南海夏季风与我国华南前汛期降水的关系

钱斌瑶+巴馨瑶+丁鹤鸣

摘 要：文章利用1961～2010年华南地区63个测站逐日降水资料和同期NCEP/NCAR逐日再分析格点资料，初步分析了华南前汛期降水与南海夏季风建立日期以及季风强度之间的关联，发现华南前汛期降水的多（少），对南海夏季风建立的早（晚）有一定的影响，同时，南海夏季风的强（弱），可以很好的预报次年华南前汛期降水的多（少）。

关键词：南海夏季风；华南前汛期；季风强度

1 概述

亚洲季风存在着两个相互独立又相互联系的子系统，即南亚季风和东亚季风[1]，朱乾根等[2]进一步指出，东亚季风系统内存在两种性质不同的季风，位于西太平洋副热带高压南侧东风气流之下的南海-西太平洋夏季风，属于热带性质的季风。南海季风在亚洲季风中爆发最早，约在每年的5月第4候[2]，而南海夏季风的爆发标志着东亚季风的到来和雨季的开始。我国的学者对南海夏季风的研究从建立时间、强度指数、爆发前后的气候特征、影响因素及其年际乃至年代际变化作了比较深入的研究，取得了显著进展。

池艳珍、何金海等[4]指出华南地区受到热带季风和副热带季风的共同作用，是我国雨量最充沛的一个区域。平均年雨量最大，暴雨次数最多，而且雨季汛期也最长，从4月开始直到9月甚至10月才结束。4～6月华南经历第一个多雨的时期（称为前汛期），占全年降水40%～50%或更多，降水集中，造成灾害程度较严重，故历来受到重视。关于此方面的研究较多，并取得了一定成果[5-6]。华南前汛期降水实际上可分为前期的锋面降水和后期的夏季风降水[7]，这两个时段的降水其性质是不同的。

南海夏季风爆发的早晚、强弱及其活动与我国华南地区的降水和旱涝情况都有着重要的影响[8]。吴尚森等[9]指出南海夏季风强（弱）年，广东后汛期偏涝（旱），前汛期降水正常或偏旱（正常）。李玉兰等[10]对1994年两广特大暴雨进行了天气学分析，也证实了夏季风活动对华南暴雨的影响。本文试图在前人研究的基础上，对近年来的南海夏季风爆发的早晚和强弱和华南前汛期的旱涝关系做一个相关性的分析。

2 资料方法

2.1 本文使用资料

（1）1961～2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料，850hPa的风场，500hPa的纬向风u，经向风v，比湿场q，和OLR资料，网格距2.5°×2.5°。为研究华南前汛期降水情况，本文选取105～121°E，20～26°N作为华南区域，删除降水不足50a的站点，选取62个测站代表华南地区。

（2）中国气象局气候中心逐日降水资料。

2.2 主要方法

（1）南海夏季风建立日期的计算

采用西南风分量和OLR相结合的方法，规定一个南海西南季风指数ISCSMS：

规定当ISCSMS由正值变为负值时，南海夏季风爆发。

（2）南海夏季风强度Is的计算公式

式中 ，为南海区域850hPa上月货季平均风在西南方向上的投影。R为月或季平均的OLR值。Vsw和R为月或季的平均值，？滓sw和？滓r为Vsw和R的标准差。Is的物理意义是南海夏季风的强弱可以用850hPa西南风的大小和对流强度来表示。西南风越大，OLR值越小，对流活动越强，则南海夏季风越强。

（3）判断旱涝年的指标：旱涝Z指数

由于降水多服从正态分布，为获得标准化的正态分布，各站降水量换算成标准化距平，然后进行如下的Z变换：

式中系数cs为偏态系数，？渍i为标准化距平序列。其中cs的计算方法为，cs=

其中a为起始年，b为终止年，n为年数。

区域Z指数的算法是：第一步将各个站点4～6月的降水量标准化距平序列进行区域等权算平均，然后得到这个区域4～6月的降水资料序列；第二步对得到的序列作指数变换得到该区域的Z指數。Z指数对应的旱涝特征如表1所示。

3 结果分析

3.1 华南前汛期降水与南海夏季风建立日期早晚的关系

在以往的研究中，确立南海夏季风建立日期的方法有很多种，确立的日期也各有差异，本文采取OLR资料计算南海夏季风建立日期，因为OLR资料起始于1975年，所以本文直接引用了广州热带海洋气象研究所1961～1974年的南海季风建立日期资料[11]。对于1975年及以后的的南海夏季风建立日期，我们采用吴尚森，梁建茵的研究[12]中所提出的南海西南季风指数来确定南海季风的建立日期，从而确定1961年到2010年的南海夏季风建立日期序列的资料。

为了描述华南前汛期降水的多少，我们采用了计算旱涝指数Z的方法来确定。根据Z指数的计算公式，将1961～2010年的旱涝Z指数逐一计算出来。并且参照Z指数的旱涝等级划分表，给出这50年的逐年降水的旱涝等级。如表2所示。

根据南海夏季风的建立日期和华南前汛期降水的逐年旱涝等级数据，南海夏季风建立的平均日期为5月第4候左右，最早建立于4月第5候，最迟的可以达到6月第2候。因此，我们可以建立南海夏季风建立日期和华前汛期降水旱涝等级之间对比的关系图，如图1示。

