海南岛不同季节水汽输送异常与降水异常的联系分析

张天圣 蔡英缨

摘 要 利用1970—2015年海南岛18市县月降水资料及NCEP/NCAR逐月再分析资料，探討海南岛四季水汽特征及其与降水异常关系。结果显示：海南岛多雨年和少雨年水汽输送特征明显不同，各季多雨年、少雨年对比也不同；西南风水汽输送进入南海后转向与南下东北风冷空气汇合形成气旋性异常环流，造成海南春季降水，而西南风水汽输送与副高南侧偏东风水汽输送在海南岛上空交汇，造成夏季多雨；秋季多雨年，西南风水汽输送转向后汇合副高南侧偏东风水汽以偏东风急流形式影响海南岛；春季少雨年时，海南岛位于水汽输送大值中心入口位置，整体水汽收支为对外输出，而东部气旋式水汽环流异常和中南半岛附近反气旋水汽环流异常作用造成夏季降水偏少，秋季少雨年，西南水汽输送和西太平洋偏东风水汽输送较常年偏弱，冬季少雨年，西南水汽输送异常偏弱，海南岛受偏北风水汽输送影响。

关键词 水汽输送；水汽通量散度；降水异常；偏东急流

中图分类号：P434.5 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.11.082

1 研究方法和资料处理

本文选用海南岛18个市县气象观测站1970—2015年月降水资料和NCEP/NCAR 资料的大气多要素月平均资料，分辨率为2.5 °×2.5 °，单位边长整层大气水汽输送通量矢量通过如下公式计算：

单位为kg·m-1·s-1，u、v为纬向和经向风速，g为重力加速度，q为各等压面上比湿，ps为地面气压，在实际大气中，300 hPa以上大气水汽含量较少，在计算中取大气顶气压为300 hPa，整层积分时，地形以下等压面值不作累加[1-2]。

由于降水区域性明显，可采用降水距平百分率，它的定义为：

要素x为每月降水时空序列，x=x（i，j，k），其中i=1，2，3…，n代表年序，n为资料总年数，j=1，2，3…，m代表月序，m为总月数，k=1，2，3…，k代表空间站点序，x（j，k）为k站j月多年平均月降水量，以海南18个市县代表站各季节总降水距平百分率≥20%（≤-20%）定义得到海南各季节多雨年、少雨年，见表1。

2 海南岛春、夏、秋、冬季水汽输送的气候特征

从1970—2015年46年的平均水汽输送场来看（图1），春季（图1a），低纬度西太平洋偏东风水汽输送在中南半岛发生向北转向，与青藏高原南侧偏西风水汽输送汇合后向东北方向输送到长江流域，西南水汽输送带未建立，春季影响海南水汽输送来自赤道西太平洋偏东风水汽输送在中南半岛转向后西南水汽输送。夏季（图1b），青藏高原南侧偏西风水汽输送带消失，西南水汽输送带建立和加强发展，经孟加拉湾和中南半岛后进入南海后转向，向北输送水汽影响海南，副高北抬后其南侧偏东风水汽输送未伸入南海海域，经过孟加拉湾和中南半岛后进入南海向北输送的西南水汽输送。秋季（图1c），副热带高压南退，南侧偏东风水汽输送带进入南海北部，前端到达中南半岛西部，西南水汽输送减弱，在孟加拉湾东部和安达曼海域发生分流，一支水汽向北输送，另一支水汽向东南方输送，副高南侧偏东风水汽输送影响海南。冬季（图1d），近赤道偏东风水汽输送带较偏南，海南岛处于偏东风水汽输送带和偏西风水汽输送输送带之间反气旋水汽环流控制下，处于水汽辐散区，冬季降水主要受冷空气南下冷锋天气影响，因此降水量一年四季中最小。

3 海南岛春、夏、秋、冬、季节水汽输送差异对比分析

由春季多雨年水汽输送距平场可知，南海中北部和华南沿海有气旋性异常水汽环流，环流中心位于南海北部15°N附近，锋面南压到华南沿海和南海北部，西南风水汽输送从中南半岛南部及其以南海域进入南海后发生转向与南下冷空气汇合，形成气旋性异常水汽环流，造成海南春季降水过程。多雨年西南风水汽异常加强造成赤道西太平洋偏东风水汽输送减弱，配合南下冷空气在海南交汇形成降水。春季少雨年，偏东风水汽输送进入南海北部后向北转向，经过海南岛后与青藏高原南侧偏西风水汽输送汇合向我国东部和东海输送，海南岛位于水汽输送大值中心入口处，经过海南岛水汽输送为过路水，不利于春季降水。

