华南夏季降水两次年代际转折的水汽输送异常成因初探

曲姝霖苏涛韩子轩赵俊虎封国林,,

1兰州大学大气科学学院，兰州730000

2扬州大学物理科学与技术学院，扬州225002

3中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室，北京100081

1 引言

华南地处东亚季风区，夏季降水与东亚夏季风环流的年际和年代际变化密切相关。Tao and Chen（1987）研究指出，影响华南地区降水的夏季风环流系统包括西太平洋副热带高压（简称西太副高）、南亚高压、东亚副热带西风急流、定常罗斯贝波和欧亚中高纬度阻塞高压等。高层的南亚高压和低层的西太副高存在“相向而行”和“相背而去”的关系（陶诗言和朱福康,1964;谭晶等,2005）,当南亚高压位置偏西（东），西太副高位置偏东（西），华南地区则低层辐合（辐散）异常、高层辐散（辐合）异常，产生异常上升（下沉）运动，华南地区降水年代际偏多（少）（伯忠凯等,2017）。东亚高空副热带急流对同期和后期东亚及我国东部地区降水影响很大，夏季东亚急流偏南时华南和江南降水偏多；相反急流偏北时华北降水偏多（廖清海等,2004）。同时，乌拉尔山附近（50°E～80°E）阻高活动与华南降水为显著的负相关；而贝加尔湖附近（80°E～120°E）阻高与华南降水关系则呈正相关（黄菲和姜治娜,2002）。朱益民和杨修群（2003）研究发现，当PDO处在暖（冷）位相时，热带中东太平洋海温异常暖（冷），北太平洋海温异常冷（暖），华南南部降水偏多（少）。

华南夏季降水还存在显著的年代际变化（Ha et al.,2016）。众多研究表明，我国东部夏季降水在20世纪70年代中后期、90年代初和90年代末有三次年代际变化（周连童和黄荣辉,2003;Ding et al.,2008;Zhu et al.,2011;吕俊梅等,2014）。其中，华南夏季降水在20世纪70年代产生了年代际减少（Xin et al.,2006;Ding et al.,2008,2009;Ye and Lu,2012），研究基本一致认为这次年代际转折主要受东亚夏季风减弱（Wang,2001)、热带印度洋暖池和热带太平洋中东部变暖对应的太平洋年代际振荡（PDO）位相转变的影响（黄荣辉等,1999;Li et al.,2010;Qian and Zhou,2014;Yu et al., 2015）；而20世纪90年代初发生了年代际增多（Ding et al.,2008;Wang et al.,2009;Wu et al.,2010b），而在90年代末21 世纪初华南夏季降水又发生了年代际减少（黄荣辉等,2013;Ha et al.,2016,2019）。多数研究认为是可能是夏季热带印度洋和太平洋持续变暖引发的沃克环流和哈德莱环流异常，导致了青藏高原冬春季积雪增加和东亚季风槽的变化（Wu et al.,2010a;Zhu et al.,2014），以及欧亚大陆北部春季降雪减少共同作用（Zhang et al.,2004;Wu et al.,2010a），导致了90年代初华南降水年代际增多。而90年代末至21世纪初，华南夏季降水相比前一时段减少，主要是由于热带太平洋海温异常导致的西太副高的增强而引发的纬向环流下沉支在华南地区增强（Ha et al.,2016），及南海热带气旋活动在本世纪初显著减少导致（Ha et al.,2014）。

水汽是形成降水的必要条件之一，并且水汽输送的强弱和路径的变化是影响雨带和雨型的重要因素之一（周天军等, 2001;黄荣辉等,2011）。大气中水汽输送和收支是研究全球大气环流持续和变化的一个重要方面。研究水汽收支对降水的研究已有很多。Simmonds et al.（1999）通过分析中国夏季水汽输送和收支，指出东南亚和印度季风环流分别从南海和孟加拉湾为中国东南部提供水汽。叶敏和封国林（2015）从水汽路径研究了长江中下游地区夏季降水并给出了客观定量化的定义，通过各水汽通量指标与前期海温关系的分析，发现前冬东太平洋发生El Niño时，有利于夏季西太平洋水汽输送增强，进而有利于长江中下游地区夏季降水偏多。杨柳等（2018）则研究了中国东部季风区夏季四类雨型的水汽输送特征及差异，发现华南型的水汽输送和收支特征与其他雨型有明显的差异。

