印-太暖池高温暖水的移位与南海夏季风爆发*

刘秦玉 宋子涵 郑小童 解 晗

1 引 言

印-太暖池指位于热带印度洋至太平洋中海表温 度（Sea Surface Temperature，简 称SST）高 于28℃的海区，在全球海洋-大气相互作用和气候变化中扮演着重要的角色。研究表明印-太暖池位置变化 会 引 起类 似 厄 尔尼 诺-南 方涛 动（El Niño-Southern Oscillation，简称ENSO）等气候异常。依据欧洲中期天气预报中心发布的第5 代全球大气海洋再分析资料，发现随着太阳直射点在春分越过赤道逐渐北移，4 月印-太暖池中会出现高温暖水（SST 超过30℃）。与太阳直射点自南向北的移动不同，该高温暖水的位置在5 月内向东南迁移：上旬位于孟加拉湾中部（5°—15°N）和泰国湾，下旬移位到中国南海（文中简称南海）南部（EQ—15°N）的大部分海域（图1）。即使有些年份由于受到其他外强迫的影响整个暖池SST 可能出现较强的负异常（5 月最高的SST 不超过30℃），但也存在孟加拉湾和南海的SST “此起彼落”现象。将这种印-太暖池的暖中心从孟加拉湾中部移位到南海南部及其附近海域的现象称为高温暖水的移位。当前尚不了解5 月高温暖水从孟加拉湾中部移位到南海南部的机理及其与5 月夏季风爆发的关系。

图1 5 月 （a） 上旬、（b） 中旬、（c） 下旬气候平均的SST （色阶，单位：℃） 空间分布 （黑线框分别表示孟加拉湾中部海域（5°—15°N ，83°—95°E） 和南海南部海域 （15°N 以南））Fig. 1 Climatological average SST （a） 1 May to 10 May，（b） 11 May to 20 May，and （c） 21 May to 31 May （shaded，unit：℃；the two black boxes denote the locations of the central Bengal Bay （5°—15°N，83°—95°E） and the South China Sea （south of 15°N））

20 世纪，科学家认为亚洲夏季风建立的征兆最早出现在中南半岛和南海地区，随后分别向西和向东扩展（罗京佳等，1997）。进入21 世纪以来，由于海洋观测资料的增多和资料时、空分辨率的提高，何金海等（2002）指出北半球副热带高压带的断裂（低层早于高层）和孟加拉湾槽的形成是南海夏季风建立的重要前期征兆之一，而孟加拉湾对流建立后激发的罗斯贝波列又是南海夏季风建立的主要诱因之一。徐海明等（2002）通过大气环流模式的数值试验证明中南半岛上空出现较强的对流能通过对流释放凝结潜热对西太平洋副热带高压脊的减弱和东撤产生影响，从而使得南海夏季风爆发。刘屹岷等（2003）指出孟加拉湾季风向东传至南海的条件是孟加拉湾夏季风对应的对流潜热释放使副热带高压脊面的倾斜从冬季型转为夏季型，低层表现为西太平洋副热带高压减弱南移，撤出南海，南海夏季风随之爆发（Liu，et al，2002；刘屹岷等，2003），孟加拉湾东、西部风场的垂直切变不同，导致夏季风向西发展遇到屏障，从而有利于向东部传播（Mao，et al，2003）。

以上研究指出了南海季风爆发对应的大气条件， SST 的时、空演变是否对南海季风爆发起一定的作用？姜霞等（2006）指出在南海夏季风爆发之前，南海中部菲律宾群岛以西海域出现了SST 高于30℃的高温暖水，该高温暖水在南海季风爆发前出现并迅速发展，在季风爆发后减弱消失，从而推断南海菲律宾群岛以西30℃高温暖水可以成为局地对流形成的先决条件，是南海夏季风爆发的可能触发机制。但是，南海菲律宾群岛以西30℃高温暖水的出现是西北太平洋副热带高压的产物，几乎与孟加拉湾夏季风爆发同时出现。该高温暖水出现后，南海季风并没有马上爆发。出现在中南半岛和南海中部的对流也都无法预测，因此菲律宾群岛以西高温暖水在南海季风爆发中扮演的角色还不十分清楚。