夏季多雨年水汽输送距平场可看到，西南风水汽输送经中南半岛进入南海后与副高南侧偏东风水汽输送在海南岛交汇出现明显切变线，汇合后水汽输送分为两支，在中南半岛到我国西南部形成气旋式水汽环流。正反气旋水汽环流异常共同作用造成海南岛水汽辐合形成降水，孟加拉湾西部、印度半岛和阿拉伯海一带存在气旋式水汽环流异常，因此春季多雨年和夏季多雨年水汽输送异常造成降水原因不一样。夏季少雨年，我国东部海面气旋式水汽环流异常，中南半岛附近存在弱反气旋水汽环流异常，海南岛处在正反气旋水汽环流之间西北风水汽辐散区域，不利于海南岛夏季降水。与夏季多雨年相反，对比春季少雨年，夏季少雨年与春季少雨年有本质不同。

秋季多雨年水汽输送距平场，西南风水汽输送从中南半岛南部及其以南进入南海后发生逆转，汇合副高南侧偏东风水汽一起向海南岛上空输送，主要以偏东风急流的形式影响海南岛秋季降水。对比夏季多雨年水汽输送距平场，夏季多雨年水汽环流中心位于中南半岛北部，海南岛受西南水汽输送和副高偏东水汽输送形成切变线影响，秋季多雨年水汽环流中心位于海南岛南部海面，受偏东风水汽输送影响。秋季少雨年，南海中北部为西北风水汽输送控制，孟加拉湾南部为偏东风水汽输送，西南水汽输送异常偏弱，西太平洋偏东风水汽输送较常年偏弱。

冬季多雨年水汽输送距平场可看到，西南水汽输送经中南半岛进入南海与20°N以北偏东风水汽输送形成一弱东西向切变线，影响海南岛冬季降水，冬季多雨年西南水汽输送活跃，配合偏东风水汽输送共同影响海南岛冬季降水。冬季少雨年，华南到南海北部为偏北风水汽输送异常，南海南部、中南半岛、孟加拉湾为偏西风水汽输送异常，说明冬季少雨年，西南水汽输送偏弱，海南岛受西北风水汽辐散影响。

4 结论

1）春季多雨年，西南风水汽输送进入南海后发生转向与南下东北风冷空气汇合，形成气旋性异常环流，造成海南春季降水，夏季多雨年，西南风水汽输送与副高南侧偏东风水汽输送在海南岛上空交汇，我国东部海面反气旋水汽环流与中南半岛附近气旋式水汽环流共同作用造成海南岛上空水汽辐合形成降水，秋季多雨年，西南风水汽输送从中南半岛南部及其以南进入南海后发生逆转，汇合副高南侧偏东风水汽一起向海南岛上空输送，主要以偏东风急流形式影响海南岛秋季降水，冬季多雨年，西南水汽输送活跃，配合偏东风水汽输送共同影响海南岛冬季降水。

2）春季少雨年，海南岛位于水汽输送大值中心入口位置，整体水汽收支为对外输出，夏季少雨年，东部海面存在气旋式水汽环流异常和中南半岛附近存在弱反气旋水汽环流异常共同作用，海南岛正处在这对正反气旋水汽环流之间西北风水汽辐散区，秋季少雨年，西南水汽输送和西太平洋偏东风水汽输送较常年偏弱，冬季少雨年，西南水汽输送异常偏弱，海南岛主要受偏北风水汽输送影响。

参考文献：

[1] 杨仁勇，赵付竹，陈有龙.2010年10月海南岛一次特大暴雨过程数值模拟和诊断分析[J].暴雨灾害，2014，33（3）：255-263.

[2] 冯文，周玲丽，肖潺，等.海南岛秋汛期降水的时空分布特点及其环流特征分析[J]热带气象学报，2016，32（4）：533-545.

（责任编辑：刘昀）