综上可见，水汽输送和收支异常是中国夏季降水异常的直接原因，而前人对华南夏季降水两次年代际变化的研究主要集中在大气环流和海温、积雪等外强迫信号等方面，但鲜有研究从水汽来源贡献的角度定量化地分析华南降水的两次年代际转折，尤其是从水汽输送方程出发，衡量水汽方程各分量贡献的工作还没有。因而本文选择从水汽收支平衡的角度，来对比研究华南地区夏季降水两次年代际变化的成因，探讨水汽收支平衡方程中各项对两次年代际变化的贡献及其与海温异常的联系，相关研究结论将对了解水循环和华南地区旱涝异常预测有一定的参考意义。

2 资料和方法

2.1 研究数据

本文选取了美国气象环境预报中心（NCEP）提供的逐日以及月平均再分析资料（NCEP/NCAR Reanalysis 1），包括全球月平均高度场（H500）、垂直速度场（ω500）、海平面气压（SLP）、逐日风场（u、v 分量）、整层比湿（q）再分析资料（Kalnay et al.,1996）和来自美国国家海洋大气局（NOAA）的月平均再分析蒸发资料（Chen et al.,2002），水平分辨率均为2.5°×2.5°。本文还用到了中国气象局国家气候中心提供的2374站逐日降水观测资料。以上资料的时间范围均为1979～2017年。Ha et al.（2016）研究发现，华南地区夏季降水的年代际转折主要发生在6月中旬至8月中旬 [参考Ha et al.（2016）文章图4]，因此本文中夏季指的是6月15日至8月15日。华南地区范围为（21°～30°N，105°～120°E），包含580个站点。

2.2 水汽收支方程

大气水汽输送收支方程表示在季节尺度上通过其边界进、出大气柱的降水量、蒸发量和水汽输送量是平衡的（Brubaker et al.,1993）。方程公式为

其中，E 为蒸发量，P 为降水量， ρw为水汽密度，g 为重力加速度，ps为地表气压，q为比湿， V为风速，上划线表示夏季平均，分号表示相对气候平均值的偏差（扰动项），方程右端为水汽辐散通量，代表进出大气柱的净水汽输送（以下简称“水汽输送项”）。

此外，水汽输送平流项是由比湿和风速决定，这两个变量分别与大气的热力和动力作用有关（周天军等,1999;Seager and Vecchi.,2010;Seager et al.,2010;Han et al.,2019），水汽平衡方程可写为

3 华南地区降水的年代际特征

华南夏季降水量空间分布整体比较均匀（图1），大部地区平均降雨量均在300 mm 以上，南部沿海大于500 mm。华南夏季降水具有较大的年际变率。区域平均的气候平均降水量为399.5 mm，标准差为71.8 mm，2002年降雨量最大为536.1 mm，2013年最少为276.6 mm（图2）。此外，华南夏季降水还具有明显的年代际变化特征。表1给出了华南夏季降水的t 检验值，结果表明华南夏季降水分别在1992/1993年和2002/2003年发生年代际增多和年代际减少，这一结果与Ha et al.（2016）的研究结论相一致。在1992～2002年期间，华南地区夏季年平均降水量为478.1 mm，较常年平均偏多19.7%，而2003～2013年期间，华南地区夏季年平均降水量明显减少，为370.3 mm，较常年平均偏少7.3%（表1）。据此本文定义了三个时期：P1时期（1979～1992年）、P2时期（1993～2002年）和P3时期（2003～2013年）。