基于海洋浮标的观测数据，海洋学家们发现北半球春季海洋障碍层的存在使得孟加拉湾中部SST 上升速度最快，并会导致夏季风首先在孟加拉湾爆发；提出北半球春季孟加拉湾中部SST 的上升引起大气底层水汽的快速上升从而显著增强局地的大气对流不稳定，为对流的发展提供有利的背景条件，诱生季节内振荡进入孟加拉湾，影响夏季风爆 发 （Yu，et al，2012；李 奎 平 等，2013；Li，et al，2016） 。朱志伟等（2013）研究发现，孟加拉湾季风爆发型低涡出现在南海夏季风爆发前10 d 左右，且逐年分析中发现该低涡过程与南海夏季风爆发日期有关，故认为可作为南海夏季风爆发的一个影响因子，为提前10 d 预测南海夏季风提供了一种可能。但是该研究也进一步提出新的科学问题：如果南海夏季风爆发是孟加拉湾夏季风爆发导致大气环流调整的直接产物，大气的调整过程很快，为什么孟加拉湾季风爆发10 d 后南海季风才爆发？作为下垫面的印-太暖池在南海季风爆发中究竟起什么作用？

最近几年，人们注意到孟加拉湾SST 异常在南海季风爆发早晚中的重要性，认为孟加拉湾SST 变化可以影响越赤道气流，从而调整南海的西风分量导致夏季风爆发（吴丹晖等，2016）。Zhu 等（2017）统计分析了南海季风爆发前的全球大气与海洋年际变化的主要特征，指出尽管使用不同的数据集和不同的定义，南海季风爆发时间总体上是一致的，并提出了一种新的物理-经验预报模型，提高了对南海夏季风预测的水平。Zhang 等（2023）提出中南半岛夏季风爆发受ENSO 和季节内振荡的共同调制：季节内振荡的干位相从孟加拉湾移动到南海，湿位相到达中南半岛，夏季风爆发；如果干位相偏强，在孟加拉湾持续时间更长，导致夏季风爆发偏晚，这种情况常发生在厄尔尼诺衰退年春季。已有的一系列研究结果表明，南海中部高温暖水、孟加拉湾夏季风爆发以及孟加拉湾高温暖水和南海夏季风爆发可能存在一定的联系。但还没有关注5 月高温暖水位置的月内变迁与南海季风爆发的联系。

依据以上的分析，本研究提出需要解决的两个科学问题：（1）是否存在一个局地天气尺度海洋-大气相互作用过程，使得整个印-太暖池高温暖水在5 月内从孟加拉湾中部消失，而在南海南部面积逐渐扩展的高温暖水月内移位现象？（2）该高温暖水在月内尺度上的移位过程是否与南海季风爆发有关系？针对上述科学问题提出了以下猜想：既然孟加拉湾高温暖水是孟加拉湾夏季风爆发的主要原因，那么在孟加拉湾季风爆发后可能会通过一系列海洋-大气相互作用过程使得孟加拉湾SST 降低，南海南部SST 升高逐渐取代孟加拉湾成为接下来的高温暖水中心（表现为高温暖水的移位）。南海南部高温暖水不仅有利于105°E 的越赤道气流盛行，也会加热局地大气改变南海气压场的经向梯度导致南海夏季风爆发。

本研究从证实该猜想出发，揭示孟加拉湾季风爆发后局地天气尺度的海洋-大气相互作用过程，从高温暖水的月内移位的物理本质找到南海季风爆发的先兆。

2 资料和方法

2.1 资 料

1979—2018 年风场、位势高度、射出长波辐射（Outgoing Longwave Radiation， OLR）和SST 资料均来自欧洲中期天气预报中心发布的逐时第5 代全球大气再分析数据集ERA5（Hersbach，et al，2020），空间分辨率为0.25°×0.25°。

