南海地区潜热输送与长江流域夏季降水的关系

第３１卷第２期　２００８年６月　

气象与减灾研究　

ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＤＩＳＡＳＴＥＲ　ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ　ＲＥＳＥ：ＡＲＣＨ　Ｖｏ１．３１　Ｎ０．２　

Ｊｕｎ．２０ｏ８　

文章编号：１００７—９０３３（２００８）０２—００１９—０５　

南海地区潜热输送与长江流域夏季降水的关系　戴彩悌，张铭　中国人民解放军理工大学气象学院，江苏南京２１１１０１　

摘要：利用美国ＮＣＥＰ的１９５８－－２００６年高斯网格月平均再分析资料，以及国家气象中心的全国１６０站１９５８—　２００６年月平均降水资料，使用奇异值分解（ＳＶＤ）方法，分析了南海及周边地区（简称南海地区，０。一２Ｏ。Ｎ、１００。一　１２５ｏＥ）夏季潜热输送和长江流域夏季降水的相关关系。结果表明，南海地区夏季潜热输送与长江流域夏季降水　呈显著负相关，显著相关的区域分别是南海中部和长江以北的川北、陕南地区以及以南的东部地区，潜热输送和　降水都在２Ｏ世纪７Ｏ年代中期出现突变。典型旱、涝年潜热通量合成分析表明，南海中部潜热输送与降水也呈明　显的负相关。　关键词：潜热输送，夏季降水，南海地区，长江流域，ＳＶＤ。　中图分类号：Ｐ４６１　．２　文献标识码：Ａ　

０引　言　长江流域旱涝灾害发生频繁，夏季旱涝特别是　大范围旱涝对国民经济和人民生命财产造成巨大　损失。因此，对长江流域的旱涝进行深入研究有着　重要意义。　热带海洋是大气运动能量的主要源地，也是大　气中水汽的主要来源…。海一气相互作用是通过相　互之间的潜热、感热、水汽和动量等通量的输送和　交换来实现的，这些通量的异常必将导致海洋上空　大气热源、水汽源汇的异常，从而影响大气环流和　各种物理过程，造成天气气候的异常［２－１０　３。因此，重　视海洋上潜热、感热输送的分析研究很有必要。王　东晓…　研究指出，南海海表的净热量输入主要受　潜热影响。闫俊岳［１２－１５　Ｊ、蒋国荣¨　等通过观测试验，　揭示了季风爆发前后能量积累过程的不同，并指出　海区将其贮存的热量以潜热或感热的形式输送到　大气中，且潜热输送占主导地位。由此可见，南海地　区热力场的变化对降水会产生重大影响。　南海纬度较低，海表温度较高，加之处于中国　大陆以南，是夏季众多影响中国天气的大型系统源　

收稿日期：２００８—０２—２２；修订日期：２００８—０４—２３．　基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（编号：２００７ＣＢ４１１８０７）．　第一作者简介：戴彩悌（１９７４～），女，硕士，主要从事海气相互作用研究　

地或必经之路，亦是中国降水的主要水汽源地之　一。

而位于南海上空的大气热源是夏季亚洲最大的　

热源之一，也是全球最大的热源之一，它的强弱和　位置的变化可直接影响到南海季风的强弱变化，对　东亚大气环流有巨大的影响＿ｌ７　］。文中利用较长年　限的资料，对南海地区夏季潜热输送和长江流域夏　季旱涝之间的关系进行研究，为长江流域旱涝预报　及其形成机理研究提供参考。　

１资料来源和研究方法　研究采用美国ＮＣＥＰ高斯网格再分析资料中　１９５８－－２００６年的月平均潜热通量资料，以及国家　气象中心提供的１９５８－－２００６年全国１６０站月平均　降水资料。为重点分析南海地区（０。一２０。Ｎ、１００。一　１２５。Ｅ）夏季潜热输送对中国长江流域夏季（６—８　月，下同）降水的影响，选取分布较均匀的３４个站　点代表长江流域进行研究（图１）。文中首先对南海　地区逐年夏季潜热通量标准化序列和长江流域夏　季降水标准化序列，使用奇异值分解（ＳＶＤ）方法，　分析南海地区夏季潜热输送和长江流域夏季降水　的关系，从中找出遥相关的关键区，再普查长江流　

维普资讯 http://www.cqvip.com 气象与减灾研究　３ｌ卷　图１长江流域站点分布　域的典型旱、涝年，对典型旱、涝年的潜热通量进行　合成分析。　

２夏季南海地区潜热输送与长江流域降水　的耦合特征　

为寻求具有显著时滞耦合关系的两气象场相　互影响的关键区，以１９５８－－２００６年南海地区夏季　

１６　１２　

籁８　譬４　

茁Ｏ　＿４　

—８　

平均潜热通量标准化序列为左场，以１９５８－－２００６　年长江流域夏季降水标准化序列为右场，作ＳＶＤ　分析，得到长江流域夏季降水与同期潜热通量的成　对异性相关系数空间分布型。经计算得到，前４个　模态的平方协方差贡献百分率分别为４５％、１５％、　１３％、６％，相应的模态时间相关系数分别为０．４５、　０．４７、０．５９、０．５２。由此可知，第一模态平方协方差贡　献率远高于第二模态。因此，以下仅分析第一模态　空间分布型和对应的时间系数，以及模态时间相关　系数，模态时间相关系数通过了信度Ｏ．Ｏｌ的检验　（　ｏｌ０１＝Ｏ．４Ｏ）。　图２给出了夏季南海地区潜热输送与长江流　域夏季降水ＳＶＤ分析的第一模态空间分布型。由　图２可见，成对空间分布型清晰地展示出２个场相　关的空间结构。　