为了降水量年代际变化的空间分布，图3给出了不同时期的降水量差值。从P2时期与P1时期的降水量差值可见，全区为广泛的降水正异常，大部分地区增加超过50 mm，其中东南沿海地区增加在100 mm 以上，通过95%的显著性检验。从P3时期与P2时期的降水量差值可见（图3b），全区降水量显著减少，大部分地区减少100 mm 以上，与P2时期的年代际增加形成了鲜明的对比。

表1 华南地区（21°～30°N，105°～120°E）在P1、P2、P3阶段降水量和最大、最小值Table 1 The maximum,minimum and total precipitation in South China(21°-30°N,105°-120°E)during P1(1979-1992),P2( 1993-2002)and P3(2003-2013)period,respectively

图1 华南地区夏季（6月15日至8月15日）降水量气候态（阴影，单位：mm）和站点分布（黑点）Fig.1 Precipitation climate state(shaded,units:mm)and station distribution(black dots)in summer(15 June-15 August)in South China

4 华南夏季降水与水汽输送特征

4.1 华南地区夏季水汽输送特征

图2 华南地区夏季降水量（红色实线）和降水距平百分率（灰色柱状图）。黑色虚线表示1979～1992（P1）、1993～2002（P2）、2003～2013（P3）三个时段均值Fig.2 Summer precipitation in South China (red line)and percentageof precipitation anomalies(gray histogram).Theblack dotted line represents the mean valuein thethree periodsof 1979-1992(P1),1993-2002(P2),2003-2013(P3)

水汽是形成降水必不可少的条件，因此本节基于大气水汽输送收支方程，重点分析华南夏季降水不同时期水汽输送及其各项的特征与差异，从水汽的角度来探讨华南夏季降水年代际转折的机理。首先从空间分布来看分别计算了不同时期夏季平均水汽输送散度（图4）及其分解出的主要成分——水汽输送平流项（图5）的差值。由P2时期与P1时期的差值场可见（图4a），华南地区呈现一个异常的气旋式水汽输送分布，其东侧的偏南水汽把西太平洋的暖湿水汽输送到华南地区，形成水汽辐合，导致P2时期华南地区夏季降水年代际增多（图4a）。P3时期与P2时期的差值场分布（图4b）和P2时期与P1时期的差值场（图4a）恰好相反，华南地区受偏东北气流控制，形成水汽辐散，从而导致华南夏季降水年代际减少。不同时期夏季平均的水汽输送平流项的差值分布（图5）与水汽输送散度场的差值分布（图4）基本一致，表明水汽输送平流项对华南地区夏季降水的两次年代际转折有重要的影响。

而从不同时期水汽输送涡流项的差值场（图6）可见，涡流项主要差异在热带地区，通过95%显著性检验。在P2时期，华南地区西北部辐合，东北部大部辐散，南海、西太平洋水汽辐合，有利于台风、热带气旋等天气尺度的扰动增加，对华南地区夏季降水的年代际增加起到了正贡献作用（Chen et al.,2012）。而在P3时期，华南地区水汽辐合，南海区域水汽辐散，不利于华南沿海区域台风等天气尺度的涡旋生成，华南登陆台风频次显著减少（Ha et al.,2016），不利于华南地区台风性降水增加。

图3 华南地区不同时期夏季降水量的差值（单位：mm）：（a）P2时期减去P1时期；（b）P3时期减去P2时期。黑点表示通过95%显著性检验Fig.3 Composite difference in the precipitation in summer during different periods in South China(units:mm):(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black dotsindicate significance at the95% confidencelevel

图4 华南地区不同时期夏季水汽输送通量（箭头，单位：kg m-1 s-1）和水汽输送散度（阴影，单位：mm d-1）的差值：（a）P2时期减去P1时期；（b）P3时期减去P2时期。黑色箭头和紫色打点区域表示通过95%显著性检验，黑框表示华南地区Fig.4 Difference in the moisture transport flux(vector, units: kg m-1 s-1)and divergence(shadow, units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dotsindicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the South China region