2.2 南海夏季风爆发日期的确定

关于南海夏季风爆发日期的定义有多种方法，何金海等（2001）对所有南海季风爆发指数的定义做了对比分析，指出由于不同研究从不同角度提出了南海夏季风爆发指数，导致南海夏季风爆发的具体日期往往不同，这种差异给预测南海季风爆发带来更多的不确定性。但是已有研究对南海季风爆发的最重要标志已经达成共识，即在南海上空出现持续的西南风。何金海等（2001）指出的南亚季风发生突变的区域为 （10°—20°N，110°—120°E），并考虑了南海夏季风爆发日期的确定应体现东风的突然停止和西风的持续而稳定建立这一主要特征（Wang，et al，2004）。本文中将该区域平均的850 hPa纬向风由东风稳定地转变为西风，且纬向风速≥1 m/s的时刻确定为南海夏季风爆发时间（避免了因风速误差导致的南海季风爆发时间的误差）。所谓稳定是指从该时刻起，这一现象必须持续3 候且其后间断不超过2 候，或持续2 候后间断1 候但立刻又回到间断前状态（何金海等，2001）。本研究依照此定义还结合每年每日 850 hPa 风场的空间分布确定了1979—2018 年南海夏季风爆发日期（表1）。

表1 1979—2018 年夏季风爆发日期Table 1 Onset dates of the South China Sea summer monsoon from 1979 to 2018

从表1 可见，1979—2018 年气候平均的南海季风爆发日期为5 月21 日，与已有的研究结果基本一致，但是气候平均值晚1—2 d。这是由于定义中有纬向风速稳定地大于或等于1 m/s 的条件。为了验证表1 中的季风爆发日是否合理，将本研究确定的南海夏季风爆发日与国家气候中心（NCC）公布的40 a（1979—2018 年）南海季风爆发所在候相比，发现只有4 a 比国家气候中心定义的时间晚2—4 候，其余36 a 的爆发时间基本相同（20 a 爆发时间在同一候，16 a 爆发时间仅差1 候），说明本研究对南海夏季风爆发日期的定义与国家气候中心对南海夏季风爆发日期的定义基本一致。其中4 a 相差的原因是南海出现西风后又转成东风，不符合“由东风稳定地转变为西风”的要求，所以文中选取的爆发日较晚。另外，表1 中爆发日全部出现在5—6 月，没有出现在4 月的，与国家气候中心公布的南海夏季风爆发时间一致。由于热带气旋、季节内振荡等因素的影响，南海季风爆发早晚的差异较大，最早在5 月5 日，最晚在6 月9 日，这种差异为南海季风爆发的预报带来了困难，如何排除其他因素的影响，突出北半球春季SST 在天气尺度上的演变过程，进一步揭示北半球春季出现印-太暖池高温暖水月内移位的物理机制及其发现SST 的这种变化在南海夏季风爆发中的作用是本研究关注的重点。

3 分析结果

本研究从北半球5 月逐日的气候平均值演变，以及不同年份南海夏季风爆发的合成角度来探讨印-太暖池的高温暖水在北半球春季（5 月）出现月内移位的物理机制，寻求该移位与南海季风爆发的关系，给出决定南海季风爆发的关键指标。

3.1 气候平均意义下高温暖水在天气尺度上的移位过程和机制

为了认识印-太暖池高温暖水在5 月内的移位规律，尽可能排除年际变化等其他时间尺度过程的影响，将1979—2018 年5 月1—24 日每3 d 气候平均的SST、850 hPa 风和位势高度以及射出长波辐射演变过程展示在图2 中。虽然该海域也是大气季节内振荡最活跃的海域，但是Zhang 等（2023）指出每年季节内振荡在该区域出现的位相并不相同，因此，40 a 逐日的气候平均值可以在一定程度上减弱（但不能完全消除）大气季节内振荡信号。

图2 气候平均意义下5 月1—24 日每3 d 平均的海表温度 （色阶，单位：℃） 与850 hPa 风场 （箭矢，单位：m/s） （a—h） 及向外长波辐射 （色阶，单位：W/m2） 和海平面气压场 （红色等值线，单位：hPa） （i—p）Fig. 2 Climatological 3-day-mean SST （color shaded，unit：℃） and 850 hPa wind （vector，unit：m/s）（a—h） and outgoing longwave radiation （color shaded，unit：W/m2） and sea level pressure （contour，unit：hPa）（i—p） from 1 May to 24 May