第一模态空间分布型解释了总方差的４５％。　模态时间相关系数为０．４５，第一模态的贡献率和相　关系数都较大，表明两场之间有显著的相关关系　（图２ｃ）。由图２ａ可见，南海地区大部分区域为正　相关区，只有少数几个范围较小的负相关区，且相　关系数很小，显著相关的高相关区即关键区在南海　中部海区，其正高值区中心相关系数＞Ｏ．４Ｏ。右奇异　向量分布型式（图２ｂ）显示整个长江流域也几乎为　图２夏季南海地区潜热输送（ａ）、长江流域夏季降水　（ｂ）的第一空间分布型及其相应的时间系数（ｃ）　负相关，显著相关的关键区在长江以北的川北、陕　南地区及其以南的东部地区。关键区降水与潜热输　送呈反位相，当夏季南海中部海区和中南半岛西部　潜热输送增强时，同期夏季长江流域关键区降水偏　少；而当潜热输送减弱时，相应的降水偏多。这是夏　季南海地区潜热输送与中国长江流域夏季降水的　主要遥相关特征。在对应的时间系数图上（图２ｃ）可　明显地看到４９　ａ内的变化，在２Ｏ世纪７Ｏ年代中　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２期　戴彩悌等：南海地区潜热输送与长江流域夏季降水的关系　２１　期以前主要是正系数，而７０年代中期以后主要是　负系数。这说明在２０世纪７０年代中期以前，南海　中部海区夏季潜热输送正距平的年份居多，而长江　流域关键区夏季降水负距平的年份居多；７０年代　中期以后，南部中部海区、中南半岛西部夏季潜热　输送以负距平为主，而长江流域关键区夏季降水则　以正距平为主。与７０年代中期以前相反，潜热输送　和降水都在１９７７年左右出现突变，与公认的全球　气候突变时间一致。　综上所述，南海中部海区是全海区夏季潜热输　送的高值区，这与文献［２３］中关于潜热通量季节变　化特征的结论一致。　３典型旱涝年南海地区潜热通量合成分析　由于降水量多服从，分布，为了获得标准化　正态分布，将各站降水量换算成标准化距平，然后　进行如下的ｚ变换［　］：　，１　１／３　，１　＝　（孚　十－）＿　＋　（　’２，…’３４）　２０００　３　∑（　１　一　式中，系数Ｃ　＝　鱼Ｌ＿　广　为偏态系数，其中　为　ｎＯ＂　平均值，　为均方差，这些系数都是基于ｌ９６ｌ一　２０００年降水资料计算得到的；　＝　为标准化　距平序列。　长江流域区域ｚ指数的算法：先将各个站点的　６—８月降水量标准化距平序列进行区域等权算术　平均，以得到该区域６—８月降水资料序列；再对此　序列进行ｚ指数变换得到区域的ｚ指数。表１给　出依据ｚ指数确定的旱涝级别标准　。　表１依据Ｚ指数划分的旱涝等级标准　按照上述ｚ指数的算法，可以绘出长江流域区　域夏季旱涝级别图（图３）。分析图３可知，严重干　旱年（旱涝级别≥７）有１９５９年、１９６１年、１９６６年、　１９７２年、１９７６年、１９７８年、１９８５年、２００６年共８　ａ，　严重雨涝年（旱涝级别≤３）有１９６９年、１９８０年、　１９８３年、１９９３年、１９９６年、１９９８年、１９９９年共７　ａ。　总之，４９　ａ内区域降水变化呈现出阶段性。具体为　１９５８－－１９７８年相对偏旱，１９８０年以后相对偏涝，这　与全球气候突变的时间点相一致，也与前文ＳＶＤ　分析结果基本一致。为了解旱涝年要素场的主要特　征，将严重干旱年和严重雨涝年的潜热通量作合成　分析，可以得到典型旱、涝年潜热通量的分布特征　（图４）　

图３　１９５８－－２００５年长江流域区域夏季旱涝级别　由图４可见，典型旱、涝年南海地区潜热通量　的距平合成分布变化明显。典型旱年潜热通量的合　成基本为正距平；大的距平中心在北部湾和南海中　部，并且远远高于四周。而典型涝年正好相反，南海　地区潜热通量的合成基本为负距平，大值中心也在　南海中部，其绝对值也比四周大。以上分析表明，当　南海中部海区潜热通量为正距平时，对应中国长江　流域夏季降水偏少；当南海中部海区潜热通量为负　距平时，对应中国长江流域夏季降水偏多。这与前　文ＳＶＤ分析结果一致。同时注意到，旱、涝年南海　潜热输送距平的分布形势与潜热通量分解的第一　模态的空间分布　比较一致，说明旱、涝年南海潜　热通量距平具有典型的分布特征。　Ｎｉｔｔａ　ｃ拍　和黄荣辉［２７　等研究表明，在盛夏，菲　律宾、南海与西太平洋上空的对流偏强，使得该处　热源增强，从而使得Ｈａｄｌｅｙ环流增强，其下沉区偏　北，造成西太平洋副热带高压位置偏北，日本和中　国长江流域降水偏少；反之，菲律宾、南海和西太平　

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