本文进一步对华南地区年代际转折占主导影响的水汽输送平流项分解为以风场扰动为主的水汽输送动力项和以比湿变化为主的水汽输送热力项。从水汽输送动力项差值场（图7）可以发现，其分布与水汽输送项（图4）较为相似，说明华南地区降水的年代际转折主要受到由风场主导的动力项水汽输送异常的影响（对华南降水水汽输送贡献率50.2%）。从图7a 的分布来看，华南为水汽辐合区，主要受到南海、西太平洋的水汽输送年代际增多的影响，从而导致P2期间降水年代际增多。而在P3时期降水年代际减少的同时伴随着华南地区为水汽辐散区，来自西太平洋的水汽较前一时段显著减少。此外，从印度洋、阿拉伯海输送到华南的水汽有微弱增加（图7b）。

从不同时期水汽输送热力项的差值场（图8）可见，热力项在不同时期的差值较动力项量级明显偏小（对华南降水水汽输送贡献率25.0%），P2时期降水年代际增多时，比湿引导的水汽输送热力项引起的华南上空水汽含量的增加，结合这一时段水汽输送动力项的引导的华南地区的动力抬升作用，有利于华南降水增加。这可能与菲律宾和西太平洋一带异常的海温通过蒸发机制加湿低层大气，再通过异常的西南风将暖湿水汽带到华南地区有关。而在P3时期，华南东北部为水汽辐散，南边界至南海水汽辐合，异常偏北的干冷气流进入华南地区在南边界与南方暖湿气流汇合，导致海上区域水汽较多，华南降水年代际减少。

图5 华南地区不同时期夏季水汽输送平流散度（单位：mm d-1）的差值：（a）P2时期减去P1时期；（b）P3时期减去P2时期。打点区域表示通过95%显著性检验，黑框表示华南地区Fig.5 Differencein the mean flow of moisturetransport divergence in summer during different periods in South China(units:mm d-1):(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black dotsindicate significanceat the95% confidencelevel,and the black box indicatesthe South China region

考虑到不同阶段华南地区水汽输送热力项散度差值具有明显的南、北部反相特征（图8），本文进一步以25°N 为界分别讨论华南南、北两个区域水汽平衡方程各项的变化（图9）。在华南北部（图9a），三个阶段蒸发量均远小于降水量，其中P1、P2和P3各个时段的平均降水量分别为8.72、9.77和8.53 mm d-1，平均蒸发量4.78、4.59和4.90 mm d-1，说明水汽输送项对华南夏季降水的影响更为显著，水汽输送项可以解释大部分华南地区降水的变化。水汽输送涡流项和热力项的量级相对较小，平均值分别为2.1和-0.1 mm d-1，对华南降水贡献远小于水汽输送动力项。从各阶段变化来看，在P2阶段降水发生年代际增多之后，相对应的水汽输送项及其分解的平流项、动力项的量级显著增大，其中最大值为分别为1.97和1.63 mm d-1，平均增值分别为1.7和2.1 mm d-1，同时与降水关系也显著增强，然而热力项和涡流项在P1、P2时段的量级小且变化不大。在P3时段降水年际减少之后，各个项的量级均呈现不同程度的减小，值得注意的是该时段热力项相较与前一时段，与降水的关系明显增强，并且从前两时段弱的正相关变为负相关，不利于降水的发生。

图7 华南地区不同时期夏季水汽输送通量动力项（箭头，单位：kg m-1 s-1）及其散度（阴影，单位：mm d-1）的差值：（a）P2时期减去P1时期；（b）P3时期减去P2时期。黑色箭头和紫色打点区域表示通过95%显著性检验，黑框表示华南地区Fig.7 Difference in the dynamic component of the moisture transport flow(vector,units:kg m-1 s-1)and divergence(shaded,units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dots indicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the South China region