从图2 可以看到，南海季风爆发前的20 d 内孟加拉湾和南海经历过的局地海-气相互作用过程。5 月1—3 日孟加拉湾夏季风已经爆发（图2a），孟加拉湾上空出现季风槽（图2i），而在南海位于北太平洋副热带高压（简称“副高”）的西侧，从850 hPa 上的风场可以判断副高西侧的中心位置在18°N 左右，强对流中心（OLR＜230 W/m2）出现在位于赤道附近的印度尼西亚群岛（图2i）；高于30℃的高温暖水位于孟加拉湾的中部和泰国湾附近，其最暖的高温暖水（高于30.5℃）出现在孟加拉湾东边的安达曼海北部，这是因为在春季由于降水导致的障碍层使得该处的混合层变浅（刘延亮等，2013）。位置更偏南、平均水深仅有45 m 的泰国湾此时的SST也达到30℃，但除了泰国湾以外的南海南部大部分海域的SST 都低于30℃；由于副热带高压西端位于南海，南海上空的海平面气压为南低北高，盛行东风（图2a、i）。

5 月4—15 日随着孟加拉湾夏季风的增强，安达曼海域高于30.5℃的范围逐渐缩小，整个孟加拉湾的高温暖水范围也相应减小；该阶段不仅风速增大导致潜热释放增加，同时云量增加导致的到达海面短波辐射减少，从而使SST 在半个月内会降低到29℃（刘延亮等，2013）。与之相反，在副高的控制下，菲律宾岛以西的海域出现SST 超过30℃的高温暖水并越来越向西南扩展，该高温暖水在季风爆发前3 候出现并有范围扩大的现象，该现象也是局地海洋-大气相互作用的结果（姜霞等，2006）。同时泰国湾的30℃高温暖水也逐渐向湾外、向南扩张（图2 b—e），按照数值模式研究结果（Thompson，et al，2014），南海南部SST 在5 月达到季节变化的峰值，其主要原因是海面净热通量的增大（进入海面短波辐射的增加和潜热释放的减少）和混合层变浅的联合作用。上述12 d 整个南海南部SST 逐渐升高过程的机制还需要用更高分辨率的观测资料与模式试验进一步验证。这个阶段中南半岛上的对流也逐渐增强，与之对应的南海上空的气压逐渐降低，原来控制南海的副高越来越向东移动（图2 j—m），但是最强的对流中心还在赤道。

5 月16—18 日（图2f、n）在孟加拉湾夏季风作用下孟加拉湾南部的30℃高温暖水消失，但30℃以上的高温暖水覆盖了南海南部的大部分海域，泰国湾成为印-太暖池的最暖中心之一（出现高于30.5℃的暖水）。此时，南海南部的SST 高于同纬度西太平洋和孟加拉湾的SST，也高于105°E 赤道以南的海域，成为该阶段印-太暖池最暖的中心之一；该暖中心会导致105°E 越赤道气流加强（刘秦玉等，2000），与此同时强对流中心（OLR＜230 W/m2）从赤道向北移动到中南半岛。南海南部西风逐渐加强，整个中南半岛都被强对流覆盖，南海被低压槽控制，副高全部撤出南海，大部分南海海域以南风为主（图2f、n）。

5 月19—21 日，孟加拉湾南部（15°N 以南）海域的SST 降到30℃以下，南海出现南高北低的海平面气压分布，南海南部（EQ—15°N）几乎是西南风（图2g、o），南海夏季风爆发。5 月22—24 日在南海夏季风的影响下南海的SST 开始下降，但由于孟加拉湾夏季风的作用，孟加拉湾海域高温暖水基本消失，所以在5 月20 日以后南海南部SST 一直保持高于同纬度孟加拉湾和西太平洋的SST，中南半岛的对流强度更强（OLR＜215 W/m2），已经超过位于赤道上的印度尼西亚群岛上的对流，成为研究区域新的对流中心。

