2012年南海夏季风爆发时间的确定

陈锦年 ，左涛 ，汪洋 ，王宏娜

（1.中国科学院海洋研究所，山东 青岛 266071；2.中国科学院 海洋环流与波动重点开放实验室，山东 青岛 266071；3.中国科学院大学，北京 100049）

南海夏季风是影响中国乃至东亚天气系统的重要因子，其爆发偏早或偏晚会对东亚地区夏季旱涝分布产生重要影响。多年平均爆发时间为5月第4候（高辉等，2001）。当南海夏季风爆发偏早年份，中国夏季雨带会集中出现在中国华南和华北地区和韩国北部，引起华南和华北地区以及韩国出现多雨天气，极易引发洪涝灾害；中国长江流域和日本南部、韩国南部易发生旱灾。当南海夏季风爆发偏晚年份，中国华南西部、淮河流域、华北大部以及东北地区、日本南部和韩国南部极易出现涝灾（杨林等，2007）。而南海夏季风的强度也会影响我国汛期降水的分布，南海夏季风强（弱）年，我国夏季雨带呈Ⅰ（Ⅲ）类分布，长江中下游地区夏季少雨干旱（多雨洪涝）（吴尚森 等，2003）。因此，深入研究和预测南海夏季风爆发时间具有重要科学意义。

南海夏季风爆发一般采用南海低层850 hPa区域平均动力学和热力学两项指标作为判据（何金海等，2001；高辉等，2005），该方法对于大多年份是适用的，但对于在南海夏季风爆发期间，在该区域或附近区域出现台风（郑斌，2009）（或低压系统）以及受副热带高压活动影响，采用上述判断方法显得有些不足。如2012年5月4候，南海监测区域主要是受副热带高压环流的影响，出现较强的西南气流，国家气候中心将该候确定为南海夏季风爆发时间（中国气象局国家气候中心，2012），引起了业内人士的较大争议。本文采用文献（郑斌，2009）大气环流方法结合副热带高压变化特征，以及降水变化，客观确定了2012年南海夏季风爆发时间为6月1候，较常年偏晚3候。

简单回顾总结了海气热通量与南海夏季风爆发之间存在密切联系的统计关系，为南海夏季风爆发的深入研究提供了又一新的途径和方法，这将有助于南海夏季风爆发的深入研究和预测，进而提前预测我国夏季降水及其异常分布。

1 南海夏季风爆发过程

为了客观反映2012年南海夏季风爆发过程，采用NCEP风场和垂直流场资料对此进行分析。首先给出了南海监测区域（110－120°E；5－20°N）多年（1981－2010）平均逐候气候态变化曲线（图1）。由图可以看出，在5月4候出现u>0，而且这种现象一直维持到7月6候以后。可以看出，南海夏季风爆发平均时间基本还是发生在5月4候。另外，v分量在4月之前基本是维持在低值范围，之后随着时间的推移，其值缓慢增加，6月4候达最大值。

按照国家气候中心发布的行业标准（讨论稿），当南海监测区域低层（850 hPa）风向开始转为西南风后，连续3候u>0，也可连续2候u>0，中断1候后再恢复到u>0，同时假相当位温θse≥335°K（注：该条件是确定南海夏季风爆发的辅助条件，在确保假相当位温基本满足上述条件下，只考虑u分量变化。目前中国气候中心采用θse≥340°K），可确定为南海夏季风正式爆发。为了进一步分析2012年南海夏季风爆发时间，本文按照国家气候中心采用的方法，给出了南海监测区的u，v分量和假相当位温θse（图2）。由图2中u和θse的逐候变化曲线可知，在6月1候之前，同时满足u>0和假相当位温θse两个条件只有5月4候和5候。作为主要依据，国家气候中心季风监测组对外发布2012年南海夏季风于5月4候爆发。