图中实线为华南前汛期旱涝等级指数1到7一共7个值，虚线为南海夏季风建立日期，从4-5到6-2一共10个值。

从图1中我们可以看出，1961～1968，1974～1985年之间以及1994年以后，南海夏季风建立日期和华南前汛期降水之间还是存在着反相关的关系，基本可以很好的看出华南前汛期降水旱涝等级对南海夏季风建立日期的影响：即华南前汛期多（少）雨年，南海夏季风建立日期偏晚（早）。在选取的50年中，绝大部分年的对比情况反映了华南前汛期和南海夏季风建立日期间存在相反的关系，将绝大部分年的南海夏季风建立日期和华南前汛期之间的相关关系作为研究结果，即华南前汛期降水多（少），大体可以确定南海夏季风建立日期的晚（早）。

3.2 华南前汛期降水与南海夏季风强度之间的关系

吴尚森，梁建茵[13]等通过对4种南海夏季风强度指数（1951～1998年）进行了对比分析，分析表明，虽然在某些年份存在差异，但在总体变化趋势上依然是一致的，并且由其确定的季风强弱年也基本相同，由于OLR资料起始于1975年，所以本文中对于1961～2010年的季风强度直接引用其结果，对于1975～2010年的南海季风强度，我们参照吴尚森等的研究中所设计的一个动力学因子和热力学因子相结合的标准化南海夏季风强度指数Is来计算（南海区域取10～20°N，110～120°E），且判断南海季风强弱的指标是：Is≥1.0（≤-1.0）为偏强（偏弱）夏季风，得出以下结果：

1961～2010年这50年内，南海夏季风强和偏强年为：1961，1967，1972，1974，1976，1981，1984，1985，1986，1990，1994，1997，2005等13年；弱和偏弱年为：1969，1970，1971，1980，1983，1987，1988，1989，1992，1993，1995，1996，1998等13年；正常年为：1962，1963，1964，1965，1966，1968，1973，1975，1977，1978，1979，1982，1991，1999，2000，2001，2002，2003，2004，2006，2007，2008，2009，2010等24年。

利用表1分析中的华南前汛期旱涝指数表，以及上文中计算出的对南海季风强度指数，我们将华南旱涝指数分3级，为1级（偏涝），2级（正常），3级（偏旱），南海夏季风强度分为3级，分别是1级（偏强），2级（正常），3级（偏弱），分别将对应的年份划入对应的分级中，并作出南海夏季风强度等级序列和同年华南前汛期旱涝等级序列关系图。如图2所示。

图2中，实线为南海夏季风强度等级序列，虚线为华南前汛期旱涝指数等级序列。由上图来判断同年的华南前汛期降水和南海季风强度之间的关系，并没有太好的相关性，其之间的相关关系并不是很明显的能够得到体现。

因此，我们继续做出了南海夏季风强度等级和次年的华南前汛期旱涝等级之间的关系图，如图3所示。

图3中，实线为南海夏季风强度指数等级序列，虚线为次年的华南前汛期旱涝指数等级序列，可以看出，相比较图2而言，图3很明显可以看出更好的相关性。不论是从趋势还是从峰谷的对应关系来看，显然此图所体现出的相关性更加明显。且在13个南海夏季风偏强年中，对应次年华南前汛期偏涝的有6年，占46.1%，在13个南海夏季风偏弱年中，对应次年偏旱的有5年，占了38.5%，在24个南海夏季风正常年中，次年华南前汛期降水正常的有16个，占了66.7%，以上统计结果表明，南海夏季风强度和次年华南前汛期降水之间存在着很好的相关关系，可以作为次年华南前汛期降水的一个预报因子。

4 结束语

综上分析，得出以下结论：

（1）南海夏季风建立日期的早晚，与华南前汛期降水多少之间，存在一定的相关关系，华南前汛期降水多（少），南海夏季风建立日期偏晚（早）。

（2）南海夏季风强度，与次年的华南地区旱涝情况存在一定关系，南海季风偏强（弱）年，对应次年华南前汛期为偏涝（旱）。

参考文献

[1]Tao.S.Y.and Chen.L.X. A view of recent research on the east Asian summer monsoon in China. Monsoon Meteor. Oxford University Press，1987.

[2]史學丽，丁一汇，1994年华南大范围暴雨过程的形成与夏季风活动的研究[J].气象学报，2000.

[3]吴尚森，梁建茵.南海季风强度指数及其变化特征[J].热带气象学报，2001，11.

[4]池艳珍， 何金海， 吴志伟.华南前汛期不同降水时段的特征分析[J].南京气象学院学报，2005.

[5]鹿世瑾.华南气候[M].北京气象出版社，1990.

[6]郭其蕴， 沙万英.华南前汛期降水变率的分析[J].应用气象学报，1998， 9.

[7]陈隆勋， 朱乾根， 罗汉邦，等.东亚季风[M].北京气象出版社， 1991.

[8]林爱兰，谷德军，李春晖，等.南海夏季风爆发与华南前汛期锋面降水异常变化的联系[Z].中国气象局广州热带海洋气象研究所，热带季风重点开发实验室，2010，9.

[9]吴尚森，梁建茵.南海夏季风强度指数及其变化特征[J].热带气象学报，2001.

[10]李玉兰，杜长营，陶诗言.1994年东亚夏季风活动的异常与华南的特大洪涝灾害 （1994年两广特大暴雨的天气学分析）[A].1994年华南特大暴雨洪涝学术研讨会论文集[C].研讨会技术组，北京：气象出版社，1995.

[11]池艳珍，何金海.华南前汛期降水特征及其与南海季风的相互作用[J]. 2005，5.

[12]梁建茵，吴尚森.南海夏季风的建立及强度变化[J].热带气象学报，1999，5.

[13]吴尚森，梁建茵，李春晖.南海夏季风强度与我国汛期降水的关系[J].热带气象学报，2003，9.