续图2 Fig. 2 Continued

综上所述，孟加拉湾夏季风爆发后到南海夏季风爆发前，孟加拉湾与南海局地的海洋-大气相互作用可以分为两个阶段：第一阶段（5 月1—15 日）在逐渐增强的孟加拉湾夏季风的作用下海面潜热释放增加，同时云量增加会导致到达海面短波辐射减少，30℃以上的高温暖水在孟加拉湾的面积逐渐缩小；与之相反，在副热带高压作用下，随着南海南部东风的减弱，海面潜热释放减少和混合层变浅，高温暖水在南海的面积逐渐扩大，从而导致印-太暖池的高温暖水在孟加拉湾消失、在南海南部出现。当南海南部SST 高于孟加拉湾和西太平洋同纬度海域的SST 时，南海南部成为暖池的一个新的高温暖水中心。第二阶段（5 月16—21 日）：高温暖水移位到南海南部后，有利于105°E 越赤道气流加强和中南半岛形成深对流中心（取代赤道的对流中心），南海季风爆发。在整个过程中，前一阶段（大约15 d）是孟加拉湾和南海上空大气强迫下两个海盆SST的缓变过程，后一个阶段（3—6 d）是大气向南海南部SST 暖中心调整适应的快变过程。

3.2 以南海夏季风爆发日为基准的多年合成分析

既然5 月内印-太暖池中高温暖水的移位与南海季风爆发有关，为了尽可能消除其他时间尺度的过程（ENSO，大气季节内振荡和台风等）对SST 月内变化和南海夏季风爆发的影响，将40 a 每年季风爆发日作为起点做南海夏季风爆发前的40 a 合成分析，这种合成分析可以基本上消除ENSO 导致的年际变化信号，但不能完全消除季节内振荡的影响。

图3 为每年南海季风爆发前15 d 直到爆发和爆发后2 d 的SST、850 hPa 风、海平面气压场和向外长波辐射（OLR）每3 d 合成的平均值。从图3 可见，在南海季风爆发前的确存在高温暖水位置移动的现象：在南海季风爆发15 d 前，孟加拉湾SST 开始降低，特别是孟加拉湾南部的高温暖水在较强的西南风作用下面积逐渐缩小，在南海季风爆发前能降低到低于30℃；但南海南部（15°N 以南）最高的SST（大约30℃）首先出现在泰国湾和菲律宾岛以西，并在15 d 内逐渐扩大范围，导致在南海夏季风爆发前3—6 d，暖池中的高温暖水已经出现移位，南海南部的SST 高于同纬度的孟加拉湾和西北太平洋，成为印-太暖池的一个新的暖中心（图3d、e）。从以上分析可以进一步证实高温暖水从孟加拉湾中部移位到南海南部大约需要15 d；特别应该注意的是，在这半个月内南海大部分海域的海平面气压一直处于水平较均匀的高压控制下（图3g—k）；但是，高温暖水移位以后的3—6 d 内，近赤道海域只有南海是高温暖水区，很容易导致105°E 的越赤道气流加强和南海形成南高北低的气压分布，与之对应的是强对流中心从赤道移动到中南半岛（图3l），深对流中心才出现在孟加拉湾东部和整个中南半岛，副高移出南海，南海夏季风爆发，这个快变过程是大气对新的高温暖水中心的响应过程。通过上述的合成分析，从另一个视角证实了孟加拉湾夏季风爆发后，孟加拉湾中部和南海南部上空的大气状况导致了两个海盆SST 较缓慢（大约15 d）的演变过程，完成了高温暖水的移位（南海南部SST 高于孟加拉湾南部的SST）。当高温暖水移位完成后，会经过3—6 d 的时间南海的大气向南海南部高温暖水调整和适应，形成南高北低的气压分布和对应的西风。因此，暖池高温暖水的移位和南海南部高温暖水中心的形成是导致南海夏季风爆发的关键物理过程。