图1 南海监测区域u，v分量气候态平均值变化曲线（4月1候－7月6候）

图2 2012年南海监测区域u，v分量假相当位温θse曲线（4月1候－7月6候）

2 南海夏季风爆发时间确定

为了探讨2012年南海夏季风爆发的确切时间，我们给出了能够反映南海夏季风爆发前后大尺度环流变化特征的850 hPa环流场和高度场以及南海监测区域的风矢量变化图。由图3可以看出，5月3候，受副高环流的影响（150等高线位于台湾－菲律宾以东），南海监测区域大部维持南或东南风，风速偏弱；5月4候，副高明显加强西伸，150等高线西伸至南海，导致南海北部出现强的偏北或偏西南气流，位于南海监测区域的北向风速明显偏强。由图2 u和v分量也可看出，v分量明显要大于u分量，由此可以说明，在监测区主要盛行南风，西风非常小。由此可以认为，南海监测区域主要受副高西缘的影响导致较大的v分量和较小的u>0。

由图4可以更清楚地看出，5月3侯，副高西伸脊点位于菲律宾以东的140°E，而5月4侯，副高脊点位置西伸到达南海中部，其形成的西南气流是由于副高影响的结果，这种环流不是真正意义上的南海夏季风爆发所特有的特征。5月5候，副高迅速东撤至140°E以东，整个南海监测区域出现西南气流。这一气流由南海监测区途经我国的广东、广西进入湖南和贵州。从南海夏季风监测指标来看，5月5候可以说已达到，但仍不是典型的南海夏季风爆发特征。5月6候，途经印度洋东传的气流虽然开始加强，但其前锋未有到达南海监测区，监测区内的气流较弱。由图2可以看出，5月6候u=0，v接近于0。

6月1候，虽然监测区内大部分气流较弱，但其南部以及监测区南部（即南海南部）出现明显的西南气流，并且u分量和假相当位温θse均达到了监测指标。6月2候，整个南海监测区域出现了强劲的西南气流，至此，典型的南海夏季风爆发特征建立。

图3 南海监测区域850 hPa环流和高度场变化（2012年5月3候-6月2候）

图4 500hPa高度场候平均变化（5月3候－6月第2候）

图5 2012年5月3候－6月2候经向环流图

为了客观地真实反映南海监测区域及其周围大气环流的演变过程，给出了5°－20°N纬向异常垂直环流。图5表示沿南海区域纬向垂直环流变化特征。从垂直环流来看，在5月4候南海区域近地面还是由东向气流控制，高空200hPa由强的东向气流控制。5月5候由80°－140°E出现西向气流，尤其是100°－120°E。但6候地面又出现了弱的东向气流。6月1候，近地面出现西向气流，与高空东向气流构成了一个Walker环流圈。自此以后，近地面层一直维持西向气流。

图6 110°－120°E平均候降水量距平百分率纬度－时间剖面图

图7 预报方程回报试验

另外，降水是季风爆发后的重要标志之一，为此，给出了国家气候中心提供的2012年2月1侯-7月6侯沿经向（纬向110°E-120°E平均）降水百分率纬度－时间剖面图（图6）。由图可知，在4月3候－5月4候，中国南方降水基本是副热带季风引起的。而5月5候－6月2候之间，南方降水明显偏少。根据统计结果，近10年南海夏季风爆发后的2候内，我国华南和江南地区降水明显增加（孙楠，2012）。由图6可以看出，5月4候（中国气候中心确定的南海夏季风爆发时间）之后的2候内华南不仅未出现明显降水，反而是较多年平均明显偏少，在6月3候以后才出现明显的降水。从另一方面进一步证实，2012年南海夏季风爆发应该是在6月1候或2候。根据行业标准的规定，当某候南海季风监测区大部为西风控制，并至少持续3候，或者持续2候中断1候后再次转为西风，则该候为南海夏季风爆发候。据此并综合考虑南海季风爆发条件，确定6月1候为南海夏季风爆发时间。这一分析结果与图3 850 hPa环流和高度场候平均变化分析结果相一致。