图8 华南地区不同时期夏季水汽输送通量热力项（箭头，单位：kg m-1 s-1）及其散度（阴影，单位：mm d-1）的差值：（a）P2时期减去P1时期；（b）P3时期减去P2时期。黑色箭头和紫色打点区域表示通过95%显著性检验，黑框表示华南地区Fig.8 Differencein thethermodynamic component of the moisture transport flux (vector,units:kg m-1 s-1)and divergence(shaded,units: mm d-1)in summer during different periods in South China:(a)P2 minus P1;(b)P3 minus P2.Black vectors and purple dots indicate significance at the 95%confidence level and the black box indicating the South China region

图9 华南地区（a）北部和（b）南部在P1、P2、P3阶段降水量（pre）、蒸发量（evp）、水汽输送散度项（mt）、水汽输送平流散度项（mf）、水汽输送涡流散度项（sse）、水汽输送动力散度项（dy）、水汽输送热力散度项（th）的平均态（单位：mm d-1）以及平均可降水量（pw）（单位：kg m-2）。星标表示变量在该时间段相对于1979～2013年时段的差值通过95%的显著性检验Fig.9 Precipitation (pre),evaporation(evp),moisture transport divergence(mt),mean flow of moisture transport divergence(mf),subseasonal-scale eddies of moisture transport divergence(sse),dynamic component of moisture transport divergence(dy),thermodynamic component of moisture transport divergence(th)in P1,P2,and P3(units:mm d-1),and the precipitable water(pw)(units:kg m-2)in(a)Northern and(b)Southern South China.The colored starsindicate the differenceof thevariable in this period and the period from 1979 to 2013 at the95% confidencelevel

对比华南北部，华南南部（图9b）也主要受到水汽输送项、水汽输送平流项以及水汽输送动力项的影响，但不同的是，华南南部的水汽输送动力项在各个时段影响要更为显著，其中量级相较于华南北部P1、P2和P3平均增值分别为0.54、1.7和0.06 mm d-1。华南北部和南部主要差异体现在热力项上，南北热力项基本呈反向关系，华南北部热力项水汽输送与动力项等共同促进（P2）/抑制（P1、P3）华南降水的增加，而南部热力项则抵消动力项的作用。值得注意的是，通过计算各个项的趋势系数发现，除了华南南北可降水量趋势系数分别为-0.67和-0.69 kg m-2，其它项趋势系数量级均较小，也就是说其它项的长期变化趋势不明显。

4.2 华南地区夏季水汽输送动力项潜在机制

从环流场讨论可以发现，P2时段由于北半球局地环流异常，产生异常上升运动（图10a），西太副高偏弱偏东（图11a），来自西太平洋的水汽沿西太副高边缘，以副高西北侧的西南风输送为主，低层华南地区西南侧被异常反气旋式环流控制（图10e），该反气旋西侧的西南气流把菲律宾和西太平一带的暖湿水汽带到华南，与此同时南亚高压位置偏西（图11b），南亚高压和西太副高“相向而行”（图11c），印证了陶诗言和朱福康（1964）等提出的南亚高压和西太副高的进退有密切关系，南亚高压偏西导致南亚高压南支从北印度洋输送到华南地区的水汽增多，副高偏东，这些都有利于华南水汽增多，因而华南地区在P2时段降水年代际偏多。而在P3时段分布几乎完全相反，垂直气流减弱，产生异常下沉运动（图10b），加强了西太副高，此时西太副高偏强偏西（图11a），不利于华南地区来自副高西南侧水汽的积累，且低层华南地区大部受东北冷干气流控制（图10f），异常的东北气流从中国华南沿海向西南方向延伸至印度尼西亚爪哇岛，这表明南海夏季风自2003年以来一直较弱，局部850 hPa 风场常被用来代表南海夏季风的强度和变化（Wang et al.,2009），以往研究说明南海夏季风可以在很大程度上影响沿海区域的天气尺度扰动和对流活动（Xu and Wang,2013），南海夏季风较弱，减少南海水汽向华南输送，不利于华南地区降水增多，与此同时南亚高压位置偏东（图11b），南亚高压西太副高“相背而去”（图11c），来自于北印度洋的西南风水汽从南部沿海进入华南地区。