图3 南海夏季风爆发前15 天至后2 天每3 d 平均的海表温度 （色阶，单位：℃） 与850 hPa 风场 （箭矢，单位：m/s） （a—f） ，向外长波辐射 （色阶，单位：W/m2） 和海平面气压场 （红色等值线，单位：hPa） （g—l） 时间演变Fig. 3 Climatological 3-day-mean SST （color shaded，unit：℃） and 850 hPa wind （vector，unit：m/s） in left panels （a—f） and outgoing longwave radiation （color shaded，unit：W/m2） and sea level pressure （contour，unit：hPa） in right panels （g—l） from 15 days before the South China Sea monsoon onset to 2 days after its onset

3.3 高温暖水移位与南海夏季风爆发

由以上分析可以看出，在孟加拉湾夏季风爆发后，孟加拉湾和南海海-气相互作用导致的高温暖水的移位过程对南海季风爆发有重要的决定作用。当南海南部的SST 低于孟加拉湾南部时，季风槽的中心基本位于孟加拉湾；只有在孟加拉湾高温暖水消失、南海南部高温暖水出现、南海南部的SST 高于同纬度孟加拉湾南部的SST 以后，才出现副高移出南海、南海夏季风爆发的现象。

为了定量地刻画上述高温暖水移位过程，选取孟加拉湾中部海域（5°—15°N，83°—95°E）和南海南部（15°N 以南）海域，并将这两个海域气候平均意义下的SST 随时间的逐日变化（图4a）及SST 的差异、南海南部海面纬向风、850 hPa 上的区域平均（10°—20°N，110°—120°E）纬向风随时间的逐日变化绘制在图4b 中。

图4 气候平均意义下 （a） 孟加拉湾中部 （5°—15°N， 83°—95°E） （实线） 和南海南部 （EQ—15°N 的所有海域） （虚线） SST 逐日演变过程，（b） 孟加拉湾中部和南海南部SST 差 （黑线） 及南海南部海面10 m 纬向风速 （蓝线） 和南海 （10°—20°N，110°—120°E） 区域850 hPa 纬向风 （红线） 逐日演变Fig. 4 （a） Temporal evolutions of SST in the central Bengal Bay （solid line） and the southern South China Sea （dashed line），（b） SST differences in Fig. 4a （black line），10 m zonal winds （blue line） in the southern South China Sea and 850 hPa zonal wind （red line） in the South China Sea （10°—20°N，110°—120°E）

由图4 可见，气候平均意义下孟加拉湾海域的SST（图4a 中的实线）在4 月20 日就超过30℃（4 月孟加拉湾混合层比周围其他海域更浅）并持续升高7—8 d 后，在4 月底达到峰值后开始下降，几乎是直线下降到5 月底。由于南海冬季风在4 月减弱和消失，对应的海洋自北向南西边界流的冷平流作用消失，南海海域的SST（图4a 中的虚线）从4 月底开始持续直线上升，5 月10 日超过30℃后继续升温，直到5 月15 日以后才维持在30℃左右基本不变（图4a），意味着南海南部的高温暖水形成。这两个海域SST 此起彼落的现象基本上代表了孟加拉湾高温暖水的消失和南海南部高温暖水的建立过程（印-太暖池中高温暖水移位过程）。两个海域SST 的差在5 月15 日从正变负（图4b 中的黑实线），同时南海海面西风开始出现（图4b 中的蓝实线），是由于位于南海南部的高温暖水加热局地大气、风场向南高北低的南海气压场调整的结果；1 d 后南海突变最明显的海域850 hPa 纬向西风出现，5 d 后（5 月21 日）南海季风爆发。说明在气候平均意义下，当暖池的高温暖水从孟加拉湾移位到南海南部形成新的高温暖水中心6 d 后，南海夏季风爆发。

上述分析表明，如果没有其他时间尺度扰动的影响，暖池海表温度年循环中出现的高温暖水在5 月内移位现象可以作为南海夏季风先兆。由于孟加拉湾高温暖水的消失和南海南部高温暖水范围的扩大现象又可以从SST 的气候预测中得知，因此，文中的研究成果从高温暖水移位对季风爆发影响的角度为季风爆发的预报提出了一个新思路。