3 海气热通量与南海夏季风爆发

为了能够深入探讨南海夏季风爆发可能机制以及为其提供可靠的预测方法，作者曾利用北印度洋，西太平洋暖池区域以及孟加拉湾－南海区域海气热通量对南海夏季风爆发进行了初步分析，结果表明，不同海区的海气热通量与南海夏季风爆发之间存在密切的联系，为此，通过回归分析，建立了不同海区海气热通量与南海夏季风爆发之间的回归方程，并进行了南海夏季风爆发的预测。分别对2011年和2012年南海夏季风爆发进行了预测，2011年预测结果为正常偏早1候，与国家气候中心季风监测发布于5月第2候爆发基本一致。2012年预测结果为正常偏晚1－2候（Zuo et al，2012；Chen et al，2012）。与本文采用大气环流方法和副高等变化特征等确定的南海夏季风爆发时间基本一致。为进一步证明建立的南海夏季风爆发时间的预报方程的可靠性和稳定性，对1991－2012年南海夏季风爆发时间进行了回报试验（见图7）。由图可以看出，在22年的回报中，回报正确的年份为19年，只有4年回报出现偏差，回报正确率为19/22＝86.4%。由此可以说明，该预测方程具有较好的预测能力。

4 讨论

从2012年5月4侯850 hPa环流图来看，其发生在监测区内的西南气流主要是受副热带高压的偏西南气流的影响所致，因此，不能作为南海夏季风爆发的依据。虽然第5候的u分量和假相当位温θse均超过南海夏季风爆发的临界值，但5月6候的u分量显然又降到了临界值，根据中国气候局气候中心发布的行业标准（讨论稿），南海夏季风在2012年5月份未爆发。

本文采用大气环流及副热带高压变化特征等相结合分析的办法，尤其是结合采用具有反映季风爆发重要依据的降水过程，确定2012年南海夏季风爆发时间为6月第1候，较常年（5月4候）偏晚3候，为2012年中国降水特点提供理论依据。

采用海气热通量对2012年南海夏季风进行预测，其结果为较常年偏晚1－2候。与大气环流方法和副高变化特征等确定的南海夏季风爆发基本一致。因此，可以认为利用海气热通量研究和预测南海夏季风爆发是又一可行途径。

Chen J N，Zuo T，Wang H N，2012.Response of South China Sea summer monsoon onset to the air-sea heat fluxes over the Indian Ocean.Chinese journal of Oceanology and Limology，30（6）：974-979.

Zuo T，Chen J N，Wang H N，2012.Variation of air-sea heat fluxes over the Western Pacific Warm Pool area and its relationship with the South China Sea summer monsoon onset.Atmospheric and Oceanic Letters，5（3）：201-205.

高辉，何金海，谭言科，等，2001.40a南海夏季风建立日期的确定.南京气象学院学报，24（3）：379-383.

高辉，梁建茵，2005.南海夏季风建立日期的确定和东亚夏季风强度指数的选取.热带气象学报，21（5）：525-532.

何金海，丁一汇，高辉，等，2001.南海夏季风建立日期的确定与季风指数.北京：气象出版社，123.

孙楠，2012.南海季风提早爆发华南江南进入多雨期.中国气象报.吴尚林，梁建茵，李春晖，2003.南海夏季风强度与我国汛期降水的关系.热带气象学报，19：25-36.

杨林，魏应植，丁一汇，等，2007.东亚地区夏季旱涝分布与南海夏季风爆发时间关系.自然灾害学报，16（5）：52-58.

郑彬，林爱兰，谷德军，等，2009.利用大尺度环流确定2006年南海夏季风爆发日期.热带气象学报，25（6）：690-696.

中国气象局.中华人民共和国气象行业标准.QX/T－2008.中国气象局国家气候中心，2012.东亚季风监测快报.第5期.