4.3 华南地区夏季水汽输送热力项潜在机制

关于水汽输送热力项年代际变化的原因：一方面会受动力作用影响，大尺度大气环流辐合辐散能直接影响比湿分布，并会间接影响与比湿紧密相关的热力项变化。此外，P2时期降水年代际增多时，受气压梯度力影响（图10c），有从华南北边界流入的北方气流与从南边界进入的菲律宾和西太平洋一带的暖湿水汽在华南北部汇合（图8a），另一方面P2时段热带印度洋和西北太平洋海温升高（图12a），蒸发增强（图13a），会导致水汽增多，结合西太副高西北侧西南水汽输送增加，有利于来自印度洋和南海、西北太平洋的水汽向华南地区输送，进而造成华南地区南北区域可降水量显著增加（图9a、b）；P3时段我国内蒙古东北部至西南地区为东北—西南走向的低槽控制（图10d），有利于低层冷空气沿偏东路径影响南方地区，且季风槽（90°E）较强，有利于低纬度水汽输送，但华南被高压控制，盛行下沉气流带来暖干空气，水汽含量减少，同时西北太平洋降温（图12b），华南地区蒸发增强、印度洋和西太平洋蒸发减弱（图13b），来自海洋的水汽减少，导致华南地区降水偏少。

4.4 华南地区夏季降水年代际转折成因

华南地区夏季降水在过去几十年中发生了两次年代际转折，在1992/1993年显著增多，在2002/2003年显著减少（图14）。其中，1992/1993华南夏季降水年代际增多主要与西太平洋副热带高压南侧的西南水汽与南海季风水汽加强有关，来自南海、西太平洋和热带印度洋的水汽输送是降水水汽的主要来源；而2002/2003华南夏季降水年代际减少与这两条水汽输送通道减弱有密切关系。水汽输送强弱主要与动力项和热力项有关。在前一时段西太副高偏弱偏东，副高西北侧的西南气流把菲律宾和西太平洋一带的暖湿水汽输送到华南地区，与此同时南亚高压偏西导致从北印度洋输送到华南地区的水汽增多，这都有利于华南夏季降水偏多；而在后一时段西太副高偏强偏西，不利于副高西南侧水汽向华南地区输送，且低层又受东北冷干气流控制，南海夏季风偏弱，而南亚高压位置偏东，导致华南降水偏少。

水汽输送热力项主要受到比湿变化的影响，比湿一方面会受到大气环流动力项的影响，通过辐合辐散影响比湿分布，另一方面下垫面蒸发量也会直接影响局地比湿，进而引起热力项异常。前一时段热带印度洋和西北太平洋海温升高，蒸发增加，导致比湿上升，进入华南地区的水汽增加，北方冷干空气与南边界进入的暖湿水汽在华南北部汇合，有利于降水偏多；后一时段我国中西部受到低槽控制，有利于冷空气南下，且季风槽偏强，华南地区受高压控制盛行下沉气流，且来自海洋的水汽输送偏弱，华南地区降水增少。

图10 夏季P2时期与P1时期（a）0°～30°N 上经向风（箭头；单位：m s-1）和垂直方向上的风(箭头；单位：10-3 Pa s-1)合成的垂直环流以及垂直速度（阴影；单位：10-3 Pa s-1）、（c）500 hPa 位势高度场（阴影；单位：gpm）和（e）850 hPa 风场差值场（阴影；单位：m s-1）;（b）、（d）和（f）分别与（a）、（c）和（e）相同，但为P3时期与P2时期的差值。（c，d）中打点区域以及（e，f）中黑色箭头均表示通过95%显著性检验；（c，d）中黑色实线为气候态的等值线，绿（紫）色等值线分别表示P1（P2）和P2（P3）合成的等值线，（c-f）中黑框表示华南地区。Fig.10 Difference for P2 minus P1 in (a) vertical circulation consisting of meridional winds (vectors; m s-1) and p-vertical velocity (vectors; 10-3 Pa s-1)along 0°-30°Eand vertical velocity(shaded;units:10-3 Pa s-1),(c)500-hPa geopotential height field (units:gpm),and (e)850-hPa wind field.(b),(d),and(f)same as(a),(c),and(e), but for the difference for P3 minus P2.The black dots in(c)and(d)and the black vectors in(e)and(f)indicate significance at the 95%confidence level, black solid line represents the climatology contour,green(purple)contour line represents the composite contour in P1(P2),green (purple)contour linerepresents the composite contour in P2(P3),and black box indicates the South China region