众所周知，无论是孟加拉湾或是南海SST 的年际变化都会受到热带太平洋ENSO 的影响和印度洋海盆一致模态和偶极子模态的影响，再加上季节内振荡和热带气旋等天气尺度过程扰动的影响，南海季风爆发时间的年际变化非常显著（表1）。从不同年份孟加拉湾中部与南海南部SST 之差由正转负的日期和南海季风爆发日期的时间序列分布（图5）可以看到，除2005 年外，其他年份两个海域SST 之差由正转负的日期几乎不晚于季风爆发日（1992 和1995 年日期晚于季风爆发日3—5 d）。值得注意的是：2005 年5 月1 日孟加拉湾出现高温异常31.4℃（40 a 最高温度）并持续6 d；孟加拉湾北部高于30℃的高温暖水一直持续到6 月中旬，导致两个海域SST 之差由正转负的日期拖到6 月上旬。实际上在5 月底，孟加拉湾南部的高温暖水已经消失，南海南部高温暖水已经形成，因此，夏季风爆发要比两个海盆SST 的差由正转负的日期早十几天。再次说明印-太暖池高温暖水位置在5 月内的移位，会在南海季风爆发中起到一定的作用。

图5 1979—2018 年孟加拉湾中部和南海南部平均SST 差由正转负的日期 （红点） 与南海季风爆发日期 （蓝点） （灰色阴影表示红点出现超前蓝点，黑色阴影表示红点出现滞后蓝点）Fig. 5 Time series of dates （red dots） when SST difference between the central Bay of Bengal and the southern South China Sea changes from positive to negative and dates （blue dots） of the SCS monsoon onset during 1979—2018 （light （dark） grey shadings indicate that the red dot appears ahead of （lags behind） the blue dot）

另外，从图5 可以得知：1989 年高温暖水移位的时间出现在4 月底，但是，由于1989 年5 月南海一连出现第3 号、第4 号台风，使得南海的水温在5 月出现负异常，南海季风爆发的时间推迟到6 月7 日（出现稳定的西风），说明南海南部高温暖水的存在的确是南海夏季风爆发的必要条件。

除了上述1989 和2005 年外，依据南海季风爆发早（晚）于气候平均值10 d 的条件，选择1986、1996、2000、2013 年作为季风爆发早的年份，1987、1991、2014、2018 年作为南海季风爆发晚的年份，分别合成得到季风爆发早年5 月1—21 日SST 异常（图6a—g）和季风爆发晚年5 月11—31 日SST 异常（图6h—n）。从图6 超过90%信度显著性检验（t检验）的SST 异常场的空间分布可以看出：季风爆发早年孟加拉湾南部近赤道海域SST 负异常（偏冷）导致热带西北太平洋反气旋环流负异常（Yang，et al，2007；Xie，et al，2009），有利于副高东撤，则夏季风爆发早；而季风爆发晚年位于近赤道印度洋的孟加拉湾南部和南海北部SST 正异常，对应热带西北太平洋反气旋正异常（Yang，et al，2007；Xie，et al，2009）的年份，因此南海季风爆发较晚。图6 再次证实了热带印度洋与南海SST 的年际变化存在与热带西北太平洋反气旋大气异常的耦合关系。已有研究（Xie，et al，2003；Liu，et al，2004；Wang，et al，2006）已经指出热带印度洋与南海SST 的年际变化与ENSO 变化有密切联系。图6 中SST 的异常分布进一步证实了吴丹晖等（2016）指出的“孟加拉湾海表温度正 （负） 异常，南海夏季风晚（早） 爆发”规律是正确的。

图6 5 月南海季风爆发早 （a—g） 和晚 （h—n） 年每3 d 平均的SST 异常合成 （通过90%信度检验的值用色阶表示，单位：℃）（a. 1—3 日，b. 4—6 日，c. 7—9 日，d. 10—12 日，e. 13—15 日，f. 16—18 日，g. 19—21 日，h. 11—13 日，i. 14—16 日，j. 17—19 日，k.20—22 日，l. 23—25 日，m. 26—28 日，n. 29—31 日）Fig. 6 Composite SST anomalies （only regions where the anomalies are at/above the 90% confidence level are color shaded，unit：℃）for years of early （a—g） and years of late （h—n） SCS summer monsoon onset （a. 1—3，b. 4—6，c. 7—9，d. 10—12，e. 13—15，f. 16—18，g. 19—21，h. 11—13，i. 14—16，j. 17—19，k. 20—22，l. 23—25，m. 26—28，n. 29—31）

