.

[5]李春晖,管兆勇,何金海,等.西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化的对比分析[J].应用气象学报,2005,16(1）:105-113.

[6]刘永强,丁一汇.ENSO事件对我国季节降水和温度的影响[J].大气科学,1995.19（2）:200-208.

[7] 方之芳,罗增淼.南方涛动、热带海温与西太平洋副高的联系[J].成都气象学院学报,1990,12（1）:22-29.

[8] 任广成,余明祥,张哲.ENSO事件与中国东南沿海3月降水关系分析[J].气象与减灾研究,2008,31（1）:44-49.

[9] 张先恭,陆端军.中国降水和温度对ENSO响应的特征[G]//中国气象学会.大气科学发展暨海峡两岸天气气候学术研讨会论文摘要汇编.1994:172-173.

[10]中国气象局预测减灾司,中国气象局国家气象中心.中国气象地理区划手册[M].北京:气象出版社,2006,1-3.

[11]任广成,沈爱华,蔡开华.台湾恒春汛期降水的百年变化及预测研究[J],海洋预报,2010.27（4）:39-46.

[12]赵振国.厄尔尼诺现象与我国温度[J].气象,1989,15（7）:26-30.

[13]朱筱英,吴志伟.江苏省夏季气温异常的海气背景[J],气象,2002.28（5）:32-36.

Relationship between sea surface temperature in the northern Pacific and rainfall in the east part of Southern China in February-March

HWEI Ying-Guang1，LIANG ping1，REN Guang-cheng2，SHUI Yi-zhong2
(1.96401 Troops of the Chinese People's Liberation Army，Baoji 721000 China;2.96631 Troops of the Chinese People's Liberation Army，Beijing 102208 China)

Based on rainfall data collected in four stations(Taipei,Taizhong,Fuzhou and Xiamen)in February-March and sea surface temperature(SST)data in the northern Pacific data during 1951—2010,variation of rainfall in the east of Southern China,characteristics of climate change,and relationship between SST in the northern Pacific is analyzed.It is shown that,during the transition seasons(February-March),the rainfall varies consistently among the four stations with a significant interannual variability.Close correlation is found between SST in the northern Pacific Ocean and rainfall in the east part of South China during transition seasons.The positive/negative rainfall anomaly corresponds to El Nino/La Nina event,respectively,which starts in September and reaches the maximum level in December.The sea temperature variation in the eastern equatorial Pacific and westerly drift zone is an effective indicator for the rainfall in the easte part of South China during the transition seasons.

sea surface temperature in the northern Pacific;east part in the Southern China;transition season;rainfall

P456

A

1003-0239（2012）02-0059-05

2011-10-11

军内科研项目

魏迎光(1975-)，男，工程师，主要从事短期气候预测工作。E-mail:453738139@qq.com