图11 三个时段夏季（a）500 hPa 西太副高和（b）200 hPa 南亚高压的位置变化；南亚高压与西太副高脊点指数的（c）标准差（std）和（d）滑动t 检验Fig.11 Variances of(a)200-hPa South Asia high and(b)500-hPa western Pacific subtropical high positions in the summer of the three periods;(c)extension index standard deviation (std)and (d)sliding t testsfor the South Asia high and western Pacific subtropical high

图12 （a）P2 时期与P1时期和（b）P3时期与P2时期海表温度的差值（单位：°C）。黑点区域表示通过95%显著性检验，黑框区域分别表示海温关键区热带印度洋（10°S～10°N，55°～90°E）和西北太平洋（20°～35°N，140°～160°E）Fig.12 Difference in the sea surface temperature(SST)for(a)P2 minus P1 and(b)P3 minus P2(units:°C).The black dots indicate significance at the 95%confidence level,and the black box indicates the key SST areas of the tropical Indian Ocean(10°S-10°N,55°-90°E)and northwest Pacific Ocean (20°-35°N,140°-160°E)

图13 （a）P2时期与P1时期和（b）P3时期与P2时期蒸发量（阴影；单位：mm d-1）和水汽输送通量矢量（箭头，单位：kg m-1 s-1）的差值。箭头表示为通过95%显著性检验，黑框表示华南地区Fig.13 Difference in the evaporation(shaded,units: mm d-1)and moisture transport flux(vector,units:kg m-1 s-1)for(a)P2 minus P1 and(b)P3 minus P2.The black vectors indicate significance at the95%confidence level and the black box indicates the South China region

图14 华南夏季降水年代际转折可能成因Fig.14 Possiblecausesof the interdecadal transition of summer precipitation in South China

5 结论与讨论

本文利用NCEP/NCAR 再分析资料和2374站日降水资料，基于大气水汽平衡方程分析了华南地区夏季降水年代际变化的水汽输送特征及其成因，主要结果如下：（1）华南地区夏季降水在近三十年来发生了两次年代际转折，其中在1992/1993年后显著增多，至2002/2003年后又显著减少，造成1992/1993年华南夏季降水年代际增多的主要原因是西太平洋副热带高压南侧的西南水汽与南海季风水汽输送加强；而2002/2003年后华南夏季降水年代际减少也与这两条水汽输送通道减弱有密切关系。（2）水汽输送对华南降水年代际转折有重要影响，两次年代际转折主要是大气环流异常引起的水汽输送平衡方程各项异常导致，动力项主要受到环流场作用，在1992/1993（2002/2003）年异常局地环流引起异常下沉（上升）运动，影响西太副高和南亚高压相离（相向），导致华南水汽辐合（辐散），最终导致华南降水增多（减少）；热力项差异相对动力项量级较小，起次要作用，该项主要受到比湿变化的影响，在1992/1993（2002/2003）年，西北太平洋增温（降温）蒸发增强（减弱），影响比湿增大（减小），同时受到环流场影响，最终影响华南夏季降水增多（减少）。

以往有关华南夏季降水年代际转折成因主要是从大气环流变化（Ding et al.,2008;Wu et al.,2010b;黄荣辉等,2013;Ha et al.,2016,2019）的角度分析，本文主要研究了水汽输送动力和热力项对华南夏季降水的贡献，为水循环和预测旱涝异常提供了参考。但是关于水汽输送涡流项和地表相关项的作用尚需进一步深入研究。