高温暖水移位与南海季风爆发时间的分析证实无论是气候平均或是考虑季风爆发的年际变化，孟加拉湾和南海SST “此起彼落”的现象都存在，这种高温暖水的移位是印-太暖池局地海洋-大气相互作用的结果，也是南海夏季风爆发的先兆。另外，在南海夏季风爆发前可以依据两个海域SST 之差逐渐变小（孟加拉湾中部SST 下降，南海南部SST上升）的趋势，提前半个月预测季风爆发的日期，可以作为依据SST 预报南海季风爆发的一个定量指标。

4 结论与讨论

基于ERA5 资料，关注SST 在天气尺度上的季节演变过程，发现印-太暖池高温暖水存在月内移位现象（在其他逐日SST 气候平均资料中也可以看到类似现象）。从孟加拉湾季风爆发后孟加拉湾和南海局地天气尺度海洋-大气相互作用过程这一新的视角出发，本研究揭示了孟加拉湾夏季风爆发后到南海夏季风爆发前，孟加拉湾与南海局地的海洋-大气相互作用可分为两个阶段：第一阶段（大约15 d）是孟加拉湾和南海上空大气强迫下高温暖水位置迁移过程：在逐渐增强的孟加拉湾夏季风的作用下海面潜热释放增加，同时云量增加会导致到达海面短波辐射减少，高温暖水在孟加拉湾的面积逐渐缩小；与之相反，在副热带高压作用下，随着南海南部东风减弱，海面潜热释放减少和混合层变浅，高温暖水在南海的面积逐渐扩大，从而导致印-太暖池的高温暖水在孟加拉湾消失、在南海南部出现。当南海南部SST 高于孟加拉湾同纬度海域的SST 时，南海南部成为暖池的一个新高温暖水中心。第二阶段（3—6 d）是大气向南海南部SST 暖中心调整适应的快变过程：高温暖水移位到南海南部后，有利于105°E 越赤道气流加强和中南半岛形成深对流中心（取代赤道的对流中心），南海季风爆发。因此，北半球春季印-太暖池区中的高温暖水从孟加拉湾中部移位到南海南部可以作为南海夏季风爆发的先兆指标。

本研究表明，南海南部高温暖水的逐渐加强不仅是由菲律宾岛以西的高温暖水的形成和扩展导致的，还需要泰国湾的高温暖水共同参与。因此，以上研究证实以前提出的“菲律宾岛以西高温暖水是南海夏季风爆发的可能触发机制”表述不确切。依据上述局地天气尺度海洋-大气相互作用过程，也可以理解孟加拉湾季风爆发型低涡发生后会导致一系列的局地海洋-大气相互作用（包括孟加拉湾SST的降低和南海南部高温暖水的形成），在这些海洋参与的过程完成后，南海夏季风才能爆发（这些过程需要十几天）。

本研究不仅揭示了北半球春季印-太暖池高温暖水月内移位的物理机制，发现了该移位与南海季风爆发的关系，而且解释了为什么南海季风爆发迟于孟加拉湾季风爆发半个多月以上，也为南海季风爆发的预测提供了一个新的参考指标，即高温暖水中心从孟加拉湾到南海南部的移位。在实际预测中可以依据SST 的年际变化特征，提前依据观测资料估计两个海盆SST 之差的演变趋势，为预测南海夏季风爆发提供更多可能性。

尽管文中指出了南海南部春季SST 在夏季风爆发中可能起的作用，但没有定量地给出高温暖水的移位与其他因素（如季节内振荡等）相比在季风爆发中的相对重要性；也没有对两个海盆SST 的变化机制进行更准确的定量研究，需要今后进一步探讨。

致谢：感谢对此工作提出宝贵建议的各位同行专家。